第二章 自喷井
第2章 自喷与气举
17
存在的问题
• 启动压力较高，这就要求压缩机额定输出压力较大 • 正常生产压力比启动压力小得多，造成压缩机功率储备 的浪费 • 启动后，油管内快速下降，存在安全隐患
气举井启动时的压缩机 压力随时间的变化曲线
18
气举阀
气举阀的作用：
第二级气举阀进气 第一级气举阀关闭 气举阀一般 常开状态
井口和井下设备比较简单, 适用条件海上采油、斜井、高产量的深井；气油(液)比 高的油井；定向井和水平井等。
缺点：
必须有足够的气源；
需要压缩机组地面高压气管线，地面设备系统复杂； 一次性投资较大； 系统效率较低。
气举采油原理
依靠从地面注 入井内的高压气体 与油层产出流体在 井筒中混合，利用
气举井启动时的压缩机压 力随时间的变化曲线
力 )。
16
启动压力
如不考虑液体被挤入地层，环空中的 液体将全部进入油管，油管内液面上 升。随着压缩机压力的不断提高，当 环形空间内的液面将最终达到管鞋 （注气点）处，此时的井口注入压力 为启动压力。
启动压力:当环形空间内的液面达到 管鞋(注气点)时的井口注入压力。
供热载体管线
井站 管线
4
自喷井的分层开采
分层开采意义 在开发好高渗透层的同 时，充分发挥中、低渗透层 的生产能力、使油田保持长 期稳产、高产。
注入水突进示意图
5
偏心配产器
打捞头
密封圈
堵塞器
工 作 原 理
中 心 管
外壳
进液孔
通道
偏心配产器工作原管理
6
分层配产管柱
油管 封隔器 配产器
第二章第3节井口装置（1）
第三节井口装置一、钢丝试井防喷装置在进行自喷井的机械式压力计和温度计测试或其他用钢丝下井的工具串施工时，例如高压物性取样，探液面等，作为压力的缓冲区和仪器通过井口的过渡区。
结构见图2－66。
（一）防喷管1.普通防喷管（1）结构（图2－66）（2）特点普通防喷管连接在自喷井采油树上方，清蜡闸门以上。
下端的螺纹10一般采用普通油管锥扣螺纹10一般采用普通油管锥扣螺纹。
平台2为一用角钢纹板制作的平台，供井口操作员站立在上面工作。
与防喷管结合部位有用卡箍和螺栓固定的，也有用插销固定的。
防喷管8常用普通油管或外加油管制作，材料为无缝钢管，长度可根据需要选用，一般制成2.0m或2.5m。
另外配备0.5m和1.0m的短节来作为加长调节。
绷绳环7用来固定拉向地面的绷绳，防止防喷管被拉倒。
特别在不使用地滑轮时，绷绳更为重要。
2.由壬连接的防喷管（1）结构（图2－67）（2）特点这种防喷管结构上的特点是：不用借助专门的工具即可连接、拆卸，密封性好。
由壬盖与由壬头之间，采用梯形螺纹。
必要时可以用一个专门的钩搬手，插入销孔6，压紧由壬，增加两节之间的稳定性。
搬运时加盖护盖。
防喷管在具体制作上又有几种不同形式。
见图2－68。
图中a类为较轻型的一种结构，价格也较便宜，防喷管体采用一般油管，两端用油管扣与由壬头和由壬密封头连接。
用磁粉探伤检查并进行水压试验。
b类为焊接结构，壁厚较a类为大，由壬结构相同。
对焊缝进行X射线探伤检查，并进行磁粉检验和水压试验。
c类为梯形扣连接，连接部位采用金属接触和胶圈双重密封，检验方法同a类。
d类为重型结构，防喷管与由壬头、由壬密封头及放空接头均做成一体，不论从耐压太刚性性能看，均较前几种要好。
以上几种结构根据生产公司的不同而又有所差异，例如有的由壬密封圈槽做在由壬头内壁上，如图2－69所示。
防喷管（包括由壬）在35MPa耐压范围时，公称直径，内径和外径的一般序列参见表2－16。
图2－66 钢丝试井防喷装置结构示意图图2－67 由壬连接防喷管典型结构图图2－68 不同结构的由壬连接防喷管图2－69 密封圈在内的壁的由壬在70MPa到140MPa，常做成1.0~2.5m之间。
第二部分自喷井
油井流入动态和井筒多相流动规律是油井各种举 升方式设计和生产动态分析所需要的共同理论基础。
自喷井的四种流动过程 油井流入动态 井筒内气液两相流动
主 要 内 容
1
一、自喷井流动过程
油层到井底的流动—地层渗流
油井生产的 三个基本流 动过程 井底到井口的流动—井筒多相管流
井口到分离器—地面水平或倾斜管流
14
完善井:
非完善井:
2koh( P e P wf ) qo re Bo o ln rw
q o
2 h (P e P wf ) 1 r 1 r e s ln ln B o o k r k r o s s w
w r
o r q B o o o k s 则： P P P 1 ln sk wf wf 2 k h k o s
