采油方法机械.ppt

自采油法：依靠流体自身的能量从地面提取原油的方法叫自采油法，这样的生产井叫自采油井。 优点：无需补充能源，设备简单，操作简单，投资少。 尽管自喷井数量很少，但产量很高。 经济效益好。 第一节自喷采油，油井自喷条件，GH井内静液柱压力Pfr摩擦阻力pt油压，一、油井流入动态1，采油指数油井日量与产量差异之比。 生产液指数，它表示单位生产压差下油井的日产量，测定油井的生产能力。 油井产出油和水时：比采油指数：单位油层厚度采油指数。 不同开采时期地层中气体饱和度不同，采油指数不同。 IPR曲线不是平行后退，而是随着地层的压力变化呈凸曲线。 溶解气体驱动，不同时期的IPR曲线不平行，弹性驱动IPR曲线平行后退，2、油气二相渗流的流入动态随原油采用Sg、Ko、不同条件下IPR曲线不同，但无因IPR曲线基本一致，可近似用无因次IPR曲线代替。 记述无因次IPR曲线的方程式称为Vogel方程式。 利用该方程可以很容易地得到油井的IPR曲线。 知道(6-2)、地层的压力，只需一点生产数据即可制作IPR。 否则，制作IPR曲线需要45个实测点的生产数据。 或者，可以知道2点的稳定生产点的数据，制作IPR曲线。 采用Vogel方程，IPR曲线的误差为早期的5%，晚期的20%，绝对误差小。 二、垂直管流1、混合气液密度保持率(HL):单位管长内液体体积与管容积之比. 气体保持率(HG):单位管长的气体体积与油管容积之比。 混合气液密度： m=ghghlhl=g (1- HL ) lhlh hll=1，2，滑脱现象是由于油气密度不同，在垂直管中气体比液体上升的现象称为滑脱现象。 两相的速度差叫做气体的滑动速度。 vS=vG-vL、VSL-液相表观速度VSL=qL/A、VSG-气相表观速度VSG=qG/A、AL-油相截面积AG-气相截面积. 密度引起的压力变化是油气流动时不可避免的压力损失，称为有效损失。 由滑移引起的压力变化叫滑移损失。 纯液流：从井底到井筒压力等于Pb的点之间。 无气相，管内流动均质液体，称纯液流，流体密度最大，压力梯度最大，压力分布曲线为直线。 3、垂直管气液两相管流的流型、泡流：管内压力等于Pb，天然气析出，呈泡状，分散在液相中。 随着油流的上升，压力下降，气泡膨胀，液相为连续相，气相为分散相。 此时气体的体积流量还很小。 总流量不大，流速低，摩擦阻力小，密度低于纯液流，但滑脱损失大，压降分布曲线呈上凹型。 段塞流：随着混合气液的上升，压力降低，小气泡膨胀成大气泡。 气泡的截面大致相当于油管的直径时，井筒内形成气体、液体的流动结构。 气带外面有液膜。 液相仍为连续相，气相为分散相。 气体体积流量大于泡沫流量，摩擦阻力大于泡沫流量，密度小，滑动小。 气段膨胀时将液段推上升，提油效果好，总压力损失最小。 环流(过渡流):气体体积膨胀，气段增加，液段突破，气段与上部气段相连的中心为气，外环为液膜流。 液体在中心气流的摩擦下向上输送。 气相、液相均为连续相。 此时体积流量大，密度小。 压降以重力为主的跃迁以摩擦阻力为主。 总压降大于分段塞流，压降曲线呈上凸型。 雾流：气体体积流量越来越大，管壁油膜越来越少，液相主要以雾状分散在气相中。 气是连续相，液体是分散相。 此时密度小，但流速大，压降主要消耗于摩擦阻力。 压降梯度变得更大，压力损失更严重。 油气沿井筒喷出时的流型变化的图像，I-纯油的流动ii-泡的流动iii-段塞流iv-环流v -雾的流动，套压(Pc):指示油管和套环空气的压力。液压(Pt):原油上升到井口时的剩馀能量还是通过喷嘴的动力。 回压(PB):喷嘴后的剩馀压力是流过地线的动力。 三、口流动态、一、口流特征、三、临界流动油气流速达到临界速度，口前后有两个系统。 临界流速-流体流速达到流体介质中的压力波的传播速度，即音速。 临界流动状态-流体达到临界速度时的流动状态。 k-气体绝热指数、K=CP/CV、cp-定压比热cv-定容比热.相对于空气k=1.4，(PB/Pt)c=0.528对天然气K=1.3，(PB/Pt)c=0.546气体几乎为0.5左右. 根据热力学，临界压力比：4、4、4，单相气体喷嘴流在PB/Pt0.5即Pt2PB的情况下，油气混合物在油喷嘴的流动可达到临界流动状态，在该情况下，油气流量的变化与回压无关，仅由Pt决定。 