油水井结构作用

1、采油基础知识采油基础知识一、认识油水井油水井的结构采油工程是油田开发过程中非常重要的一个环节，它是从油田人工补充地下能量到人工举升（或自喷）的采油工 程 ， 包 括 注 水（或其他注入剂）井和采油井两大管理对象。 认识油水井油水井的结构 掌握油水井结构是采油工日常管理中油水井的基础。通过井身结构图可以直接的了解油水井的井深管柱结构，油层情况；完井情况，为油水井动态分析提供技术依据。 井身结构通常是指钻井深度和相应井段的钻头深度，下入的套管层数，直径和深度，各套管外的水泥返高和人工井底等。认识油水井油水井的结构认识油水井完井的概念 完井是指裸眼井钻到设计井深后，使井底和油层以一定结构连通起来的工

2、艺。它是钻井工程最后的一个重要环节，又是采油工程的开端，与以后采油、注水及整个油气田的开发是紧密联系的。而油井完成质量的好坏直接影响到油井的生产能力与经济寿命，甚至关系到整个油田能否得到合理的开发。 完井是衔接钻井和采油工程的而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。完井方式选择应考虑油气藏类型、油气层特性和工程技术及措施要求三方面因素。认识油水井油水井的结构套补距：钻井时的方补心与套管头的距离 套管深度：下入油层套管的深度 人工井底深度：完井时套管内最下部水泥顶界面至方补心的距离 射开油层顶部深度：射孔井段最上部至方补心的距离

3、射开油层底部深度：射孔井段最下部至方补心的距离 在钻井架一撤之后现场就不存在了，但在以后的生产过程中，如补孔、下泵、抬高井口、修井等措施时的丈量管柱都要用到二.认识油水井注水井油田投入生产以后，随着油气的采出，地层压力就会下降，这就需要向地层补充能量。目前补充地层能量的方法有向油气藏中注水和注气，但绝大部分油田都是采用注水来补充地层能量。注水是通过注水井江水注入地层，从而保持地层压力，提高采油速度和采收率的一种有效措施。注水开发是油田开发的一种十分重要的开采方式，是补充地层能量，维持油田长期高产稳产的有效方法。认识油水井注水井注水井井身结构：通常是指在完钻井基础上，在井筒套管内下入油管，配水管

4、柱，再配以井口装置。生产原理：一定压力的地层动力水通过井口装置，从油管（正注）进入到井下配水器对油层进行注水。注水原则：注够水、 注好水认识油水井注水井水源类型1.地面水源2.地下水源4.工业废水3.油层采出水2.海水水源1.地面淡水水源2. 深层地下水1.浅层地下水认识油水井注水井注水井井身结构数据：(1)套管规范：即下入的套管直径与壁厚，如141mm772mm。(2)油管规范及下入深度：油管规范指下入油管的直径与壁厚，如62mm55mm。下入深度指下入油管的底部到方补心的距离。(3)注水管柱深度及级数：即下入管柱有几级几段封隔器。(4)油层中部深度：主力油层深度至方补心的距离。(5)井口装

5、置：所采用的采油树型号。认识油水井注水井认识油水井抽油机抽油机井采油是油田应用最广泛的采油方式，它是靠人工举升井筒液量来采油的。 图3-30为常见的最简单的抽油井结构。抽油机井结构由井口装置(采油树)，地面抽油机设备、井下抽油泵设备、，抽油泵吸入口(筛管)、机械动力传递装置(抽油杆)、油管、套管等组成 认识油水井抽油机抽油机井身结构数据：(1)抽油泵规格：泵径，mm。(2)抽油泵深度：泵筒下入深度，m。(3)吸入口深度：泵进液孔深度，m。(4)抽油杆深度及规范：活塞深度及以上杆的直径(5)油管规格：下入油管直径。(6)套管规格及深度：下入套管直径及深度。(7)采油树型号：井口实际安装的。(8)

