石油工业概论-采油方式方法概述.doc

采油方式方法简介闫方平采油方法主要有自喷采油和人工举升两种。在油井的开发过程中，当对油井试油后，会根据油井的油层物性、压力，选择合适的开采方式。在实际生产中，油层物性好、压力高的油井，油气可自喷到地表，即自喷采油。油层物性差、压力低的油井，当地层能量不足以将油气举升到底表时，应人工补充能量，进行人工举升。一、自喷采油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。自喷采油的能量来源主要包括两个方面，第一是井底油流所具有的压力，这个井底压力来源于油层压力；第二是随同原油一起进入井底的溶解气所具有的弹性膨胀能量。就是这些能量把原油从井底连续不断地举升到地面。油井的自喷生产，一般要经过四种流动过程，即地层渗流、井筒多相管流、嘴流和地面水平或倾斜管流，如图所示。油层渗流是指原油从油层流到井底的流动；井筒多相管流是指从井底沿着井筒上升到井口的流动；嘴流是指原油到井口之后通过油嘴的流动；地面水平或倾斜管流是指沿着地面管线流到分离器、计量站。油井自喷生产的条件是地层压力大于油气水混合物从地层流至计量站分离器总的压力损失。20世纪80年代以来，随着计算机的发展应用，对自喷井的流动过程开展了节点分析研究。所谓节点分析，就是把油井的整个生产系统（从油层到地面分离器），分成若干个节点，由节点把系统分成若干部分，然后就其各个部分在生产过程中的压力损耗进行分析，从而比较科学地分析整个生产系统，使油井工作制度更为合理。总体来看，自喷采油，井口设备简单，操作方便，油井产量高，采油速度高，生产成本低，是一种最佳的采油方式。在管理上要保持合理的生产压差，施行有效的管理制度，尽可能地延长油井自喷期，以获得更多的自喷产量。 二、人工举升油田开发中，由于油田本身压力低，或由于开采一段时间后油层压力下降，使得油井不能自喷或不能保持自喷，或虽能自喷但产能很低，则必须借助人为能量进行开采，即进行人工举升。人工举升是指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。分为气举采油和机械采油，其中机械采油又分为有杆泵和无杆泵采油。1、气举采油气举采油就是当油井停喷以后，为了使油井能够继续出油，利用高压压缩机，从地面向井筒注入高压气体将原油举升至地面的一种人工举升方式。气举采油是基于U形管的原理，从油管与套管的环形空间，通过装在油管上的气举阀，将高压气体连续不断地注入油管内，使油管内的液体与注入的高压气体混合，降低液柱的密度，减少液柱对井底的回压，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。气举采油的优点包括：（1）井口和井下设备比较简单；（2）在不停产的情况下，通过不断加深气举，使油井维持较高的产量；（3）可进行小直径工具和仪器的油层补孔、生产测井和封堵底水并减少井下作业次数，降低生产成本。缺点是需压缩机和高压管线，地面系统设备复杂，投资大，气利用率低。主要适用于海上采油、斜井、高产量的深井；气油(液)比高的油井；定向井和水平井等。气举采油必备条件是：（1）必须有单独的气层作为气源，或可靠的天然气供气管网供气；（2）油田开发初期，要建设高压压缩机站和高压供气管线，一次性投资大。目前国内采用气举采油的油田有：海上珠江口的惠州21-1油田，以及陆上中原油田等，这些油田都有独立的气田或气层作为气源供气。 按注气方式，气举又分为连续气举和间歇气举。连续气举是将高压气体连续地注入井内，使其和地层流入井底的流体一同连续从井口喷出的气举方式。它适用于采油指数高和因井深造成井底压力较高的井。间歇气举是将高压气间歇地注入井中，将地层流入井底的流体周期性地举升到地面的气举方式。间歇气举既可用于低产井，也可用于采油指数高、井底压力低，或者采油指数与井底压力都低的井。