a
圆形封闭油藏，拟稳态条件下的油井产量公式为：
qo
2 koh(P r P wf ) r 3 e oB s oln 4 r w
a
4
对于非圆形封闭
泄油面积的油井产 量公式，可根据泄 油面积和油井位置 进行校正。
re X rw
泄油面积形状与油井的位置系数
5
采油(液)指数： 单位生产压差下油井产油(液)量，反映油层性质、厚 度、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的 综合指标。
6
单相液体流入动态小结
单相流动时的IPR曲线为直线； 斜率的负倒数便是采油指数； 纵坐标（压力坐标）上的截距即为油层压力； 反求地层参数；
7
单相液体流入动态－非达西渗流
k r 令： s o 1 ln s k s rw
采油工程——自喷井流动过程及能量分析
第二章自喷与气举采油第二节自喷井流动过程及能量分析一、自喷井的四种流动过程三个基本流动过程：1）从油层到井底的流动—油层中的渗流；2）从井底到井口的流动—井筒中的流动；3）从井口到分离器—在地面管线中的水平或倾斜管流。
对于自喷井，原油到井口后，还有通过油嘴的流动—嘴流。
（一）四个流动过程之间的关系从油层流到井底的剩余压力称为井底压力（或井底流动压力，简称流压）把油气推举到井口后剩余的压力称为井口油管压力（简称油压）。
（二）四种流动过程存在的能量供给与消耗能量的大小主要表现为压力的高低，能量的消耗主要表现为压力的损失。
1、地层渗流能量来源于原始地层压力和气体的膨胀，压力损失是由油、气、水三相流体在地层渗流过程中渗流阻力所产生的压力损失。
2、油井垂直管流压力损失（含重力损失、摩擦损失和气流速度变化引起的动能损失）3、嘴流通过油嘴节流后的压力损失4、出油管线流动主要是摩擦损失和气流速度变化引起的动能损失这四个流动过程是一个统一的水利学系统。
一般来说，上流程的末端压力，即上流程始端压力的剩余压力，也就是下流程的始端压力。
流体从地层流到地面分离器的总压力损失等于各个流动过程所产生的压力损失之和，即：∆=p∆地层+ p∆井筒+ p∆油嘴+ p∆地面管线p二、油井流入动态油井产量与井底流动压力的关系称为油井流入动态曲线称为流入动态曲线简称为IPR曲线。
由图可以看出，IPR 曲线的基本形状与油藏的驱动类型有关，在同一驱动方式下P f —q 关系的具体数值将取决于油层压力、渗透率及流体物性。
（一）单相流体的流入动态)()(2we o of r o o r r In B p p h k q μπ-= 在单相流动条件下，油层物性及流体性质基本不随压力变化。
)(f r o p p J q -=采油指数：即每增加单位生产压差时油井的产量。
非达西渗流：2o o f r Dq Cq p p +=-（一） 油气两相渗流时的流入动态1、垂直井油气两相渗流时的流入动态计算时假设：圆形封闭油藏；油井位于中心；油层均质；含水饱和度恒定；忽略重力影响；忽略岩石和水的压缩性；油、气组成及平衡不变；油、气两相的压力相同；拟稳态下流动，在给定某一瞬间，各点的脱气原油流量相同。
自喷井管理制度
自喷井管理制度第一章总则第一条为加强自喷井的管理工作，保障自喷井的正常运行和安全使用，维护自喷井设施的完好性和可持续性，制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于所有使用自喷井的单位和个人，包括但不限于工业企业、农业园区、居民社区等。
第三条自喷井管理应遵循“科学、规范、可持续”的原则，依法合规开展工作，促进资源节约和环境保护。
第四条自喷井管理应加强水源监测，科学调控水质和水量，严格遵守相关法律法规和标准，保障水源安全和供水质量。
第五条自喷井管理应建立健全相关档案资料和台帐记录，定期进行检查维护，确保设施正常运行。
第六条自喷井管理单位应加强对人员的培训和教育，提高员工的防护意识和应急处置能力，确保安全生产。
第七条自喷井管理单位应定期开展自查和自评工作，主动发现问题，及时整改，确保管理制度的有效执行。
第二章自喷井建设与改造第八条自喷井应按照相关规定和标准建设，选址应远离化工厂、垃圾堆放点等有污染源的地方，保证水质符合要求。
第九条自喷井建设应选用符合国家标准的材料和设备，确保设施的安全可靠，防止发生事故。
第十条自喷井改造时，应按照规定进行验收和登记，确保改造后的设施符合相关要求，并保证工程质量。
第十一条自喷井设施年久失修或者存在质量问题时，应及时进行维修和改造，保障设施的正常运行和安全使用。
