石油工程概论课件.ppt

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1、第5章油气开采油气开采l油气开发的基本目的：油气开发的基本目的：尽可能多的开采出地层深处的油、气尽可能多的开采出地层深处的油、气资源。提高采收率，降低成本。资源。提高采收率，降低成本。l采收率：采收率：油田开发结束后，累积的采油量与实油田开发结束后，累积的采油量与实际的储油量之比。际的储油量之比。5.1 概述概述本章主要内容：本章主要内容：油藏驱动能量油藏驱动能量自喷井采油自喷井采油机械采油机械采油采气工艺采气工艺5.1油藏驱动能量油藏驱动能量5.1油藏驱动能量油藏驱动能量采油采油 是指将流到井底的原是指将流到井底的原油采到地面所用的方法。油采到地面所用的方法。l采油的两大主题：采油的两大主题

2、：如何使地层中的原油流向井底？如何使地层中的原油流向井底？油藏驱动能量油藏驱动能量如何将井下的原油提升到地面并向如何将井下的原油提升到地面并向外输送？外输送？采油方法采油方法5.1油藏驱动能量油藏驱动能量在在地地下下某某一一深深处处，取取一一岩岩石石单单元元。如如果果将将岩岩石单元分为两部分：骨架和骨架所包含的流体。石单元分为两部分：骨架和骨架所包含的流体。一、油藏压力一、油藏压力l骨架所受的的压力骨架所受的的压力l流体中的压力流体中的压力1.有关有关“地层压力地层压力”的概念的概念 上覆岩层压力 油层压力地静压力地静压力：指上覆岩石骨架和孔隙空间流体的总：指上覆岩石骨架和孔隙空间流体的总重量

3、所产生的压力。重量所产生的压力。上覆岩层压力（地静压力上覆岩层压力（地静压力）随上覆岩层骨架的增厚而加大，也与岩层及其孔隙空随上覆岩层骨架的增厚而加大，也与岩层及其孔隙空间流体的密度大小有关。间流体的密度大小有关。静水柱压力静水柱压力静水柱压力静水柱压力：指由静水柱造成的压力。与水柱的高度有关，：指由静水柱造成的压力。与水柱的高度有关，而与液柱形状无关。其计算公式为：而与液柱形状无关。其计算公式为：式中：式中：pH 静水柱压力，静水柱压力，Mpa；w流体密度，流体密度，Kg/m3 h静水柱高度，静水柱高度，m。如，如，1000m深处的静水柱压力为：深处的静水柱压力为：9.8MPa100大气压。

4、大气压。地层地层压力压力地层地层压力压力：指地层岩石孔隙中流体所承受的压力，：指地层岩石孔隙中流体所承受的压力，常用常用Pi（Pe）表示。）表示。在含油、气区域内的在含油、气区域内的“地层压力地层压力”又叫又叫“油（气）层压油（气）层压力力”。地层压力指作用在流体上的压力，又称地层压力指作用在流体上的压力，又称“孔隙流体压力孔隙流体压力”。l“油层压力油层压力”或或“孔隙流体压力孔隙流体压力”是地层流体流动的是地层流体流动的驱动能量，直接关系到油藏的开发与开采。驱动能量，直接关系到油藏的开发与开采。l在油气藏未开发之前，油气层内各处的压力保持相在油气藏未开发之前，油气层内各处的压力保持相对平衡

5、状态，一旦油气层被钻开并投入开采，原油、对平衡状态，一旦油气层被钻开并投入开采，原油、气层内压力的相对平衡状态就被打破。当在油、气气层内压力的相对平衡状态就被打破。当在油、气层的压力大于井筒的液柱压力时，油气层内的流体层的压力大于井筒的液柱压力时，油气层内的流体就会喷出地面。就会喷出地面。l清楚认识油藏压力的分布及变化特征对油藏的合理、清楚认识油藏压力的分布及变化特征对油藏的合理、高效开发至关重要。高效开发至关重要。原始油层压力：指油气层尚未钻开时（原始状态下）原始油层压力：指油气层尚未钻开时（原始状态下）所具有的压力。通常可以用第一口井或第一批井的实所具有的压力。通常可以用第一口井或第一批井

