第二章-第一节-自喷井生产系统分析.
第二章 自喷井
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。
自喷井生产管理与分析
C
交点：在所q 给条件下q o 可获得的油井产量及 相应的井底流压。
采油工程 12
选取井底为求解点的目的
❖ ①预测油藏压力降低后的未来油井产量 ❖ ②研究油井由于污染或采取增产措施对油井产量
的影响
预测未来产量
油井流动效率改变的影响
采油工程 13
2)井口为求解点
❖ 整个生产系统以井口为界分为油管和油藏部分以及地面管 线和分离器部分
天然气流过喷管的临界压力比为:
Pc 0.546 P1
临界流
亚临界流 1
(P2/P1)c P2/P1
质量流量与压力比的关系
采油工程 20
产量与油嘴大小、油压的关系
根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为：q
dm cR n
pt
根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：q
4d 2 R 0.5
pt
对于含水井：q4Rd0.52 pt 1fw 0.5
P s e p 地面管流
P
t
多相垂直管流
P
w
IPR曲线
f
P
r
2 分析平均地层压力对产量的影响
1
P sep1 P sep 2 P sep 3
q3 q2 q1
qo
采油工程 18
３.地层-油管-油嘴流动的协调
❖嘴流规律（Choke Flow）
油、气混合物到达井口时, 在油嘴前的油压和油嘴后的回 压作用下通过油嘴。由于此处气体膨胀, 混合物体积流量 很大, 油嘴直径又很小, 混合物流经油嘴时流速极高, 可 能达到临界流动。
油嘴的作用:
pt
①调节产量大小。当油嘴直
d1
d1 < d2 < d3
d2
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。
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。
002—自喷节点分析
得到井口油压 井 Pt(i) ()
绘制井口油压Pt(i)与产量Q(i)的关系曲线
油管工 作曲线
管鞋
井底到井口的压力损失
油管工作曲线
各种油管工作曲线的表示形式不同，但实质均是表示 油管两段压力差与产量的关系
第一节 自喷井生产系统分析
Psep 设定一组产量Q，计算分离器到井口 地面管线压降，计算井口油压Pt
由井口Pt向下计算油管多相管流压力
B
设定一组Q，根据IPR计算Pwf 向上多相管流计算压力分布，得
分布，得到井底压力Pwf
到井口油压Pt
绘制Q~Pwf曲线(油管流入曲线)
绘制Q~Pt曲线(油管流出曲线)
第一节 自喷井生产系统分析
无喷嘴自喷井-油藏 油藏为求解节点 为求解节点
给定分离器压力Psep 设定一组产量Q，向下计算得到 再根据产液指数计算要求的生产 绘制Q~Pr
第一节 自喷井生产系统分析
对应的井底流压Pwf
曲线
压差和油藏平均压力Pr 曲线
根据要求的分离器 压力，在曲线上得 到对应的协调产量
井口
第一节 自喷井生产系统分析
嘴流规律与油嘴工作曲线
油嘴工作曲线： 油嘴入口端压力与产量关系曲线
第9章 自喷与气举采油
一般认为产量越大，流速越高，摩擦损失越大，
总压差越大，油管工作曲线应该是一条单调曲线 压力损失与产量往往不 定出现单调关系 取决 压力损失与产量往往不一定出现单调关系，取决 于滑脱与摩擦损失的相对大小
实际上，由于气体存在等复杂因素的影响，油管
管鞋
嘴流规律与油嘴工作曲线
实践表明：Q随Pt/Ph增加而增加，到某 一临界值后保持为常数
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
第一节自喷井生产系统分析重点
第一节自喷井生产系统分析¾教学目的：了解自喷井的生产系统，掌握节点分析的方法，能用节点分析对自喷井生产系统进行分析。
¾教学重点、难点： 9教学重点1、自喷井的节点分析2、自喷井节点分析方法的应用9教学难点1、自喷井节点分析的步骤2、带油嘴的自喷井节点分析¾教法说明：课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形。
¾教学内容：1. 自喷井生产系统的组成2. 自喷井节点分析二、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。
