人工举升理论6
《人工举升理论》
S A = r (1 cos +sin 2 )a
2
b
VA =
dS A = dt
r (sin
+ sin 2 2
)a b
A点加速度:
WA =
dVA = dt
r2 (cos
+
cos
2
a )
b
整理课件
图3-9
曲柄滑块机构简图
图3-11 悬点加速度变化曲线 1-按简谐运动计算； 2-精确计算； 3-按曲柄滑块机构计算
②液柱与油管间的摩擦力
上冲程时，游动阀关闭，油管内的液柱随抽油杆柱和柱塞上行，液 柱与油管间发生相对运动而引起的摩擦力的方向向下，故增大悬点载荷。
整F理tl 课=件1F.3rl
③杆管摩擦力：
Frt = f N
④柱塞与衬套之间的摩擦力： ⑤液体通过游动阀产生的阻力：
Fp = 0.94d p 140 小于1717N de
上冲程 游动阀关闭，作用在柱塞上的液柱载荷为：
Wl = ( f p f r ) L l g
下冲程 游动阀打开，液柱载荷作用于油管，而不作用于悬点。
③沉没压力(泵口压力)对悬点载荷的影响
上冲程 在沉没压力作用下，井内液体克服泵入口设备的阻力进入泵内， 此时液流所具有的压力即吸入压力。吸入压力作用在柱塞底部产生向上 的载荷:
A点的加速度为: dVA a 2 dt b
图3-7 抽油机四连杆机构简图
整理课件 图3-8 简谐运动时悬点位移、 速度、加速度曲线
(二)简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律
假设条件：0<r/l<1/4 把B点绕游梁支点的弧线运动近似地看做直线
运动，则可把抽油机的运动简化为曲柄滑块运动。
人工举升理论第6讲 表皮系数
的。这种伤害也可用 Cinco-Ley和Samaniego（1981）所给的表皮效应
来定量描述
s fs
bs K K
2x f
1 Ks
下堂课再见 谢谢!
s s Dq
它在几个不同流量下所进行的试井中，能用来分离表皮效应。 上页图所示的s'与q的曲线表明，s是截距，D是斜率。这是确定 油田 D和预测速敏表皮效应对井的未来生产影响的恰当方法。 相敏表皮效应与井筒附近压力梯度所引起的相态变化有关。 对油井来说，如果井底流压低于泡点压力，则会形成一个气体 饱和度，即使气相是不流动的，也会引起油的有效渗透率的降 低。将Hawkins公式变一下，以有效（或相对）渗透率比代替 K/Ks，则该公式可用于这种情况了。
部分完井和斜井的表皮效应
Cinco-Ley 等 （ 1975 ） 得 到 了 这一问题的半 解析解，并提 出了各种组合 的表皮效应的 表格。
部分完井的斜井构形
所有引起流线变形的情况都会产生表皮效应 sc。和油气藏高度相比， 射孔段越小，完井的偏心度越大，则表皮效应越大。 尽管部分完井减小了井的裸露长度而产生了正的表皮效应，但斜井的 结果相反。井斜度越大，则对总表皮效应的负贡献越大。由于井斜而 引起的表皮效应以s表示，而由于部分完井与井斜所引起的综合表皮效 应以sc+θ表示。
人工举升理论
第5讲 表皮系数
吴晓东
表皮效应 1949 年，Van Everdingen和Hurst引入了表皮效应来表征近井
区域所具有的稳态压差ΔPs，它与表皮效应成正比。
原因
对于求取地下的流动压力，近井地带的各种条件非常关键。
石油工程学院课程表
023003油气田开发工程设计规范与法规(32)1-8田树宝讲师2-102
022001采油工程方案设计(32)1-8张红玲副教授2-102
上午
3-4节
021039岩土特殊施工技术(32)10-17王克雄教授中油北813
021013计算流体力学(48)1-12薛亮讲师2-307
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
上午
1-2节
021007高等流体力学(48)1-12薛亮讲师1-104
021027人工举升理论(48)1-9吴晓东教授2-312
021051油气井工程实验(16)9-16宋执武讲师lab
021013计算流体力学(48)1-12薛亮讲师2-307
022004高等采气工程(32)1-8杨胜来教授1-202
022016水射流动力学(32)1-5田守嶒2-103(三节)
022026油气藏经营管理(32)9-14郭小哲副教授1-201(三节)
021008高等渗流力学(48)1-8黄世军副教授1-104(1班)(三节)
021008高等渗流力学(48)1-8程林松教授2-201(2班)(三节)
021038岩土塑性力学(48)1-8张广清教授2-106(三节)
022007海上施工安全(32)1-11杨进教授1-103(三节)
022011欠平衡钻井理论与方法(32)1-11李军副教授1-109(三节)
022015水平井钻井技术基础(32)13-18张辉副教授2-210(三节)
022016水射流动力学(32)1-6田守嶒2-103(三节)
021015结构动力学(48)1-8周建萍副教授2-103
人工举升理论第4讲 多相管流
C1与Nb关系曲线
l
l
摩阻梯度：
f l vt2 ql vs Ap f 2D q v A t s p
C1与NRe关系曲线
（3）过度流
平均密度可由顿斯及罗斯方法算出：
LM g LM LS
段塞
g LS
LM LS
雾流
摩阻梯度：
f f
l vl2
D 2
ql 其中 vl Ap (1 H g )
摩擦阻力系数可查下图：
摩擦阻力系数曲线
（2）段塞流
流体平均密度：
其中
Wt l vs Ap qt vs Ap
l
vs C1C2 gD
vs D l N vt Dl Nb Re