6、的实测压力来表示。测压力来表示。目前油层压力：指油藏投入开发后某一时期的地层压力。目前油层压力：指油藏投入开发后某一时期的地层压力。根据每一时期油层内部的压力分布及其变化，可以对油田地根据每一时期油层内部的压力分布及其变化，可以对油田地下的许多重大问题作出判断。下的许多重大问题作出判断。井底流动压力（井底流压）：油井生产时测得的井底压力井底流动压力（井底流压）：油井生产时测得的井底压力称为井底流压。它代表井口剩余压力与井筒内液柱重量对井称为井底流压。它代表井口剩余压力与井筒内液柱重量对井底产生的回压。底产生的回压。在正常压实条件下，或者地层中孔隙流体与地表水处在正常压实条件下，或者地层中孔隙流

7、体与地表水处于连通状况地状况下，地层压力（作于孔隙流体的压力）于连通状况地状况下，地层压力（作于孔隙流体的压力）等于或相当于其埋深的静水柱压力。等于或相当于其埋深的静水柱压力。但是，漫长地史过程中各种因素的影响，常常使作用但是，漫长地史过程中各种因素的影响，常常使作用于地层孔隙流体的压力发生变化而不等于静水柱压力。于地层孔隙流体的压力发生变化而不等于静水柱压力。2.压力梯度和压力系数压力梯度和压力系数通常把偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力称之为通常把偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力称之为“异常异常地层压力地层压力”，或称为，或称为“压力异常压力异常”。在研究异常地层压力时，常用压力系数或压力梯

8、度来表示在研究异常地层压力时，常用压力系数或压力梯度来表示异常地层压力的大小。异常地层压力的大小。l压力梯度：压力梯度是指每增加单位高度所增加的压力梯度：压力梯度是指每增加单位高度所增加的 压力值，（压力值，（MPa）。）。l压力系数压力系数(ap)：指实测地层压力（：指实测地层压力（Pi）与同一深度静）与同一深度静 水柱压力（水柱压力（PH）的之比。）的之比。lap 1 时，实测地层压力与静水柱压力相等，称其为时，实测地层压力与静水柱压力相等，称其为 “正常地层压力正常地层压力”；lap 时，则为时，则为“异常地层压力异常地层压力”。lap 1时，称为高异常地层压力，或称异常高压；时，称为高

9、异常地层压力，或称异常高压；lap 1时，称低异常地层压力，或称异常低压。时，称低异常地层压力，或称异常低压。l异常高压油藏：压力系数异常高压油藏：压力系数 1.2 的油气藏；的油气藏；l异常低压油气藏：压力系数异常低压油气藏：压力系数0.8 的油气藏；的油气藏；l异常高压气藏：压力系数异常高压气藏：压力系数 1.5 的油气藏；的油气藏；一般情况下，油气藏的压力系数在一般情况下，油气藏的压力系数在0.91.1之间，这样的油之间，这样的油气藏称为正常油气藏；气藏称为正常油气藏；国内外研究表明，从新生界到古生界的地层中，碎屑岩国内外研究表明，从新生界到古生界的地层中，碎屑岩和碳酸盐岩地层中都存在异

10、常压力油气藏。和碳酸盐岩地层中都存在异常压力油气藏。异常地层压力是普遍存在的。在自然界中，异常高压油藏异常地层压力是普遍存在的。在自然界中，异常高压油藏常见，但异常低压力油藏不多常见，但异常低压力油藏不多。油气井完井之后，就可以进行油气生产。油气井完井之后，就可以进行油气生产。油气藏一旦投入开发生产，油气藏中的油气就油气藏一旦投入开发生产，油气藏中的油气就会发生流动，从油层中流至井底，再从井底流会发生流动，从油层中流至井底，再从井底流到地面。到地面。促使油气发生流动的动力是什么呢？促使油气发生流动的动力是什么呢？促使油气发生流动的动力是什么呢？促使油气发生流动的动力是什么呢？二、油气藏驱动能量

11、和驱动方式二、油气藏驱动能量和驱动方式油气藏驱动能量：在油气藏或油气井生产过程中，促使油油气藏驱动能量：在油气藏或油气井生产过程中，促使油气流体流动的能量。气流体流动的能量。l天然能量：油气藏自身天然具有的能量天然能量：油气藏自身天然具有的能量.l人工能量：人为向油气藏中注入流体提高油气藏压力人工能量：人为向油气藏中注入流体提高油气藏压力 而补充的油藏能量。而补充的油藏能量。1.油气藏驱动能量油气藏驱动能量天然驱动能量天然驱动能量：静水压头静水压头气顶膨胀气顶膨胀油层弹性油层弹性溶解气的膨胀力：溶解气的膨胀力：指油藏指油藏中溶解天然气膨胀所释放的能量。中溶解天然气膨胀所释放的能量。原油重力：原