节点划分依据：不同系统的流动规律不同节点系统分析实质：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p sep 、节点8油藏平均压力 p r 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选取井底为求解点的目的①预测油藏压力降低后的未来油井产量图2-8 预测未来产量②研究油井由于污染或采取增产措施对完善性的影响图2-9 油井流动效率改变的影响求解点选在井口的目的：研究不同直径油管和出油管线对生产动态的影响，便于选择油管及出油管线的直径。
图2-13 不同直径的油管和出油管线的井口解分离器压力对多井生产的影响图2-16 分离器压力对不同油井产量的影响说明：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。
2.有油嘴系统的节点分析方法功能节点：存在压差的节点。
压力不连续的节点。
一般地，功能节点位置上装有起特殊作用的设备，如油嘴、抽油泵等。
油井生产系统中，当存在功能节点时，一般以功能节点为求解点。
IPR曲线节点(井底)
选取井底为求解点的目的
①预测油藏压力降低 后的未来油井产量
②研究油井由于污染或采取 增产措施对完善性的影响
图2-8 预测未来产量
图2-9 油井流动效率改变的影响
2)井口为求解点 整个生产系统以井口为界分为油
管和油藏部分以及地面管线和分离 器部分
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。
IPR曲线 节点（井口）流入曲线： 油压与产量的关系曲线
使用：计算出任意 产量下的井口油压 的大小，并用于预 测油井能否自喷。
第一节 自喷井生产系统分析
教学目的：
了解自喷井的生产系统，掌握节点分析的方法，能用节 点分析对自喷井生产系统进行分析。
教学重点、难点： 教学重点
1、自喷井的节点分析 2、自喷井节点分析方法的应用
教学难点
1、自喷井节点分析的步骤 2、带油嘴的自喷井节点分析
教法说明：
课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形。
Q1
图2-5 油压与产量的关系曲线
(二)从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法
给定的已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数 油管直径；分离器压力；出油管线直径及长度；气油比；含水； 饱和压力以及油气水密度。
1)井底为求解点
整个生产系统将从井底分成两部
分：
(1) 油藏中的流动；(2) 从油管
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
【精选】采油工程 第二章 自喷及气举采油
第三节 节点系统分析
对象：油气井生产系统； 基本思想：设置节点,隔离油井系统为子系统 主要线索：压力和流量变化，联系各流动过
程，确定系统的流量。
一、基本概念
1．油井生产系统 油井生产系PR 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，
Pwf Pwf1
Pt Pt1
A
而地层又以q1继续供给，
d
造成井底流体堆积
C
PT
Pwf
B
回到C点。
q q1
q
P
Pwf1 Pwf Pt1 Pt
A
2.如Pwf Pwf1
q q1 Pt Pt1
而使q1通过该油嘴只需要PT的油压，
引起大于q1的流量通过油嘴，
IPR
而地层又以q1继续供给，
d C
造成井底亏空。 Pwf
PT B
回到C点。
q1 q
q
五、协调点的调节方法
1. 改变地层参数 如：注水、压裂、酸化等
2. 改变油管工作参数（管径） 3. 换油嘴
简单易行，故常用。
六、协调在自喷井管理中的应用
1.利用油咀控制油井生产
P
4
6 8
10 16
q1 q2 q3 q4 q5
二、节点分析的基本步骤
1. 建立油井模型并设置节点 2. 解节点的选择 3. 计算解节点上游的供液特征 4. 计算解节点下游的排液特征 5. 确定生产协调点 6. 进行动态拟合 7. 程序应用
三、示例 1. 井底为求解点
p
（c）
（d）
选井底为求解点，可以：
自喷井生产系统分析
自喷井生产系统分析
1. 背景介绍
自喷井是一种用于提高油田产量的关键设备，通过注入高压气体驱动地下储层中的油向井口流动，从而增加油井产能。
本文将针对自喷井生产系统进行深入分析，探讨其工作原理、优势及存在的问题。
2. 工作原理
自喷井生产系统主要由井口设备、气源系统、注入管道等组成。
通过高压气体注入井底，形成压差推动油体流出井口，从而实现油田的高效开采。