合并成大气泡，最后，大气泡成为顶部凸起的炮弹形气泡。 井筒内流体的压力进一步低于饱和压力，气体继续分离出来，
并且进一步膨胀，且炮弹形大气泡形成气体柱塞，使井筒内出现一段液
体、一段气体的柱塞状游动。这时气柱好象活塞一样推动液体上升，对 液体具有很大的举升作用，气体的膨胀能量得到充分的利用。
环状流
水平管流型
这是目前气液两相管流方面较全面的研究成果。
机械能守恒方程：
dp dE dv g sin v dZ dZ dZ
位差压力梯度
dp l Hl g 1 Hl g sin g sin dZ 位差
Gv l H l g (1 H l ) g sin 2 DA
1 { l H l g (1 H l ) vvsg }/ p
Beggs-Brill方法流型分布图—水平流动
人工举升方式对比
人工举升方式对比人工举升是在地层的天然能量不足以维持自喷生产或者虽然可以自喷生产，但是产量达不到要求时，在井筒中下入机械设备对流体做功，使流体能流到地面的工艺流程。
目前在油气田开发中常用的举升方式有：有杆泵采油和无杆泵采油，有杆泵细分为游梁式抽油机和螺杆泵，无杆泵采油分为电潜泵举升、水力活塞泵采油和水力射流泵采油等。
以下将对抽油机、螺杆泵以及电潜泵的优缺点、适用条件、应用现状进行对比。
一、工作原理对比1.抽油机有杆泵采油是以地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体的举升方式。
抽油机是最常见的有杆泵采油，它的悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。
工作原理：动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。
曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动。
挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动。
2.螺杆泵地面驱动螺杆泵是以井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵的采油方式。
工作原理：流体沿着螺杆泵的全长，在转子外表面与定子橡胶衬套内表面间形成多个密封腔室。
随着转子的转动，在吸入端转子与定子橡胶衬套内表面间会不断形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端压差的作用下被吸入，并由吸入端推挤到排出端，压力不断升高，流量非常均匀。
螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。
3.电潜泵电潜泵地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。
电潜泵采油装置主要由三部分组成：由潜油电机、保护器、分离器和多级离心泵组成的井下机组部分、电力传输部分以及由控制屏、变压器和接线盒组成的地面控制部分。
工作原理：电机带动泵轴上的叶轮告诉旋转时，叶轮内液体的每一质点受离心力作用，从叶轮中心沿叶片间的流道被甩向叶轮四周，液体压力和速度同时增加，经过导流道被引向上一级叶轮，这样逐级经过所有的叶轮，使液体能逐级增加，最后获得一定的压头，将流体举升至地面。
中国石油大学(北京)2014年考博初试参考书目
中国石油大学(北京)2014年考博初试参考书目院系代码考试科目及参考书0012101沉积学及层序地层学：①《沉积学原理》，石油工业出版社，2001，赵澄林；②《层序地层学》，石油大学出版社，2000，朱筱敏著0012102油区构造解析及构造物理学：①《油区构造解析》石油工业出版社，2006，漆家福等②《构造物理学概论》北京：地震出版社，1987，马瑾0012103有机地球化学：①《生物标志物应用指南》，石油工业出版社，1996，姜乃煌等译；②《石油形成与分布》（第二版），石油工业出版社，1989，徐永元等译；③《石油地球化学进展》，石油工业出版社，1998，钟宁宁等0013101油气地质学进展①《石油地质学》，石油工业出版社，2009，柳广弟等；②《石油地质理论与方法进展》，石油工业出版社，2006，赵文智；③反映石油地质学及油气资源评价进展的有关专著和文献0013102油气田开发地质学：①《储层表征与建模》，石油工业出版社，2010，吴胜和；②《现代油藏地质学》，科学出版社，2010，熊琦华等（理论篇第1~6章）0013103含油气盆地分析：《含油气盆地分析》，石油大学出版社，2001，陆克政等0013104环境化学：《环境化学》（第二版），高等教育出版社，2006年，戴树桂001加试4101地质学综合：①《普通地质学》（第二版），夏邦栋，地质出版社，1995②《沉积岩石学》（第四版），朱筱敏，石油工业出版社，2008③《构造地质学》（第二版），徐开礼、朱志澄主编，地质出版社，1989（2006重印）001加试4102油区岩相古地理：任何版本的岩相古地理教材001加试4103地球化学：①Tissot B.,Welte D.H.,《石油形成与分布》.