6、抽油机型号：即井口实际安装的抽油机型号。 采油生产原理：地面抽油机的机械能通过抽油杆带动井下抽油泵往复抽吸井筒内的液体降低井底压力(流压)，从而使油层内的液体不断地流入井底，泵抽出的液体由井口装置即采油树不断地抽出 抽油机井可以是自喷井转抽的，也可是油井开采投产时直接安装抽油机井采油的。认识油水井抽油机认识油水井自喷井自喷井采油一般是在油田地下油层天然能量较强，石油足以自喷到地面的情况下采取的采油方式，图3-29为最简单的自喷井结构。在完钻井身结构内下入油管及喇叭口（如是分层开采，则下入分层管柱），井口装置只是采油树。自喷井采油树主要是依靠油嘴来调节产量。自喷井采油生产原理：油层液从油层流入到

7、井底，靠自身能量由喇叭口（或配产管柱）进入油管，再到井口通过油嘴喷出。优点：不需要补充能量，设备简单、操作方便、投资少，经济效益高认识油水井自喷井自喷井自喷井从油层流到地面转油站可以分为四个基本流动过程地层渗流、井筒多相垂直管流、嘴流、地面管线流（水平管流），如图3-34. 渗流：从油层流入井底。流体是在多孔介质中渗流，故称为渗流。若井底压力大于饱和压力，此时是液体的单向流，其流动规律符合向心流公式。 垂直管流：从井底到井口，流体在油管中上升，一般在油管某断面处以低于饱和压力，故属于油、气、水多相流。 嘴流：流体通过油嘴，流速较高。水平管流：流体进入出油管线后，沿地面管线流动，属多相水平管流。

8、电动潜油泵井在油田开采中也是被广泛应用的采油方式。它也是人工举升才有的一种方式，其特点是抽油排量大，操作方便，有些特殊井如斜井、水平井、超深井等也采用电动潜油泵抽油。电动潜油泵是机械采油中相对排量较大的一种无杆泵采油方式，它是很多油田不可缺少的采油设备。认识油水井电动潜油泵电动潜油泵井采油生产原理：地面电能通过电缆传递给井下潜油电动机，潜油电动机再把电能转换为机械能带动多级离心泵，把井内液体加压通过油管经采油树举升到地面；在多级离心泵不断抽吸过程中，井底压力（流压）降低，从而使油层液体不断流入井底。 常见电动潜油泵结构：井口装置采油树，油管、套管、地面电源输入设备、电能传递线（电缆）、潜油电动

9、机、多级离心泵、分离器等。如图3-31。需要注意的是：泵的吸入口与抽油机井基本相同，可以是各种管柱。认识油水井电动潜油泵认识油水井电动潜油泵电潜泵井身结构数据：（1）多级离心泵排量：（下入）离心泵最大 排量，m/d；（2）潜油电动机功率：（下入）潜油电动机额度功率，kw；（3）下泵深度：离心泵下入深度，m；（4）吸入口深度：油气分离器进液孔深度，m；（5）油管规格：下入油管公称直径及壁厚，mm x mm；（6）套管规格：下入套管公称直径及壁厚，mm x mm；（7）井下电缆：随电动机下入并附在油管外壁的电缆；（8）采油树型号：井口采油控制装置。认识油水井电动潜油泵电动潜油泵装置由三大部分组成：

10、（1）井下部分包括：多级离心泵、潜油电机、保护器、油气分离器。（2）中间部分：电缆。（3）地面部分：变压器、控制屏、接线盒。 螺杆泵又叫渐进式容积泵，由定子和转子组成，两者的螺旋状过盈配合形成连续密封的腔体，通过转子的旋转运动实现对介质的传输。认识油水井螺杆泵井采油生产原理：地面电源由配电箱供给电动机电能，电动机把电能转换为机械能并通过皮带带动减速装置启动光杆，进而把动力再通过光杆传递给井下螺杆泵转子，使其旋转给井筒液加压举升到地面；与此同时井底压力（流压）降低。认识油水井螺杆泵井冀东油田冀东油田 2002年以来主要是在年以来主要是在稠油出砂区块应用螺杆泵稠油出砂区块应用螺杆泵提液，不仅解决了

