2013第三章(自喷采油)
采油机械课件—自喷采油和气举采油
更换的油嘴。
节流器和油井出油管线连接。 工厂制造的井口装置时将油管头、采油树及套管头法兰装配成一个整体。 常将这种成套的自喷井口装置简称为采油树。
采气树
图 采气井口装置
10-压力表缓冲器 9-截止阀
采气树典型结构见图。
釆气树和采油树结构相似，但
考虑到天然气的特点，对采气树要 求更为严格：
1)所有部件均采用法兰连接；
气举局限性：
(1) 必须有充足的气源。虽然可以使用氮气或废气，但与使用当地产的天
然气相比成本高，且制备和处理困难。 (2) 气体压缩机站增加了投资，基本建设费用高。 (3) 采用中心集中供气的气举系统不宜在大井距的井网中使用。但目前已 有不少油层连通性较好的油田，釆用把气顶作为气源，气举后再通过注入井把 气注回到气顶，解决了这个问题。 (4) 使用腐蚀性气体气举时，需增加气体的处理费用和防腐措施费用。 (5) 连续气举是在高压下工作，安全性较差；在注气压力下，含水气体易 在地面管线和套管中形成水合物，影响气举的正常工作。 (6) 套管损坏了的高产井不宜采用气举。
连续气举机理类似于自喷井。
图 连续气举装置示意图
（２）间歇气举
周期性气举，即注入一定时间的气体后停止注气，液体段塞被升举，并快
速排出；同时地层油聚集在井底油管中，随后又开始注气，如此反复循环进行。 间歇气举的注气时间和注气量一般 由时钟驱动机构或电子驱动进行控制。 间歇气举井的生产是不连续的。 连续气举适用于产液指数和井底压 力高的中高产量井。 间歇气举适用于井底压力低、产液 指数较高的油井。 连续气举井在油层供液能力下降、 井底液量聚集太慢时，常会转为间歇气 举。
采气树及油管头主要用于采气和注气。由于天然气气体相对密度低，气 注压力低，不论采气或注气井口压力都高，流速高，同时易渗漏，有时天然 气中会有H2S、CO2等腐蚀性介质，因而对采起树的密封性及其材质要有更严 格的要求。有时为了安全起见，油、套管均采用双阀门，对于一些高压超高 压气井的阀门采用优质钢材整体锻造而成。 采油（气）树及油管接头主要用于控制生产井口的压力和调节油（气） 流量；也可用于酸化压裂、注水、测试等特殊作业。
自喷采油法
(1)纯液流
条件: p >pb
特点: 气体处于溶解状态,不作功； ρ较大, 能耗较大。
(2)泡流
条件: p < pb
特点： 油---连续相， 气---非连续相； 气体举油的作用: 摩擦携带, 所以举油效果很小。 能耗: 重力 摩擦 滑脱
滑脱现象----在混合物向上运动的同时，气泡的速度大于液相 的上升速度，气泡从油中超越而过，这种气体超 越液体的现象称为滑脱现象。
流体从地层流到井 底时，井底压力与 流量之间的关系
产能方程
地层渗流渗流力学 5
流入动态曲线 (Inflow Performance Relationship Curve)
————油井产量与井底流动压力的关系曲线,简称为IPR曲线。 * IPR曲线的基本形状与油藏的驱动类型有关 * 它反映了油藏向该井供油的能力
(5)雾流 气体膨胀，流速加快，油微滴分散在气流中，管壁油膜变薄。
特点：气体----连续相，液体----非连续相
能耗: 摩擦为主, 滑脱损失消失
15
6.混气液流沿垂直管上升中的能量消耗
(1)重力消耗
ph 0.0098 mH
m LHL g 1 HL
ρm、ρL、ρg----分别为混合物、液、气的密度;kg/m3
pfr
10 3
Lv 2 2d
pwf＞0.0098Hρ＋pfr + pwh (2)当pwf> pb> pwh 或pwf<= pb 时, 油管内为两相流动
能量来源: 井底流动压力pWf (静水压力), 气体膨胀能量
能量消耗: 重力 摩擦 滑脱
* 气体膨胀能能否作功取决于油气在油管中的流动结构。
12
5.气液混合物在垂管中流动的结构
采油工艺第三章2
P C
静液面与动液面的位置
和测得的反射时间来计算其位置：
1
1/2
L v t =
1
1
t t L L =声波速度V ＝？
循环过程：下死点A 死点C
气锁
泵内压力变化：没有气时，上冲程活塞上行，泵筒内压力迅速下降，液体进泵；而有气体时，活塞刚上行时泵内有一定压力，固定凡尔不能立即打开。
B.由于泵内有一定的气体压力，对活塞有上托力，所以加载减缓；下
②充不满影响的示功图
充不满的示功图
Q=0！
②吸入部分漏失（固定凡尔standing valve ）
A D S ped ′′=柱塞的有效吸入行程：
S
A D /′′=η泵效：
卸载减缓、加
载提前！
Q=0！
吸入凡尔和排出
只抽油杆的伸缩变
喷势弱、油稠带喷
管式泵活塞脱出工作筒防冲距过小活塞碰
出砂井
(Max available stress)安全区
修正古德曼图
前置式气动平衡抽油机结构简图
(1) 稳定性好
(2) 多用于大型抽油机
(3) 节约钢材
游梁平衡：游梁尾部加平衡重－小型
抽油机
曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄
a
c
b
W b +X uc
b
W a
c ⋅⋅
曲柄平衡示意图
a
b
X ub
W cb
Wc R
Rc
crank balance )：平衡半径＝？
ub
b
ra S 2= 。
自喷采油技术
二、双关分层采油技术套管内下入两根油管柱，分别开采上、下两组油层。
这种分采方法适用于上、下油层地层压力差大或高含水油层和油层油井的分采。
可避免油层的层间干扰。
１．管柱结构如图１－所示，油管柱分为主管和副管两根，主管下至下部油层，并在上下两组油层间用一封隔器分割环形空间，单采下部油层。