(胡伯良、郝石生译)，石油工业出版社②卢双舫等，《油气地球化学》，石油工业出版社001加试4104构造地质学：《构造地质学》（第二版），徐开礼、朱志澄主编，地质出版社，1989（2006重印）001加试4105天然气地质学：《天然气地质学》陈荣书主编，中国地质大学出版社，1991001加试4106石油地质综合研究方法：①《石油地质学》（第四版），柳广弟主编，石油工业出版社，2009（PS:The way to contact yumingkaobo TEL:si ling ling-liu liu ba-liu jiu qi ba QQ:77267853 7)②《石油与天然气运移(第3版)》，李明诚，石油工业出版社出版③《油气地球化学》，卢双舫，石油工业出版社，20080022201力学综合（I）连续介质力学：连续介质力学（第二卷）（第6版），俄罗斯）谢多夫著，李植译，高等教育出版社，2009；弹塑性力学：《弹塑性力学》，高等教育出版社，杨桂通0022202现代油气井工程综合：①《油气井工程》，中国石化出版社，2003，胡湘炯，高德利；②《复杂地质条件下深井超深井钻井技术》，石油工业出版社，2004，高德利；③《油气钻探新技术》（第九分册），石油工业出版社，高德利0022203油气田开发综合：高等油藏工程:①现代油藏工程，石油大学出版社，2001，陈元千；②油藏工程实践（修订版），石油工业出版社，2003，P.达克；提高采收率原理:《提高石油采收率基础》，石油工业出版社，2007，岳湘安；气液两相流理论:气液两相流理论：《两相流与沸腾传热》，清华大学出版社，2002，鲁钟琪0023201力学综合（II）高等流体力学：《高等工程流体力学》，西安交通大学出版社，2006，张鸣远，景思睿，李国君0023202高等工程力学综合：高等流体力学（适用钻井、开发、储运）：《流体力学》，石油工业出版社，2006，汪志明连续介质力学：①《连续介质力学引论》，辽宁科学技术出版社1986.1，戴天民刘风丽陈勉编著；②《连续介质力学讲义》中国石油大学（北京）阳光书店有售，2001.9，陈勉0023203高等渗流力学：《高等渗流力学》，石油工业出版社，2011，程林松0023204人工举升理论：①《石油开采系统》，石油工业出版社，1998，M.J.埃克诺米德斯；②《有杆抽油系统》，石油工业出版社，1996；③《人工升举法采油工艺》（第一卷），石油工业出版社，K.E.布朗等002加试:4201断裂力学：《断裂力学与断裂物理》，赵建生，华中科技大学出版社，2006 002加试：4202塑性力学：《塑性力学引论》，王仁，北京大学出版社，2009；002加试：4303现代完井工程：《现代完井工程》，万仁溥，石油工业出版社，2000002加试：4204油藏数值模拟：《油藏数值模拟基础》，石油工业版社，1995，韩大匡等002加试：4205现代钻井液技术：《钻井液工艺学》，中国石油大学出版社，2012年0032301催化原理：《①催化作用基础》（第三版），科学出版社，2005，甄开吉等；②《应用催化基础》，化学工业出版社，2009，吴越；③《催化化学导论》，科学出版社，2004，韩维屏等；④《催化化学》，科学出版社，1998，吴越；0032302化学反应工程：①《化学反应工程》，化学工业出版社，2005，李术元等；②《Reaction kinetics and reactor design》Prentice-Hall,1980，John B.Butt③《Elements of Chemical Reaction Engineeering”Prentice Hall PTR,H.Scott Fogler0032303高等有机化学：①《有机化学》（第二版），南开大学出版社，2003，王积涛等；②《基础有机化学》（第三版），高等教育出版社，2005，邢其毅等0033300物理化学（I）：《物理化学》（上、下册）（第五版），天津大学编，高等教育出版社，20090033301石油化学：①《石油化学》（第二版），石油大学出版社，2009，梁文杰；②《重质油化学》，石油大学出版社，2000，梁文杰0033302化工原理：《化工原理》（上、下册）（第三版），谭天恩，化学工业出版社，2006;《石油化学工程原理》（上、下册），李阳初，石化出版社，20080042401弹塑性力学：《弹塑性力学》，高等教育出版社，杨桂通0042402高等工程热力学：《高等工程热力学》，高等教育出版社，1985，苏长荪0042403机械参数测试技术：《测试技术》，高等教育出版社，2001，贾民平0042404信号分析与处理：《信号与系统》（第三版），电子工业出版社，吴湘淇0043401机械振动：①《机械振动》，张义民，清华大学出版社；②《振动理论及应用》方同，西北工业大学出版社0043402高等流体力学（适用钻井、开发、储运）：《流体力学》，石油工业出版社，2006，汪志明0043403机械综合：①《机械原理》（第7版）,孙桓，陈作模，葛文杰，高等教育出版社，2006②《机械设计》（第四版），邱宣怀，高等教育出版社，2007③《系统分析与控制》，孙增圻，清华大学出版社，19940043404安全综合：①《安全工程概论》，教育部高等学校安全学科教学指导委员会，中国劳动社会保障出版社②《油田生产安全技术》，中国石化出版社，王登文等0043405多相流动：《石油气液两相管流》，石油工业出版社，1989，陈家琅004加试4402安全检测与监测：①《安全检测原理与技术》，海洋出版社，董文庚等；②《过程设备安全管理与检测》，化学工业出版社，戴光等004加试4403事故调查与失效分析：《事故调查与分析技术》，化学工业出版社，蒋军成0052501地震勘探原理：《地震勘探原理》（第三版），中国石油大学出版社，2009，陆基孟0052502地球物理测井原理：《地球物理测井方法与原理》楚泽涵、高杰、黄隆基、肖立志，石油工业出版社，2007，0052503软件工程：《软件工程导论》，张