因此，油嘴的作用是： (1)改变油井的工作制度，控制油井的产量。 (2)分隔喷嘴前喷嘴后的流动，使油井的生产稳定，pwh油压(Pt )、MPaRp石油产量、m3/m3qo油产量、m3/dd喷嘴直径、mma、b、c经验常数、5、气液两相喷嘴流、临界流动：4、喷出4个流动过程(1)地层渗流：渗流规则，遵守IPR曲线(2)垂直管流：二相流动规则，管曲线(3)喷嘴流：多相喷嘴流规则，喷嘴流曲线(4)地面管流：用喷嘴隔开。 2、全井协调条件：井底，井口产量相等，压力相连。 调整点：两条曲线的交点。 在q=qc的情况下，Pwf-Pt具有较低的值。 这种产量表明油管的压力损失很低。 从喷发后期开始，地层的能量下降，供给的压力小于上升时消耗的压力，油井不喷发了。 油井自喷能力减弱时，向井中注入高压气体，降低井中油的流动密度，使油喷向地面。 这种生产方法被称为气体采油法。 采取什么样的方法取决于井的生产特性。 第二节气采油，第一、特点：井口、井下设备简单，气势不受套管尺寸限制，生产灵活，管理方便。 适用范围广，特别适用于海上采油、深井、斜井、腐蚀性气体和砂子多、不适于泵的油井。 缺点：地面设备复杂，投资大，需要气源，衬套要求耐高压。 二、气源1、要求(1)应具有足够的压力，(2)不含氧。 2 .源(1)高压天然气。 (2)低压天然气用压缩机加压注入。 三、气举系统构成1、压缩站2 .地面配气站3 .单井生产系统4 .地面生产系统。 要点：单井生产系统。 地面生产系统与其他提升方式基本相同。 1、开式气举装置：无封隔器的地面空气压力变动时，油环的空液面升降，每次关闭井，必须再次卸载。 2、半闭式气举装置：单密封器的完全注入空气不能从油管底部进入油管。 油井卸载后，流体无法返回油彩的天空。 适用于连续气举和间歇气举。 四、气举装置类型，图6-12，单封隔器和单流量阀的完井与半闭式装置类似，在油管柱下端设置固定单流量阀。 避免了开放装置的弊病，使高压气体和井筒液体不进入地层。 3、闭式气举装置1、气举前状态油井停运时，油管与环空液面处于同一位置。 2、气举过程，5、气举的启动压力和工作压力，向环空注入压缩空气时，环空的液面被压下，油管的液面上升。 环空液面下降到管鞋时，增压器达到最大压力，称为启动压力Pe。 压缩气体进入油管后，使油管内的原油膨胀，液面上升喷出地面。 喷出前、PwfPs； 喷出后，油管内m越来越低，油管鞋压力急剧下降，井底压力和压缩机压力急剧下降。 PwfPs时，地层开始产生油，使油管内m稍微增加，使压缩机的压力恢复。 最后，液面在管鞋处达到动态平衡，此时，将鼓风机的压力称为工作压力Po。 对于PePc，我无法呼吸。 PC-压缩机的额定输出压力。3、启动时压缩机的压力变化曲线，Pe大于压缩机的额定输出压力时，该压缩机不能将环空的液体压入油管，气体不进入油管时，不能呼吸。 为了实现气举，需要大功率的压缩机来保证气举的启动。 但是，正常生产不需要这么多的电力，浪费了，设备的成本增加了。 为了实现气候，同时降低成本，必须缩小Pe。 有效的方法是安装气举铃。，注入气体，工作铃，1，u型管等的压面原理2，压缩机被Po气体提起，环空液面不能完全压入油管内，必须将液面压下到一定的深度(液面在油管内的压力等于Po点)。 六、气举卸载过程，三、在该位置上方的油管上开孔，气可以举出油管内孔上方的液体。 4、液体列举了油管内的压力下降，环空液面下降到一定深度后稳定，打开第二个孔。 五、第二个洞吸气时，第一个要密封。 6、逐步将液面推到一定位置。 可以打开或关闭油管孔的装置叫做铃，只靠工作压力就可以呼吸。 以正常气运打开的铃叫工作铃。 上面的伯恩说他启动了贝尔。 第三节有杆泵采油，杆泵一般指由泵杆上下往复运动驱动的柱塞泵。 一、有杆抽油装置(SuckerRodPumping )，典型的有杆抽油装置为图，一、抽油机、游梁式抽油机主要由游梁连杆曲柄机构、减速机构、动力设备和辅助装置等四个部分组成。 2、泵泵采油井下设备的基本要求：结构简单，强度高，工作可靠，使用寿命长，启动容易，且规格类型可以满足不同油田采油技术的需求。，活塞，泵缸套， a .活动铃关闭，井口排液。 b .泵内的压力下降，铃打开，在泵内吸油。 吸入条件：泵内压力沉没压力c .抽油杆伸长，油管卸载变短。 (1)泵的工作原理，沉没压力-泵吸入口的压力。 动液面-生产时的环空液面高度。 