《采油工艺及设备》

《采油机械》主要内容

第一部分油气基本知识 (2)

第二部分完井与测试 (4)

第三部分自喷采油和气举采油 (8)

第四部分有杆抽油设备 (14)

第五部分无杆抽油设备 (31)

第六部分修井设备 (40)

第七部分压裂和酸化设备 (43)

第一部分油气基本知识

一、石油的物理性质

分析地层原油的物理性质，一般要取得以下几项基本参数。

1)饱和压力：地层原油在压力降低到开始脱气时的压力称饱和压力。原始饱和压力是指油田开采初期，地层保持在原始状况下测得的饱和压力。一般所说的饱和压力即指原始饱和压力。

2)原始溶解气油比：在地层原始状况下，单位重量(或体积)原油所溶解的天然气量称为原始气油比，单位是“立方米每吨或立方米每立方米”。油井生产时，每采出一吨原油伴随采出的天然气量称生产气液比，单位是“立方米每吨”。

3)原油密度和相对密度：原油密度是指单位体积原油的质量。单位是“千克每立方米”。原油的相对密度是指原油在温度为20℃时的密度与温度为4℃时同样体积纯水密度之比值。

4)原油粘度：石油在流动时，其内部分子之间产生的摩擦阻力称为原油粘度。单位是“毫帕秒”。

5)原油凝固点：原油冷却到失去流动性时的温度，叫做原油的凝固点。

6)原油体积系数：地层条件下单位体积原油与其在地面条件下脱气后的体积之比值，称为体积系数。

7)原油收缩率：地层原油取到地面后，天然气逸出使体积缩小，收缩的体积占原体积的百分数称为收缩率。

8)原油压缩系数(又称压缩率)：单位体积的地层原油，压力每增加或减小1帕时体积的变化称为压缩率，单位是“每帕或每兆帕”。

9)溶解系数：在一定压力范围内，每增加单位压力时，在单位重量原油中所溶解的天然气量。单位是“立方米每吨兆帕”。

二、石油的化学性质

石油主要由碳、氢元素组成，碳占83～87%，氢占10～14%，还有氧、氮和硫，但含量都不超过1％，个别油田含硫量可达3～4％。

蜡：烷烃的碳原子个数为15—42左右时呈固态的碳氢化合物称为蜡。原油中含蜡的百分数称为含蜡量。

胶质是原油中分子量较大的烃类，并含有氧、氮、硫等杂质。它溶解性较差，只能溶解于石油醚、苯等。石油蒸发或氧化后，胶质成分增加。密度较小的石油一般含胶质4％一5％，而较重的石油胶质含量可达20％或更多。原油中所含胶质的百分数称为胶质含量。

沥青质为暗褐色至黑色的脆性物质，含有碳、氢、氧、氮、硫等元素的高分子多环有机化合物，其分子量比胶质大许多倍，不溶于石油醚或酒精，可溶于苯、三氯甲烷及二硫化碳，也可被硅胶吸附。原油中所含沥青质的百分数称为沥青质含量。

三、天然气的物理性质

天然气是以气态碳氢化合物为主的各种气体组成的混合气体。有的从独立的气藏中采出，有的是伴生在石油中被采出。天然气一般无色，有汽油味和硫化氢味，可以燃烧。

描述天然气物理性质主要有以下几项参数：

1）体积系数

气体在油层条件下所占的体积与在标准状况(20℃和0．101MPa)下所占体积的比值。单位是“立方米每立方米”。

2) 弹性压缩系数

压力每变化1兆帕，气体体积的变化率。

3）天然气粘度

天然气流动时气体内部分子间的摩擦力。

4) 天然气密度和相对密度

单位体积气体的质量称天然气密度，单位是“千克每立方米”。相对密度则是指在某一压力和温度下的天然气密度，与在标准状况下同体积干燥空气的密度之比值。

四、天然气的化学性质

天然气的主要成分有甲烷(CH

4)，乙烷(C

2

H

6

)、丙烷(C

3

H

8

)、丁烷(C

4

H

10

)，还有二氧化碳

(C0

2)、一氧化碳(CO)、氢(H2)、硫(S)和氮(N

2

)等。甲烷在天然气中含量最多，占42％一

98％。当其含量超过95％时，则称为干气；而乙烷以上的重烃含量超过5％时，称为湿气。干气多产自纯气藏，而湿气则多与石油伴生。

天然气分析一般要进行常见的以下几个组分含量的分析，即甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、二氧化碳、硫化氢、氮气和一氧化碳等。

五、油气藏

地下岩层中能够聚集并储藏石油或天然气的场所，称为油气藏。形成油气藏必须具备生、储、盖、运、圈等条件。

1）盖层

是紧邻储集层的不渗透岩层，起阻止油气向上逸散的作用的岩、石膏等不渗透岩层都可作为良好的盖层。

2）圈闭

能阻挡油气继续运移，并能使油气聚集起来形成油气藏的地质场所称为圈闭。圈闭是由储集层、盖层、遮挡物三部分组成，三者缺一不可。

3）油气田

是指受局部构造(或岩性、地层) 所控制的某一面积范围内的油、气藏的总和。

4）气顶

油藏中的石油和天然气是按密度分布的，天然气最轻，充满油层的最顶部，故称为气顶。由于各油藏的油层压力和油、气的组成不同，有的油藏有气顶，而有的油藏则没有气顶。没有气顶的油藏，是因为油层压力大于饱和压力，气体全部溶解于石油之中的原因。

5）含油边界、含水边界、含气边界

油、气、水在储油构造中，顶部是天然气，中间是石油，下面是水。在气与油接触处和油与水接触处，分别叫油气界面和油水界面，如图1-2。

含油边界：在这边界以外没有含油区。

含水边界：在这个边界以内就没有水。

含气边界：在这个边界以外就没有游离的天然气。如图1- 3。

第二部分完井与测试

2.1完井方式

2.1.1 垂直井完井方式

1. 射孔完井方式

射孔完井是目前国内外使用最为广泛的一种完井方式，其中包括套管射孔完井和尾管射孔完井。

2．裸眼完井方式

3. 割缝衬管完井方式

4．砾石充填完井方式

（1）裸眼砾石充填完井方式

（2）套管砾石充填完井方式