3. 优势
•通过自喷井系统可实现油藏中残余油的高效开采，提高产能。
•相比传统采油方式，自喷井系统具有更低的运行成本和更高的产量。
4. 存在问题
自喷井系统在长期运行中也存在一些问题： - 高压气体注入可能引起井筒堵塞，影响生产效率。
- 气源系统稳定性及维护成本成为运营的难点。
5. 优化方案
为解决自喷井系统存在的问题，可考虑以下优化方案： - 定期清理井筒，预防堵塞发生，保持生产畅通。
- 完善气源系统的设计，提高稳定性并降低维护成本。
- 引入智能控制系统，实现对自喷井生产过程的实时监控和调节。
6. 结论
自喷井生产系统作为一种重要的油田开采设备，具有显著的优势，但在长期运行中也面临挑战。
通过深入分析和不断优化，可以使自喷
井系统更加高效稳定地运行，为油田产量的提升贡献更大的力量。
4自喷
采油方法—自喷采油法
在临界状态下：下游压力（嘴后压力）的波动不会 影响上游压力（嘴前压力）；油井产量只取决于嘴前 压力。 要求：油气混合物通过油嘴时必须达到临界状态。
采油方法—自喷采油法
地面管线流动
属于多相水平管流或 倾斜管流或上下起伏管流， 其流动规律比多相垂直还 要复杂，在压降计算中同 样要划分流态。如Beggs －Brill方法中流态的划分 如图。
dP / dH cons tan t
第一节 垂直管流动
一、自喷井条件分析 2.气液混合物垂直管流：
（1）必要条件：
稳定自喷条件：
Pwf m gH Pwh
H vm Pwf Pwh m gH f m m D 2
2
第一节 垂直管流动
一、自喷井条件分析 2.气液混合物垂直管流：
（2）滑脱的概念： 滑脱：由于气液密度差所引起的气相超越液相 上升的现象
滑脱速度：
vs vg vl
第一节 垂直管流动
一、自喷井条件分析 2.气液混合物垂直管流：
（3）混合物的密度： 无滑脱时： 有滑脱时：
fl fg
m
l f l g f g
f
fl l ( l g ) f
自喷采油法（Flowing Production）
二、气液混合物在垂直管中的流动规律
（一）气液混合物在垂直管中的流动结构（流 态）
（1）纯液流（net liquid flow） （2）泡流（bubble flow） （3）段塞流（slug flow ）
（4）环流/过渡流（annular / transition flow） （5）雾流（mist flow）
l ( fl f ) g ( f g f ) f l f m l l ( l g ) f f f
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）
采油工程李颖川答案
采油工程李颖川答案【篇一：(抽油井作业周期延缓与探讨)】抽油井作业周期延缓与探讨摘要：随着油田不断开发，尤其是以八面河油田北部油区油井普遍是一些斜井和部分水平井，近年来又步入开发的中后期，在油井长期生产过程中，都存在着管杆偏磨穿孔、腐蚀、断脱、出砂、套变、套破、套管挫断等多种因素，自然就造成油井维护作业频繁，生产周期缩短，导致成本投入增加。
针对这一普遍情况，就必须考虑怎样有效地解决并延缓维护井的实际作业周期，以此来提高油井的采收效率，从而达到节约控制成本的目的。
关键词：维护井作业周期延缓偏磨腐蚀一、概况抽油井失效作业一直是油田长期面临的问题，但是抽油井维护性作业大致可分为冲砂、检泵、加深或上提泵挂、换泵等几类。
引起作业的直接原因就是油管穿孔漏失或破裂、抽油杆断脱、结蜡、泵漏、泵卡、砂卡、活塞断脱、地层出砂覆盖油层，此外地层供应不足造成液面下降和液面长抽不降，以及油井管理不善等多种因素。
二、管杆问题的原因分析及治理效果一是油井产液量含水高，结蜡严重，油管和抽油杆腐蚀性大的因素影响，再者就是井斜度较大的井，偏磨和腐蚀等问题日益严重，自然就加快了油管杆的失效速度，虽然采取了一定的措施，在抽油杆上安装了注塑块与油管杆扶正器，由于动液面较深，泵挂也深，难免摆脱大负荷、高频率来回摆动偏磨，使注塑块和油管杆扶正器磨损失效，摩擦系数增大，管杆间润滑作用减少，这样就很快把油管给磨穿造成管漏，或抽油杆磨损过大和严重腐蚀后失去了本应承受负荷的能力导致被拉断。
再者就是在长时间生产中，含水低液量少的井，由于作业周期较长，在热洗井过程中化蜡不够彻底，使管杆结蜡日渐严重，导致抽油杆上下行阻力增大，流体在油管内流动的空间减小，抽油杆所受到的流体摩擦力增加，管杆间的摩擦临界压力降低，当管杆结蜡增加到一定程度时，拉力逐渐增大，抽油杆就被拉断。
二是管杆的质量问题。
