自喷井采油

（1）产量资料。包括油、气、水、砂的产出量。 （2）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、含盐、含硫、含蜡等。
气的性质包括：天然气的相对密度，所含甲、乙、丙、丁、戊烷等组分的数量，以 及天然气中所含C02及H2S的程度。 利用油、气的性质，可分析对比开采层位是否有变化，是否有新的层位参加生产。 地层水的性质包括：矿化度、水型。依靠这些资料可分析油井产的水是边水、夹层水， 还是注入水。 以上油、气、水的性质一般在化验室进行分析求得。 油井工作制度确定以后，在生产中根据取得的各项资料进行分析，维持油井的正常生产。
油井中可能出现的流型自下而上依次为：纯油
流、泡流、段塞流、环流和雾流。
实际上，在同一口井内，不会出现完整的流型变 化。环流和雾流只是出现在混合物流速和气液比很高 的情况下。 一般自喷井内，段塞流是主要的。
第三节 自喷井的生产管理与分析
一、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：管好采油压差；取全取准生产资料；维持油井 的正常生产。三者是互相联系，缺一都不能使油井稳定自喷高产。 油井的生产资料是油井分析、管理的依据，也是判断静态资料可靠 性的依据，因此，必须取全取准所要求的资料。 在生产过程中，既便在合理的采油压差条件下生产，如果地面设备管 理不当，或井中出现结蜡、砂堵、出水等情况，也将影响油井的正常生 产，因此，都必须采取相应的处理措施。
段塞流的特点：气体呈分散相，液体呈连续相，炮弹
状的大气泡托着油柱向上流动，象一个破漏的活塞向 上推油。油、气间的相对运动要比泡流小，滑脱也小。
④环流：随着混合物继续向上流动，压力不断下降，气相体
积继续增大，泡弹状的气泡不断加长，逐渐由油管中间突 破，形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。
无杆泵 水力泵
电动潜油 螺杆泵
水力活塞泵 水力射流泵 水力涡轮泵 液动螺杆泵
气举
连续气举 间歇气举
一、自喷井井口装置的结构组成
（一）套管头
作用：连接下井各层套管，密 封各层套管间的环形空间，为
安装防喷器、油管头和采油树
等上部井口装置提供过渡连接， 并通过套管头本体上的两个侧 口可以进行补挤水泥、监控井 液和平衡液等作业。 组成：有本体、套管 悬挂器和密封组件组成， 按其悬挂的套管层数分为：
环流特点：气液两相都是连续的，气体举油作用主要是靠摩
擦携带。
⑤雾流：在油气混合物继续上升过程中，压力下降使气体的
体积流量增加到足够大时，油管中内流动的气流芯子将变 得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，绝大部分油以小油
滴分散在气流中。
雾流的特点： 气体是连续相，液体是分散相；气体以很高
的速度携带液滴喷出井口；气、液之间的相对运动速度很 小；气相是整个流动的控制因素。
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。在油 田勘探开发初期或不注水开发的油井，通过系统试井确定工
作制度。其作法是：连续换4—5个大小相邻的油嘴，每换一
(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。
综合考虑以上各种要求所确定的工作制度，称为合理的工作制度。
二、取全取准生产资料 资料是油井分析管理的重要依据，油井资料主要是产 量资料、压力资料、流体性质资料等。
（三）采油树 采油树是指油管头以上的部分 采油树的作用：是控制和调节油井生产，引导从井中喷 出的油气进入出油管线，实现下井工具仪器的起下等。 采油树的主要组成部件及附件的作用如下： 1．总闸门 用于控制油、气流入采油 树的通道， 2．油管四通（或三通） 它既是连接部件也是油气 流出和下井仪器的通道。
第二章
自喷采油
• 第一节 自喷采油
采油方法通常是指将流到井底的原油采到地面 上所采用的方法。 自喷采油法：完全利用油层自身的能量使 油气举升地面的方法 人工举升(机械采油）：人为给井底的油流 补充能量，将油采到地面的方法
常规（抽油机） 自喷 有杆泵
地面驱动螺杆泵
离心泵 电泵
采 油 方 法
人工 举升
握各个流动过程的流动规律，从而合理地控制和调节工作方
式。
（一）单相流体的流入动态
单相流：当油井的井口压力高于原油饱和压力时，井筒内
流动着的是单相液体。其流规律与普通水力学中单相液体 的流动规律完全相同。 气液两相流： 井底压力低于饱和压力时，油管内部都是气-液两相流动；
井底压力高于饱和压力而井口压力低于饱和压力时，油流
差异,气泡上升速度大于液体流速，气泡将从油中 超越而过，这种气体超越液体上升的现象称为滑
脱。
泡流的特点 ： 气体是分散相，液体是连续相；气体主
要影响混合物密度，对摩擦阻力的影响不大；滑脱现 象比较严重。