连通器用于分隔器未解封前作业施工时，连通封隔器上部主油管与环形空间（上下油层连通），便于泵入压井液压井。
工作筒和堵塞器配套，用于封堵主油管通道，一座封封隔器。
２．双管采油树结构见图１－３．技术要求（１）双管分层采油适用于油层性质差异大，二基本上可以分为两大层段的油井，可彻底解决两层段间的干扰和矛盾，充分发挥各层段的潜力，大幅度提高采油速度。
（２）双管分层作业施工较复杂，井口起下管柱时需使用双管吊卡，当压井液压井失效而发生井喷时，需要使用双管并联器。
三、油套管分采１．油套管简易分采用封隔器将上、下油层分开，上层由套管生产，下层由油管生产，如图１－所示。
此种分采方法适用于上层地层能量大于下层地层能量的自喷井。
２．油套管互换分采用两个封隔器，上部为换向封隔器，上面油层由油管生产，下面油层由套管生产。
管柱结构如图１－所示。
适用于下层地层能量大于上层能量的自喷井。
换向油管堵塞器技术规范：堵塞器总长184mm外径46mm下层生产孔直径14mm上层生产孔直径14mm３．上下油层轮换分采油井内下入一级封隔器，将上，下油层隔开。
封隔器上面接轮换采油工作筒。
轮采芯子有直孔和斜孔两种。
当需要采上层时，采用侧孔芯子；当需要采下层时，采用直孔芯子。
这种方法适用于两套油层，需要两套油层分别轮换生产的自喷井。
管柱结构见图１－。
轮采芯子的技术规范：芯子总长282mm卡头外径42mm内径18mm轮采芯子外径39mm4．技术要求（1）油套管分层采油一般只能用于两套油层油井的分采。
（2）除轮换分采外，由于油流皆要通过油、套管环形空间，对于结蜡严重的井不宜采用。
自喷采油工艺技术
第三部分自喷采油工艺技术自喷采油是依靠底层能量（包括人工注水）来开发油田的一种常见的开采方式。
这种开采方式的井下和地面设备简单，生产成本低，管理方便。
本部分简要介绍了自喷井自喷原理、井深结构、地面设备与流程、量油侧气方式及原理、清防蜡的一般方法、陪产配注及油水井动态分析方法。
通过本部分的学习，使采油工能够对油水井及计量站地面工艺流程进行操作，了解其设备性能，并对一般事故能量提出预防及处理措施，对设备进行维修保养。
在掌握油层、油水井基本状况的情况下，综合地下及地面情况对油水井进行综合动态分析，提出油井及井组挖潜方向。
目录第三部分自喷采油工艺技术1自喷井井深结构与地面设备41.什么是油水井井深结构？各部的用途是什么？42.什么是完钻井深？43.什么是固井、水泥返高？44.什么是人工井底？什么叫水泥塞？55.什么叫水泥帽？56.什么叫沉砂口袋？有什么用途？57.什么是补心、油补距、套补距、套管深度、油管深度？58.什么叫油管头、套管头？各起什么作用？59.油管尾部为什么要下工作筒和喇叭口？510．油井自喷的基本原理是什么？611.油井在自喷的过程中能量是如何消耗的？612.自喷井井筒中流动的形态可分哪几种？各自流动的特点是什么？613.什么叫自喷井的井口流程？614．自喷井井口流程的作用是什么？715.自喷井的主要设备有哪些？716.采油树由哪三大部分组成？717.采油树的作用是什么？718.采油树由哪些部件组成？常用的采油树型号有哪些？719.油嘴有哪几种？其作用是什么？720.自喷井井口流程有几种？721.什么叫油气水管网流程？722.什么叫双管蒸汽伴随保温小站流程？主要优缺点是什么？823.什么叫三管热水伴随保温小站流程？主要优缺点是什么？824.什么叫双管掺热油保温小站流程？主要优缺点是什么？825．什么叫双管掺热水保温小站流程？主要优缺点是什么？826.水套加热炉的作用是什么？827.加热炉分几种？各用在什么地方？828.水管式水套炉由几部分组成？正常工作时水和蒸汽占水套容积得多少为宜？829.油气分离器的作用是什么？830.Φ600分离器（立式平角）由哪些部件组成？831.分离器的工作原理是什么？（以立式垂向伞状分离器为例）932.怎样选用分离器？933.常用的四种分离器的技术规范是什么？934.油罐的结构和呼吸阀的作用是什么？935.压力表的结构和工作原理是什么？936.压力表表盘下部的数字是什么意思？1037.为什么要求压力表的实际工作压力要在最大量程的1/3至2/3之间？1038.怎样检查和校对压力表？10量油与测气1039.量油、测气的作用是什么？1040.什么是低压量油？适用于什么井？1041.高压量油的方法有几种？1042.单井计量意义是什么？1043.玻璃管量油的原理是什么？1044.简述玻璃管量油操作方法步骤。
自喷采油法
摩擦阻力
油井自喷条件:
Lv pfr 10pfr + pwh
(2)当pwf> pb> pwh 或pwf<= pb 时, 油管内为两相流动
能量来源: 能量消耗: 井底流动压力pWf (静水压力), 气体膨胀能量 重力 摩擦 滑脱
*
气体膨胀能能否作功取决于油气在油管中的流动结构。
22
由于流体性质的差别及油气混合方式的不同使得嘴流复 杂化。式（2-4）中的三个常数n、m、C因地而异。虽然方次、 常数因地而异，各不完全相同，但其基本定量关系是一致的。 根据国内外几百个井次生产记录的统计年结果，通常采用的
嘴油公式为：
对于含水井
4d q pt 0. 5 R
4d 2 qt 0.5 pt （1-fw）-0.5 R
(5)雾流 气体膨胀，流速加快，油微滴分散在气流中，管壁油膜变薄。 特点：气体----连续相，液体----非连续相 能耗: 摩擦为主, 滑脱损失消失
15
6.混气液流沿垂直管上升中的能量消耗
(1)重力消耗
ph 0.0098m H
m L H L g 1 H L