海藩，清华大学出版社，20050052504最优控制：《最优控制理论与应用》，张洪钺，王青编著，北京：高等教育出版社，20060053501地震资料数字处理：《地震资料分析》（上、下册），石油工业出版社，2006，[美]伊尔马滋著，刘怀山等译0053502测井资料解释：《测井数据处理与资料解释》，石油大学出版社，2007，雍世和等0053503人工智能：《人工智能》，马少平，朱小燕，清华大学出版社，20040053504线性系统理论：《线性系统理论》，清华大学出版社，1990，郑大钟0053505数字信号处理：《数字信号处理——理论、算法与实现》，清华大学出版社（第二版），2003，胡广书005加试4501计算机网络体系结构：《高等计算机网络——体系结构、协议机制、算法设计与路由器技术》，机械工业出版社，2003，徐恪005加试4502面向对象方法：①《面向对象的方法学与C++语言》（第二版），西北大学出版社，王斌君等；②《计算机组成原理》（第三版，网络版），科学出版社，白中英主编005加试4503系统辨识:方崇智等《过程辨识》清华大学出版社，2003 005加试4504图像处理与识别冈萨雷斯《数字图像处理》第三版。
人工举升理论第5讲 节点系统分析
解节点在井底的解
不同油管直径对生产动态的影响
(下图)，油管直径太小(右上图)，
油管直径太大(右下图)。
油井受管路限制
油管直径对生产动态的影响（左图），
优选油管直径（右图）。
油管直径对生产动态的影响
优选最佳油管直径
选取井底为解节点，便于预测油藏压力降低后的未来油井产量 ( 左
当以功能节点为解节点时，先要以系统两端为起点分别计算 不同流量下解节点上、下游的压力、求得节点压差并给出压 差一流量曲线。然后根据描述节点设备 (油嘴、安全阀等 )的
流量一压差公式或相关式，求得设备工作曲线。由两条压差
一流量曲线的交点便可求得问题的解，即节点设备产生的压 差及相应的油井产量。设备规格不同，则求解得到的压差及 产量亦不相同，从而可根据要求选出合适的节点设备。
确定油井停喷时的生产状态，从而分析确定油井的停喷原因；
确定油井转入人工举升方式生产的最佳时机，同时有助于人工 举升采油方式的优选； 找出提高油井产量的途径。
解题步骤
Step 6 Step 5 Step 4 Step 3 Step 2 Step 1 程序应用。 进行动态拟合； 确定生产协调点； 计算节点上、下游的供、排液特性； 选择节点； 建立生产井模型；
分离器压力与产量关系
对不同类型的井，以分离器为求 解点可做出如左图的曲线从而可 得到分离器压力对各类井生产的 影响情况。由左图可以看出，虽 然降低分离器压力可提高油井产 量，但各井增产的程度不同， A 井增产明显而D井则增产很少。
分离器压力对不同油井产量的影响
以油嘴压力为节点的分析方法 函数节点分析：
油井生产系统
油嘴 任何油井的生产都可以分为三 个基本流动过程： 从井口到分离器的流动——在 地面管流中的水平或倾斜管流。
人工举升方式对比.pptx
以下将对抽油机、螺杆泵以及电潜泵的优缺点、适用条件、应用现状进行对比。
一、 工作原理对比
1. 抽油机
有杆泵采油是以地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体的举升方式。 抽油机是最常见的有杆泵采油，它的悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。
工作原理：动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。
下入井内的抽油杆作为传递地面动力的手段，带动井下抽油泵，将原油抽至地面；而无杆
泵 采油是用电缆或高压液体将地面能量传输到井下，带动井下机组把原油抽至地面。
二、 主要优缺点对比
1. 抽油机
主要优点：
1
设备简单，安装和拆卸步骤比螺杆泵和电潜泵少；
2
结构牢固；
3
性能可靠，使用寿命长；
4管理经验比较完善。 主要
， 因此采油工艺对抽油机提出了长冲程、低冲次、大泵深抽的要求。国内外研制了许多不同 类 型的无游梁式抽油机，国内正在使用的无游梁式抽油机主要有链条式抽油机、增距式厂冲
程 抽油机、宽带式抽油机等。
2. 螺杆泵应用： 应用范围：
2
学海无涯
1 扬程可达到 1800m； 2 排量可达到 240m3/d，下泵深度 800m； 3 油品性质：稠油、含砂、高含水、聚驱采油井等； （4）井温可达到 120℃； （5）直井或斜度不大于 30 度的斜井。 螺杆泵有着广泛的应用前景，它可以再世界上大多数稠油油田以及复杂工况井进行正 常 工作。螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其它抽油设备所不能替代的优越性，国内 在制 造、应用等方面都取得了长足的进步，井下泵已基本形成系列化。 目前，吉林油田、辽河油田、冀东油田和华北油田均在重油井上采用螺杆泵冷采，经过 几年的矿场实践都取得了较好的效果，使螺杆泵成为重油井开采的主要举升手段。 3. 电潜泵应用： 由于电潜泵具有排量大，地面设备及向井下传递能量的方式简单，常作为高产油井和 中 高含水期为提高产液量以维持原油产量的一种人工举升方法。 近几年来投入开发的主要油田或断块相继进入高含水期，电潜泵井数不断增加。 根据油井产能正确地确定下泵深度和选择电泵以获得最佳效益以及全面掌握电泵井生 产时井下机组的工况、判断分析故障原因等是挖掘油井潜力，保证设备有效工作，延长检泵 周期，是目前油田生产中提高电潜泵井生产管理技术水平的重要课题。
