采油概述

油井自喷的主要动力是油层压力 油层中原油依靠压力来克服渗滤阻力后流 入井内，井底原油能够在井筒中向上运动是 依靠流动压力及天然气的膨胀能量，克服了 井筒中的液柱重力、摩擦损失和滑脱损失等， 才从井底喷到地面
第四节 抽油机—井深泵采油
一、抽油机 （一）抽油机的分类 按传动方式可分为：机械式传动抽油机 液压传动抽油机 按外形结构和原理分：游梁式抽油机 无梁式抽油机
四、试油
试油目的：
（1）探明新区，新构造是否具有工业性油气流 （2）查明油气田的含有面积及油水或气水边界以及 油气藏的产油气能力、驱动类型 （3）验证对储集层产油、气能力的认识和利用测井 资料解释的可靠程度 （4）通过分层试油、试气取得各分层的测试资料及 流体的性质，确定单井（层）的合理工作制度，为 制定油田开发方案提供重要依据 （5）评价油气藏，对油、气、水层作出正确结论
（一）井身结构的组成及应用
1、导管 导管的下入深度为2～40m，所用导管的直径尺寸 一般为450mm和375mm,如图3－1所示 2、表层套管 表层套管所下入深度一般为30 ～50m,直径尺寸为 400mm和320mm 3、技术套管 作用：用来保护和封隔油层上部哪一控制的复杂地 层，以保证钻进的顺利进行
1.渗流：从油层流入井底，流体是在多孔介质 中渗滤 2.垂直管流：流体从井底流道井口，在油管中 上升在油管某断面处压力已低于饱和压力 3.嘴流：流体通过油嘴，流速较高 4.水平管流：流体进入出油管线后，沿地面管 线流动，属多相水平管流
（二）流压和油压 井底压力（流压）： 从油层流到井底到剩余压力 井底压力是渗流到阻力 井底压力又是把油气举到井口到动力 油管压力（油压）： 把油气举到井口后剩余压力 对油气在井内对的垂直管流来说是一 个阻力，对油嘴来说又是动力
3、衬管完井法 钻头钻至油层顶界后，下油层套管注水泥固 井，水泥浆上返至设计高度后，再从油层套 管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计 井深，最后在油层部位下入预先割缝（或圆 孔）的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器 （卡瓦封隔器），将衬管挂在油层套管上， 使油气流通过衬管的割缝（或圆孔）流入井 筒
衬管完井法 优点：油层渗流面积较 大，油流入井阻力较小， 有利于防止井壁坍塌，在 一定程度上能防止油层出 砂，完井工艺简单 缺点：不能进行分层 开采及分层改造 适用于：胶结程度差的砂 岩油层（出砂不严重） 如图3－7所示
生油过程 整个生油过程可划分为三个阶段 1、初期生气阶段：沉积物埋藏不深时，细菌发 育，有机物在细菌作用下发生分解，生成大 量的气态物质。 2、生油气阶段：随着埋藏深度的增加，温度和 压力不断升高细菌活动逐渐减弱，进行地热 主导作用阶段。此时有机物不仅转化成气态 烃，还有液态烃，因此是主要生油气阶段。
4、砾石充填完井法
在钻头钻至油层顶界以上约3m后，下油 层套管注水泥固井，水泥浆上返至设计高度 后，再从油层套管中下入直径小一级的钻头 钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深，然后更 换扩张式钻头将油层部位的井径扩大到油层 套管外经的1.5～ 2倍，以确保充填砾石时有 较大的环行空间
砾石充填完井法
优点：油流入井 阻力较小，有利于防 止井壁坍塌，防止油 层出砂 缺点：不能进行 分层开采和分层改 造，施工复杂 适用于：胶结疏松的 砂岩油层（出砂严 重）
如图4－1 游离式抽油机－深井泵采油装置图 1－固定阀；2－活塞；3－油管；4－抽油杆；5－套管； 6－套管三通；7－法兰盘；8－油管三通；9－光杆密封盒； 10－套管闸门;11－套压表；12－回压闸门；13－油压表； 14－生产闸门；15－悬绳器；16－驴头；17－中轴承， 18－连杆；19－曲柄；20－减速器；21－电动机