第三章自喷井日常管理第十二条自喷井管理单位应建立完善的管理制度和工作程序，明确管理责任和权限，确保工作有序开展。
第十三条自喷井管理单位应定期进行自查和自评，确保设施的正常运行和水质的安全可靠。
第十四条自喷井管理单位应制定应急预案和紧急处置措施，提高员工的应急处置能力，防范意外事故发生。
第十五条自喷井管理单位应加强对用水单位的监测和管理，防止浪费水资源和滥用自喷井设施。
第十六条自喷井管理单位应定期进行水质检测和水量测算，及时发现问题并采取措施加以处理。
第四章自喷井安全管理第十七条自喷井管理单位应严格遵守相关法律法规和标准，确保设施的安全运行和供水质量。
3井口装置自喷原理
本章目的要求：1、掌握油井自喷原理，能根据自喷井生产过程 中节点分析理论，确定油井合适的工作制度；会进行生产分析；2、掌握气举采油原理，了解气举设计的基本方法步骤，会进行气举的日常管理。
本章主要内容：1、自喷井井口装置；2、 油井自喷原理；3、自喷井生产系统分析；4、自喷井的分层开采；5、自喷井生产管理与分析；6、气举采油。
第一节 自喷井井口装置一、自喷井井口流程与设备（自学）思考题：1、自喷井采油树与抽油井采油树比，自喷井多两个闸门和一个节流阀，没有盘根盒，为什么？2、自喷井井口流程的作用与抽油井有何不同？（哪些功能是抽油井没有的？）第一节 自喷采油井口装置自喷井井口流程与设备一、自喷井井口流程与设备一、1．自喷井井口流程 为使自喷井保持正常的稳产高产，必须在井口装置能控制、调节油、气产量和把产出的油、气进行集输的一些设备，并用管件把这些设备连接成一个系统。
油气在井口所通过的这套管路、设备，称为自喷井的井口流程。
作用： (1)控制和调节油井的产量； (2)录取油井的动态资料， (3)对油井产物和井口设备进行加热保温。
二、自喷井井口装置组成：主要有套管头、油管头及其它配套部件构成。
作用：连接井内各层套管并密封各层套管的环形空间。
悬挂油管，并密封油套管的环形空间。
控制和调节油井生产。
保证各项井下作业施工顺利进行。
录取有关资料。
1、套管头套管头连接套管柱上端，由套管悬挂器及其锥座组成。
作用：用于支承下一层较小的套管柱并密封上下两层套管间的环形空间。
（海上油田的井一般有多层套管及环形空间，由此有多个套管头。
）最下部套管头安装在隔水导管顶端，其上法兰与中间套管头的下法兰相连接，其下端是螺纹或焊接相连。
中间套管头的上下法兰分别与上下套管头相连。
最上部套管头上下法兰分别与油管头的下法兰和下面一级套管的上法兰连接。
2、套管悬挂器套管悬挂器是坐在最下部套管头或中间套管头的锥座中，用于牢固地悬挂下一级较小的套管柱，并在所悬挂的套管和套管头锥座之间提供密封的一种装置。
2.自喷自喷井生产设备及工艺流程
（3）技术套管通过套管悬挂 器悬挂在套管头上，套管头上 部可连接四通防喷器，可以预 防井喷。
（3）中间套管是因为钻井的 技术需要而下入，所以也称技 术套管。
技术套管与井壁间隙水泥封堵 的高度，在被隔离的地层以上 至少200米。
地面上：井口装置（套管头、油管头、采油树）
自喷井工艺流程
工艺流程
分层合采方法
自喷井工艺流程（概念、作用）
自喷井井场流程概念：
自喷井井场流程作用： 1.控制和调节油井产量 2.记录油井的动态资料
（记录油压、套压；计量油气水产 量；井口取样）
自喷井的生产设备、工艺流程
一、总述生ຫໍສະໝຸດ 设备地面下：井身结构（套管、油管）
（4）油层套管与井壁之间间 隙的水泥封堵高度，在油气层 以上至少500米，或直至上一 层套管内200米。
油层
地面下：井身结构（套管、油管）
地面
油管
油层
自喷井的生产设备、工艺流程
一、总述
生产设备
地面下：井身结构（套管、油管）
地面上：井口装置（套管头、油管头、采油树）
工艺流程
自喷井工艺流程
分层合采方法
地面上：井口装置（套管头、油管头、采油树）
地面上：井口装置（套管头、油管头、采油树）
一.套管头:概念、组成、功能 1.概念：是什么，什么样
地面上：井口装置（套管头、油管头、采油树）
一.套管头:概念、组成及功能 2.组成及功能：有那几部分组成、每部分起什么作用
功 能
地面上：井口装置（套管头、油管头、采油树）
二.油管头:概念、组成、功能 1.概念：是什么，什么样 2.组成：
_第二章_自喷与气举采油
Pf（test 1）
Pf（test 2） Pf（test 2） qo（test 2） 1 0 .2 0.8 P qo max Pr r
2