12、油重力：指原油自身重量指原油自身重量产生的势能。产生的势能。静水压头静水压头 即与油层相连的地层水所具即与油层相连的地层水所具有的静水柱压力。有的静水柱压力。根据地层水与油层的连通情况，有根据地层水与油层的连通情况，有边水驱动边水驱动与与底水驱动底水驱动之分之分。边水驱动边水驱动 底水驱动底水驱动1-油井油井 2-供水区供水区 3-边边/底水底水 4-不渗透层不渗透层气顶压缩气体的膨胀力气顶压缩气体的膨胀力 在油井生产时，随着在油井生产时，随着油层压力的降低，处于高油层压力的降低，处于高度压缩状态的顶部气体膨度压缩状态的顶部气体膨胀，推动原油流向井筒并胀，推动原油流向井筒并喷出，气顶驱油能量的

13、大喷出，气顶驱油能量的大小与气顶的体积和气体的小与气顶的体积和气体的压缩性等有关。压缩性等有关。油气藏驱动方式：驱动油气流动而使其得以采出的能量方式。油气藏驱动方式：驱动油气流动而使其得以采出的能量方式。l天然能量驱动天然能量驱动：利用天然能量驱动开采油气的方式。：利用天然能量驱动开采油气的方式。l人工能量驱动人工能量驱动：利用人为补充能量驱动开采油气的方式。：利用人为补充能量驱动开采油气的方式。2.油气藏驱动方式油气藏驱动方式l水驱水驱：用油气藏中天然边水、底水驱油开采油气藏的方式：用油气藏中天然边水、底水驱油开采油气藏的方式.l靠天然水驱开采油气藏的方式是一种靠天然水驱开采油气藏的方式是一

14、种消耗内能消耗内能的开采方式，的开采方式，这种方式对整个油气藏的开采是非常不利的。一般情况下，这种方式对整个油气藏的开采是非常不利的。一般情况下，仅在油气藏开发初期使用仅在油气藏开发初期使用。除非油气藏的边部或底部的天。除非油气藏的边部或底部的天然水体特别大或与地表水连通，否则不能在较长时期中使然水体特别大或与地表水连通，否则不能在较长时期中使用水驱方式开采油气藏。用水驱方式开采油气藏。l天然水驱的采收率较低，一般为天然水驱的采收率较低，一般为520%。l天然能量驱动天然能量驱动l气顶驱气顶驱（弹性气驱）（弹性气驱）：用油气藏顶部压缩天然气的能量：用油气藏顶部压缩天然气的能量 开采油气藏的方式

15、。开采油气藏的方式。l“气顶驱气顶驱”也是一种消耗内能开采的开采方式。也是一种消耗内能开采的开采方式。l气顶驱采收率：气顶驱采收率：2040%。l溶解气驱：用油气藏中溶解的天然气的能量开采油气藏溶解气驱：用油气藏中溶解的天然气的能量开采油气藏 的方式。的方式。l溶解气驱溶解气驱”也是一种消耗内能开采的开采方式。也是一种消耗内能开采的开采方式。l溶解气驱方式的采收率一般较低：溶解气驱方式的采收率一般较低：530%。“气顶驱气顶驱气顶驱气顶驱”和和和和“溶解气驱溶解气驱溶解气驱溶解气驱”都称为都称为都称为都称为“衰竭式驱替衰竭式驱替衰竭式驱替衰竭式驱替”。l重力驱：利用油藏中原油的重力开采油气藏的

16、方式。重力驱：利用油藏中原油的重力开采油气藏的方式。l重力驱能量弱，采收率较低：重力驱能量弱，采收率较低：10-20%；l注水注水 ：从油藏某些部位的注水井中人为地向油藏中注：从油藏某些部位的注水井中人为地向油藏中注入一定数量的水体，维持油藏能量或减缓油藏压降速度。入一定数量的水体，维持油藏能量或减缓油藏压降速度。l注气：从油藏顶部注入一定数量的气体，补充气顶能量。注气：从油藏顶部注入一定数量的气体，补充气顶能量。l人工补充能量人工补充能量l注水开发（注水开发（刚性水驱刚性水驱）：利用人工注水开采油气藏中）：利用人工注水开采油气藏中 油气的方式。油气的方式。l注水是油藏开发中最主要的人工补充能

