7.1_油气开采工程

7.1
采油工程原理与方法
二、人工Fra Baidu bibliotek升
• 1）常规有杆泵采油 • 抽油机有杆泵采油由地面抽油机、井下抽油杆和抽油泵三 抽油机有杆泵采油由地面抽油机、井下抽油杆和抽油泵三 部分组成。抽油泵由工作筒、衬套、柱塞（空心的）、 ）、装 部分组成。抽油泵由工作筒、衬套、柱塞（空心的）、装 在柱塞上的排出阀和装在工作筒下端的吸入阀组成。 在柱塞上的排出阀和装在工作筒下端的吸入阀组成。 游梁式抽油机 链条式抽油机 带传动抽油机
2）地面驱动螺杆泵采油
二、人工举升
• 工作时，由地面动力带动抽油杆柱旋转， 工作时，由地面动力带动抽油杆柱旋转， 连接于抽油杆底端的螺杆泵转子随之一 起转动，原油经螺杆泵下部吸入， 起转动，原油经螺杆泵下部吸入，由上 端排出，并从油管流出井口， 端排出，并从油管流出井口，再通过地 面管线输送至计量站。 面管线输送至计量站。 • 这种采油方式最为简便，实际使用时井 这种采油方式最为简便， 下也不需要安装泄油装置， 下也不需要安装泄油装置，因为螺杆泵 转子一旦脱离泵筒， 转子一旦脱离泵筒，油套管之间便相互 连通，于是起到了泄油的作用。同时， 连通，于是起到了泄油的作用。同时， 这种装置的使用费用也较低，是浅井较 这种装置的使用费用也较低， 理想的采油方法。 理想的采油方法。
长冲程、低冲次、 长冲程、低冲次、悬点匀速运 负荷能力大、 动、负荷能力大、平衡效果好等 特点,适合大多数油井的有杆抽油。 特点,适合大多数油井的有杆抽油。 尤其适合于抽稠油和深抽。 尤其适合于抽稠油和深抽。
胜利油田井距为3 的河50大型丛式井组全部使用了链条机。 胜利油田井距为3ｍ的河50大型丛式井组全部使用了链条机。 50大型丛式井组全部使用了链条机
二次采油
三次采油
7.1 采油工程原理与方法 采油原理
• 当通过钻井、完井射开油层时，由于井中的压力低于油层 当通过钻井、完井射开油层时， 内部的压力， 内部的压力，在井筒与油层之间就形成了一个指向井筒方 向的压力降。在原始条件下， 向的压力降。在原始条件下，油层岩石与孔隙空间内的流 体处于压力平衡状态，一旦钻开油层，这种平衡就被破坏。 体处于压力平衡状态，一旦钻开油层，这种平衡就被破坏。 这时，由于压力降低引起岩石和流体的弹性膨胀， 这时，由于压力降低引起岩石和流体的弹性膨胀，其相应 体积的原油就被驱向井中。 体积的原油就被驱向井中。 • 如果地层压力足够的话，就可将原油举升到井口以上，形 如果地层压力足够的话，就可将原油举升到井口以上， 成自喷采油；如果地层压力不能将原油举升到井口， 成自喷采油；如果地层压力不能将原油举升到井口，那么 就需要借助某些人工举升的办法采油， 就需要借助某些人工举升的办法采油，或者向油层中注入 某种流体提高地层压力，使油井生产能量有所改善。 某种流体提高地层压力，使油井生产能量有所改善。
7.1 采油工程原理与方法
• 采油工作的主要任务 ， 就是在经济有效的前提下 ， 最 采油工作的主要任务，就是在经济有效的前提下， 大限度地把原油从油层中采到地面上来， 大限度地把原油从油层中采到地面上来 ， 油井是连接 油层和地面的通道。 油层和地面的通道 。 原油就是通过油井流到地面上来 的。 • 采油方法通常是指把流到井底的原油采到地面所用的 方法，基本上可分为两大类： 方法，基本上可分为两大类：一类是依靠油藏本身的 能量，使原油喷到地面，叫做自喷采油 自喷采油； 能量，使原油喷到地面，叫做自喷采油；另一类是借 助外界能量将原油采到地面，叫做人工举升采油或者 助外界能量将原油采到地面，叫做人工举升采油或者 叫做机械采油。 叫做机械采油。
二、人工举升
7.1
采油工程原理与方法
由地面抽油机上的电动机， 由地面抽油机上的电动机，经过传 动皮带， 动皮带，将高速旋转运动传递给减 速箱减速后，再由曲柄连杆机构， 速箱减速后，再由曲柄连杆机构， 将旋转运动改变为游梁的上下运动， 将旋转运动改变为游梁的上下运动， 悬挂在驴头上的旋绳器连接抽油杆， 悬挂在驴头上的旋绳器连接抽油杆， 并通过抽油杆带动井下抽油泵的柱 塞作上下往复运动， 塞作上下往复运动，从而把原油抽 汲至地面。 汲至地面。 游梁式抽油装置示意图 一吸入阀； 一泵筒； 一活塞； 1一吸入阀；2一泵筒；3一活塞；4—— 排出阀； 一抽油杆； 油管 一套管； 油管； 排出阀；5一抽油杆；6—油管；7一套管； 三通； 8—三通；9一盘根盒；10－驴头；11一游 三通 一盘根盒；10－驴头；11一游 12一连杆 13一曲柄 14一减速箱 一连杆； 一曲柄； 一减速箱； 梁；12一连杆；13一曲柄；14一减速箱； 15一电动机 15一电动机