② 给定不同流压，计算相应的产量 ③ 根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线
非完善井Vogel方程的修正 油水井的非完善性：
单相液体流入动态－非达西渗流
条件：当油井产量很高时，在井底附近将出现非达 西渗流： 如果在单相流动条件出现非达西渗滤，也可 利用试井所得的产量和压力资料求得C和D值。
Pr Pf Cq Dq
2
Pr Pf q
C Dq
由试井资料绘制的 Pr Pwf / q ～ q 直线的斜率为D， 其截距则为C。
Petrobras提出了计算三相流动IPR曲线的方法。 综合IPR曲线的实质: 按含水率取纯油IPR 曲线和水IPR曲线的加权 平均值。当已知测试点 计算采液指数时，是按 产量加权平均；当预测 产量或流压时是按流压 加权平均。
油气水三相IPR 曲线
三、单相垂直管流
当井口压力大于原油的饱和压力时，井筒内单相原油 。
1、站上计量并供热流程
采油树
热载体控制阀门 供热载体管线
井站 管线
2、站上计量井站联合供热流程
1－总闸门 6－出油管线
2－生产闸门 7－热油管线
3－油嘴及油嘴保温套 4－加热炉 8－套管闸门
5－分气包
9－水套炉供气管线 10－火嘴 14－井口房回水管线
11－热水管线 12－防喷管保温套 13－井口房散热片
我国主要用单管分采，特殊井或层间 干扰严重的井用多管分采。
分层配产管柱
主要是由油管、封隔器、配产器、 丝堵或底部单向阀等串接组成。可进行 分层采油。
第二章第节自喷井生产系统分析
图2-4 管鞋压力与第产二量章第关节自系喷曲井生线产系统分析
2)井口为求解点
设定一组产量，通过 IPR曲线A可计算出一 组井底流压，然后通 过井筒多相流计算可 得一组井口油压曲线。
Pa-Pb是在油管 中消耗的压力
曲线B的形状：油管的上下压 差(Pa-Pb)并不总是随着产量的 增加而加大。产量低时，管内 流速低，滑脱损失大；产量高 时，摩擦损失大，这两种因素 均可造成管内压力损耗大。
节点（井底）流入曲线： 油藏中流动的IPR曲线；
节点（井底）流出 曲线：以分离器压 力为起点通过水平 或倾斜管流计算得 井口油压，再通过 井筒多相流计算得 油管入口压力与流 量的关系曲线。
交点：在所给条件下 可获得的油井产量及 相应的井底流压。
图2-7 求解点在井底的解
第二章第节自喷井生产系统分析
以油藏压力为求解点 的目的：
①研究在给定条件下油藏 平均压力对油井生产的影 响
②预测不同油藏平均压力 下的油井产量。
图2-18 变化的影响
第二章第节自喷井生产系统分析
(三)从油藏到分离器有油嘴系统的节点分析方法 1.嘴流规律
油嘴的孔眼直径很小，一般 只有几毫米，油气在嘴前压 力pt和嘴后压力ph作用下通 过油嘴。
②根据描述节点设备(油嘴、安全阀等)的流量—压差相关式， 求得设备工作曲线。
③两条压差－流量曲线的交点为问题的解，即节点设备产生
的压差及相应的油井产量。
第二章第节自喷井生产系统分析
有油嘴系统以油嘴为求解点的节点分析方法的步骤：
①根据设定产量Q，在油井 IPR曲线上找出相应的pwf；
②由Q及pwf按垂直管流得出满 足油嘴临界流动的Q—pt油管 曲线B；
2.有油嘴系统的节点分析方法
第2章自喷与气举采油
四种流动过程的压力损失情况如下： （1）地层渗流 当井底流压高于饱和压力时为单相流动, 当井底流压低于饱和压力时井底附近为多相渗流。在从油 层渗流入井的过程中的压力损失占油层至分离器总压力损 失的10%～15%。 （2）油井垂直管流 压力损失占总压力损失的30%～80%。 （3）嘴流 油气通过油嘴节流后的压力损失占总压力损 失的5%～30%。 （4）出油管线流动 压力损失一般占总压力损失的 5% ～10% 。
举升
水力活塞泵
水力泵 水力射流泵
连续气举 气 举 间歇气举
第2章 工程力学基础
第2章 自喷与气举采油
2.1 自喷采油 2.1.1自喷井的结构和工艺流程 2.1.2自喷井流动过程及能量分析 2.1.3自喷井的生产管理与分析 2.2 气举采油 2.2.1 气举采油原理 2.2.2 气举井的管理 思考题
口装置才算完成全部建井工作。 1.密封圈；2.压帽；3. 3.垫片；4.顶丝封；5.
自喷井井口装置主要由环形铁板 顶丝；4.“O”形密封； 压帽；6.紫铜圈7.“O”
套管短节、法兰盘（上接采油树 底法兰）及采油树组成。环形铁 板是指两层套管之间加焊的圆形
5.油管挂；6.油管短节7. 型密封圈；8紫圈；9.