17、量的开发方式。注水是油藏开发中最主要的人工补充能量的开发方式。l注水开发的采收率较高，一般可达注水开发的采收率较高，一般可达50，甚至更高。，甚至更高。l人工能量驱动人工能量驱动l注气开发（注气开发（刚性气驱刚性气驱）：利用人工注气开采油气藏中）：利用人工注气开采油气藏中 油气的方式。油气的方式。l注气比注水的驱油效率低，采收率最高可达注气比注水的驱油效率低，采收率最高可达40。自喷自喷采油采油机械机械采油采油有杆泵有杆泵采采油油方方法法常规（抽油机）常规（抽油机）螺杆泵螺杆泵无杆泵无杆泵潜油电泵潜油电泵水力泵水力泵水力活塞泵水力活塞泵水力射流泵水力射流泵气举气举连续气举连续气举间歇气举间歇气

18、举潜油电动离心泵潜油电动离心泵潜油电动螺杆泵潜油电动螺杆泵采油方法采油方法l自喷采油：自喷采油：油层具有的能量足油层具有的能量足以自喷。以自喷。自喷井的地面设备自喷井的地面设备简单、容易管理、简单、容易管理、产量较高。产量较高。5.2 自喷井采油自喷井采油5.2 自喷井采油自喷井采油5.2.1自喷原理：自喷原理：驱动力驱动力地层中的各种地层中的各种压力。压力。驱动过程驱动过程先将原油先将原油从地层内推向井筒，若从地层内推向井筒，若还有剩余的能量，再将还有剩余的能量，再将原油举升到地面原油举升到地面。l自喷采油前的诱喷作业自喷采油前的诱喷作业 完井时井内液柱压力一般大于油、气层完井时井内液柱压力

19、一般大于油、气层压力，加上钻井和射孔过程中污染物的堵塞压力，加上钻井和射孔过程中污染物的堵塞和阻碍，油、气一般不能流入井筒内，更不和阻碍，油、气一般不能流入井筒内，更不能自动喷到地面。能自动喷到地面。因此，采油之前一般要降低井简内的液因此，采油之前一般要降低井简内的液性压力，清除堵塞油层的污物，使油、气能性压力，清除堵塞油层的污物，使油、气能够畅流到地面。这种诱导作业过程称作诱喷够畅流到地面。这种诱导作业过程称作诱喷或诱流。或诱流。5.2 自喷采油自喷采油l诱喷的方法诱喷的方法 清水替喷法清水替喷法 抽汲提捞法抽汲提捞法气举法气举法 井下泵排法井下泵排法 5.2 自喷采油自喷采油垂直管流垂直管

20、流地层渗流地层渗流嘴流嘴流水平管流水平管流自喷采油的四种自喷采油的四种流动过程：流动过程：5.2 自喷采油自喷采油地层渗流地层渗流垂直管流垂直管流嘴流嘴流水平管流水平管流l流动方式：在远离井底的地方，一般情况下为单相流；流动方式：在远离井底的地方，一般情况下为单相流；井底附近：井底附近：Pf Pb单相流（液或气）；单相流（液或气）；PfPb多相流（气、液）；多相流（气、液）；l能量耗损：占能量耗损：占总压降总压降的的1015。l 地层渗流地层渗流：指原油从油层：指原油从油层井底的流动过程；井底的流动过程；（从地层到分离器压力之差）（从地层到分离器压力之差）l影响压力损耗的因素影响压力损耗的因素

21、：地层特性：地层特性：K；流体性质：流体性质：；井底附近有无污染等。井底附近有无污染等。l流动方式：一般情况下，垂直管流大多为多相流。流动方式：一般情况下，垂直管流大多为多相流。l能量耗损：最大，可达总压降能量耗损：最大，可达总压降3080。l流动结构：垂直管柱中流体流动时气、液的流动流动结构：垂直管柱中流体流动时气、液的流动 状态和分布形式。状态和分布形式。纯液流、泡流、段塞流、环状流、雾流纯液流、泡流、段塞流、环状流、雾流 管流是自喷采油的研究重点。自喷井工作制度的管流是自喷采油的研究重点。自喷井工作制度的管流是自喷采油的研究重点。自喷井工作制度的管流是自喷采油的研究重点。自喷井工作制度的

