生產(chǎn)管理知識_油井生產(chǎn)技術(shù)原理

第一節(jié)完井與試油第二節(jié)油井流入動態(tài)第三節(jié)自噴與氣舉第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 第六章油井生產(chǎn)技術(shù)原理 第一節(jié)完井與試油 一 完井鉆開油層建立合理的井身結(jié)構(gòu) 第一節(jié)完井與試油 一 井身結(jié)構(gòu) 指井內(nèi)所下套管層數(shù) 尺寸 深度 水泥返高等 第一節(jié)完井與試油 完井方式分類 套管或尾管射孔完井 割縫襯管完井 裸眼完井 礫石充填完井 貫眼完井 第一節(jié)完井與試油 裸眼完井方式 先期裸眼完井方式 復(fù)合型完井方式 后期裸眼完井方式 第一節(jié)完井與試油 優(yōu)點 油層完全裸露 不會產(chǎn)生附加滲流阻力 產(chǎn)能較高 完善程度高 缺點 不能克服井壁坍塌和油層出砂對油井生產(chǎn)的影響 不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油 氣 水層的相互干擾 無法進行選擇性酸化或壓裂等 裸眼完井方式的主要特點 第一節(jié)完井與試油 射孔完井方式 套管射孔完井方式 優(yōu)點 可選擇性地射開油層 避免層間干擾 具備實施分層注采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件 缺點 出油面積小 完善程度較差 對井深和射孔深度要求嚴(yán)格 固井質(zhì)量要求高 水泥漿可能損害油氣層 第一節(jié)完井與試油 割縫襯管完井方式 割縫襯管完井方式 改進后的割縫襯管完井方式 第一節(jié)完井與試油 礫石充填完井方式 直接充填 先將繞絲篩管或襯管下入油層部位 然后用充填液將在地面上預(yù)先選好的礫石泵送至繞絲篩管與井眼或繞絲篩管與套管之間的環(huán)形空間內(nèi) 形成礫石充填層 阻擋油層砂流入井筒 達到保護井壁 防砂入井的目的 第一節(jié)完井與試油 第一節(jié)完井與試油 貫眼完井方式 帶眼套管 水泥傘 第一節(jié)完井與試油 二 試油 試油 根據(jù)地質(zhì)錄井資料和測井資料解釋結(jié)果 鉆井過程中油氣顯示等資料 利用一套專用的設(shè)備和方法 對可能出油的層位的油氣水產(chǎn)量 溫度 壓力及油氣水性質(zhì)進行直接測量 以鑒別和認識油氣水層的工作 試油目的 為勘探開發(fā)提供依據(jù) 第一節(jié)完井與試油 一 油井誘流 替噴法 抽汲法 氣舉法 第一節(jié)完井與試油 二 油井試油工藝 注水泥塞試油 用封隔器分層試油 中途測試工具試油 三 試油資料 產(chǎn)量數(shù)據(jù) 壓力數(shù)據(jù) 原油及水的特性資料 溫度數(shù)據(jù) 第一節(jié)完井與試油第二節(jié)油井流入動態(tài)第三節(jié)自噴與氣舉第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 第六章油井生產(chǎn)技術(shù)原理 第二節(jié)油井流入動態(tài) 油井流入動態(tài)曲線 IPR曲線 表示產(chǎn)量與井底流壓關(guān)系的曲線 簡稱IPR曲線 油井流入動態(tài) 油井產(chǎn)量與井底流動壓力的關(guān)系 它反映了油藏向井的供油能力 反映了油藏壓力 油層物性 流體物性 完井質(zhì)量等對油層滲流規(guī)律的影響 是采油工程與油藏工程的銜接點 第二節(jié)油井流入動態(tài) 采油 液 指數(shù) 單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油 液 量 反映油層性質(zhì) 厚度 流體物性 完井條件及泄油面積等與產(chǎn)量之間關(guān)系的綜合指標(biāo) 單相流動時 油層物性及流體性質(zhì)基本不隨壓力變化 產(chǎn)量公式可表示為 一 單相液體流入動態(tài) 第二節(jié)油井流入動態(tài) 二 油氣兩相滲流時的流入動態(tài) o Bo Kro都是壓力的函數(shù) 用上述方法繪制IPR曲線十分繁瑣 通常結(jié)合生產(chǎn)資料來繪制IPR曲線 Vogel方程 P Pb 第一節(jié)完井與試油第二節(jié)油井流入動態(tài)第三節(jié)自噴與氣舉第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 第六章油井生產(chǎn)技術(shù)原理 第三節(jié)自噴與氣舉 影響流型的因素 氣液體積比 流速 氣液界面性質(zhì)等 流動型態(tài) 流動結(jié)構(gòu) 流型 流動過程中油 氣的分布狀態(tài) 純液流 當(dāng)井筒壓力大于飽和壓力時 天然氣溶解在原油中 產(chǎn)液呈單相液流 油氣沿井筒噴出時的流型變化示意圖 純油流 泡流 段塞流 環(huán)流 霧流 一 兩相流體垂直管流特征 第三節(jié)自噴與氣舉 泡流 井筒壓力稍低于飽和壓力時 溶解氣開始從油中分離出來 氣體都以小氣泡分散在液相中 滑脫現(xiàn)象 