(1) 采油树
CYb-250型采油树的结构如图1-3
所示，其主要特点是用油嘴来控制油
采油工程-第二章自喷及气举采油.ppt
当q=qc时，Pwf-Pt 有较低值。表明
d
Pwf
Pt
C
该产量下油管中 压力损失较低。
B
qc q
四、协调点的分析
1.如Pwf Pwf1
P
q
q1
Pt
Pt1
IPR Pwf Pwf1
Pt Pt1
A
而使q1通过该油嘴需要PT的油压，
所以，q1不能完全通过油嘴，
d C
PT
而地层又以q1继续供给， 造成井底流体堆积 Pwf
0
qi
q
2.流量与井底压力的关系曲线
流入动态关系描述地层流入井筒的规律,
给出关于地层渗流的井底压力与产量的关系
如果：井口压力Pt一定，
假设油井以不同的产量qi生产，
利用压力梯度计算对应的井底流压Pwfi
流 量q q q q q q 1 2 3 4 5 6 井 底 流 压 P w f 1 P w f 2 P w f 3 P w f 4 P w f 5 P w f 6
h(D2-d2)/4=(/4)d2h
得：h=(D2/d2 -1)h
代入(2-1b)式得：
Pe=hLgD2/d2 D—套管内径 d—油管直径 h—油管在静液面
h
(2-1c)
Δh
下的沉没度。
当地层K大，被挤压的液面下降很
缓慢时，环空中的液体部分被地层吸
收。极端情况，全部吸收。环空液面
第五节 气举装置与气举卸载
一、气举系统构成
1. 压缩站；
2. 地面配气站； 3. 单井生产系统；
4. 地面生产系统。
重点：单井生产系统。
地面生产系统与其他举升方式基本相同。
图2-13
二、气举的启动压力和工作压力
采油工程第02章自喷与气举采油.pptx
律不同
节点（ node ）：油气井生产过程中的某个位置。
普通节点：两段不同流动过程的衔接点，不产生与流量有 关的压降。
函数节点：节流装置两端压降与流量有关，称为函数节点
解节点（solution node）：系统中间的某个节点，将 系统分为流入和流出两部分。
节点系统分析对象：整个油井生产系统
pB- psep 多相管流计算方法
节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展
需要解决的问题：预测在某些节点压力确定条件下 油井的产量以及其它节点的压力。
通常节点1分离器压力psep 、节点8油藏平均压力 pr为定 值，不是产量的函数，故任何求解问题必须从节点1或节 点8开始。
求解点：为使问题获得解决的节点 求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题
油井连续稳定自喷条件：
四个流动系统相互衔接又相 互协调起来。
协 质量守恒 各子系统质量流量相等
调
条
各子系统压力相衔接，前
件
能量守恒 系统的残余压力可作为后 序系统的动力
二、自喷井节点分析
20世纪80年代以来，为进行油井生产系统设计及生产动
态预测，广泛使用了节点系统分析的方法
节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油 井生产系统分成若干子系统，研究各子系统间的 相互关系及其对整个系统工作的影响，为系统优 化运行及参数调控提供依据。
人工给井 筒流体增 加能量将 井底原油 举升至地 面的采油 方式。
无杆泵
气举（Gas Lift） 电潜泵（Electrical Submersible Pumping 水力活塞泵（Hydraulic Pumping） 射流泵（Jet Pumping）
自喷井讲解
001、间歇生产井气举操作原理气举采油原理：依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中的混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，从而将井筒内流体举出[1]。
2方式（1）气举按注气方式可分为连续气举和间歇气举。
连续气举就是从油套环空（或油管）将高压气体连续地注入井内，排出井筒中的液体。
连续气举适用于供液能力较好、产量较高的油井。
间歇气举就是向油套环空内周期性地注入气体，气体迅速进入油管内形成气塞，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面，从而排出井中液体的一种举升方式。
间歇气举主要用于井底流压低，采液指数小，产量低的油井。
（2）气举方式根据压缩气体进入的通道分为环形空间进气系统和中心进气方式系统环形空间进气是指压缩气体从环形空间注入，原油从油管中举出；中心进气方式与环形空间进气方式相反[1]3分类002自喷井替喷操作诱喷遵循的基本原则1、缓慢而均匀的降低井底压了，防止油层出砂及油、气层坍塌；2、要排出井底和井底周围的脏物，解除近井地带污染，以利于排液；3、最大掏空深度，应小于套管的抗外挤强度；4、能建立起足够大的井底压差。
诱喷的方法诱喷的方法：替喷法、抽汲法、提捞法、气举法、井口驱动单螺杆泵排液法。
替喷法替喷法概念替喷法是用密度较轻的液体将井内密度较大的液体替出，从而降低井中液柱压力，打到使井内液柱压力小于油藏压力目的。
替喷法分类替喷法分为一次替喷法，二次替喷法。
一次替喷法是把油管下到人工井底，用替喷液把压井液替出，然后上提油管到油层中部或上部完井。
只限于自喷能力不强、替完替喷液到油井喷油之间有一段间歇，来得及上提油管的油井，如图所示。