自喷采油的井口设备 • 自喷井的井口设备是其它各类采油 井的基础设备，其他采油方式的井 井的基础设备， 口装置都是以此为基础。 口装置都是以此为基础。
7.1 采油工程原理与方法
二、人工举升 • 1.气举采油 • 气举采油就是当油井停喷以后 ， 为了使油井能够继 气举采油就是当油井停喷以后， 续出油， 利用高压压缩机， 人为地把天然气压入井 续出油 ， 利用高压压缩机 ， 使原油喷出地面，这种方法叫做气举采油。 下，使原油喷出地面，这种方法叫做气举采油。 • 气举采油是基于U形管的原理，从油管与套管的环形 气举采油是基于U形管的原理， 空间， 通过装在油管上的气举阀， 空间 ， 通过装在油管上的气举阀 ， 将天然气连续不 断地注入油管内， 使油管内的液体与注入的高压天 断地注入油管内 ， 然气混合， 降低液柱的密度， 然气混合 ， 降低液柱的密度 ， 减少液柱对井底的回 从而使油层与井底之间形成足够的生产压差， 压 ， 从而使油层与井底之间形成足够的生产压差 ， 油层内的原油不断地流入井底，并被举升到地面。 油层内的原油不断地流入井底，并被举升到地面。
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采油工程原理与方法
二、人工举升
1.气举采油 气举采油 气 举 采 油 井 下 管 柱 示 意 图
气举采油， 气举采油，一般 在油管管柱上安 5~6个气举阀 个气举阀， 装5~6个气举阀， 从井下一定的深 度开始， 度开始，每隔一 定距离安装一个， 定距离安装一个， 一直安装到接近 井底。 井底。
顾心怿院士发明 胜利油田从1966年就开始了ＬＣＪ 胜利油田从1966年就开始了ＬＣＪ 1966年就开始了 1250型链条抽油机的研究工作 型链条抽油机的研究工作, 1250型链条抽油机的研究工作,该机结 构新颖、性能优良, 构新颖、性能优良,是国内首创的长冲 程无游梁抽油设备,1980 ,1980年获国家发明 程无游梁抽油设备,1980年获国家发明 二等奖。据不完全统计, 二等奖。据不完全统计,目前已在全国 11个油田应用1800多台 创经济效益6 个油田应用1800多台, 11个油田应用1800多台,创经济效益6 2 亿元,有效地解决了稠油、 亿元,有效地解决了稠油、高凝油开采 和低渗透油藏深抽的技术难题。 和低渗透油藏深抽的技术难题。
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采油工程原理与方法
• 一般情况下，天然能量不足的油田，有的没有自喷能 一般情况下， 天然能量不足的油田， 有的即使有自喷能力，但自喷期限较短，只有1 力，有的即使有自喷能力，但自喷期限较短，只有1年 左右的时间， 最多的也不过3 左右的时间 ， 最多的也不过 3~5 年 ， 而一个油田的生 产年限要延续20年至30 以上，因此， 20年至30年 产年限要延续20年至30年以上，因此，油层中的原油 大部分是靠人工举升方式采出来的。 大部分是靠人工举升方式采出来的。 • 人工举升采油包括 ： 气举采油 、 抽油机有杆泵采油 、 人工举升采油包括：气举采油、抽油机有杆泵采油、 潜油电动离心泵采油、 潜油电动离心泵采油 、 水力活塞泵采油和射流泵采油 等。
自喷采油的井口设备
• （ 3 ） 采油树 ： 是指油管头以 采油树： 上的部分。 上的部分 。 从井口整体设备外 观来看， 观来看 ， 是指总闸门以上的部 包括： 总闸门、 生产闸门、 分 。 包括 ： 总闸门 、 生产闸门 、 清蜡闸门、 节流装置， 清蜡闸门 、 节流装置 ， 如图所 示 。 其作用是控制和调节自喷 井的生产， 井的生产 ， 引导从井中喷出的 油气进入出油管线。 油气进入出油管线。
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采油工程原理与方法
• 一、自喷采油法 • 自喷采油就是原油从井底举升到井口， 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 口流到集油站， 来完成的。 来完成的。