混合流體流動過程中 由于流體間的密度差異 引起的小密度流體流速大于大密度流體流速的現(xiàn)象 如 油氣滑脫 氣液滑脫 油水滑脫等 特點 氣體是分散相 液體是連續(xù)相 氣體主要影響混合物密度 對摩擦阻力影響不大 滑脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重 第三節(jié)自噴與氣舉 段塞流 當(dāng)混合物繼續(xù)向上流動 壓力逐漸降低 氣體不斷膨脹 小氣泡將合并成大氣泡 直到能夠占據(jù)整個油管斷面時 井筒內(nèi)將形成一段液一段氣的結(jié)構(gòu) 特點 氣體呈分散相 液體呈連續(xù)相 一段氣一段液交替出現(xiàn) 氣體膨脹能得到較好的利用 滑脫損失變小 摩擦損失變大 第三節(jié)自噴與氣舉 環(huán)流 油管中心是連續(xù)的氣流而管壁為油環(huán)的流動結(jié)構(gòu) 特點 氣液兩相都是連續(xù)相 氣體舉油作用主要是靠摩擦攜帶 滑脫損失變小 摩擦損失變大 第三節(jié)自噴與氣舉 霧流 氣體的體積流量增加到足夠大時 油管中內(nèi)流動的氣流芯子將變得很粗 沿管壁流動的油環(huán)變得很薄 絕大部分油以小油滴分散在氣流中 特點 氣體是連續(xù)相 液體是分散相 氣體以很高的速度攜帶液滴噴出井口 氣 液之間的相對運動速度很小 氣相是整個流動的控制因素 第三節(jié)自噴與氣舉 總結(jié) 油井生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為 純油 液 流 泡流 段塞流 環(huán)流和霧流 實際上 在同一口井內(nèi) 一般不會出現(xiàn)完整的流型變化 油氣沿井筒噴出時的流型變化示意圖 純油流 泡流 段塞流 環(huán)流 霧流 第三節(jié)自噴與氣舉 二 兩相流體垂直管流壓力分布計算 傾斜管流能量平衡關(guān)系示意圖 兩個流動斷面間的能量平衡關(guān)系 第三節(jié)自噴與氣舉 適合于各種管流的通用壓力梯度方程 則 令 第三節(jié)自噴與氣舉 三 自噴采油原理 嘴流示意圖 臨界流動 流體的流速達到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度時的流動狀態(tài) 關(guān)系曲線 什么叫自噴 第三節(jié)自噴與氣舉 第三節(jié)自噴與氣舉 自噴井節(jié)點分析 節(jié)點系統(tǒng)分析法 應(yīng)用系統(tǒng)工程原理 把整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng) 研究各子系統(tǒng)間的相互關(guān)系及其對整個系統(tǒng)工作的影響 為系統(tǒng)優(yōu)化運行及參數(shù)調(diào)控提供依據(jù) 圖9 8自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點位置 節(jié)點劃分依據(jù) 不同的流動規(guī)律相關(guān)式 第三節(jié)自噴與氣舉 節(jié)點系統(tǒng)分析對象 整個油井生產(chǎn)系統(tǒng) 節(jié)點系統(tǒng)分析實質(zhì) 協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展 協(xié)調(diào)條件 能量 壓力 守恒 熱量守恒 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成 油藏滲流子系統(tǒng) 井筒流動子系統(tǒng) 油嘴 節(jié)流器 流動子系統(tǒng) 地面管流子系統(tǒng) 第三節(jié)自噴與氣舉 1 井底為求解點 圖9 9管鞋壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線 可以井底為求解點 第三節(jié)自噴與氣舉 圖9 10油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線 2 井口為求解點 設(shè)定一組產(chǎn)量 通過IPR曲線A可計算出一組井底流壓 然后通過井筒多相流計算可得一組井口油壓曲線B 曲線B的形狀 油管的上下壓差 Pa Pb 并不總是隨著產(chǎn)量的增加而加大 產(chǎn)量低時 管內(nèi)流速低 滑脫損失大 產(chǎn)量高時 摩擦損失大 這兩種情況均可造成管內(nèi)壓力損耗大 使用 計算出任意產(chǎn)量下的井口油壓的大小 并用于預(yù)測油井能否自噴 第三節(jié)自噴與氣舉 必須有足夠的氣源 需要壓縮機組和地面高壓氣管線 地面設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜 一次性投資較大 系統(tǒng)效率較低 利用從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種人工舉升方式 氣舉定義 優(yōu)點 井口和井下設(shè)備比較簡單 缺點 高產(chǎn)量的深井 氣油 液 比高的油井 定向井和水平井等 適用條件 四 氣舉采油 第三節(jié)自噴與氣舉 圖9 