在下井生产中重复使用的管杆本来就存在一定缺陷，虽然经过检验合格，但与新的相比较起来还是差距很大，如试压油管管壁的厚度完全不一样，大多受损程度也都不一样，还有经过翻新的修复抽油杆、检测杆，以及管杆的抗磨性、防腐性、抗拉强度都大打折扣，油井免修期缩短，检泵作业维护工作加大，甚至有的新油管本身就存在着钢材质量问题。
第二章-第一节-自喷井生产系统分析课件
选取了中间节点(井底)为求解点， 求解时，要从两端(井底和分离器 ) 开始，设定一组流量，对这两部 分分别计算至求解点上的压力(井 底流压)与流量的关系曲线。
2-6 简单管流系统
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节点（井底）流入曲线： 油藏中流动的IPR曲线；
图2-7 求解点在井底的解
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。
31
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。
26
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；
6
油井稳定生产时，整个流动系 统必须满足混合物的质量和 能量守恒原理。
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
7
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
和流出曲线，求得其交汇点，得到对应的产量。
协调点
节点流出曲线 节点流入曲线
协调曲线示意图
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( 一 ) 油藏与油管两个子系统的节点分析
给定已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数； 油管直径；以及饱和压力；气油比；含水；油气水密度。
自喷井的井口装置和工艺流程第2章第1节
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
自喷井的井口装置和工艺流程第2章 第1节
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
自喷井的井口装置和工艺流程第2章 第1节
1、分层配产管柱
•油 •管封隔 器 •配产器
•套 管
•底 堵
自喷井的井口装置和工艺流程第2章 第1节
二、自喷井井场流程
用管件把能够控制、调节油、气产量并把产出的油、 气进行集输的一些连接成的系统。
•
井
•控制和调节油井产 量
场
流
•录取油井的动态资
程
料
作
用
•对油井产物和井口设备加热保
温
自喷井的井口装置和工艺流程第2章 第1节
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
• 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 器
2-压帽
3-分流悬挂
•4-大四通 5-O型密封圈 6-紫铜圈
自喷井的井口装置和工艺流程第2章 第1节
•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
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图2-7
求解点在井底的解
选取井底为求解点的目的
①预测油藏压力降低 后的未来油井产量 ②研究油井由于污染或采取
增产措施对完善性的影响
图2-8 预测未来产量
图2-9
油井流动效率改变的影响
2)井口为求解点 整个生产系统以井口为界分为油 管和油藏部分以及地面管线和分离 器部分
图2-10 地面管线和分离器部分
第二章
自喷与气举采油
主要内容 一、自喷井生产系统分析 二、气举采油原理及油井举升系 统设计方法
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。
利用油层自身能 量将原油举升到 地面的采油方式。
自喷采油
采 油 方 法
人工举升采油 （机械采油）
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。
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 图2-2 自喷井生产系统节点位置 pr- pwf IPR曲线 油藏渗流子系统 pwf- pwh 多相管流计算方法 井筒流动子系统 pwh- pDSC 嘴流特性曲线 油嘴流动子系统 地面管流子系统 pB- psep 多相管流计算方法
