采油工艺简介

采油工艺简介采油工艺简介采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过产油井和注入井对油藏采取的各项工程技术措施的总称。油田开发是一项庞大而复杂的系统工程，采油工程是其重要的组成部分和实施的核心。1.采油工程的定义系统组成●油藏：具有一定储存和流动特性的孔隙或裂缝介质系统，●人工建造系统：井底、井筒、井口装置、采油设备、注水设备以及地面集输、分离和储存设备等。采油工艺简介油气畅流入井经济有效举升地面计量和分离经济有效地提高油井产量和原油采收率采油工程目标采油工程任务采油工艺简介采油工程特点：★涉及的技术面广、综合性强而又复杂★与油藏工程、地面工程和钻井工程等紧密联系★工作对象是条件随油藏动态不断变化的采、注井★难度大★涉及油田开发的重要决策和经济效益采油工艺简介采油工艺2.内容简介采油方法增产维护措施自喷采油气举采油有杆泵采油无杆泵采油注水酸化、酸压砂、蜡、水、稠、低水力压裂采油工艺简介第一部分完井方案设计与试油主要内容●完井方式●射孔方案设计●油气层保护●试油采油工艺简介完井工程：是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流，直至投产的工艺过程组成的系统工程。完井工程设计的任务★对油气层潜在损害进行评价，提出相应保护措施，尽可能减少对储层的损害，使油气层与井筒间保持良好的连通条件，最大程度发挥其产能；★通过节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施来选择完井方式、方法和选定套管尺寸。采油工艺简介完井方式完井方式：油层与井筒的连通方式完井方式要求(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。采油工艺简介一、井身结构保护井口附近的表土地层，防止被经常流出的洗井液体冲垮巩固上部比较疏松易塌的不稳定岩层；安装防喷器等井口设备，控制钻开高压层时可能发生的井喷现象封隔某些难以控制的复杂地层，以便能顺利地钻达预定的生产目的层封隔油、气、水层，保证油井的正常生产生产套管技术套管表层套管导管采油工艺简介二、完井方式●射孔完井●割缝衬管完井●裸眼完井●砾石充填完井采油工艺简介(一)裸眼完井方式先期裸眼完井方式复合型完井方式后期裸眼完井方式采油工艺简介优点：油层完全裸露，不会产生附加渗流阻力，产能较高，完善程度高。缺点：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；无法进行选择性酸化或压裂等。裸眼完井方式的主要特点：●裸眼完井（1）先期裸眼完井：钻头钻至油层顶界附近后，下套管注水泥固井。水泥上返至预定的设计高度后，再从套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。（2）后期裸眼完井：不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。采油工艺简介套管射孔井方式优点可选择性地射开油层，避免层间干扰；具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。缺点出油面积小、完善程度较差，对井深和射孔深度要求严格，固井质量要求高，水泥浆可能损害油气层。(二)射孔完井方式：1、套管射孔完井：钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层底部注水泥固井，最后射孔。采油工艺简介尾管射孔完井方式特点有利于保护油层，可以减少套管重量和固井水泥的用量，从而降低完井成本。2、尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下套管注水泥固井，然后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，下尾管注水泥固井，然后射孔。采油工艺简介割缝衬管完井方式(三)割缝衬管完井方式1、用同尺寸的钻头钻穿油层后，套管柱下端连接衬管下入油层部位，通过套管外封隔器和注水泥接头固井封隔油层顶界以上的环形空间。特点：衬管损害后无法修理和更换。采油工艺简介改进后的割缝衬管完井方式2、改进后的割缝衬管完井方式钻至油层顶界后，先下套管注水泥固井，再从套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深，最后在油层部位下入割缝衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器）将衬管挂在套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管流入井筒特点：油层不受固井水泥浆的损害，当密封衬管发生磨损或失效时可以起出修理或更换。采油工艺简介(四)砾石充填完井方式直接充填先将绕丝筛管或衬管下入油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，形成砾石充填层，阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。预制充填在地面预先将符合油层特性要求的砾石填入具有内外双层绕丝筛管的环形空间而制成的防砂管，将筛管下入井内，对准出砂层位进行防砂。采油工艺简介三、完井方式选择完井方式选择需考虑的因素油田地质及油藏工程条件采油工程技术措施要求块状油层增产措施分层注水薄互油层多套油层古潜山油藏气顶、底水油层层间渗透率差异层间压力差异裂缝性地层高陡角地层人工举升防砂调整井腐蚀流体定向井水平井采油工艺简介第二部分有杆采油技术采油工艺简介采油工程中采用的采油方式很多，根据采油的能量可分为自喷采油和人工举升采油。自喷采油是利用油层自身的能量使原油举升到地面。当油层能量不足以将原油举升到地面时，则需要人为的为油层流体提供能量举升原油。人为地向油层流体提供能量将其举升到地面地各种方法统称为人工举升采油。采油工艺简介油井生产基本流动过程任何油井的生产都可分为三个基本流动过程：从油藏到井底的流动—渗流；从井底到井口的流动—井筒中的流动；从井口到分离器的流动—管流。对自喷井，原油流到井口后还有通过油嘴的流动—嘴流。所以，自喷井可以分为四个基本流动过程，即：渗流、井筒流、嘴流、管流采油工艺简介人工举升采油技术的分类气举有杆采油技术常规有杆泵采油地面驱动螺杆泵采油无杆泵采油技术电动潜油离心泵采油水力活塞泵采油电动潜油螺杆泵采油射流泵采油柱塞举升采油采油工艺简介常规有杆泵采油是传统采油方式之一，具有设备简单、管理方便、适应性广等特点，是目前应用最广泛的人工举升方式。我国各油田的生产井中80%以上使用这种采油方式，其产油量占总产油量的75%，能耗占油田总能耗的1/3左右，在我国石油开采中占有重要的地位。由于材料和高新科学技术的发展，常规有杆采油技术的应用更为广泛。采油工艺简介有杆泵采油典型特点：地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体。(1)常规有杆泵采油：抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。(2)地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。