12氣舉采油系統(tǒng)示意圖 依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體在井筒中混合 利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低 將流到井內(nèi)的原油舉升到地面 第三節(jié)自噴與氣舉 第三節(jié)自噴與氣舉 氣舉井啟動時的壓縮機壓力隨時間的變化曲線 啟動壓力 工作壓力 第三節(jié)自噴與氣舉 氣舉閥 氣舉閥工作原理 壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖 凡爾關(guān)閉條件 凡爾打開條件 第一節(jié)完井與試油第二節(jié)油井流入動態(tài)第三節(jié)自噴與氣舉第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 第六章油井生產(chǎn)技術(shù)原理 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 一 有桿泵 常規(guī)抽油機 一 裝置與工作原理 抽油機 抽油桿 抽油泵 其它附件 1 裝置 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 游梁式抽油機系列型號表示方法 CYJ12 3 3 70 H F Y B Q 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 2 有桿泵工作原理 抽油桿柱帶著柱塞向上運動 柱塞上的游動閥受管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉 泵吸入的條件 泵內(nèi)壓力 吸入壓力 低于沉沒壓力 A 上沖程 1 上沖程 泵內(nèi)壓力降低 固定閥在環(huán)形空間液柱壓力 沉沒壓力 與泵內(nèi)壓力之差的作用下被打開 泵內(nèi)吸入液體 井口排出液體 光桿從上死點到下死點的距離 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 B 下沖程 2 下沖程 柱塞下行 固定閥在重力作用下關(guān)閉 泵排出的條件 泵內(nèi)壓力 排出壓力 高于柱塞以上的液柱壓力 泵內(nèi)壓力增加 當(dāng)泵內(nèi)壓力大于柱塞以上液柱壓力時 游動閥被頂開 柱塞下部的液體通過游動閥進入柱塞上部 使泵排出液體 泵內(nèi)排出液體 井口排出少量液體 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 二 泵的理論排量與泵效 泵的工作過程是由三個基本環(huán)節(jié)所組成 即柱塞在泵內(nèi)讓出容積 井內(nèi)液體進泵和從泵內(nèi)排出井內(nèi)液體 在理想情況下 活塞上 下一次進入和排出的液體體積都等于柱塞讓出的體積 每分鐘的排量為 每日排量 泵的理論排量 沖次 一分鐘的時間內(nèi)抽油泵吸入與排出的周期數(shù) 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 1 泵效 在抽油井生產(chǎn)過程中 實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值 2 影響泵效的因素 3 漏失影響 1 抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮 2 泵充滿程度的影響 4 體積系數(shù)的影響 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 1 抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮 抽油桿和油管彈性伸縮示意圖 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 2 泵充滿程度的影響 氣體對沖滿程度的影響 氣鎖 抽汲時由于氣體在泵內(nèi)壓縮和膨脹 吸入和排出閥無法打開 出現(xiàn)抽不出油的現(xiàn)象 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 3 漏失影響 排出部分漏失 吸入部分漏失 其它部分漏失如油管絲扣 泵的連接部分及泄油器不嚴(yán)等 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 3 提高泵效的措施 1 選擇合理的工作方式 連噴帶抽井選用大沖數(shù)快速抽汲 以增強誘噴作用 深井抽汲時 S和N的選擇一定要避開不利配合區(qū) 2 確定合理沉沒度 3 改善泵的結(jié)構(gòu) 提高泵的抗磨 抗腐蝕性能 4 使用油管錨減少沖程損失 5 合理利用氣體能量及減少氣體影響 選用大沖程 小沖次 減小氣體影響 降低懸點載荷 特別是稠油的井 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 三 抽油機懸點載荷分析 1 靜載荷 包括 抽油桿柱載荷 作用在柱塞上的液柱載荷 沉沒壓力對懸點載荷的影響 