图2-11 油管和油藏部分
流入曲线：油藏压力为起点计算不同流量 下的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。
流出曲线：以 分离器压力为 起点计算水平 管流动态曲线。 交点：产 量及井口 压力。
图2-12 求解点在井口的解
求解点选在井口的目的：
研究不同直径油管和出油管线对生产动态的影响，便 于选择油管及出油管线的直径。
节点（井底）流入曲线:IPR曲线
节点（井底）流出曲线: 由井口油压所计算的井 底流压与产量的关系曲 线。
交点：该系统在
所给条件下可获 得的油井产量及 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。
选取了中间节点 ( 井底 ) 为求解点， 求解时，要从两端(井底和分离器) 开始，设定一组流量，对这两部 分分别计算至求解点上的压力 (井底流压)与流量的关系曲线。 2-6 简单管流系统
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。
自喷 井生 产系 统
节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展
需要பைடு நூலகம்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
一、自喷井生产系统组成
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 地层渗流 自喷井生产 的四个基本 流动过程 井筒多相管流 地面水平或倾斜管流
嘴流
地面管线总压力损失，包括 P5 和 P6 穿过井下 安全阀的 压力损失
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。
节点划分依据： 不同系统的流动规 律不同
均可造成管内压力损耗大。
Q1
图2-5 油压与产量的关系曲线
(二)从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法
给定的已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数 油管直径；分离器压力；出油管线直径及长度；气油比；含水； 饱和压力以及油气水密度。 1)井底为求解点
整个生产系统将从井底分成两部 分： (1) 油藏中的流动；(2) 从油管 入口到分离器的管流系统。
利用油层本身的能量使地层原油喷到地面的方法 称为自喷采油法。
自喷采油原理：主要依靠溶解在原油中的气体随压
力的降低分离出来而发生的膨胀。
在整个生产系统中，原油依靠油层所提供的压能
克服重力及流动阻力自行流动，不需人为补充能量，
因此自喷采油是最简单、最方便、最经济的采油方法。
第一节 自喷井生产系统分析
油管总压 力损失， 包括 P3 和 P4 穿过井下 节流器的 压力损失 穿过井壁 (射孔孔眼、 污染区)的 压力损失
穿过地面 油嘴的压 力损失
地面出油管线 的压力损失
油藏中的压力损失 图2-1 完整的自喷井生产系统的压力损失示意图
自喷井生产系统的基本流动过程 （1）地层中的渗流：10-15%
（2）井筒中的流动：30-80%
（3）嘴流：5-30% （4）地面管线流动：5-10%
油井稳定生产时，整个流动系 统必须满足混合物的质量和能 量守恒原理。 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 调 条 件
质量守恒
能量守恒
各子系统质量流量相等 各子系统压力相衔接，前 系统的残余压力可作为后 序系统的动力
求解问题方法：针对求解点，绘制该节点的流入曲线
和流出曲线，求得其交汇点，得到对应的产量。
25
¦ ¹ Á Ñ
20 15 10 5 0 0 10
节点流出曲线
协调点 节点流入曲线
20
30
40
50
60
70
ú ² ¿ Á
协调曲线示意图
(一)油藏与油管两个子系统的节点分析
给定已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数； 油管直径；以及饱和压力；气油比；含水；油气水密度。 1)井底为求解点 当油压为已知时， 可以井底为求解 点。
IPR曲线 节点（井口）流入曲线： 油压与产量的关系曲线 使用：计算出任意 产量下的井口油压 的大小，并用于预 测油井能否自喷。
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