11、高提液，不仅解决了高104-5区块油稠，同时也解决区块油稠，同时也解决了油井出砂影响生产的问了油井出砂影响生产的问题，提高了油田的经济效题，提高了油田的经济效益，总体效果显著。高益，总体效果显著。高104-5区块共应用区块共应用37口井，口井，平均检泵周期达平均检泵周期达1年。年。 泽泽70断块共应用断块共应用35口井，口井，平均下泵深度平均下泵深度1423m，最大下，最大下泵深度泵深度1900m，在螺杆泵开采，在螺杆泵开采重油井中，采用了井口加装载重油井中，采用了井口加装载荷传感器的过载保护装置实现荷传感器的过载保护装置实现过载保护，井下加化学降粘剂过载保护，井下加化学降粘剂降低螺杆泵载荷等

12、八项配套工降低螺杆泵载荷等八项配套工艺技术，提高了螺杆泵的开采艺技术，提高了螺杆泵的开采效果，平均泵效达到效果，平均泵效达到80%，平，平均检泵周期均检泵周期594天，长寿井已天，长寿井已达达1592天。天。华北油田华北油田 认识油水井螺杆泵井51236789101112131415161 1电控箱；电控箱； 2- 2-电机；电机；3-3-皮带；皮带； 4- 4-方卡子；方卡子；5-5-光杆；光杆； 6- 6-减速箱；减速箱； 7-7-专用井口；专用井口； 8- 8-抽油杆；抽油杆；9-9-抽油杆扶正器；抽油杆扶正器；10-10-油管扶正器；油管扶正器；11-11-油管；油管； 12- 12-

13、螺杆泵；螺杆泵；13-13-套管；套管； 14- 14-定位销；定位销；15-15-防脱装置；防脱装置；16-16-筛管筛管可分为地面和井下两大部分。可分为地面和井下两大部分。地面部分包括地面部分包括:驱动头和控制柜，井下部分包括：，井下部分包括：井下泵、抽油杆、油管、配套工具（如锚定工具、扶正器）等。见左图。见左图。认识油水井螺杆泵井3 3、配套工具部分、配套工具部分 （1 1）专用井口：简化了采油树，使用、维修、保养方便，同时增强）专用井口：简化了采油树，使用、维修、保养方便，同时增强了井口强度，减小了地面驱动装置的振动，起到保护光杆和换盘根时密了井口强度，减小了地面驱动装置的振动，起到保

14、护光杆和换盘根时密封井口的作用。封井口的作用。 （2 2）光杆：强度大、防断裂，光洁度高，有利于井口密封。）光杆：强度大、防断裂，光洁度高，有利于井口密封。 （3 3）抽油杆扶正器：避免或减缓杆柱与管柱的磨损，使抽油杆在油）抽油杆扶正器：避免或减缓杆柱与管柱的磨损，使抽油杆在油管内居中，减缓抽油杆的疲劳。管内居中，减缓抽油杆的疲劳。 （4 4）油管扶正器：减小管柱振动。）油管扶正器：减小管柱振动。 （5 5）抽油杆防倒转装置：防止抽油杆倒扣。）抽油杆防倒转装置：防止抽油杆倒扣。 （6 6）油管防脱装置：锚定泵和油管，防止油管脱落。）油管防脱装置：锚定泵和油管，防止油管脱落。 （7 7）防蜡器：

15、延缓原油中胶质在油管内壁沉积速度。）防蜡器：延缓原油中胶质在油管内壁沉积速度。 （8 8）防抽空装置：地层供液不足会造成螺杆泵损坏，安装井口流量）防抽空装置：地层供液不足会造成螺杆泵损坏，安装井口流量式或压力式抽空保护装置可有效地避免此现象的发生。式或压力式抽空保护装置可有效地避免此现象的发生。 （9 9）筛管：过滤油层流体。）筛管：过滤油层流体。 认识油水井螺杆泵井认识油水井螺杆泵井螺杆泵可应用于粘度范围在02000mPas，含砂小于5%，下入深度14001600m，试用环境温度低于120的高粘度原油开采。优点优点：一是节省投资；二是地面装置结构简单，安装方便；三是泵效高，节能，管理费用低；