PIPESIM培训教材
PIPESIM 2008 基础培训教材
练习 1 优化水平井长度.........................................................................................70 练习 2 多段射孔水平井模拟.................................................................................70 第五章 人工举升设计................................................................................................72 电潜泵设计.............................................................................................................. 72
练习 1 单井建模及节点分析.............................................................................72 练习 2 选泵及优化设计.....................................................................................74 练习 3 不同生产条件下泵特性分析.................................................................76 气举设计 — 新设计阀距........................................................................................77 练习 1 单井建模及节点分析.............................................................................77 练习 2 气举响应计算.........................................................................................79 练习 3 气举优化设计（“IPO Surface Close”方法） .....................................80 气举设计 — 已知阀距............................................................................................82 练习 1 安装井下气举阀系统，最下级阀注气.................................................82 练习 2 生成气举响应曲线.................................................................................84 练习 3 利用已知阀距进行气举优化设计.........................................................85 练习 4 气举诊断.................................................................................................86 第六章 海管设计........................................................................................................88 练习 1 建立组分模型.........................................................................................88 练习 2 海管尺寸选择.........................................................................................89 练习 3 检查严重段塞流.....................................................................................92 练习 4a 选择海管保温层厚度...........................................................................93 练习 4b 甲醇注入量计算...................................................................................93 练习 5 计算段塞流捕集器体积.........................................................................95 第七章 环形输气管线................................................................................................97 设定管网计算边界条件.................................................................................... 