22、确定主要取决于流体在井筒中的流动情况。确定主要取决于流体在井筒中的流动情况。确定主要取决于流体在井筒中的流动情况。确定主要取决于流体在井筒中的流动情况。l垂直管流垂直管流l流动方式：一般情况下，井口的流动方式：一般情况下，井口的PtPb，呈多相流。，呈多相流。l能量耗损：一般为总压降能量耗损：一般为总压降530。l油嘴的作用：有不同的大小，可控制油井产量，油嘴的作用：有不同的大小，可控制油井产量，调整压力，保证油井稳定生产。调整压力，保证油井稳定生产。l流动方式：一般为多相水平管流，或多相倾斜管流。流动方式：一般为多相水平管流，或多相倾斜管流。l能量耗损：最小，一般为总压降能量耗损：最小，一般

23、为总压降510。l出油管线流动出油管线流动（水平管流）（水平管流）l嘴嘴流流l自喷井采油装置自喷井采油装置 5.2.2井下管柱井下管柱5.2 自喷采油自喷采油(1)(1)油层；油层；(2)(2)活动油管头；活动油管头；(3)(3)油管堵塞器；油管堵塞器；(4)(4)偏心配产器；偏心配产器；(5)(5)封隔器；封隔器；(6)(6)支撑卡瓦；支撑卡瓦；(7)(7)撞击筒；撞击筒；(8)(8)丝堵丝堵自自喷喷并并分分层层采采油油管管柱柱结结构构示示意意图图5.2 自喷采油自喷采油l自喷井采油装置自喷井采油装置 5.2.2井下管柱井下管柱 (4)配产器配产器 用于控制各油层的回压，适当降低用于控制各油

24、层的回压，适当降低高渗透油层的采油量，相对加大中低渗高渗透油层的采油量，相对加大中低渗透层的采油量，实现分层配产或不压井透层的采油量，实现分层配产或不压井起下作业。起下作业。(5)油井分隔器油井分隔器 作用是分隔油层，是实行分层开采作用是分隔油层，是实行分层开采的主要工具。的主要工具。自自喷喷并并分分层层采采油油管管柱柱结结构构示示意意图图5.2 自喷采油自喷采油l自喷井采油装置自喷井采油装置 5.2.2井下管柱井下管柱 (6)锚类或支撑卡瓦锚类或支撑卡瓦 连接在封隔器的下部作为管连接在封隔器的下部作为管柱的支点。用于座封封隔器，克柱的支点。用于座封封隔器，克服封隔器因受上部压力所产生的服封隔

25、器因受上部压力所产生的向下推力，防止管柱向下移动。向下推力，防止管柱向下移动。自自喷喷并并分分层层采采油油管管柱柱结结构构示示意意图图5.2.3 井口装置井口装置5.2 自喷采油自喷采油套管头套管头油管头油管头采油树采油树5.2 自喷采油自喷采油套管头套管头 作用：作用：连接井下各层套管连接井下各层套管柱，使各层套管间的环柱，使各层套管间的环形空间相互密封。形空间相互密封。安装井口装置。安装井口装置。5.2.3 井口装置井口装置5.2 自喷采油自喷采油5.2.3 井口装置井口装置油管头油管头 安装在套管头之上。安装在套管头之上。作用：作用：悬挂油管柱；悬挂油管柱；密封油管与生产套管之密封油管与

26、生产套管之间的环形空间；间的环形空间；并可通过油、套管空间并可通过油、套管空间进行各种工艺作业。进行各种工艺作业。5.2 自喷采油自喷采油5.2.3 井口装置井口装置采油树采油树 安装在套管头之上。安装在套管头之上。作用：作用：引导油井喷出的油气通引导油井喷出的油气通向地面的输油管线，控制和向地面的输油管线，控制和调节油井的流量和井口压力，调节油井的流量和井口压力，必要时可关闭油井。必要时可关闭油井。机械采油机械采油l用专门的抽油装置，将油井中的油液举升到地用专门的抽油装置，将油井中的油液举升到地面，以便保持井底和油层之间油液流动的压力面，以便保持井底和油层之间油液流动的压力差，保证油气源源不

