采油工程原理与设计

采油工程张琪）第一章油井流入动与井筒相流动计算油流动是指油井产量与井底流动力的关系，它反映了油藏向该井供油能力。动曲：示产量与流压关系的曲线，简称曲。三流状：地层渗流（地层到井底井口多相管流（井底到井口）地面水平或倾斜管流（井口到分离器）采指：单位生产压差下的油井油量流动时的曲为直线，其斜率的负倒数便是采油指数）流效FE该井的理想生产压差与实际生压差之比。油的完：打开性质不完善井；打程度不完善井；双重不完善井完善井超完善井不完善井单液：当油井的井口压力高于油的饱和压力时井筒内的液流气两流：当自喷井的井底压力低饱和压力时泡在井筒中从低于饱和压力的度起解气开始从油中分离出来时于量少，压力高气体都以小气泡分散在相中泡直径相对于油管直径要小很多种构混合物的流动称为泡流。滑：由于油、气密度的差异和泡流的混合物的平均流速小，混合物向上流动的同时气上升速度大于液体流速泡将从油中超越而过这种气体超越液体上升的现象称为滑脱。泡的点体是分散相液体是连续相；气体主要影响混合物度摩阻力的影响不大；滑脱现象比较严重。段流当混合物继续向上流动时压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合成大气泡，直到能过占据整个油管断面时井内将形成一段油一段气的结构种合物的流动称为段塞流。环：着混合物继续向上流动，压力不断下降相积继续增大泡状的气泡不断加长，并逐渐由油管中间突破，形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。雾：油气混合物继续上升过程中压力下降使气体的体积流量增加到足够大时管中流动的气流芯子将变得很粗管壁流动的油环变得很薄时绝大部分油都以小油滴分散在气流中，这种流动结构称为雾流。雾特：体是连续相，液体为分散相；气体以很高的度携带液滴喷出井口；气、液之间的相对运动速度很小；气相是整个流动的控制因素。自而：纯液流、泡流、段塞流环流、雾流滑损的质液相的流动断面增大将引起混合物密度的增加。滞率多相流动的某一管段中某相流体体积与管段容积之比（容比）第二章自喷与气举油自：油层能量充足时，利用油层本身的能量就将油举升到地面的方式自井产统组：地层到井底—地层渗流井底到井口—井口多相管流井口到分离器—地面水平或倾斜管流嘴流：生产流体通过油嘴的流动

)

自井点析井产系统为对象把从油藏到地面分离器所构成的整个油井生产系统按不同的流动规律分成若干个流动子系统每个流动子系统的起始及衔接处设置节点分析研究各子系统流动规律的基础上分析各子系统的相互关系及其各自对整个系统工作的影响，为优化系统运行参数和进行系统的调控提供依据。、井为解：藏到井底、井底到分离器（井流即管压）、以井为解：藏到井口、井口到分离器、以分器求点油到井底井底到井口、井口到分离器(P63)临流：指流体的流速达到压力在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态油系分：嘴、井下安全阀、井下节流器功节：力不连续即存在压差的节点系统功节分过：当以功能节点为求解点时要系统两端为起点分别计算不同流量下节点的上游力求节压差和绘出压差—流量曲线后据述节点设油嘴、安全阀）的流量—压差公式或相关式，求得设备工作曲线。由两条压差—流量曲线的交点便可求得问题的解，即节点设备产生的压差及相应的油井产量。（对油的产统必以嘴求点气：利用从地面注入高压气体将井内原油举至地面的一种人工举升方（件：须有足够的气源；原：靠从地面注入井内的高压气体与油层产出的流体在井筒中的混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面气按气式为连续举：高压气体连续注入井内，排井筒中液体的举升方式间气：井筒周期性地注入气体动注间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面从而排出井中液体的举起方式沉度表泵没动面下深启压：着压缩机压力的不断提高，环形空间内的液面最终将到管鞋（注气点）处，此时，井口注入压力达到的最高值称为启动压力。气设：据给定的设备条可供的注气压及注气量油井流入动态确定的括气举方式和气举装置类型；气举点深度、气液比和产量；阀位置、尺寸、类型及装配要求）气阀作：低启动压力和排出油套环形空间中的液体。气装：式装置（仅限于连续气举闭式装置、闭式装置、箱式装置（后三种既可用于连续气举也可用于间歇气举）第三章有杆泵采油有泵油括游梁式抽油井有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油抽装系：油机、抽油杆、抽油泵抽机作理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动柄做低速旋转柄过连杆经横带动游梁作上下摆动在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动。P游式油：梁—连杆—曲柄机构—减速箱—动力设备—辅助装按结构分为：普通式、前置式（区别：游梁和连杆的连接位置不同；平衡方式不同式采用机械平衡在头和曲柄连杆之间，其上、下冲程的时间相等。前置式多采用气动平衡）抽泵足件、结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠。、制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长。、规格类型能满足油井排液量的需要，适应性强。、便于起下