二次替喷法是把油管下到人工井底，替入一段替喷液，再用压井液把替喷液替到油层部位以下，之后上提油管至油层中部，最后用替喷液替出油层顶部以上的全部压井液，这样既替出井内的全部压井液又把油管提到了预定的位置，适合地层压力高，自喷能力强的井。
替喷注意事项1、替喷法只能应用于油层压力高、产量大、堵塞不严重的油层；2、在替喷过程中要注意观察记录压力、溢流量、返出液性质等；3、替通时出口管线易飞起，因此，进出口必须连接硬管线并固定牢靠；4、替通显示：出口压力逐渐升高，出口排量逐渐增大，返出液伴有气泡、油花，停泵后仍有溢流，喷势逐渐增大等。
采油工程第二章自喷及气举采油
2. 按气举阀在井下所起的作用， 气举阀可分为: 卸载阀、工作阀和底阀。
3. 按气举阀自身的加载方式可分为: 充气波纹管阀和弹簧气举阀。
4. 按气举阀安装作业方式分为： 固定式气举阀和投捞式气举阀。
• 所谓套压控制或油压控制是指气举凡尔 对Pt或Pc 哪个更敏感。与凡尔接触面积大 的压力就是凡尔的支配压力。用于连续气 举的凡尔,要在打开状态时对Pt敏感一些， 油压下降，凡尔关闭一些，减小进气量； 油压上升，凡尔打开一些，增大进气量， 以保持Pt趋于稳定。用于间歇气举的凡尔， 在打开时，应最大限度扩张孔眼，并在关 闭前一直保持全开状态。以保证注气期间 把液体段塞举出地面。
p
作出井口压力与
Pwfi
产量的关系曲线 IPR
Pti
B
0
qi
q
2.流量与井底压力的关系曲线
流入动态关系描述地层流入井筒的规律,给 出关于地层渗流的井底压力与产量的关系
如果：井口压力Pt一定， 假设油井以不同的产量qi生产， 利用压力梯度计算对应的井底流压Pwfi
作出曲线:
P
IPR
油管工作特性曲线
一般有： Pc > Pt 自喷井正常生产时，各压力之间的关系为：
Pwf > Pc >Pt >PB
2．生产分析
a.井筒中流动阻力和液柱重力增大,导致Pt 如：油管中结蜡、原油脱气、含水增多。
b.油嘴被刺大时， Pt; 油嘴被堵时， Pt
油嘴受阻 Pt、q PwfPc
油管受堵 PwfPc Pt q
c.套压变化反映井底流压的变化。 若： Pt Pc Pwf q ， 一般认为是出油管线被堵所致。
自喷井的结构及工艺流程
自喷井的井口装置和工艺流程
一、自喷井的井口装置
1、套管头 连接套管和各种井口装置的部件
5
2、油管头
位于采油树和套管头之间。
悬挂井内油管柱； 密封油管与油层套 管间的环形 空间
完成注平衡液及洗井等作业。
锥面悬挂单法兰油管头示意图
1-顶丝 2-压帽
3-分流悬挂器
4-大四通 5-O型密封圈 6-紫铜圈
5－分气包
6－出油管线 7－热油管线
8－套管闸门
9－水套炉供气管线 10－火嘴
11－热水管线 12－防喷管保温套 13－井口房散热片 14－井口房回水管线
11
3、井上计量供热、分离器与加热炉联合装置的井 场流程
采油 树
分离器 加热炉
12
三、自喷井的分层开采
层间差异
三
大
矛
平面差异
盾
层内差异
注入水突进示意图
6
3、采油树
清蜡闸门：
其上方可连接清 蜡方喷管等，清 蜡时才打开。
总阀门：控
制着油气流入采 油树的通道。正 常生产是打开， 需要关井时关闭。
采油树示意图
节流器：控
制自喷井产量
生产阀门：控制
油气流向出油管线， 正常生产时打开， 更换检查油嘴停产 时关闭
7
4、采油树的附件—油嘴
8
二、自喷井井场流程
甲层段=0；乙层段=0.33MPa；丙层段=0.03MPa 嘴损平方根值分别为： 甲层段=0；乙层段=0.574MPa；丙层段=0.173MPa。
因甲可不装油嘴，所以只需配乙、丙层段， （3）选择各层段的井下油嘴：
由乙、丙层段配产量15t/d、10t/d及嘴损平方值 0.574MPa、0.173MPa，从嘴损曲线图版上查得井下
第二章第节自喷井生产系统分析课件
图3-15 分离压力与产量关系
分离器压力对不同类型井生产的影响
说明：
分离器压力 对后续工程 设备选择和 效率有影响， 需要进行经 济技术的综 合考虑。
图2-16 分离器压力对不同油井产量的影响
4)平均油藏压力为求解点
假设一组产量
分离器压力→井口压力→井底压力→油藏平均压力,油藏平均 压力与流量关系曲线。
节点划分依据： 不同系统的流动规
律不同
节点系统分析对象：整个油井生产系统
常用节点
分离器压力：psep 井口回压： pDSC 井口油压： pwh 井底流压： pwf 油藏平均压力： pr
自喷 井生 产系 统
油藏渗流子系统 井筒流动子系统 油嘴流动子系统 地面管流子系统
图2-2 自喷井生产系统节点位置 pr- pwf IPR曲线 pwf- pwh 多相管流计算方法
油压高时，大直径油 管的产量比小直径的 要低。
图2-24 不同油管直径对产量的影响
原因：滑脱损失、摩 擦损失相互作用。
3.预测油藏压力变化对产量的影响
当油嘴直径不变时， 油藏压力降低后产 量随着降低。
如果要保持原来的 产量，就必须换用 较大的油嘴直径。
图2-25 油藏压力下降对产量的影响
4.停喷压力预测
相应的井底流压。
图2-4 管鞋压力与产量关系曲线
2)井口为求解点
设定一组产量，通过 IPR曲线A可计算出一 组井底流压，然后通 过井筒多相流计算可 得一组井口油压曲线。
Pa-Pb是在油管 中消耗的压力
曲线B的形状：油管的上下压 差(Pa-Pb)并不总是随着产量的 增加而加大。产量低时，管内 流速低，滑脱损失大；产量高 时，摩擦损失大，这两种因素 均可造成管内压力损耗大。
采油工程——自喷井的生产管理与分析.