27、断地流向井底。这种采油差，保证油气源源不断地流向井底。这种采油方式称作机械采油或人工举升采油。方式称作机械采油或人工举升采油。l用于在低渗透、低压力油层地区的采油。用于在低渗透、低压力油层地区的采油。l目前，我国的机械采油量占总采油量的目前，我国的机械采油量占总采油量的8080以以上。上。5.3 机械采油机械采油(10.21)5.3 机械采油机械采油分类分类潜油电动离心泵潜油电动离心泵潜油电动螺杆泵潜油电动螺杆泵机械机械采油采油有杆泵有杆泵常规（抽油机）常规（抽油机）螺杆泵螺杆泵无杆泵无杆泵潜油电泵潜油电泵水力泵水力泵水力活塞泵水力活塞泵水力射流泵水力射流泵气举气举连续气举连续气举间歇气举间歇

28、气举（1 1）常规抽油机）常规抽油机深井泵采油深井泵采油（2 2）地面驱动井下螺杆泵采油）地面驱动井下螺杆泵采油5.3 机械采油机械采油5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油（1 1）水力活塞泵采油）水力活塞泵采油（2 2）电动潜油离心泵采油）电动潜油离心泵采油（3 3）电动潜油螺杆泵采油）电动潜油螺杆泵采油5.3.3 气举采油气举采油 有杆泵抽油或称泵抽法是目前世界范围内应用最广的有杆泵抽油或称泵抽法是目前世界范围内应用最广的一种采油方法一种采油方法.当今当今,世界上有世界上有80%80%以上的油井用抽油方式以上的油井用抽油方式进行生产进行生产;在国内也有在国内也有

29、60-70%60-70%的生产井为抽油井的生产井为抽油井.适用范围广：它能适应任何油藏压力适用范围广：它能适应任何油藏压力,既能适应日产千既能适应日产千吨以上的高产井吨以上的高产井,也能适应日产几吨的低产井也能适应日产几吨的低产井.而且传统的而且传统的杆式抽油装置结构简单杆式抽油装置结构简单,维修工作量小维修工作量小,因而得到了广泛的因而得到了广泛的应用应用.5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油有杆泵采油占主导地位，占人工举升方式的有杆泵采油占主导地位，占人工举升方式的9090l发展时间长发展时间长l技术较成熟技术较成熟l工艺比较配套工艺比较配套 l设备装置耐用，故障率低设备装置耐用，故障率低l抽

30、深和排量能够覆盖大多数井抽深和排量能够覆盖大多数井 目前油田上采用的有游梁式抽油机和无游梁式抽目前油田上采用的有游梁式抽油机和无游梁式抽油机（链条式抽油机和塔架式抽油机）。油机（链条式抽油机和塔架式抽油机）。典型杆驱往复泵抽油系统典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统典型杆驱螺杆泵抽油系统l地面部分地面部分抽油机：抽油机：提供动力。地面主要提供动力。地面主要设备；设备；l井下部分井下部分抽油泵抽油泵(又称深井泵又称深井泵)；井下设备。主要部件：泵筒、活塞、井下设备。主要部件：泵筒、活塞、游动凡尔、固定凡尔。游动凡尔、固定凡尔。抽油杆。抽油杆。l传递动力。连接地面、井下设传递动力。连接地

31、面、井下设备的部件。备的部件。5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油(1)常规抽油机常规抽油机深井泵采油深井泵采油5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油工作原理工作原理(1)常规抽油机常规抽油机深井泵采油深井泵采油工作原理：工作原理：在抽油的过程中，抽油机驴头将带在抽油的过程中，抽油机驴头将带动抽油杆及活塞上下运动，每上下运动抽油杆及活塞上下运动，每上下运动一次，称为动一次，称为“一个冲程一个冲程”,也称也称“一个抽汲周期一个抽汲周期”。在一个冲程中，深。在一个冲程中，深井泵完成一次井筒进油和井口排油的井泵完成一次井筒进油和井口排油的全过程。全过程。l在上冲程中：抽油杆带动活塞上行时，游动凡在上冲程中：抽

32、油杆带动活塞上行时，游动凡尔关闭（活塞上部液柱压力作用），固定凡尔尔关闭（活塞上部液柱压力作用），固定凡尔打开（泵筒内部压力降低的作用），泵内吸液打开（泵筒内部压力降低的作用），泵内吸液（井筒中），井口排液；（井筒中），井口排液；l在下冲程中：抽油杆带动活塞下行时，在下冲程中：抽油杆带动活塞下行时，固定凡尔关闭（泵筒内液柱受压，压力固定凡尔关闭（泵筒内液柱受压，压力增高），游动凡尔打开（泵筒内液柱压增高），游动凡尔打开（泵筒内液柱压力泵外油管中液柱压力），泵排液力泵外油管中液柱压力），泵排液（泵内液体进入油管）。（泵内液体进入油管）。如此，抽油机带动活塞不断的上下运如此，抽油机带动活塞不断的上