、在结构上应考虑防砂、防气，病带有必要的辅助设备。抽泵分管泵杆泵管泵结构简单、成本低、在相油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深不很大、产量较高的油井。杆泵检泵方便，结构复杂，制成本高，在相同油管直径下允许下入的泵径比管式小。适用于泵深度大、产量较小的油井。冲：塞上下运动一次称为一个冲程分为上冲程和下冲程冲：分钟内完成上下冲程的次数光冲：点在上下死点间的位移用来表示活冲：塞在上下死点间的位移用来表示p泵入条：内压力（吸入压力）沉没压力泵出体条：内压力（排出压力）柱以上的液柱压力泵工过：塞在泵内让出容积、井内液体进泵、泵内排出井内体四杆构以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄、连杆、游梁后臂为三个活动杆。悬载：油杆柱载荷W柱塞上的液柱载荷，性载荷rl上冲程抽油杆柱载荷—抽油杆柱在空气中的重力下冲程抽油杆柱载荷—抽油杆柱在液体中的重力上冲程中柱塞上的液柱载荷—柱塞以上的液柱重力下冲程过程中无液柱载荷—等于零吸压：冲程中，在沉没压力作用下内体克服的入口设备的阻力进入泵内此时液流所具有的压力井回对点荷影：冲程中增加悬点载荷；下冲程中减小抽油杆柱载荷上程：半冲程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向下，加悬点载荷后半冲程加速度为负，即加速度向下，则惯性力向上，减小悬点载荷下程：半冲程惯性力向上，减小悬点载荷后半冲程惯性力向下，增大悬点载荷抽机平的因后上冲程中悬点承受着最大载荷以动机必须作很大的功才能使驴头上行下程中抽油杆在其自身重力作用下克服浮力下行这是电动机不仅不需要对外做功，反而接受外来的能量做负功，造成抽油机在上、下冲程中的不平衡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想等：、上冲程中电动机和承受着极大的负荷，下冲程中抽油机反而带着电动机运转，从造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命。、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。、会破坏曲柄旋转速度的均匀性，而影响抽油杆和泵的正常工作。抽机衡理在下冲程中把能量储存起来上冲程中利用储存的能量来帮电动机做功。抽机衡式气动平衡机械平衡：游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡抽机衡验法、测量驴头上、下冲程的时间如果上冲程快、下冲程慢，说明平衡过量，则应减小平衡重量或平衡半径）、测量上、下冲程中电流（如果上冲程的电流峰值大于下冲程大的电流峰值说平衡不够增加平衡重量或增大平衡半径）、观察法

目国抽机选的动大是高动矩列三异步闭鼠型动。等扭一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩矩下电动机发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。水功：在一定时间内将一定量的液体提升一定距离所需要的率光功：过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的功率泵：际产量理论产量影泵的素抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩气体和充不满的影响漏失影响影泵的失因：出部分漏失、吸入部分漏失、其他部分漏失提泵的施、选择合理的工作方式。、确定合理沉没度，以降低泵口气液比，减少进泵气量，从而提高泵的充满程度。、改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能，采取防砂、防腐蚀、防蜡及定期检泵等措施。、使用油管锚减少冲程损失。、合理利用气体能量及减少气体影响。有油生系：层、井筒流动、机—杆—泵和地面出油管线到油气离器。静面关井后环形空间中液面恢到静止（与地层压力相平衡）时的液面。动面油井生产时油套环形空间液面。地示图表示悬点载荷与位移的示图称为地面示功图第五章注水