ρ m、ρ L、ρ g----分别为混合物、液、气的密度;kg/m3
2
（1）四种流动过程同处于一个动力系统中 从油层流到井底的剩余压力称为井底压力(• 井 或 底流动压力，简称油压)。对某一油层来说，• 一定 在 的开采阶段，油层压力相对稳定于某一数值，如改 变井底压力就可改变产量的大小，井底压力变大， 则产出量就要减少。可见油从油层流入井底的过程 中井底压力是阻力，而对油气在垂直管上升过程来 说，井底压力则是把油气举出地面的动力。把油气 推举到井口后剩余的压力称为井口油管压力（简称 油压），井口油管压力对油气在井内垂直管流来说 是一个阻力，而对嘴流来说又是动力。可见以上流 动过程是相互联系的同一个动力系统。其中井底压 力及井口油管压力的变化是油井分析管理工作中的 重要依据。
采油方法基础知识
采油方法基础知识采油方法，就是指把地下四周油层内流到井底的原油采到地面所使用的方法，一般包括自喷采油和机械采油两种。
1.自喷采油自喷采油是指依靠油藏本身的能量使原油喷到地面的采油方法。
一口油井用钻井的方法钻孔、下入套管连通到油层后，原油就会像喷泉那样沿着油井的套管自动向地面喷射出来。
油层内的压力越大，喷出来的油就越快越多。
这种靠油层自身的能量将原油举升到地面的能力，称为自喷，用这种办法采油就称为自喷采油。
这种采油方法常发生在油井开发初期。
油井在油藏开发初期为什么会自喷呢?石油和天然气深埋于地下封闭的岩石孔隙中，在上覆地层的重压下，它们与岩石一起受到压缩，从而集聚了大量的弹性能量，形成高温高压区。
当油层通过油井与地面连通后，在弹性能量的驱动下，石油、天然气必然向处于低压区的井简和井口流动。
这就像一个充足气的汽车轮胎一样，当拔掉气门芯后，被压缩的空气将喷射而出。
油层与油井的沟通一般情况下靠射孔完成，射孔一旦完成，就像拔掉了封闭油层的气门芯，油气将通过油井喷射到地面。
自喷井的产量一般来说都是比较高的。
例如，中东地区有些油井每口油井日产油可高达(1~2)x104t。
我国华北油田开发初期，很多油井日产千吨以上，大庆油田的高产井日产200~300t。
据统计，目前世界有50%~60%的原油是靠自喷方法开采出来的，特别是中东地区，大多数油井有旺盛的自喷能力。
这种方法不需要复杂昂贵的设备，油井管理也比较方便，是一种高效益的采油方法。
因此，在油田开发过程中，人们都设法尽可能地保持油井长期自喷。
但到了油藏开发的中后期，油层的压力会逐渐减小，不足以再将地层内的原油驱替到井底并举升到地面,这时就需要给油层补充能量，如注人水或注入天然气等，增加油层的压力，以此延长油井的自喷期。
2.机械采油机械采油指借助外界能量将原油采到地面的方法，又称为人工举升采油方法。
随着油田的不断开发，地下地层能量逐渐消耗，油井最终会停止自喷。
由于地层的地质特点，有的油井一开始就不能自喷。
自喷采油
(1). 油层渗流——从油层到井底的流动； (2). 垂直管流——从井底到井口的流动； (3)嘴流——通过油嘴的流动 (4) 水平(斜)管流—从井口到分离器的流动。 自喷采油的动力是什么? 原油依靠油层所提供的压能(压力) 自喷采油设备简单、管理方便、经济效益好
井底压力 油层压力
能量:井口油压 消耗:油嘴节流损失 压力损失：5%～30%
完井方式
完井方式：
是指油层与井底的连通方式、井底结构及完井工艺。
完井方式选择的要求：
(1)保持最佳的连通条件，油层所受的损害最小；
(2)应具有尽可能大的渗流面积，入井的阻力最小； (3)有效地封隔油、气、水层，防止窜槽及层间干扰； (4)有效防止油层出砂和井壁坍塌，确保油井长期生产； (5)应具备便于人工举升和井下作业等条件； (6)施工工艺简便，成本低。
间歇气举
常规有杆泵 利用抽油杆传递能量
地面驱动螺杆泵 电动潜油离心泵
自喷井井场流程
作用： （1）控制和调节油井产量 （2）录取油井的动态资料，如：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。
井场流程
井口装置
一、井口装置
井口装置
套管头 油管头 采气树
作用： 悬挂油管，密封油套管环形空间，通过油管或油套管环形空间进行 采气、压井、洗井、酸化、加注防腐剂等作业，控制气井的开关， 调节压力和流量。
2.流动型态的变化 ① 纯液流 当井筒压力大于饱和压力时，天然 气溶解在原油中，产液呈单相液流。V
小,Pf较小。
2.流动型态的变化
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。 滑脱现象： 混合流体井筒流动过程中，由于流体间的密 度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体
采油工程第三章有杆泵采油5-6.ppt
为了求出声波在环形空间中传播的速度，在距离井口一 定深度 L1 处安装音标。
液面深度
L L1 t t1
用双频回声仪测得的液面曲线。
在这种液面曲线上量取10个油管接箍反射波之间的纸带 长度作为 t1 ，量取从井口波到液面波之间的纸带长度作
为t，以10根油管的长度作为 L1， 也可求出液面深度为
Pf o gH f o g(H L f )
沉没度 hS ：泵的吸入口沉没在动液面以下的深度。
油井的采油指数为： J Q
Q
Q
Pe Pf o g(H S H f ) o g(L f LS )
令
K
Jo g
HS
Q H
f
Q L f LS
，则油井的流动方程可表达为：
Q K (H S H f ) K (L f LS )
二、
（一）地层方面的措施