102 运行管网计算并确定集输能力........................................................................ 104 管网练习 1 ：数据汇总....................................................................................106 第八章 注水管网系统..............................................................................................109
03-关于人工举升采油技术
三、详述潜油电泵采油、气举采油
（二）气举采油 气举采油技术在我国中原、吐哈、 塔里木等油田使用，并形成了一定的生 产规模。 气举采油按生产能力分为连续气举、 间歇气举、驻塞气举。 气举采油按管柱结构分为开式气举、 半闭式管柱、闭式管柱。
三、详述潜油电泵采油、气举采油
1 气举采油地面设施
原油外输
燃料气净化
图1 常规型游梁式抽油机结构简图
二、人工举升采油技术 （2）异相型游梁抽油机（级位夹角12°，上 冲程大于下冲程时间，扭距峰值降低、节能）
与常规游梁抽油机的区别，特点如下： a、减速器输出中心后移，使输出中心到游 梁支架中心的距离增大了。 b、由于是顺时针旋转，曲柄平衡？总是滞 后一个相位角（12°）。使上冲程时间大 于下冲程时间，扭距峰值降低，故节能。
三、详述潜油电泵采油、气举采油
图12 注入压力操作阀工作原理
谢谢大家！
图6 链条抽油机结构示意图
二、人工举升采油技术 （7）皮带抽油机
1―安全台； 2―胶带滚筒； 3―悬绳器带拉杆； 4―悬绳器钢索； 5―光杆加紧器； 6―胶带； 7―平衡重带拉杆； 8―平衡重； 9―混凝土基础； 10―传动带护罩； 11―减速器； 12―井口； 13―光杆； 14―从动链轮； 15―链条； 16―主动链轮
一、采油概述
为了扭转这个被动局面，就需要 想法放大生产压差ΔP。即： ΔP生产压差=P地层压力－P流动压力 靠注水、注气、提高P地层压力 靠人工举升，降低P流动压力 这种靠人工举升降低生产流压得采油 叫人工举升采油技术。
二、人工举升采油技术 （一）有杆采油
1、抽油机有杆泵采油方式
当前靠抽油和有杆泵采油方式，约占人工
二、人工举升采油技术
1—驴头；2—游梁； 3—横梁；4—连杆； 5—减速器； 6—吊绳及悬绳器； 7—曲柄销；8—支架； 9—曲柄；10—底座； 11—电动机；12—刹车装置
石油生产中的人工举升技术
石油生产中的人工举升技术在石油生产中，人工举升技术是一种广泛应用的方法，它可以有效地提升原油的产量和采收率。
本文将介绍人工举升技术的原理、分类以及其在石油生产中的应用。
一、原理人工举升技术是通过人工装置或机械设备，将地下原油抽上地面的一种方法。
其基本原理是利用泵或者泵杆将地下的原油输送至地面。
根据不同的情况和需要，人工举升技术可以采取不同的方式和设备进行操作。
二、分类根据实际操作的不同，人工举升技术可以分为抽油杆泵、电缆泵和液压抽油机等几种类型。
1. 抽油杆泵抽油杆泵是一种传统的人工举升装置，它采用了抽油杆和泵的组合，通过抽油杆上下运动的方式，将地下的原油推送至地面。
这种技术成本低、设备简单，广泛应用于低产油井，尤其适合含水量较高的油井。
2. 电缆泵电缆泵是一种电动设备，其原理是通过电动机驱动柱塞泵，将油井底部的原油抽上地面。
电缆泵相比于抽油杆泵具有更高的效率和产量，适用于中、高产油井。
此外，电缆泵还可以根据油井实际情况进行远程监控和操作，提高了工作效率和安全性。
3. 液压抽油机液压抽油机是一种利用液压系统工作的人工举升装置，其工作原理是通过液压缸推动柱塞泵，将地下的原油抽上地面。
液压抽油机具有工作稳定、可靠性好的特点，适合于大井口径和高产油井。
三、应用人工举升技术在石油生产中具有重要作用，它可以提高原油产量和采收率，改善油井的工作效率和经济效益。
以下是人工举升技术在石油生产中的几个应用场景：1. 低产油井的提高采收率对于低产油井来说，人工举升技术可以通过抽油杆泵等装置，提高原油的采收率。
通过适当的操作和调整，可以使原本产量较低的油井增加产量，提高经济效益。
2. 高产油井的维护和管理对于高产油井来说，人工举升技术是一种重要的维护和管理手段。
通过电缆泵和液压抽油机等设备，可以实时监测井下情况，并进行及时的维护和调整。
这样可以保持油井的高产状态，延长油井的使用寿命。
3. 水平井和深井的生产随着石油勘探的深入和水平井的开发，传统的人工举升技术面临一些困难。
【精编】人工举升理论2分析PPT课件
p v2 (G/A)v
z1 2D
2D
位差压力梯度
p gsin
z 2
lH l g(1H l)
p z2lHl l(1Hl)gsin
加速压力梯度 p z 3vd d v zv d d(G z l/lA )d d(G z gg /A )
贝格斯－布里尔方法
dp dz
(G / A)v
贝格斯和布里尔的研究结果
• 在石油工业中，与铅直方向成 15～20度 倾斜的油井中的压力梯度大于铅直井中 的压力梯度。
• 气液两相管流在下坡时没有压力恢复这 一假设，在某些情况下是正确的，但是 在许多情况下，压力恢复却是相当大的， 在丘陵和多山地带设计油气混输管道时 必须予以考虑。