油注要：源的水量充足、水质稳定水种：面水源、来自河床等冲积层的水源、地层水水源、油采出水注水理术、沉淀（聚凝剂：硫酸铁、三氯化铁和偏铝酸钠）、过滤、杀菌（杀菌剂：次氯酸、次氯酸盐及氟化钙、甲醛既有杀菌作用又有防腐作用）、脱氧、曝晒、含油污水处理污回的点(1)污水中含表面活性物质，能提高洗油能力。(2)高矿化度污水回注后，不会使土颗粒膨胀而降低渗透率。(3)污水回注保护了环境，提高了的利用率。污回应决问：(1)处后的污水应达到注水水质标准。(2)水在设备和管线中既不产生堵塞性结垢，又不产生严重腐蚀。(3)和地层水不起化学反应生成沉淀，以免堵塞油层。注地系：源泵站、水处理站、注水站、配水间和注水井注站用将来水升压，以满足注水对注入压力的要求。储罐用、储备作用：为注水泵储备一定水量，防止因停水而造成缺水停泵现象。缓冲作用免供水管网压力不稳定而影响注水泵正常工作及其它系统的供水量及水质。分作用：可使中较大的固体颗粒物质、砂石等沉降于罐底，含油污水中

33较大颗粒的油滴可浮于，便于集中回收处理。注井注序、排液（目的在于清除油层内的堵塞物，在井底附近造成适当的低压带，为注水创有利条件，并利用部分弹性储量，减少注水井排或注水井附近的能量损失，有利于注水井排拉成水线、洗井（目的是把井筒内的腐蚀物、杂质等污物冲洗出来，避免油层被污物堵塞，响注水、试注（目的在于确定能否将水注入油层并取得油层吸水启动压力指数等资料，根要求注入量选定注入压力、转注（注水井通过排液、洗井、试注，取全准试注的资料，并绘出注水指示曲线在经过配水就可以转为正常注水吸指：位注水压差下的日注水量，单位为m/(d*MP)a比水数地层吸水指数除以油层有厚度的数值视水数日注水量/井口压力（进分注时采油取，井压取管力若采套注，井压取管力影吸能的素分注作：决层间矛盾调整油层平面上注入分布不均匀的状况控制油井含水上升和油田综合含水率的上升速度，提高油田的开采效果。封器效原：、封隔器胶皮筒变形或破裂，使胶皮筒无法密封、水器弹簧失灵及管柱底部阀密封不严，使油管内外压差达不到封隔器胶皮筒胀开所需要的压力差。表：套压平衡；注水压力不变（或下降注量上升。欠：计配注量大于实际注水量使配注误差为正超：计配注量小于实际注水量使配注误差为负嘴曲：水嘴尺寸、配水量和通过配水嘴的节流损失三者之间定量关系曲线。注井剖为了调整注水井的吸水剖面提高注入水的波及系数改水驱效果向层的高渗透层注入堵剂堵剂凝固或膨胀后降低高渗透层的渗透率迫使注入水增加对低含水部位的驱油作用的工艺措施称为注水井调剖。调方：1、单液法：向油层注入一种液，液体进入油层后，依靠自身发生反应，随后变成的物质可封堵高渗透层，降低渗透率，实现堵水。堵水剂：石灰乳、硅酸溶液、络冻胶、硫酸、水包稠油、双液法：向油层注入由隔离液隔开的两种可反应（或作用）的液体。堵水剂：沉淀性堵剂、冻胶型堵剂、胶体分散体型堵剂注井剖选条：、位于综合含水高、出程度较低、剩余油饱和度较高的注水井、与井组内油井连通况好的注水井、吸水和注水状况良的注水井、固井质量好、无窜和层间窜漏现象的注水井调是有判条：、处理层吸水指数较剖前下降以上、吸水剖面发生明显理变化，高吸水层降低吸水量，低吸水层增加吸水量以上、压降曲线明显变缓