1．对于注水开发的油田，加强注水，保持油层能量高， 液面高。 2．采取有效的防砂措施。
(二) 井筒方面的措施
1. 在保证泵的理论排量不变，即 f P、s、n的乘积不变，改变各个参数的
大小时，泵效也改变，如果选用合理的参数，泵效可提高。
一般选用大冲程、小冲数、适当的泵径
2、确定合理的下泵深度和合理的沉没度 下泵深度越小，冲程损失越小，泵效越高； 下泵深度越大即沉没度越大，沉没压力越高，气体影响越小。
式中 Q —— 油井产量，t /d； K —— 称为米采油指数，t /(d·m)。
米采油指数 K 和采油指数 J 一样，也表示单位生产压差 下的原油日产量，只是这时的生产压差是用液柱高度差或液 面深度差表示。
（二）液面位置的测量 原理：利用回声仪测量声波从井口传播到液面再返回到井 口所用的时间t，再求出声波在环形空间中传播的速度，则 液面深度为：
(工艺技术)石油系统青工技术比赛试题汇编第三部分自喷采油工艺技术
l.什么是油水井井身结构？各部的用途是什么？ (1)2.什么是完钻井深？ (1)3.什么是固井、水泥返高？ (2)4.什么是人工井底？什么叫水泥塞？ (2)5.什么叫水泥帽？ (2)6.什么叫沉砂口袋？有什么用途？ (2)7.什么是补心、油补距、套补距、套管深度、油管深度？ (2)8.什么叫油管头、套管头？各起什么作用？ (3)9.油管尾部为什么要下工作筒和喇叭口？ (3)10.油井自喷的基本原理是什么？ (3)11.油井在自喷的过程中能量是如何消耗的？ (4)12.自喷井井筒中流动的形态可分哪几种？各自流动的特点是什么？ (4)13.什么叫自喷井的井口流程？ (5)14.自喷井井口流程的作用是什么？ (5)15.自喷井的主要设备有哪些？ (5)16.采油树由哪三大部分组成？ (5)17.采油树的作用是什么？ (5)18.采油树由哪些部件组成？常用的采油树型号有哪些？ (5)19.油嘴有哪几种？其作用是什么？ (6)20.自喷井井口流程有几种？ (6)21.什么叫油气水管网流程? (6)22.什么叫双管蒸汽伴随保温小站流程？主要优、缺点是什么？ (6)23.什么叫三管热水伴随保温小站流程？主要优缺点是什么？ (7)24.什么叫双管掺热油保温小站流程？主要优缺点是什么？ (7)25.什么叫双管掺热水保温小站流程？主要优缺点是什么？ (7)26.水套加热炉的作用是什么？ (8)27.加热炉分几种？各用在什么地方？。
(8)28.水管式水套炉由几部分组成？正常工作时水和蒸汽占水套容积的多少为宜？ (8)29.油气分离器的作用是什么？ (8)30.φ600分离器(立式平角)由哪些部件组成？ (8)31.分离器的工作原理是什么？(以立式垂向伞状分离器为例) (8)32.怎样选用分离器？ (8)33.常用的四种分离器的技术规范是什么？ (9)34.油罐的结构和呼吸阀的作用是什么？ (9)35.压力表的结构和工作原理是什么？ (9)36.压力表表盘下部的数字是什么意思？ (10)37.为什么要求压力表的实际工作压力要在最大量程的l／3至2／3之间？ (10)38.怎样检查和校对压力表？ (10)39.量油、测气的作用是什么？ (10)40.什么是低压量油？适用于什么井？ (10)41.高压量油的方法有几种？ (10)42.单井计量意义是什么？ (11)43.玻璃管量油的原理是什么？ (11)44.简述玻璃管量油操作方法步骤。
采油工程PPT课件
采油方法－有杆泵采油
一、深井泵采油（“三抽”设备）
（一）抽油机 3、平衡方式：机械平衡和气动平衡
机械平衡又分为曲柄、游粱和复合平衡 4、型号说明：（CYJ10--3--48(H)B） CYJ－游粱式抽油机系列代号；10－悬点最大载荷(10KN)； 3－光杆最大冲程(m)；48－减速箱输出轴最大扭矩(KN•m)； H－减速箱齿轮齿形代号；B－平衡方式代号(B－曲柄平 衡；Y－游梁平衡；F－复合平衡；Q－气动平衡) CYJ－常规型；CYJQ－前置型；CYJY－异相型
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采油方法—自喷采油法
泡流特点：气体是分散相，液体是连续相；存 在滑脱，滑脱损失最大；摩擦损失小
段塞流特点：气体是分散相，液体是连续相； 存在滑脱，但滑脱损失小；举油效率高，压降 小
环流/过渡流特点：气液均为连续相；滑脱很小； 举油主要靠摩擦携带，摩擦损失大
雾流特点：液体为分散相，气体为连续相；混 合物速度很高，无滑脱；摩擦损失最大
游梁式深井泵采油（Beam Pumping）
有杆泵采油 螺杆泵（Screw Pumping）
无杆泵采油
气举（Gas Lift）
电潜泵（ESP） 水力活塞泵（Hydraulic Pumping） 射流泵（Jet Pumping）
2
采油方法(一)自喷采油法
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。
7
采油方法—自喷采油法
3.气液混合物通过油嘴的流动规律（choke flow）
油嘴是调节和控制自喷井产量的装置。一般情况下， 在选择井口的油嘴大小时，除要求保证油井高产稳产外， 还要求油井的生产能够稳定，即地面管线的压力波动不 影响油井的产量。
当气液混合物通过油嘴时，由于直径较小，流速极高， 所以有可能达到临界状态。
采油工程2
自喷与气举采油
第一节 自喷采油
自喷采油法：完全依靠流体自身的能量 将原油采出地面的方法叫自喷采油法， 这样的生产井叫自喷井。 优点：不需要补充能量，设备简单,操作 方便,投资少,经济效益高。
一、油井自喷的条件