33、下运动，深井泵就完成了将油从井下举升到地动，深井泵就完成了将油从井下举升到地面的抽油工作。面的抽油工作。5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油常规游梁式抽油机常规游梁式抽油机(1)常规抽油机常规抽油机深井泵采油深井泵采油5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油曲柄连杆式抽油机曲柄连杆式抽油机链条式抽油机链条式抽油机(1)常规抽油机常规抽油机深井泵采油深井泵采油5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油抽油泵抽油泵(1)常规抽油机常规抽油机深井泵采油深井泵采油抽油杆抽油杆5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油(2)地面驱动井下螺杆泵采油地面驱动井下螺杆泵采油l地面设备部分地面设备部分防爆电动机、皮带轮、减防爆电动机、皮带轮、

34、减速箱和光杆密封等；速箱和光杆密封等；l井下设备部分井下设备部分抽油杆、接头、转子、定抽油杆、接头、转子、定子、定位衬套、扶正器、子、定位衬套、扶正器、封隔器或油管锚等；封隔器或油管锚等；5.3.1 有杆泵采油有杆泵采油(2)地面驱动井下螺杆泵采油地面驱动井下螺杆泵采油螺螺杆杆泵泵采采油油技技术术防转装置防转装置螺螺杆杆泵泵采采油油技技术术防转装置防转装置防转装置防转装置l(1)水力活塞泵采油水力活塞泵采油 水力活塞泵能用于稠油井、水力活塞泵能用于稠油井、高含蜡井、深井和定向井，高含蜡井、深井和定向井，且效率较高。且效率较高。装置包括装置包括3 3大部分：大部分：井下部分井下部分地面部分地面部

35、分中间部分中间部分5.3 机械采油机械采油5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(1)水力活塞泵采油水力活塞泵采油l井下部分井下部分 是水力活塞泵系统的是水力活塞泵系统的主要机组，由井下液马达、主要机组，由井下液马达、往复容积式抽油泵、控制往复容积式抽油泵、控制滑阀等组成，完成抽油的滑阀等组成，完成抽油的主要动作。主要动作。5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(1)水力活塞泵采油水力活塞泵采油l地面部分地面部分 由柱塞泵组、由柱塞泵组、井口装置、井口四井口装置、井口四通、控制阀及动力通、控制阀及动力液系统，起着向井液系统，起着向井下机组供给高压动下机组供给高压动力液及处理

36、动力液力液及处理动力液的作用。的作用。5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(1)水力活塞泵采油水力活塞泵采油l中间部分中间部分 各种专用管道及油各种专用管道及油管。起着将动力液从地管。起着将动力液从地面送至井下机组，以及面送至井下机组，以及将抽出的地层液和工作将抽出的地层液和工作过的乏动力液排出地面过的乏动力液排出地面的作用。的作用。5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(1)水力活塞泵采油水力活塞泵采油l工作原理工作原理 地面动力液地面动力液中心油管中心油管井下液马达井下液马达带动抽油泵的柱带动抽油泵的柱塞作往复运动塞作往复运动固定阀和游动固定阀和游动阀交替打开和关闭，实现吸油阀交替打开和关闭，实现吸

37、油和排油动作和排油动作废动力液和抽吸废动力液和抽吸的原油，一起从油、套管环形的原油，一起从油、套管环形空间排到地面，通过井口四通空间排到地面，通过井口四通阀进入地面输油管道。阀进入地面输油管道。5.3 机械采油机械采油5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(2)电动潜油离心泵采油电动潜油离心泵采油是一种比较经济有是一种比较经济有效、特别适用于海上油效、特别适用于海上油井和高产油井的机械采井和高产油井的机械采油方法，可以从较深的油方法，可以从较深的不同状况的油井中大量不同状况的油井中大量提取地层液。提取地层液。5.3 机械采油机械采油5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(2)(2)电动潜油离心泵采油电动潜