• 自喷采油的能量来源是：第一、井底油流所具 自喷采油的能量来源是：第一、 有的压力，这个井底压力来源于油层压力； 有的压力，这个井底压力来源于油层压力；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。 弹性膨胀能量。就是这些能量把原油从井底连 续不断地举升到地面。 续不断地举升到地面。
油 井 自 喷 生 产 的 四 种 流 动 过 程
总压力损耗的 5％~20％左右 ％ ％
总压力损耗的5％ ％ 总压力损耗的 ％~10％左右
总压力损耗的 40％~60％左右 ％ ％ 总压力损耗的 10％~40％左右 ％ ％
自喷采油的井口设备 • （1）套管头：在整套井口装置的下 套管头： 端，其作用是连接井内各层套管并 密封套管间的环形空间。 密封套管间的环形空间。 • （2）油管头：装在套管头的上面， 油管头：装在套管头的上面， 它包括油管悬挂器和套管四通。 它包括油管悬挂器和套管四通。油 管悬挂器的作用是悬挂油管管柱， 管悬挂器的作用是悬挂油管管柱， 密封油管和油层套管间的环形空间； 密封油管和油层套管间的环形空间； 套管四通的作用是正反循环洗井， 套管四通的作用是正反循环洗井， 观察套管压力以及通过油套环形空 间进行各项作业。 间进行各项作业。
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采油工程原理与方法
二、人工举升 • 2.有杆泵采油 • 有杆泵采油是世界石油工业传统的采油方式 之一， 之一，也是迄今为止在采油工程中一直占主 导地位的人工举升方式。 导地位的人工举升方式。 • 有杆泵采油包括常规有杆泵采油和地面驱动 螺杆泵采油。 螺杆泵采油。两者都是用抽油杆将地面动力 传递给井下泵。 传递给井下泵。前者是将抽油机悬点的往复 运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵； 运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵；后者是 将井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给 井下螺杆泵。 井下螺杆泵。
常规有杆 泵抽油机
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采油工程原理与方法
二、人工举升
抽油泵的工作原理可简 要概括为： 要概括为：当活塞上行 吸液体入泵， 时，吸液体入泵，排液 体出井；活塞下行时， 体出井；活塞下行时， 泵筒内液体转移入油管 不排液体出井。 内，不排液体出井。
泵的工作原理图 上冲程； a上冲程；b下冲程 排出阀； 活塞； 1-排出阀；2-活塞；3衬套； 衬套；4-吸入阀
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采油工程原理与方法
二、人工举升
1.气举采油 气举采油
• 气举采油必备条件 • （ 1 ） 必须有单独的气 层作为气源， 层作为气源，或可靠的 天然气供气管网供气。 天然气供气管网供气。 • （2 ）油田开发初期 ， 油田开发初期， 要建设高压压缩机站和 高压供气管线， 高压供气管线，一次性 投资大。 投资大。
第7章 油气开采工程
• 引言 • 7.1 采油工程原理与方法 • 7.2 复杂条件下的开采技术原理
第7章 油气开采工程
• 油气开采工程是油气资源开发过程中根据开发目标通 过产油气井和注入井对油气藏采取的各项工程技术措 施的总称。作为一门综合性应用科学， 施的总称。作为一门综合性应用科学，它所研究的是 可经济有效地作用于油气藏， 可经济有效地作用于油气藏，以提高油气井产量和油 气采收率的各项工程技术措施的理论、 气采收率的各项工程技术措施的理论、工程设计方法 及实施技术。 及实施技术。 • 油气开采工程的任务是通过一系列可作用于油气藏的 工程技术措施，使油、气由储层畅流进入井筒， 工程技术措施，使油、气由储层畅流进入井筒，并高 效率地将其举升到地面进行分离和计量， 效率地将其举升到地面进行分离和计量，其目标是经 济有效地提高油气井产量和油气采收率。 济有效地提高油气井产量和油气采收率。
原 油 开 采 的 三 个 阶 段
一次采油
利用天然能量进行开采 原油采收率8%~15% 原油采收率8%~15% 利用人工注水注气 补充地层能量开采 原油采收率25%~45% 原油采收率25%~45% 用化学物质来改善油、 用化学物质来改善油、气、水 及岩石相互之间性能开采。 及岩石相互之间性能开采。 原油采收率45%~70% 原油采收率45%~70%