1.自喷井的结构 2.油井自喷的条件
Pwf gH Pfr Pt
gH—井内静液柱压力
点、系统的起止点。不产生与流量有关的压降。
b.函数节点:一般在具有限流作用的装置处。 由于在其局部产生的压降为流量的函数而得名。 c.解节点:问题获得解决的节点称为求解节点 ，简称解节点或求解点。它将整个系统划分为流 入节点和流出节点两个部分。
二、节点分析的基本步骤 1. 建立油井模型并设臵节点 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
1. 井底为求解点
图b中节点流入与流出曲线相
交，其交点即为油井系统的产量q 及其井底流压pwf，此交点产量q为
目前平均地层压力和给定分离器压
力psep条件下的油井的自喷产量（
无地面油嘴）。
p
（c）
（d）
图c中两条曲线不相交。这说明在给定油井条 件下，油层的供液能力小于油井的排液能力，油 井不能协调自喷生产，需要补充人工能量进行机 械采油。欲使油井以产量q生产，节点流入与流出 曲线之间的压差△p就是机械采油系统必须补充的 人工能量。 图d中两条曲线在较低产量和较高产量处存在 两个交点，两个交点之间的节点流出曲线低于流 入曲线。经理论分析和实践证明，较低产量的交 点是不稳定流动；而较高产量的交点是稳定流动 的，即为协调点。
五、气举方式和管柱结构
方式： 连续气举 间歇气举
管柱结构：
开式管柱 半闭式管柱 闭式管柱
《采油工程》期末复习试题名词解释
一、名词解释.油井流入动态指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。
1.吸水指数表示（每米厚度油层）单位注水压差下的日注水量，它的大小表示油层吸水能力的好坏。
2.蜡的初始结晶温度当温度降低到某一值时，原油中溶解的蜡便开始析出，蜡开始析出的温度称为蜡的初始结晶温度。
3.气举采油法气举采油是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合，利用气体的密度小以及气体膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。
4.等值扭矩用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，那么此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。
5.气液滑脱现象在气液两相流中，由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象叫气液滑脱现象。
6,扭矩因数悬点载荷在曲柄上造成的扭矩与悬点载荷的比值。
7.配注误差指配注量与实际注入量的差值与配注量比值的百分数。
8.填砂裂缝的导流能力在油层条件下，裂缝宽度与填砂裂缝渗透率的乘积，常用FRCD表示。
35 .目前常用的井筒降粘技术主要包括化学降粘技术和热力降粘技术。
36.现场上常用的压井方法有圆程、灌注法和触法三种。
37.目前作为注水用的水源主要有地面水源、地下水源和油层采出水等。
38.目前常用的防砂方法有机械防砂、化学防砂、焦化防砂、套管外膨胀式封隔器防砂和复合技术防砂。
39.目前油井常用的清蜡方法，根据原理可分为幽清蜡和幽清蜡两种。
40.修井设备按性能和用途分为动力设备、起下设备、旋转设备循环设备等。
L采油指数：产油量与生产压差之比；单位生产压差下的油井产油量；每增加单位生产压差时，油井产量的增加值；油井IPR曲线斜率的负倒数。
3.气举时的启动压力：当环形空间内的液面到达管鞋（注气点）时的井口注入压力。
4.余隙比：余隙容积与活塞让出的容积之比；或活塞在下死点时，吸入阀（固定阀）和排出阀（游动阀）间的泵筒容积与活塞让出的容积之比；.扭矩因数：悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。
第三章井口装置
4、法兰、钢圈
法兰是带有螺栓孔的凸缘并用于连接承压设备的 密封结构的端部连接。符合APl 规范的法兰即为 API 法兰。
盲法兰没有中心通孔，用于完全封闭法兰端面 或出口连接。盲法兰与所要封闭的出口法兰应具 有相同的压力等级并可配相同的密封元件。
按连接方式不同，法兰可分为螺纹式法兰和焊 颈式法兰。螺纹式法兰的一侧为密封面，另—侧 为内螺纹。焊颈式法兰的一侧为密封面，另一侧 为焊接坡口。
⑷表层套管用法兰与套管头下法兰连接，油层套管用丝扣与套管头内丝扣连接。
15—生产阀门
二、抽油井采油树及油管头
1—密封盒； 2—胶皮阀门； 3—生产阀门； 4—油压表； 5—套管阀门； 6—套压表； 7—三通； 8—油管头上法兰； 9—油管头； l0—温度计
1）光杆密封器
光杆密封器 1—主体；2—密封胶皮；3—芯子；4—丝杆；5—密封盒； 6、11—密封胶皮；7、12—压盖；8、13一密封胶皮压帽； 9—紫铜垫圈；10—导向螺钉
5—总阀门；6—测试阀门；7—回水阀门；8—套压表；9—注水压力表
层套管
第三章 井口装置
双
1— 上部套管头；
级
2—下部套管头；
套
3—油管头；
管 头
4—上部套管悬挂 器（卡瓦式）； 5—上部悬挂套管；
示
6—下部套管悬挂
意
器（卡瓦式）；
图
7—下部悬挂套管； 8—连接套管（表
层套管）
2.油管头
⑴位置：油管头装在套管头的上面，它包括
油管悬挂器和套管四通。
⑵.油管悬挂器的作用是悬挂井内油管
其他类型油管头
⑷顶丝法兰盘装在套管四通上，油管挂坐在顶丝法兰的