静液面-关闭井时液面的高度。 hs-沉没度hf-动液面高度。 下一个行程：抽油杆使活塞向下移动，a .泵内的压力上升，阀门关闭，停止吸油。 b .游动铃打开，泵内的油进入活塞以上的油管，从井口排出。 泵排出液体的条件：泵内压力活塞以上的液柱压力c .抽油杆的卸载较短，油杆的加载延伸。 (2)泵的理论排量的假设：活塞的行程与光杆的行程相等，活塞产生的体积被原油完全充满的抽油系统没有泄漏。 即，柱塞上下吸入与排出的液体体积相等的泵的理论排出量为：(6-9)式： Qt泵的理论体积排出量、Ap柱塞截面积ApD泵直径、m； S光杆行程，m； n打孔机。 根据泵在油管上的固定方式，杆泵的柱塞、固定铃、游动铃和工作筒成为一体，泵的柱塞插入并固定在油管内的规定位置，因此也称为“插入式泵”。 特点：适用于操作方便、结构复杂、成本高、深度大、产量小的井。 (3)泵的类型和结构，管泵的工作筒，铃安装在管的尾部，游动铃安装在柱塞上。 先下工作筒，然后下油管，最后用抽油杆进入柱塞。 特点：结构：简单、低成本、操作复杂。 适用于下泵深度不大、产量高的井。 3、抽油柱通过光轴连接抽油机，连接抽油机柱塞，起到将地面抽油机悬点往复运动传递给井下抽油机的作用。 附件：光杆：位于抽油杆最上端，起着连接驴颈钢丝和井下抽油杆的作用，与井口盘根合作密封抽油井口。抽油杆扶正器：用于斜井和丛式井，使抽油杆位于油管中心，不与油管直接接触，减少抽油杆的磨损、振动和弯曲。 有减少抽油杆振动的减震器、防止抽油杆带松动的防脱器等。 加重棒：用于大泵抽油、增稠油井和深井，抽油棒下部采用加重棒，防止抽油棒下部发生纵向弯曲，减少抽油棒断线事故。 二、抽油机承受负荷，在前行程中，游泳阀关闭，柱塞的上下流体不连通。 产生悬架静载荷的力包括抽油柱的重力和柱上液柱的压力。 1、悬点静载荷、(1)抽油杆柱重力、(2)作用于活塞的液柱载荷、上行程悬点静载荷、下行程：3、摩擦载荷、(1)抽油杆柱与油管之间的摩擦力F1(2)活塞与泵筒之间的摩擦力F2(3)抽油杆柱与液柱之间的摩擦力F3(4) 液柱与油管间摩擦力F4(5)液体通过游泳阀的阻力f5、2、悬架负荷惯性负荷和振动负荷、4、悬架最大和最小负荷、上行程最大负荷、r/l=1/4时，在下行程产生的最小负荷、3、泵效果分析、实际生产液量与泵的理论排出量之比为泵容积效率、油田习惯为泵效果影响泵效果的因素： (1)抽油柱和油管柱弹性变形的影响；(2)气体和泵加载不足的影响；(3)泄漏的影响；(4)地面脱气和冷却后液体体积收缩的影响总静负荷变形量是：在静负荷的作用下，抽油泵柱塞的行程长度SP比抽油机悬架的行程长度s减少变形量，因此也称为静负荷行程损失。 选择较长的s有助于减少行程损失对泵效应的影响程度。 惯性力作用的柱塞行程增加。 尽管提高冲头有利于增大柱塞行程，但是急剧吸引会增加惯性力，增大悬架的最大静载荷，减小最小载荷，恶化杆的受力条件。 2、气体对泵效果的影响、泵的充满系数：表示泵工作中充满液体的程度。 填充系数越高，泵效果越好，r-泵内气液比、R=Vg/VL、k-间隙系数、K=VS/VP、填充系数提高途径： (1)尽量减小间隙，减小间隙。 (2)适度增加泵的沉没度以提高泵的沉没压力(3)使用气锚，在泵外分离气体。 3、泄漏对泵效果的影响；(1)泵排出部分的泄漏：柱塞和衬套的间隙的泄漏，浮阀的泄漏，减少泵内排出液量。 (2)泵吸入部泄漏固定阀泄漏减少进入泵的液量。 (3)其他部分的泄漏，油管的生头、泵的连接部分以及排水密封不严格导致的泄漏会降低泵的效果。 井内液体中含腐蚀性介质的油井结砂的磁化现象导致井体弯曲，泄漏原因：(1)油管锚杆使用行程损失=rtt=0=r(2)为了减小防撞距离，有固定活塞下止点和斜面的距离，称为防撞距离。 防撞距离越小Vs越小，k相反，防撞距离越大则保险。 4、提高泵效果的措施，(3)合理的下泵深度Lp2、lp小、小。 p越大，Lp越大，可能越大，泵效应降低。对于气体的影响，p越大，r越小，可以提高泵效应的比较分析，必须综合考虑。 要有一定的沉没度，泵效应最高的沉没度。 (4)合理的泵径d2d越大深井不应该使用大泵。 (5)大SK=Vs/Vp，Vs与行程无关，vpspsspk，气体影响降低，(6)安装气锚，减少泵气量上行程：气体向上分开速度，部分气体停在气锚外，其馀气体流入气锚上下行程：气锚内气体分离，气泡径