16、四是适应性强，可举升稠油；五是适应高含砂量、高含气井。缺点缺点（电动螺杆泵的局限性）：一是定子寿命短，检泵次数多；二是泵需要润滑；三是操作技术要求高。其最突出问题：其最突出问题：一是停机时间不能长；二是洗井时温度及排量要求高。二、井口设备-采油树井口装置俗称“采油树”，是油、气水井的一种最重要、最常见设备，是控制和调节油井生产的主要设备。 井口设备-采油树1.采油树分为两大类，即老式采油树和新型采油树；老式采油树指20世纪60年代的大隆（仿大罗马）、荣丰（仿小罗马）良工（仿苏）等采油树。新型采油树是指我国自己设计制造的大庆150、大庆160微型、CY-250、CYb -360、胜251、胜型等

17、采油树。2.采油树的结构：以我国CY250采油树为例，各零部件有采油树套管四通、左右套管阀门、油管头、油管四通、总阀门、左右生产阀门、测试阀门或清蜡阀门（封井器）、油管挂顶丝、卡箍、钢圈及其他附件组成。井口设备-采油树3.采油树的主要作用是：（1）悬挂油管、承托井内全部油管柱重量；（2）密封油、套管之间的环形空间；（3）控制和调节油井的生产；（4）录取油、套压力资料，测试，清蜡等日常管理；（5）保证各项作业施工的顺利进行。4.采油树的连接方式 卡箍连接、螺纹连接、铁箍连接、法兰连接、卡箍法兰连接 卡箍连接螺纹连接铁箍连接法兰连接井口设备-采油树各部件的作用(1)防喷管的作用：防喷管是用63mm

18、(21/2in)油管制成，外部套89mm(31/2in)管环空，内循环蒸汽或热水(油)保温(也可采用不保温循环的，不用外套)，在自喷井中有两个作用：一是在清蜡前后起下清蜡工具及熔化刮蜡片带上来的蜡；二是各种测试、试井时的工具起下。在电动潜油泵井中也有两个作用：一是在电动潜油泵井测流、静压时便于起下工具用；二是在给电动潜油泵井清蜡时起下工具，放空用。5.采油树各部件作用(2)胶皮闸门的作用(带封井器的)：当刮蜡测试工具上升到防喷管时切断井下的压力；在工具是否已升到防喷管情况不明的情况下，关闭闸门，如果工具正在井下也不致关断钢丝使工具掉落井中；在抽油井中，关闭此胶皮闸门方可加光杆密封填料。(3)测

19、试闸门(250型)的作用：连接胶皮闸门便于测压、试井等。(4)小四通的作用：连接测试闸门与总闸门及左右生产闸门。它是油井出油测试等必经通道。(5)总闸门的作用：开关井以及在总闸门以外设备的维修时切断井底压力井口设备-采油树各部件的作用(6)大四通的作用：是油管套管汇集分流的主要部件。通过它密封油套环空、油套分流。外部是套管压力，内部是油管压力。下部连接套管短接。图3-28所示(7)套管短接的作用：上部与四通下法兰螺纹连接，下部与套管连接，并可根据井场的高低，作业施工时调整套管短接来达到提高或降低的要求。(8)表层套管与生产套管的钢板支承的作用：连接生产套管及表层套管，使采油树不产生振动。井口设

20、备-采油树各部件的作用井口设备-采油树性能和技术规范的井口设备-采油树性能和技术规范的二、井口设备-采油树的维护保养采油树的维护保养内容是：保持设备清洁无渗漏、无油污、无锈、无松动、无缺件、各部件开关灵活好用。 (一)250型闸板闸门的组成主要是由阀体、大压盖、闸板、丝杠、推力轴承、手轮、压盖、压帽等组成。250型闸板闸门的作用就是开通和截止流程。(二)250型闸板闸门易发生的故障及维修1更换闸门推力轴承与铜套2更换闸门丝杠的O型密封圈(闸板)二、井口设备-采油树的维护保养(三)250型闸板闸门在使用中应注意的事项(1)避免闸门缺油磨坏轴承，应定时加油。(2)开关闸门时应开大后或关死后倒回半圈。(3)高寒地区关井时应放掉管线的水，以防冻死闸板而拉断闸板上的台阶。(4)如发现闸板冻死不要硬