节点系统分析
• 节点系统分析(Nodal System Analysis)简 称节点分析，最初用于分析和优化设计 复杂的电路或管汇系统，1954年吉尔伯 特 (Gilbert)提议把该方法用于油井生产系 统，后来布朗 (Brown)等对此进行了比较 全面、系统的研究，建立了油气井节点 系统分析的基础。
• 5．对各种生产方案进行经济分析，寻求 最佳生产方案和最大经济效益，进行油、 气井生产系统优化设计。
必备的数学模型
• 一个完整的油气井生产系统由若干个部 分组成，为了使节点分析方法得以应用， 必须具备能够准确描述各部分流量与压 力损失的数学模型，以及流体物性参数 的计算公式或相关式。
解题步骤
• 对自喷井生产系统进行节点分析，一般步骤如 下：
人工举升理论2分析
第二讲 表皮因子
• I949 年，Van Everdingen和HurSt引入了 表皮效应来表征近井区域所具有的稳态 压差ΔPs
• 表皮效应与压差ΔPs成正比 • 从数学上看，表皮效应没有物理量纲并
人工举升理论第1讲 概论
2
C3 Pwf D Pr
3
C4 Pwf D Pr
（ 1－10）
4
K ro C1 B o o
' 1 K ro 0 2 o Bo
'' 1 K ro 0 4 o Bo
' '' 0
1 K ro '' 1 K ro ''' C3 6 B 6 B o o 0 o o 0 1 K ro ''' C4 24 o Bo 0 K ro 1 K ro ' 1 K ro '' 1 K ro ''' D o Bo 0 2 o Bo 0 6 o Bo 0 24 o Bo 0
第二节 油气两相渗流时的流入动态
沃格尔型流入动态
1968年，Vogel.J.V根据用计算机对若干典型的溶解气驱油藏中油井的流 入动态曲线的计算结果，发表了适用于溶解气驱油藏的无量纲 IPR曲线 及描述该曲线的方程。 沃格尔在计算中假定： 1) 圆形封闭油藏，油井位于中心； 2) 均质地层，含水饱和度恒定； 3) 忽略重力影响； 4) 忽略岩石和水的压缩性；
石油开采系统 有杆抽油系统
无杆泵采油
人工举升理论
第2章 油井流入动态
人工举升简介
(2) 上冲程
如图11－12(b)，主控滑阀位于上死点。
高压动力液从中心油管经过通道a进入液动 机下缸。由于主控滑阀堵塞了通道b，使高压 动力液不能进入液动机的上缸。液动机上缸通 过通道d、主控滑阀中部的环形空间h与抽取的 原油相沟通。在液动机上、下缸的压差作用下， 液动机活塞带动泵的柱塞向上运动。上缸中工 作过的乏动力液和抽取的原油混合后举升到地 面。当活塞杆接近上死点时，下部控制槽f使主 控滑阀的下腔室和抽取的原油相沟通，主控滑 阀便被推向下死点，液动机重新开始转入下冲 程，上冲程便结束。
1、工作过程：
动力液过滤后 经排除管线和井口四通 沿中心油管 井下液动机 带动 抽油机往复运动 乏动力液和原油从油管 与动力液管环空返地面 井口四通 分离器
流入 从而抽油 动力液加压后
分离出的气体排走，油则流回储罐。一部 分油送到选油站，另一部分油滤清后再进入地 面动力泵，作动力液使用。
潜油电缆包括潜油动力电缆和潜油电机引 接线。动力电缆分为圆电缆和扁电缆两种类型， 而电机引接线只有扁电缆一种。井径较大者用 圆电缆，井径较小者可用扁电缆。
（5）控制屏
控制屏是对潜油电泵机组的启动、停
机以及在运行中实行一系列控制的专用设 备，可分为手动和自动两种类型。它可随 时测量电机的运行电压、电流参数，并自 动记录电机的运行电流，使电泵管理人员 及时掌握和判断潜油电机的运行状况。
解决的方法：
1. 提高下泵深度。
2. 如果不能增加下泵深度，则可以装油嘴限产使 液面高提高。 3. 如果两种办法都不能奏效的话，可实行间歇生 产方式。对于这样的井，下次起泵时应重新选 泵。
4. 抽空
A、B、C三段与“气锁”卡片的分析情况基本相同，有所 不同的是因游离气少而未引起波动。D段表明液面
579--人工举升新工艺新技术培训讲义PPT图文(1)
泵效 (%)
扭矩 (N.m)
最高温升 (℃)
过盈值 (mm)
0.10 0.15 0.20
变化值
8
橡胶厚度 (mm)
10
12ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
变化值
66.72 76.13 83.10 16.38 81.90 76.13 68.43 -13.47
731.79 773.87 823.15 91.36 809.71 773.87 751.63 -58.08
人工举升 新工艺新技术
2018年3月
目录
一、概述 二、螺杆泵采油新技术 三、抽油机动态节能控制技术 四、特种工艺技术
一、概述
人工举升概念
人工举升工艺技术就是用动力带动井下泵把井下的油、气、水等混合物 从井下举升到地面的技术
追求的目标
有效举升---在合理流压下稳定生产 高效举升---经济有效：低成本、高效率、长周期
常规定子温度场
等壁厚定子温度场
(过盈0.15mm、转速100r/min、井温50℃)
(2)腔室压力和过盈接触剪应变是造成脱胶的主要因素 常规定子最大剪应变在压力作用表面附近，而等壁厚定
子最大剪应变位于橡胶与外管粘接面附近
接触面剪应变8.4 % 粘接面剪应变8.3 %
接触面剪应变3.6% 粘接面剪应变12.9%
单级导程误差0.05mm-0.07mm，累 积误差小于1.5mm
定子外管导程检测方法示意图
(2)等壁厚定子螺杆泵水力特性检测指标