③段塞流：当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气
体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据
整个油管断面时，井筒内将形成一段油一段气的结构。
上升过程中其压力低于饱和压力后，油中溶解的天然气开 始从油中分离出来，油管中便由单相液流变为气-液两相流 动。
三、井筒内气液两相流动
在许多情况下，油井生产系统的总压降大部分是
用来克服混合物在油管中流动时的重力和摩擦损失
的。为了掌握油井生产规律及合理地控制和调节油 井工作方式，必须熟悉气一液混合物在油管中的流 动规律。 由于流体的非均匀性，在气液两相管流中，气液
二、自喷井井场流程 油气在井口所通过的管路和设备，称为自喷井的井场流 程。 一般自喷井的井场流程有以下作用： （1）控制和调节油井的产量； （2）录取油井的动态资料，如记录油、套压，计量油、气 产量，井口取样等； （3）对油井产物和井口设备进行加热保温。 由于井场流程是矿场油、气集输流程的一个组成部分， 因此井场流程随油、气汇集形式的不同，加热保温的方式和 油气计量的先后顺序不相同，井场流程也不相同，一般分为 以下几种。
3．生产闸门
其作用是控制油气流向
出油管线。 4.清蜡闸门
清蜡或试井时把它打开，
清蜡或试井后把它关闭。 5．采油树附件 1）井口节流器 又称油嘴套，油嘴的作用， 是控制和调节油井的产量。油嘴 的大小与井底回压、生产压差以 及产量之间的关系，称为自喷采 油井的工作制度。。
图2-7 油嘴结构示意图 1—螺帽式油嘴；2—卡扣式油嘴；3— 可调式油嘴；4—手轮； 5—盘根盒；6—压帽；7—壳体；8—带 孔闸板；9—管路四通
各相的分布状况可能是多种多样，存在着各种不同
的流型，而气液界面又很复杂和多变。描述两相管
流的数学模型要比单相管流复杂得多。两相管流的
处理方法与单相流有共同之处，但也有其特点
（一）井筒两相流特 1．井筒单相流能量的来源和消耗
p f p H p fr pt
由上式可看出： (1)单相垂直管流能量来源为井底流动压力，能量消耗 在克服液柱的重力和摩擦阻力两个方面。 (2)当井底有足够高的流压时，单相原油才能喷出井口， 因此，其自喷的充分条件为井底流动压力必须大于井内液柱 压力与摩擦阻力之和。 （3）井筒气液两相流动与单相流动对比 各个断面的体积流量和流速相同。在气液两相管流中， 而混合物密度则不断减小。 气液两相垂直管流的压力损失除重力和摩擦阻力外，还 有由于气流速度增加所引起的动能变化造成的损失。另外， 在流动过程中，混合物密度和摩擦力沿程随气一液体积比、 流速及混合物流动结构而变化。
3．嘴流：油气通过油嘴节流后的压力损失一般占总压力损失的5 ％～30％。 4．出油管线流动：压力损失主要是摩擦损失和气流速度变化引起 的动能损失，一般占总压力损失的5％～10％，能量来源于井口 油压和气体的膨胀能。
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=△p地层+△p井筒+△p油嘴+△p地面管线 为了保持自喷井高产稳
（一）分层开采的目的意义
为什么要进行分层采油
当采用合注合采，或分注合采的方法开发多油层非均质 油田时，由于油层渗透率在纵、横方向上的非均匀性而产生 层间差异、平面差异、层内差异，致使注入水的水线在纵、
横方向上不能均匀推进，中低渗透层的生产能力得不到充分
发挥，为了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，使油井稳产高产，提高采收率，所以采取分 层采油。
2 气液混合物在垂直管中的流动结构—流动型态的变化 油压
套压
流压
①纯液流：井筒压力大于饱和压力，天然气溶解在
原油中。
②泡流：井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始
从油中分离出来，气体都以小气泡分散在液相中， 气泡直径相对于油管直径要小很多。这种结构的 混合物的流动称为泡流。
滑脱现象：混合物向上流动时，由于油、气密度的
单级套管头、双级套管头
和三级套管头。
（二）油管头
油管头安装于采油树和套管头之间，其上法兰平面为计算
油管补距和井深数据的基准面。 油管头的作用
悬挂井内油管柱；密封油管与油层套管间的环形空间；通
过油管头四通体上的两个侧口(接套管闸门)完成注平衡液及 洗井等作业。
顶丝的作用是卡住油管柱防止井中压力将油管顶出
(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，在稳定生产情况下，油井的采油速度可按以下公式计算 ：
采油速度= 日采油量 全年正常生产天数 100% 地质储量
(2)保持注采、压力平衡，使油井有旺盛的自喷能力。大庆油田采用注 水开发曾实现了较长时期保持在原始油层压力附近稳产高产。