2、有杆泵采油有杆泵采油是当前国内外最广泛应用的采油方法，国内有杆泵采油约占人工举升采油总井数的90左右，它设备简单，投资少，管理方便，适应性强，从200300米的浅井到3000米的深井，产油量从日产几吨到日产100200吨都可以应用。在设备制造方面，从地面抽油机、井下抽油杆到抽油泵，国内产品早已系列化、成套化，能够满足油田生产需要。抽油泵的不足之处是排量不够大，对于日产量达到200吨以上的油井，不能满足要求。 有杆泵采油又分为常规有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油。常规有杆泵采油装置由地面抽油机、井下抽油杆和抽油泵及其它附件组成，如图所示。它的工作过程是用油管把深井泵泵筒下入到井内液面以下，在泵筒下部装有吸入阀（固定阀），用抽油杆柱把柱塞下入泵筒，柱塞上装有排出阀（游动阀）。通过抽油杆柱把抽油机驴头悬点产生的上下往复直线运动传递给抽油泵向上抽油。抽油机是常规有杆泵采油的主要地面设备，按其基本结构可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机：（1）游梁式抽油机。游梁式抽油机主要由游梁-连杆-曲柄机构、皮带与减速箱、动力设备和辅助装置等四大部分组成。其工作过程是：由地面抽油机上的电动机（或天然气发动机），经过传动皮带，将高速旋转运动传递给减速箱减速后，再由曲柄连杆机构，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，并通过抽油杆带动井下抽油泵的柱塞作上下往复运动，从而把原油抽汲至地面。基本结构如图所示。刹车装置电动机减速箱皮带轮减速箱输入轴中间轴输出轴曲柄曲柄销支架曲柄平衡块连杆横梁尾轴横梁游梁平衡块游梁轴游梁驴头毛辫子底座经过多年的发展和改进，我国先后研制了多种游梁式抽油机，包括前置型、异相型、旋转驴头式、大轮式以及六杆式双游梁、双驴头抽油机等。（2）无游梁式抽油机。无游梁式抽油机的种类较多，主要为了减轻抽油机重量，扩大设备的使用范围以及改善其技术经济指标，特点多为长冲程低冲次，适合于深井和稠油井采油。无游梁式抽油机又分为机械式无游梁抽油机和液压式无游梁抽油机。我国先后研制和应用了链条式抽油机、皮带传动抽油机、滚筒型无游梁式抽油机和液压抽油机等。其中主要以链条式抽油机和皮带传动抽油机为代表。链条式抽油机具有长冲程、低冲次、悬点匀速运动、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，尤其适合于抽稠油和深抽。它的发明人是顾心怿院士。另一种有杆泵采油方式是地面驱动螺杆泵采油。其工作原理是动力设备带动驱动头、抽油杆柱旋转，使螺杆泵转子随之一起转动，地层产出流体经螺杆泵下部吸入，由上端排出，实现增压，并沿油管柱向上流动。这种采油方法简便，实际使用时井下也不需要再装泄油装置。由于螺杆泵转子随抽油杆柱下入或起出，螺杆泵转子一旦脱离定子（泵筒），油套管之间便连通，于是起到了泄油的作用。同时可在生产过程中测量动液面，使用费用也较低，是较理想的采油方法之一。3、无杆泵采油无杆泵采油主要包括潜油电动离心泵采油和水力活塞泵采油。潜油电动离心泵是由地面电源、通过变压器、控制屏和电缆，将电能输送给井下潜油电机，使潜油电机带动多级离心泵旋转，把原油举升到地面上来。 主要由三部分组成：井下部分、地面部分和联结井下与地面的中间部分。井下部分是潜油电动离心泵的主要机组，它由多级离心泵、油气分离器、保护器和潜油电机四部分组成，是抽油主要设备；地面部分由控制屏、变压器和辅助设备（电缆滚筒、导向轮和井口支座等）组成；辅助设备包括潜油电动离心泵的运输、安装及操作用的辅助工具和设备；中间部分由特殊结构的电缆和油管组成，电流从地面输送到井下，采用特殊结构的电