座上，并起到挤压盘根密封油、套环形空间的作用，同时 起到卡住油管，防止井内压力太高时将油管柱顶出的作用。
不同采油方法的基本原理及各自优缺点
不同采油方法的基本原理及各自优缺点摘要：采油工程中的采油方法有多种，从客观的地下能量来看，可分为自喷采油和人工举升两种。
自喷采油就是原油从井底举升到井口，从井口流到集油站，全部都是依靠油层自身的能量来完成的，而由于地层的地质特点，有的油井不能自喷，人工举升就成为解决这个问题的主要途径。
目前，利用人工举升将原油从井底举升到地面的方法可分为气举法和抽油法两大类，而每一种方式都有其优势的一面，和其劣势，在采油的过程中都扮演着不同的角色。
关键词：自喷采油人工举升气举抽油有杆泵采油无杆泵采油一、自喷采油自喷采油就是原油从井底举升到集油站，全部都是依靠油层自身的能量来完成的。
自喷采油的能量来源是：第一、井底油流所具有的压力；第二、随同原油一起进入井底的溶解气所具有的弹性膨胀能量。
油井自喷生产，一般要经过四种流动过程：（1）原油从油层流到井底；（2）从井底沿着井筒上升到井口；（3）原油到井口之后通过油嘴；（4）沿着地面管线流到分离器、计量站。
不论哪种流动过程，都是一个损耗地层能量的过程，四种流动过程压力损耗的情况因油藏而异，大致如下：1.油层渗流当油井井底压力高于油藏饱和压力时，流体为单相流动。
当井底压力低于饱和压力时，流体在油井井底附近形成多相流动。
井底流动压力可通过更换地面油嘴而改变，油嘴放大，井底压力下降，生产压差加大，油井产量增加。
多数情况下，油层渗流压力损耗约占油层至井口分离器总压力损耗的10％～40％左右。
2.井筒流动自喷井井筒油管中的流动，一般都是油、气两相或油、气、水混合物，必须克服三相混合物在油管中流动的重力和摩擦力，才能把原油举升到井口，并继续沿地面管线流动。
井筒的压力损耗最大，约占总压力损耗的40％～60％左右。
3.油嘴节流油气到达井口通过油嘴的压力损耗，与油嘴直径的大小有关，通常约占总压力损耗的5％～20％左右。
4.地面管线流动压力损耗较小，约占总压力损耗的5％～10％左右。
20世纪80年代以来，对自喷井的流动过程开展了节点分析研究。
3自喷采油法和气举采油法
CH3 自喷与气举采油重点难点：●井口装置的组成和作用●自喷井的四个流动过程●井筒气液两相流动●启动压力采油方法分类自喷气举人工举升泵举升采油方式§1 自喷井井口装置井口装置一、自喷井井口流程典型井口流程自喷井的井口流程：油气在井口所通过的那套管路和设备，控制、调节油、气产量和把产出的油、气进行集输。
井口流程的作用：◆控制和调节油井的产量；◆录取油井的动态资料；◆对油井产物和井口设备进行加热保温。
二、自喷井的井口装置1 套管头作用➢悬挂技术套管和油层套管的重量；➢密封套管环形空间；➢为其它装置提供过渡连接；➢提供侧向作业通道；2 油管头作用➢悬挂井内油管柱；➢密封油管与油层套管间的环形空间；➢为采油树提供过渡连接；➢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。
3 采油树型号表示方法采油树：KYS 最大工作压力/公称直径-工厂代号-设计次数采气树：KQS 最大工作压力/ 公称直径-工厂代号-设计次数。
分类：KY25/65DQ，KYS25/65SC和KYS15/62C作用➢控制和调节油井的生产；➢引导从井中喷出的油气进入出油管线。
组成及作用➢总闸门➢生产闸门➢清蜡闸门➢节流阀节流阀针形阀固定式可调式油嘴采气采油§2 自喷采油一、自喷井的四个流动过程图2－6 自喷井的四种流动过程1－地层渗流；2－井筒垂直管流；3－嘴流；4－地面管线流动四个过程的共同特点1 四种流动过程同处于一个动力系统中➢井底压力➢井底压力对产量的影响➢井底压力的作用➢油管压力➢油管压力的关系2 四种流动过程存在的能量供给与消耗能量的大小主要表现为压力的高低，能量的消耗主要表现为压力的损失➢地层渗流：能量来源，压力损失，流态，10%～15％➢垂直管流:能量来源，压力损失，流态，30％～80％。
➢嘴流：5％～30％➢出油管线流动：能量来源，压力损失，5％～10％地面管线油嘴井筒地层p p p p p ∆+∆+∆+∆=∆二、油井流入动态流入动态曲线：油井产量与井底流动压力的关系曲线，也称IPR曲线，指示曲线。
自喷井采油技术..
②流态类型
雾流：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。
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。
二、多项流在垂直管中的流动规律
Pwf
P r1 Pr2
q1 Pwf2
q5 Pwf5
q6 Pwf6
三、自喷井的协调及系统分析
油嘴的作用
调节产量大小。当油嘴直径和气油比 pt 一定时，产量和井口油压成线性关系。 下游压力变化不会引起产量波动。只 有满足油嘴的临界流动，油井生产系统 才能稳定生产，即油井产量不随井口回 压而变化。
d1 d1 < d2 < d3
IPR曲线的绘制（略） 嘴流CPR曲线的绘制
dm q n pt 根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为： cR
根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：
对于含水井：
流 量 井底流压
4d 2 0.5 q 0.5 pt 1 f w R
q2 Pwf2 q3 Pwf3 q4 Pwf4
4d 2 q 0.5 pt R