第二章自喷与气举采油第三节自喷井的生产管理与分析为了实现在较高产量条件下，在井筒中消耗最小的能量，使油井维持较长时间的自喷开采，必须做好油井的管理与分析工作。
一、自喷井节点分析及工作制度的确定（一）自喷井节点分析所谓节点分析，就是把从油层到地面油气分离器的油井生产系统看作是一个统一的压力系统，在系统内设置若干节点，由节点把系统分成若干部分，然后就其各个部分在生产过程中的压力损耗进行分析，从而较科学的分析整个生产系统，使油井工作制度合理。
求解点位置在井口（即井口采油树），整个油井生产系统分成两个部分，即分离器、出油管线与油管、油层两部分。
对于有油嘴的生产系统，必须以油嘴为求解点。
（二）节点分析在设计及预测中的应用（三）自喷井工作制度的确定1、自喷井的管理管理的基本内容包括：控制好采油压差；取全取准生产资料；维持油井的正常生产。
三者互相联系，缺一都不能使油井稳定自喷高产。
2、油井合理工作制度的确定合理工作制度是指在目前油层压力下，油井以多大的流压和产量进行工作。
油井的合理采油压差（生产压差）就是油井的合理工作制度，采油压差是通过变换油嘴大小来控制的，因此，确定合理的工作制度就是选择合理的油嘴直径。
对于注水开发的油田，油井的合理工作制度应综合考虑以下几个方面：（1）在较高的采油速度下生产。
油井的采油速度是指油井年采油量与地质储量的比值：采油速度=%100⨯⨯地质储量全年正常生产天数日采油量 （2）保持注采、压力平衡，使油井有旺盛的自喷能力。
（3）保持采油指数稳定。
（4）保持水线均匀推进，无水采油期长；见水后含水上升速度慢。
（5）合理生产压差应能充分利用地层能量又不破坏油层结构，原油含砂量不超过一定的百分数值。
二、取全取准生产资料（1）产量资料。
包括油、气、水、砂的产出量。
（2）压力。
在生产管理工作中，每天要记录油压、套压，定期测试地层压力、井底流动压力。
（3）流体性质。
主要指油、气、水的性质。
油的性质包括：密度、粘度、凝固点、含胶、含硫、含蜡等。
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第二章自喷井
第一节自喷井井身结构
依靠油藏本身的能量，使原油喷到地面的油井，叫做自喷井。
有别于机采井是借助外界能量将原油采到地面，自喷井是利用高于井中的压力的油层内部压力进行原油开采。
自喷井的井口装置包括套管头、油管头、采油树三个部分，即有悬挂密封部分、调节控制部分和附件组成，其基本连接方式有螺纹式、法兰式和卡箍式三种。
如图1、图2、图3所示。
目前，英东油田主要应用的是卡箍式连接井口装置。
1．悬挂密封部分
主要有由套管头和油管头两部分组成。
(1)套管头
套管头的作用是连接下井的各层套管、密封各层套管的环行空间。
表层套管与其法兰之间，有的是丝扣联接，有的是焊接(即将表层套管和顶法兰用电焊焊在一起)。
油层套管和法兰大小头，一般用丝扣连接后座在表层套管顶法兰上，用螺栓把紧，用钢圈密封。
法兰大小头的上法兰与套管四通或三通连接。
(2)油管头
油管头作用是悬挂下人井中的油管，密封油、套管环行空间。
在油田开发中，各项采油工艺不断改革，为了和不压井起下作业相配套，近年来对油管头也进行了相应的改进，经改进定型的油管头结构是顶丝法兰油管挂，它是通过油管短节以丝扣与油管悬挂器(萝卜头)连接在一起，并坐在顶丝法兰盘上。
顶丝法兰盘置于套管四通上法兰和原油管挂下法兰之间，顶丝法兰的上、下均用钢圈，用多条螺栓固紧并达到密封。
(3)合成一体的井口悬挂密封装置
近年来已将单层套管头和油管头合成一个整体。
油管通过油管短节以丝扣和油管悬挂器连接后，坐在套管法兰内，压紧密封圈，密封油、套环行空间，并用四条螺丝紧平和加压。
2．控制调节部分
油井的控制调节部分叫做采油树，其作用是控制和调节井中的流体，实现下井工具仪器的起下等。
采油树由大小闸门、三通和四通等部件组成。
采油树按其控制程度又分为两部分。
套管闸门以内和总闸门以下为无控制部分，如果这部分出了问题，需更换时，必须先压井后方可更换；所以日常管理中不要随意开关总闸门和两个套管闸门。
其余部分为有控部分。