spsp示剂指能随流体运动易溶且在低浓度下仍可被检测以指示溶解它的液体在多孔介质中的存在、流动方向或渗透速度的物质。常的示剂放射性示踪剂、化学示踪剂第六章水力压裂技水压：用地面高压泵组将高粘液体以大大过地层吸收能力的排量注入井中井底憋起高压此力大于井壁近的地应力和地层岩石抗张强度时在底附近地层产生裂缝继续注入带有支撑剂的砂液缝向前延伸并填以支撑剂关井后裂缝闭合在支撑剂上而井底附近地层内成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝达到增产增注的目的原主是通降降附地中体渗阻和变体渗流状）破梯：地层破裂压力与地层深度的比值、一般认小时成垂直裂缝，而大于时则是水平裂缝。因此深地层出现的多为垂直裂缝，浅地层出现水平裂缝的几率多。、如果地层破裂压力过高，难以进行正常施工，可进行预处理以降低破裂压。这些法的实质是降低井底附近地层的应力，如高效射孔、密集射孔、水力喷砂射孔及小规模酸化。压液前置液：作用是破裂地层造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液进入。携砂液：作用是将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上。顶替液将携砂液送到预定位置有预防砂卡的作用注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。压液性要：滤少2悬砂能力强摩低4稳定性配性低渣7易返排、源广、便于配制、价钱便宜压液型水基压裂液、酸基压裂液油基压裂液、乳状及泡沫压裂液。压液地受种理制压裂液的粘度、藏岩石和流体的压缩性及压裂液的造壁性。初失：成滤饼前的滤失量用V表。幂液流从面地裂中四过：地管线、筒、射孔孔眼和裂缝中的流动。导率指油层条件下填砂裂缝渗率与裂缝宽度的乘积，常用表。支剂性要：、粒径均匀，密度小、强度大、破碎率小、圆度和球度高、杂质含量少、来源广，廉价支剂类：性支撑剂，韧性支撑剂（按力学性质分）树包支剂优：、树脂薄膜包裹砂粒，增加了砂粒间的接触面积，从而提高了支撑剂抗闭合压力的力。、树脂薄膜可将压碎的砂粒小块或粉砂包裹起来，减少了微粒的运移与堵塞孔道的会，从而改善了填砂裂缝的导流能力。、树脂包层砂总的体积密度比上述中强度与高强度陶粒要低很多，便于选否，因而低了对携砂液的要求。、树脂包层支撑剂具有可变形的特点，这使其接触面积有所增加，可防止支撑剂在地层中的嵌入。裂内砂度指单位体积裂缝内所含支撑剂质量。裂闭后砂度指单位面积裂缝上所铺的支撑剂质量。地砂：位体积混砂液中所含的支撑剂质量撑剂体积与压液体积之比）平状：体的流速逐渐达到使颗粒处于悬浮状的能力时颗粒停止沉降这状态