作用：为油藏工程提供检验资料；为采油工程的下一步工作提供依据； 检查钻井、完井和各项工艺措施等技术水平的优劣。
一、油井流入动态
IPR曲线的影响因素：
①油藏驱动类型；②完井方式；③油层性
质；④流体性质。 IPR曲线的类型： 直线型：Pwf≥Pb，单相流
直线-曲线型： Pe>Pb>Pwf，单相+两相流
目
录
一、油井流入动态 二、多项流在垂直管中的流动规律 三、自喷井的协调及系统分析 四、自喷井管理
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3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
(3)分离器为求解点 作用：研究分离器压力油井生产的影响
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。
分离器压力对不同油井产量的影响
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
(4)平均油藏压力为求解点 假设一组产量 分离器压力→井口压力→井底压力→油藏平均压力,油 藏平均压力与流量关系曲线 作用： 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
3.1.2自喷井节点系统分析 节点分析在设计及预测中的应用 （4）停喷压力预测
油井生产过程中，Pr连续下
降，相应的油管曲线要向横 轴方向移动，若要求油压大
于一定值生产，则在纵轴上
沿油压值点做水平线，若水 平线与油管曲线不相交，则 表明油井不能自喷生产。
停喷压力预测
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 为了研究油井能否自喷及自喷能力的大小，自喷模拟器以井 口为求解点。其设计计算方法是： （1） 计算油井流入动态（IPR）曲线； （2） 根据IPR曲线给定某一产量，计算相应的井底流压； （3） 在一定的油管尺寸下，给定油管长度； （4） 以流压为起点应用多相管流理论从井底向上至油管底 部计算套管内的压力分布； （5） 以油管底部为起点应用多相管流理论向上至井口计算 油管内的压力分布。
动的Pt～Q油管工作曲线B
②作出相应的油嘴曲线 ③根据交点所对应的产量 确定与之对应的(或较接近
的)油嘴直径
不同油嘴直径时的产量
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 节点分析在设计及预测中的应用 （2）油管直径的选择
油压较低时，大直径油管
的产量比小直径的要高； 油压高时，大直径油管的 产量比小直径的要低。 原因：滑脱损失。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
对一定的油藏条件和管径，达到一定的地面条件（最小 产量和油压），可计算出最佳的油管长度和油井产量。 对不同的含水和不同的油藏条件（压力和采液指数）， 利用上述方法可预测得到不同油井的生产能力。
产 液 指 数
Fw1
Fw2 Fw3
产油量（t/d）
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 节点系统分析 应用系统工程原理，以油气井生产系统为研究对象 把从油藏到地面分离器所构成的整个油井生产系统按不同的流 动规律分成若干流动子系统
在每个流动子系统的起始及衔接处设置节点
在分析研究各子系统流动规律的基础上分析各子系统的相互关 系及其各自对整个系统工作的影响 为优化系统运行参数和进行系统的调控提供依据
第3章 海上油气举升技术
自喷采油 利用油层自身能量 将原油举升到地面 的采油方式 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
采 油 方 法 分 类
人工举升采油
电潜泵采油、水力活塞泵采油、射流泵采 油、气举采油、螺杆泵采油
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.1自喷井生产系统组成
由IPR计算相应产量下和流压Pwf下的自喷压力
Fw≤Fwmax
Yes
Fw=Fw0+△Fw
No
停喷压力预 பைடு நூலகம்流程图
Jl≤Jlmax
No
Yes
JL=JL+△JL
结果存盘
计算结束
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.3自喷井生产管理
（1）必须要取全取准油井生产资料，依据这些资料对油 井进行分析，再确定合理的生产压差来控制地层中油、气、
No
Yes
Q=Q-△Q
Fw≤Fwmax
No
Yes
Fw=Fw0+△Fw
自喷期产油 预测流程图
Jl≤Jlm ax
No
Yes
JL=JL+△JL
结果存盘
计算结束
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
为了研究油井的停喷条件，自喷模拟器以油层为求解点。其 计算方法是： （1） 给定地面条件（最小产量和油压）和生产管柱尺寸； （2） 以井口油压为起点，利用多相管流理论计算井口至管 鞋的压力分布； （3） 以管鞋为起点，利用多相管流理论计算管鞋至井底的 压力分布； （4） 根据油井流入动态的计算方法，计算在一定流压和产 量下保持油井自喷的最小油层压力。