根据配泵过盈、橡胶温溶胀变化及现场试验效果分析， 确定了满足老区油井举升的等壁厚定子螺杆泵检测指标
试验条件 50℃、100r/min
试验介质 32#工程液压油
检测指标 6MPa，容积效率(70±5)%
人工举升工艺相关知识简介
QS d 100% QL
d
QS
F
——单井泵效，％ ——单井实际产液量，m3／d
p
Q Q
S L
100%
QL 60 FSnt kSn
p
——平均泵效，％
S
L
Q
Q
N k
——统计井的之和，m3／d ——统计井的之和，m3／d ——冲次，min-1
QL——单井抽油泵理论产液量，m3／d
T
d
——统计井检泵周期之和，d
n ——统计井次之和，井次
a
单井免修期：是开井生产井末次检、下泵投产之日到统 计日期之间的天数
Tm
T n
m a
Tm ——平均免修期，d
T
m
——统计开井生产井免修期之和，d
n
a
——统计开井生产井井数之和，口
抽油机泵效：指的是单井实际产液量占抽油泵理论产液量的比率
a
——统计井数之和，口
折算动液面
Hd Hc H z
Hd H n
d
H z 102
Pt
a
H d ——单井折算动液面，m
n ——统计井数之和，口
a
H c ——单井实测动液面深度，m
Pt ——套压，MPa
H z ——单井套压折算的液柱，m
H d ——平均折算动液面，m
——套管环形空间液体相对密度
Qm ——单井理论排量， m3／d
Qp ——单井铭牌排量，m3／d fp
QS E 100% Qm
S
100%
——单井排量效率，％ ——平均排量效率，％ ——统计井的之和，m3／d
m
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石油大学 吴晓东
第六讲
潜油电泵采油
• 潜油电泵举升液体的核心部件是井下工 作的多级离心泵 • 电机带动多级离心泵旋转，将电能转换 为机械能， • 同时离心泵又将机械能转换为液体的能 量，把油井中的液体举升至地面。
潜油电泵系统的组成
• • • • • • • 油电机 保护器 分离器 多级离心泵 潜油电缆 控制屏 变压器
油气分离器
图5－6沉降式分离器结构示意图
保护器
图5－13沉淀式保护器 1一上接头总成；2一卡簧；3一放气阀； 4一上部补偿管；5一保护器壳体；
保护器的作用
• 保护器是用来补偿电机内润滑油的损失， 并起到平衡电机内外压力、防止井液迸 人电机及承受泵的轴向负荷的作用。
潜油离心泵井生产参数优化设计
优化设计步骤
• • • • • • • 9． 选择电机型号，确定额定电流，额定电压； 10． 选择潜油电缆； 11． 计算地面输大功率NR； 12． 选择变压器； 13． 选择控制屏； 14． 计算系统效率； 若Q＝Qe，则选择相邻几种泵型并重复步骤 (3)～步骤• 油电机主要由定子系统、转子系统、止 推轴承、油循环系统及上下接头等组成
图5一2 潜油电机结构示意图 1一扁电缆；2一止推轴承；3一电机轴； 4一电缆头；5一注油阀；6一引线；7一定子；8一转子 ；9一扶正轴承；10一电机壳体；11一打油叶轮；12一滤网；13一注、放油阀
工作原理
• 潜油电机是三相鼠笼式异步感应电动机 • 它和其它异步电动机一样，当定子绕组的三相 引出线接通三相电源时，在电机内将产生一个 旋转磁场，由于转子绕组与旋转磁场之间有相 对运动，根据电磁感应原理，转子导体中将产 生感应电动势 • 转子绕组是闭合的且 认为是纯阻性的电路，则 转子导体中将有感应电流通过。因为载流导体 在磁场中受到电磁力的作用，由此产生电磁转 矩，其方向就会沿着旋转磁场的方向转动，此 时电机从电源接受电能转变为机械能输出
• 潜油电泵井技术经济指标是反映潜油电 泵井管理水平的重要标志
全部运转井实际产液量 之和 排量效率＝ 100 ％ 全部运转井泵额定流量 之和
当年损坏机组累积运转 天数 平均检泵周期＝ 100 ％ 当年累积损坏机组总套 数
有效功率 潜油电泵井系统效率＝ 100 ％ 地面输入功率
运行电流卡片的分析
图5－18 正常运行时的电流卡片
泵发生气塞时的电流卡片
图5－19 泵发生气塞时的电流卡片
41
• 潜油电泵井优化设计的关键是使泵机组、 油井及管路均处于较合理的工况下工作， 使整个系统保持最优工作状态。 • 潜油电泵井优化设计就转化为在现有的 条件下优选泵型、级数、电机参数等
优化设计步骤
• • • • • • • • 1． 收集原始资料及试井 (或生产)数据； 2． 依据试井 (或生产)数据绘制油井IPR曲线； 3． 计算泵吸入口压力px； 4． 确定油井产液量Q； 5． 确定油井管路特性方程； 6． 计算产液量Q下的的总动压头H； 7． 计算有效功率N； 8． 确定泵型及级数M；
• 受套管内径限制，泵外形呈细长状，直 径小，长度大，叶、导轮级数多 • 垂直悬挂运转，轴向卸载，径向扶正 • 在叶轮上钻有平衡孔，用来减少叶轮的 轴向力
工作原理
• 与普通离心泵相同，电机带动泵轴上的 叶轮高速旋转时，叶轮内液体的每一质 点受离心力作用，从叶轮中心沿叶片间 的流道被甩向叶轮四周，液体压力和速 度同时增加，经过导流道被引向上一级 叶轮，这样逐级经过所有的叶轮，使液 体能逐级增加，最后获得一定的压头， 将井液举升到地面。
潜油电机的特点
• 外形与多级离心泵相似呈细长形，定子 和转子亦分数节，每节定子都固定在电 机壳上，转子靠键和定位卡簧固定在轴 上。电机为悬挂式，上部有止推轴承， 承受转子重力和其它轴向力。电机内充 满专用润滑油，起润滑、冷却、增强电 机绝缘性能和平衡电机内外压力的作用。
多级离心泵
潜油电泵结构特点