+++++++称为平衡状态。颗在直面的布域1沉降下来的沙堤衡态下沙堤的高度为平衡高度。区域是沙堤面上的颗粒滚流区区域则悬浮区，颗粒都处于悬浮态，存在浓度梯度区域是砂区支剂选依：撑剂的类型粒径影支剂择因：、撑剂的强度2、粒径及其分布3支撑剂类型、其他因素（支撑剂的质量、密度以及颗粒圆度、球度也都会影响裂缝的导流能力影压井产度原：层特性和裂缝的几何参数（油层特性只要是指压裂层的渗透率、孔隙度、流体物性、油层能量、含油丰度和泄油面积等；裂缝参数是指填砂裂缝的长、宽、高和导流能力）麦奎—克曲结：、在低渗油藏中，增加裂缝长度比增加裂缝导流能力对增产更有利。因为对低渗油容易得到高的导流能力要高增产数应以加大裂缝长度为主这当前在压裂特低渗透层时，强调增加裂缝长度的依据。而对高渗地层正好相反，应以增加导流能力为主。、对一定的裂缝长度，存在一个最佳的裂缝导流能力。因为对一定的油层条件，油的供液能力是有限的，所要求的渗流条导流能力也有限的，过分追求高导流能力是不必要的。压效预：、增产倍数；、产量预测第七章:：处理技酸原：过酸液对岩石胶结物或地层孔隙裂内堵塞物等的溶解和溶蚀作用恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸分：酸：将少量酸液注入井筒内，清除井孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏射孔孔眼。、基质化在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。、裂化在高于岩石裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成搞导流能力的裂缝。酸反速：数值上酸岩反应速度可用单位时间酸浓度的降低值表示可单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量来表示。酸反的个骤、液中H传递到碳酸盐岩表面；、在岩面与碳酸盐进行反应；、应生成物、和气离开岩面2酸中H透过界传到面方：对和扩面比岩石反应表面积与酸液体之比，简称面容比。影酸复反度因分：

297、面容比：当其他条件不变时，面容比越大，单位体积酸液中H传递到岩石表面的数量就越多，反应速度也越快。、酸液的流速：随着酸液流速的增加，酸液的流动可能会由层流变为紊流，从而导H的传质速度显著增加，反应速度也相应增加。

+、酸液的类型反应速度近似与酸溶液内部的采用弱酸时反应速度慢。

浓度成正比强酸时反应速度快，

、盐酸的质量分数：盐酸质量分数在24%—25%之前，随盐酸质量分数的增加，反应速度也增加；超过这个范围后，随盐酸质量分数的增加，反应速度反而降低。、温度：温度升高H

+

的热运动加剧，

传质速度加快，酸岩反应速度也随之加快。、压力：当压力小于，压力对反应速度的影响显著；压力超过5—6MPa压力对反应速度影响甚微。、其他因素：岩石化学组分、物理化学性质、酸液粘度酸压：酸液作为压裂液实施不加支撑剂的压裂。原：1、酸压过程中一方面靠水力作用成裂缝、靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能了，可达到提高底层渗透性的目的提酸裂的效度酸效：、固相防滤失剂、前置液酸压、胶化酸残：酸浓度降低到一定浓度时，酸液基本上失去溶蚀能力的液。有效作用距(裂缝的有效长度：酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。增酸有作距的法、在地层中产生较宽的裂缝、较低的氢离子有效传质系数、较高的排量、尽可能小的滤失速度土：—15%盐酸及3%—的氢氟酸混合而成土酸设步：、确信处理井是由于油气层损害造成的地产或低注入量、选择适宜的处理液配方、确定注入压力或注入排量，以便在低于破裂压力条件下施工、确定处理液量提土处效的法、同时将氟化铵水溶液与有机脂注入地层，一定时间后有机脂水解生成有机酸，有酸与氟化铵作用生成氢氟酸。、利用粘土矿物的离子交换性质，在粘土颗粒上就地产生氢氟酸高量数酸理好：、酸岩反应速度相对变慢，有效作用范围增大、单位体积盐酸可产生较多的CO，利于废酸的排出2、单位体积盐酸可产生较多的氯化钙化镁提高了废酸的粘度控制了酸岩反应速递，并有利于悬浮、携带固体颗粒从底层中排出、受到地层水稀释的影响较小盐处的点与石灰岩反应速度快，特别是高温深井于层温度高，盐酸与地层作用太快，因而处理不到地层深部；此外，盐酸会使金属坑蚀成许多麻点状斑痕，腐蚀严重多组分酸：一种或几种有机酸与盐酸的混合物油乳作：、有利于延缓酸岩的反应速度、可把活性酸携带到油气层深部，扩大了酸处理的范围、解决防腐问题

稠酸指在盐酸中加入增稠剂，酸液粘度增加。缓剂用、抑制阴极腐蚀、抑制阳极腐蚀、在