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点 有油嘴系统的节点分析方法 功能节点：存在压差的节点或压力不连续的节点。 一般地，功能节点位置 上装有起特殊作用的设 备，如油嘴、井下安全 阀等。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。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点 有油嘴系统的节点分析方法 节点系统分析思路： ①以系统两端为起点分别计算不同流量下节点上、下游 的压力，并求得节点压差—流量曲线。
根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：
4d 2 0.5 对于含水井： q 0.5 Pt 1 f w R
①当油嘴直径和气油比一定时， 产量和井口油压成线性关系。 ②只有满足油嘴的临界流动，油 井生产系统才能稳定生产，即油 井产量不随井口回压而变化。
油嘴、油压与产量的关系曲线
3．1自喷采油与节点系统分析方法
①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；
②研究不同直径的油管和出 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。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
(3)分离器为求解点
以油藏为起点，分离器为终点，计算 并绘制分离器压力与产量关系曲线 交点：已知 的分离器压 力，所给条 件下分离器 压力及产量
k k 1
空气流过喷管的临界压力比 为0.528，天然气为0.546
质量流量与压力比的关系曲线
在临界流动条件下，流量不受嘴后压力变化的影响。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点
dm 根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为： q n Pt cR 4d 2 q 0.5 Pt R
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
自喷井生产系统节点位置
1-分离器;2-地面油嘴；3-井口；4-安全阀；5-节流器； 6-Pwf;7-Pwfs;8-Pr;9-集气管网；10-油罐
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
节点系统分析对象：整个油井生产系统 油藏渗流子系统 自喷井生产系统组成： 井筒流动子系统
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (1)井底为求解点 作用：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后引起的完善 性(或流动效率)改变所带来的影响
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (2)井口为求解点
地面管线和分离器部分
（1）体积小：主要是要求地面设施体积小，结构简单，为井口
平台设计减少平台尺寸和面积，提供良好的基础；重量轻：减轻 平台和导管架的负荷，简化井口平台结构； （2）免修期长：可降低海上操作费，减少检修时间，充分发挥 海上生产效率； （3）适用范围宽：油气田开发期间，当油层压力和流体及其它 物性发生变化时，不需改变采油方式和地面设施。总的来讲是要 提高油田开发的综合经济效益。
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 —生产流体通过油嘴的流动
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.1自喷井生产系统组成 完 整 的 自 喷 井 生 产 系 统 的 压 力 损 失 示 意 图
某油层压力下最 大自喷产量、含 水与油井产液指 数的关系
开
始
读入基本数据
JL=JL0
3.1.2自喷井节点系统分析
Fw=Fw0
选定初始产量Qmax
计算产量递减量△Q
由IPR计算相应产量下的流压Pwf
以井底为起点向上进行多相管流计算求 管鞋压力 以管鞋为起点向上进行多相管流计算求 井口压力Pt Pt≤Pt0
协调点 节点流出曲线 节点流入曲线
协调曲线示意图
ú ² ¿ Á
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (1)井底为求解点
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。
不同油管直径对产量的影响
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 节点分析在设计及预测中的应用 （3）预测油藏压力变化对产量的影响
当油嘴直径不变时，
油藏压力降低后产
量随着降低，如果 要保持原来的产量， 就必须换用较大的 油嘴直径。
油藏压力下降对产量的影响
3．1自喷采油与节点系统分析方法
油管和油藏部分
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
(2)井口为求解点
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 起点计算地面 管流动态曲线 交点：产 量及井口 压力。
3．1自喷采油与节点系统分析方法