试油工艺主要包括： 压井、射孔、诱喷排液（诱导油流）、求 产、测井等方面 一、 诱喷排液 （一）诱喷排液及目的 该工作也是为了清除井底砂粒和泥浆等污物， 降低井底及其周围地层对油流的阻力
诱喷排液的方法： 诱喷排液的方法：
1、替喷法 （1）一般替喷法：将油管下至油层中、上部，用泵 把替喷用的液体连续替入井中，直至把井中的全部 压井液替出为止 （2）一次替喷法：井油管下至人工井底，用替喷液 2 把压井液替出，然后上提油管到油层中部或上部完 井 （3）二次替喷法：井油管下至人工井底，替入一段 替喷液，在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 顶部以上到全部压井液
三、油井完井方法
油井完井方法又叫井底完成，是指油层与 油井连通起来的方法，这是整个钻井工艺过程 中最后一道十分重要的工序 1、裸眼完井法 是指在钻开的生产层位，不下入套管的完井方式
裸眼完井法 优点 是油气井与井底直接连通，整个油层井段完全 裸露，油层与井底没有任何障碍，井底结构简单， 渗流面积大，油流入井阻力很小，钻井液浸泡油层 使间断 缺点是不能进行分层开采和分层改造，也不能防止 油层出砂和井壁坍塌 适用范围很小，仅适用于油层坚硬，不出砂，无气、 水夹层的单一产层或油层性质相同的多油层井，多 用于碳酸盐岩裂缝性油气层，一般不适用于砂岩油 层
二、有关名词术语
1、固井 在套管和井壁的环行空间内注入水泥浆进行封 固，这套施工工艺叫做固井 2、固井水泥环 当下完各类套管经过固井后，便在套管与井壁 的环形空间形成了坚固的水泥环状柱体，称为固井 水泥环 3、方补心 旋转钻井时，带动井下工具旋转的转盘中间用 来卡住方钻杆的部件
4、油补距 指转盘方补心上 平面到套管四通 上部平面间到距 离，如图3－2所示
5、套补距 指转盘方补心上平面到套管法兰上部 平面之间的距离 6、完钻井深 指完钻井裸眼井底至转盘方补心顶面的 高度 7、套管深度 指转盘方补心上平面到油层套管鞋位置 的深度
8、人工井底 油井固井完成留在套管内最下部一段水泥凝固后 的顶面 人工井底深度是用从转盘方补心上平面到人工井 底之间距离到深度来表示的 9、水泥返高 固井时油层套管和井壁之间的环行空间的水泥上 返高度 10、水泥塞 固井后，从完钻井底至人工井底这段水泥柱即水 泥塞
3、 热裂解生气阶段：随着沉积物埋藏深 度进一步加深，有机物经受更高的温度 和压力作用，发生深度裂解，以生成气 态烃为主。 （四）生油岩 把地壳中具备有生油条件的地层称为 生油岩 生油岩的岩性为泥岩、页岩、白云岩 和生物灰岩、碳酸岩盐类
第二节 完井方式与试油
完井是指从钻开油层开始，直到油井正式 投产所进行到一系列工艺措施 它包括钻开油气层、确定完井方式、安装 井口和井口装置等 一、井身结构 指油井钻完后，所下入套管的层次、直径、 下入深度以及相应井段的钻头直径和各层套 管外水泥浆的上返高度等
1）结构特点 矮形异相抽油机的 结构如图4－4所示 没有游梁，四连杆 机构非对称循环， 存在极位夹角 （10°），即异相
二、 抽油泵
（一）抽油泵结构 按有无衬套分： 组合式泵和整筒泵 按在井中的安装方式及结构： 管式泵和杆式泵 （二）管式泵的结构及特点 管式泵安装在油管的下端是油管的延续 部分
管式泵的结构及特点
2、物理化学条件
1）细菌作用：在还原环境内细菌能分解沉 积物里的有机物质而产生沥青质，，细菌的 作用在成油过程中起着重要作用 2）温度作用：随着沉积物埋藏深度的增加， 温度也随着增高，有机质在地热作用下形成 烃类。随着温度、时间的增长，烃类数量增 多。生油过程不需太高温度，多低于100 C°.