井口回壓對懸點載荷的影響 抽油桿柱載荷 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 作用在柱塞上的液柱載荷 上沖程 下沖程 A 上沖程 B 下沖程 游動閥關(guān)閉 作用在柱塞上的液柱載荷為 游動閥打開 液柱載荷作用于油管 而不作用于懸點 1 靜載荷 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 沉沒壓力 泵口壓力 對懸點載荷的影響 上沖程在沉沒壓力作用下 井內(nèi)液體克服泵入口設(shè)備的阻力進入泵內(nèi) 此時液流所具有的壓力即吸入壓力 吸入壓力作用在柱塞底部產(chǎn)生向上的載荷 下沖程吸入閥關(guān)閉 沉沒壓力對懸點載荷沒有影響 1 靜載荷 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 井口回壓對懸點載荷的影響 液流在地面管線中的流動阻力所造成的井口回壓對懸點將產(chǎn)生附加的載荷 上沖程 增加懸點載荷 下沖程 減小抽油桿柱載荷 1 靜載荷 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 2 動載荷 慣性載荷 振動載荷 摩擦載荷 慣性載荷 忽略桿液彈性影響 抽油機運轉(zhuǎn)時 驢頭帶著抽油桿柱和液柱做變速運動 因而產(chǎn)生抽油桿柱和液柱的慣性力 慣性力與質(zhì)量有關(guān) 與懸點加速度的大小成正比 其方向與加速度方向相反 上沖程 前半沖程加速度為正 即加速度向上 則慣性力向下 從而增加懸點載荷 后半沖程中加速度為負 即加速度向下 則慣性力向上 從而減小懸點載荷 懸點加速度在上 下沖程中大小和方向是變化的 下沖程 與上沖程相反 前半沖程慣性力向上 減小懸點載荷 后半沖程慣性力向下 將增大懸點載荷 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 2 動載荷 慣性載荷 振動載荷 摩擦載荷 振動載荷 抽油桿柱本身為一彈性體 由于抽油桿柱作變速運動和液柱載荷周期性地作用于抽油桿柱 從而引起抽油桿柱的彈性振動 它所產(chǎn)生的振動載荷亦作用于懸點上 其數(shù)值與抽油桿柱的長度 載荷變化周期及抽油機結(jié)構(gòu)有關(guān) 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 2 動載荷 慣性載荷 振動載荷 摩擦載荷 摩擦載荷 1 抽油桿柱與油管的摩擦力 桿管 上沖程主要受 1 2 4 影響 增加懸點載荷 2 柱塞與襯套之間的摩擦力 柱塞與襯套 3 液柱與抽油桿柱之間的摩擦力 桿液 4 液柱與油管之間的摩擦力 管液 5 液體通過游動閥的摩擦力 閥阻力 下沖程主要受 1 2 3 5 影響 減小懸點載荷 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 抽油桿柱載荷 液柱載荷及慣性載荷是構(gòu)成懸點載荷的三項基本載荷 稠油井內(nèi)摩擦載荷及大沉沒度井的沉沒壓力產(chǎn)生的載荷突出 在低沉沒度井內(nèi) 由于泵的充滿程度差 會發(fā)生柱塞與泵內(nèi)液面的撞擊 將產(chǎn)生較大沖擊載荷 從而影響懸點載荷 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 四 深井泵工況分析 示功圖 載荷隨位移的變化關(guān)系曲線所構(gòu)成的封閉曲線圖 地面示功圖或光桿示功圖 懸點載荷與位移關(guān)系的示功圖 1 靜載荷作用下的理論示功圖 靜載理論示功圖 2 考慮慣性 振動載荷后的理論示功圖 考慮慣性和振動后的理論示功圖 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 3 典型示功圖分析 典型示功圖 某一因素的影響十分明顯 其形狀代表了該因素影響下的基本特征的示功圖 1 氣體和充不滿對示功圖的影響 有氣體影響的示功圖 氣體影響示功圖 充滿系數(shù) 氣鎖 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 充不滿影響的示功圖 充不滿現(xiàn)象 地層產(chǎn)液在上沖程末未充滿泵筒的現(xiàn)象 液擊現(xiàn)象 泵充不滿生產(chǎn)時 柱塞與泵內(nèi)液面撞擊引起抽油設(shè)備受力急劇變化的現(xiàn)象 充不滿的示功圖 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 2 漏失對示功圖的影響 排出部分的漏失 泵排出部分漏失 柱塞的有效吸入行程 泵效 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 吸入部分漏失 吸入凡爾漏失 柱塞的有效吸入行程 泵效 吸入凡爾嚴(yán)重漏失 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 吸入部分和排出部分同時漏失 吸入凡爾和排出凡爾同時漏失 第四節(jié)深井泵采油技術(shù)原理 3 柱塞遇卡的示功圖 柱塞在泵筒內(nèi)被卡死在某一位置時 在抽汲過程中柱塞無法移動而