有杆泵采油分类：常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式，大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。采油工艺简介第一节抽油装置及泵的工作原理一、抽油装置抽油机抽油杆抽油泵其它附件设备组成采油工艺简介工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动。（曲柄、连杆、游梁后臂三个活动件构成四连杆机构。(一)抽油机有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。游梁式抽油机组成游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置工作原理游梁式抽油机分类后置式和前置式采油工艺简介采油工艺简介游梁式抽油机系列型号表示方法CYJ12—3.3—70(H)F(Y，B，Q)游梁式抽油机系列代号CYJ-常规型CYJQ-前置型CYJY-异相型悬点最大载荷，10kN光杆最大冲程，m减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m减速箱齿轮形代号，H为点啮合双圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮平衡方式代号F：复合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：气动平衡采油工艺简介(2)抽油泵：机械能转化为流体压能的设备工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出阀)和固定阀(吸入阀)a.结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠；一般要求按照抽油泵在油管中的固定方式可分为：管式泵和杆式泵主要组成分类b.制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长；c.规格类型能满足油井排液量的需要，适应性强；d.便于起下；e.结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅助设备。采油工艺简介A-管式泵B-杆式泵管式泵：外筒和衬套在地面组装好接在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。杆式泵：整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油管。杆式泵特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。采油工艺简介(3)抽油杆：能量传递工具。1-外螺纹接头；2-卸荷槽；3-推承面台肩；4-扳手方径；5-凸缘；6-圆弧过渡区采油工艺简介抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm，抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm，另外，为了调节抽油杆柱的长度，还有长度不等的抽油杆短节。接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。按其结构特征可分为：普通接箍、异径接箍和特种接箍。普通接箍：连接等直径的抽油杆异径接箍：用于连接不同直径的抽油杆特种接箍：主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍，用于斜井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，减少对油管的磨损扶正器抽油杆的强度：C级杆(570MPa)、D级杆(810MPa)采油工艺简介二、泵的工作原理(一)泵的抽汲过程1)上冲程：抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭，泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用下被打开，泵内吸入液体、井口排出液体。泵吸入的条件：泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。A-上冲程采油工艺简介B-下冲程泵排出的条件：泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱压力。柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个冲程内完成进油与排油的过程。光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离。2)下冲程：柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开，柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体采油工艺简介抽油机悬点载荷1.静载荷包括：抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉没压力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响2.动载荷包括：惯性载荷、振动载荷抽油机运转时，驴头带着抽油杆柱和液柱做变速运动，因而产生抽油杆柱和液柱的惯性力。3、摩擦载荷采油工艺简介第三节抽油机平衡、扭矩与功率计算一、抽油机平衡计算不平衡原因上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲程中所做的功不相等。不平衡造成的后果：①上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命；②由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，而影响抽油装置的寿命。③破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正常工作。采油工艺简介(一)平衡原理在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功，从而使电动机在上下冲程中都做相等的正功。所以，为了使抽油机平衡，在下冲程中需要储存的能量或上冲程中需要释放的能量应该是悬点载荷在上下冲程中所做功之和的一半。下冲程：dwmdAAA上冲程：wumuAAA平衡条件：mumdAA2duwAAA采油工艺简介(二)平衡方式气动平衡：机械平衡游梁平衡：游梁尾部加平衡重；曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄上；复合平衡(混合平衡)：游梁尾部和曲柄上都有平衡重。(1)气包内的气体压缩与膨胀(2)多用于大型抽油机；(3)节约钢材；(4)改善抽油机受力状况；(5)加工质量要求高(如气包的密封性等)。采油工艺简介图3-16游梁平衡(三)抽油机平衡检验方法1)测量驴头上、下冲程的