3．附件
采油树的附件包括油嘴、压力表、取样闸门和回压闸门等。
(1)油嘴
其作用是控制和调节油井的产出量。
油嘴的最小直径为1．5mm，最大直径20mm以上，因工作制度的不同，选用的油嘴规格也不同。
根据油嘴安装部位不同，可分为井下油嘴和地面油嘴两种。
井下油嘴采用专门装置安装在油层部位或油管下处；地面油嘴一般安装在生产闸门后的油嘴三通内。
地面油嘴按结构不同，又分为单孔简易式和可调式等多种。
选用油嘴时，要检查直径、长度、椭圆度、孔眼和轴线同心度、有无毛刺等。
当油井出砂时更要注意检查，保持油嘴不被刺大、不堵、不变形、无毛刺，否则影响油井生产。
英东油田目前普遍应用地面油嘴，采用单孔简易式油嘴，多用3mm～5mm的油嘴，主要安装于生产闸门后的出油管线内。
(2)压力表
使用压力表时，应注意量程是否合适。
一般情况下应该使压力值
在压力表量程读数的1/3～2/3范围内。
读数时应注意眼睛、指针、表盘刻度成一条垂直于表盘的直线，否则易造成人为的误差。
一般来说，自喷井由于油嘴的节流作用，油压要大于回压，读取压力表读数时要注意，如果读数异常，就要检查压力表是否损坏。
(3)取样放空短节和回压闸门
在生产闸门后的出油管线上，在回压、油压表的连接短节上，通常焊有一节小直径短管，并用闸门控制，这个带控制闸门的短节用来进行井口取样以及检查更换油嘴时进行放空。
回压闸门在检查和更换油嘴以及维修生产闸门等作业时应关闭，以防止出油管线内流体倒流。
第二节自喷井巡回检查
自喷井在巡回检查是，主要要注意一下九个方面：
1．井口设备齐全完好，不渗不漏。
所有闸门要灵活好用，配全配齐螺栓螺母，紧固时对角用力均匀，清蜡闸门密封要严，开关时两侧丝杠出入要相等，防喷管丝堵要紧好，装有丝堵短管节上要设有放空考克。
做到先放空后卸丝堵，并注意清蜡闸门是否关严。
油嘴尺寸要符合要求，油嘴三通无堵塞现象。
2．井口操作时注意，在卸丝堵时，先倒好流程，后放空(人要在上风方向，防止放空时被油气熏倒)；卸时打好管钳尺度，用力均匀，防止用力过猛、管钳打脱而使人受伤。
4．上卸压力表时，检查压力表装卸部位是否设有放空以及压力表闸门，做到先关压力表闸门，后开放空考克，再进行装卸压力表操作。
注意人要在放空方向的侧面进
行操作。
5．检查油嘴时，注意先关生产闸门，后关回压闸门；放空后，再卸丝堵。
检查后用套筒扳手装好油嘴，上好堵头，先关放空阀，开回压阀，最后打开生产闸门。
注意要平稳操作，开关闸门时要侧身操作。
6．检查压力表时，要观察压力表读数是否正常，压力表短节处是否有渗漏现象。
压力表是否在校验有效期内，如果出现油压表读数持续升高，且回压表压力不变时，需要检查油嘴是否堵塞。
6．当集油干线堵塞或冻结时，出现回压升高、出油减少或不出油，这可能是干线局部结蜡或结垢堵塞，也可能是局部干线保温层破坏而大量散热造成集油温度下降，形成凝油堵塞管道。
如及早发现可合理利用套气或用三用车蒸汽吹扫干线。
7．自喷井井口总闸门以下，套管闸门以内无控制部分，不允许有渗漏和缺损，一旦发现问题，要及时处理。
8．冬季关井在4小时以上时，必须扫线；油井测静压关井时，应对干线采取保温措施。
9．自喷井井场、设备必须达到“三清、四无、五不漏”的管理要求。
第三节自喷井生产原理
自喷井形成的原因是井中的压力低于油层内部的压力，导致井筒与油层之间就形成了压力降。
当通过钻井、完井射开油层时，由于井中的压力低于油层内部的压力，在井筒与油层之间会有一个指向井筒
方向的压力降。
在原始条件下，油层岩石与孔隙空间内的流体处于压力平衡状态，一旦钻开油层，这种平衡就被破坏。
这时，由于压力降低引起岩石和流体的弹性膨胀，其相应体积的原油就被驱向井中。
如果地层压力足够的话，就可将原油举升到井口以上，形成自喷采油；如果地层压力不能将原油举升到井口，那么就需要借助某些人工举升的办法采油，或者向油层中注入某种流体提高地层压力，使油井生产能量有所改善。
有的油藏经过一个时期自喷采油又转入人工举升，这主要决定于油藏本身的能量，也就是地层压力的高低。
随着采出原油的增多，地层压力逐渐下降，油井就会出现停喷现象，这时就要利用人工举升办法采油。