3）压力作用：沉积物埋藏的深度随着地 壳下降而不断加深，上覆地层厚度不断 增大，温度压力也不断升高。压力升高 可促使有机物向石油转化进行 4）催化剂作用：催化剂的存在能加速 有机物的转化。粘土矿物就是很好的催 化剂。
采 油 工 艺 技 术
主讲： 主讲：秦旭文 辽河石油职业技术学院
油气生产流程
石油勘探→石油钻井→ 测井→完井→试油→ 油气开采→油气储运 →炼制与加工
第一节 石油的生成及油气运移
一、石油、天然气的生成 （一）生成油气的原始物质 油气是由有机物质在适当的地质环境下，经生物 化学和物理化学作用生成的有机物质是指生活在地 球上生物的遗体。 （二）油、气的生成条件 1、环境条件 要使大量有机质堆积保存下来，需要生物的大量 繁殖和周围缺氧还原的条件（环境），如浅海区、 海湾、深湖和内陆湖的深湖一半深湖区。
2、抽汲法 抽汲的主要 工具是油管抽 子。常用的抽 子是有阀抽子 和无阀抽子， 又称两瓣抽子 如图3－10所 示
3、气举法
气举排液有以下几种 方法 （1）常规气举排液： 又分正举和反举 如图3－11所示
第三节 自喷采油原理
一、油井自喷的流动过程 （一）流动过程 原油从油层到地面计 量站，一般要经过四个 流动过程，即渗流、垂 直管流、嘴流和水平管 流 如图3－14所示
优点：将生产的油层射开，其余的层段全是 封隔的，隔层间的油、气、水不会互相串通， 有利于分层开采、分层采取措施和便于分层管 理，有利于防止井壁坍塌 缺点：出油面积小，完善程度较差，油气入 井阻力增大，固井质量要求高，水泥浆损害油 气层。
2、射孔完井法
射孔完井法是国内 外最为广泛和最常使用 的一种完井方式 套管射孔完井法是 钻穿油层直至设计井深， 然后下油层套管至油层 底部注水泥固井，最后 下入专用射孔器对准欲 打开的油气层部位射孔 如图3－5所示
（二）垂直管流的能量供给及消耗 原油在井筒中流动时，能量来源于井 底压力和气体的膨胀能，能量消耗主要 是克服井筒内液柱重力、原油与井筒管 壁的摩擦阻力和滑脱损失（在多相垂直 管流中存在） 压力损失占总压力损失的30％～50％
（三）嘴流的能量供给及消耗 油气通过油嘴时，能量来源于井口油压，能量 消耗是油嘴的节流损失，油气通过油嘴节流的压力 损失一般占总压力损失的5％～30％ （四）水平管流的能量供给及消耗 在多相水平管流过程中，能量来源于井口油压， 能量消耗主要是流体通过各种管线时产生的局部水 利损失和沿管线流动的沿程水利损失等 压力损失一般占总压力损失的5％～10％
游梁式抽油机的结构及工作原理 1、抽油机的结构 国内应该最多是常规型游梁式抽油机 常规型游梁式抽油机由主机和辅机组成 主机：底座、减速箱、曲柄、平衡块、连杆、 横梁、支架、游梁、驴头、悬绳器、刹车装 置及各种连接轴承组成 辅机：电动机、店里控制装置组成
2 游梁式抽油机的工作原理
电动机将其高速旋转运动传给减速 箱的输入轴，经中间轴后带动输出轴、 输出轴带动曲柄做低速旋转运动， 同时，曲柄通过连杆、横梁拉着游 梁后壁上下摆动，驴头上下摆动带动抽 油杆、活塞上下往复运动，抽油出井
（三）非常规型抽油机
非常规抽油机主要是通过增大冲程和节能两方 面考虑而设计的，种类很多 1、异形游梁式抽油机 1）结构特点 又称为双驴头抽油机，该机结构特点： 用一个后驴头来代替来普通游梁式抽油机的尾轴， 并用一根驱动绳辫子来连接横梁，构成了抽油机的 四连杆机构 如图4－3所示
2 矮形异相曲柄平衡抽油机
图3－1 井身结构 1－方补心； 2－套管头； 3－导管； 4－表层套管； 5－表层套管水泥环 6－技术套管； 7－技术套管水泥环 8－油层套管； 9 －油层套管水泥环； 10－油层上线； 11－油层下线； 12－人工井底； 13－胶木塞； 14－承托环； 15－套管鞋； 16－完钻井底；
4、油层套管 油井内最后下入的一层套管称为油层套管 油层套管的下入深度一般应超过油层底界 30m以上，直径尺寸为168mm和140mm 水泥上反 高度必须超过油气顶界 100 ～150mm
二、流动过程能量的供给及消耗 （一） 地层渗流的能量供给及消耗 原油在地层中流动时，能量来源于油层压 力和气体的膨胀能，能量消耗主要是渗滤阻 力 当井底压力高于饱和压力时为单相流动， 当井底压力低于饱和压力时，井底附近为多 相渗流
在从油层流入井底过程中当压力损失 可占油层至计量站分离器总压力损失的 10％ ～15％ 当油层渗透率高，井底附近无污染， 单向流动及流体粘度小时，则渗滤损失 小，反之渗滤损失大。