38、油离心泵采油l主要设备主要设备 由电动机、保护器、由电动机、保护器、吸入口吸入口(或气体分离器或气体分离器)、多级沉没式离心泵、电缆、多级沉没式离心泵、电缆、控制柜和变压器等组成。控制柜和变压器等组成。l潜油电动机潜油电动机 为离心泵为离心泵提供动力；提供动力；5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(2)(2)电动潜油离心泵采油电动潜油离心泵采油l多级离心泵多级离心泵将机械能转换将机械能转换为液能，提高为液能，提高油井液的压头，油井液的压头，并将其举升到并将其举升到地面；地面；5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(2)(2)电动潜油离心泵采油电动潜油离心泵采油5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油l保护器保护

39、器起着补偿漏油起着补偿漏油和电机平衡室和电机平衡室的作用；的作用；5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油l油气分离器油气分离器 用于分离井用于分离井液中的游离气体，液中的游离气体，并使游离气体进并使游离气体进入油、套管环形入油、套管环形空间。空间。5.3 机械采油机械采油5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(3)(3)潜油电动螺杆泵采油潜油电动螺杆泵采油l主要设备主要设备 螺杆泵、保护器和螺杆泵、保护器和潜油电机等。潜油电机等。适用于含砂、含蜡、适用于含砂、含蜡、稠油的油井开采稠油的油井开采。5.3.2 无杆泵采油无杆泵采油(3)(3)潜油电动螺杆泵采油潜油电动螺杆泵采油l结构原理结构原理5.3 机械采

40、油机械采油5.3.3 气举采油气举采油 气举法采气举法采油是应用压缩油是应用压缩机等机械手段，机等机械手段，将经脱氧的空将经脱氧的空气、氮气或二气、氮气或二氧化碳气等注氧化碳气等注入油管或油、入油管或油、套管环形空间，套管环形空间，并经过油管将并经过油管将井液举升到地井液举升到地面的一种采油面的一种采油方法。方法。气举采油系统示意图气举采油系统示意图 依靠从地面注依靠从地面注入井内的高压气体入井内的高压气体与油层产出流体在与油层产出流体在井筒中混合，利用井筒中混合，利用气体的膨胀使井筒气体的膨胀使井筒中的混合液密度降中的混合液密度降低，将流到井内的低，将流到井内的原油举升到地面。原油举升到地面

41、。气举采油原理气举采油原理向井筒周期性地注入气体，推动停注向井筒周期性地注入气体，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升期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。主要用至地面，从而排出井中液体。主要用于油层供给能力差，产量低的油井。于油层供给能力差，产量低的油井。气举分类（按注气方式分）气举分类（按注气方式分）气举气举连续气举连续气举将高压气体连续地注入井内，排出将高压气体连续地注入井内，排出井筒中液体。适应于供液能力较好、井筒中液体。适应于供液能力较好、产量较高的油井。产量较高的油井。间歇气举间歇气举 气举方式示意图气举方式示意图 (a)单层管环空进气方式；单层管环空进气方

42、式；(b)单层管中心进气方式；单层管中心进气方式；环形空间进气方式和中心进气方式环形空间进气方式和中心进气方式5.4 采气工程采气工程5.4.1 采气工程内容采气工程内容 采气工程是从气井完井投产到集输处理的整个气田开发采气工程是从气井完井投产到集输处理的整个气田开发的采气工艺方案设计和工艺技术的总称。主要任务是：的采气工艺方案设计和工艺技术的总称。主要任务是：l完井及试油作业完井及试油作业l天然气生产天然气生产l增产措施及作业增产措施及作业l井下作业与修井井下作业与修井l地面集输与处理地面集输与处理5.4 采气工程采气工程5.4.2 气井完井方法气井完井方法l裸眼完井裸眼完井l衬管完井衬管完

43、井l套管射孔完井套管射孔完井l尾管射孔完井尾管射孔完井5.4 采气工程采气工程5.4.3 气井完井装置气井完井装置l井口装置井口装置 采气树采气树采气树采气树采油树采油树5.4 采气工程采气工程5.4.4 合理产量的确定合理产量的确定l保持合理采气速度保持合理采气速度l井身不受破坏井身不受破坏l出水期晚不造成早期出水期晚不造成早期突发性水淹突发性水淹l平衡供气平衡供气保持较长时间稳产；保持较长时间稳产；气藏压力均衡下降；气藏压力均衡下降；无水采气期长；无水采气期长；气藏开采快，采收气藏开采快，采收率高；率高；钻井少、投资省。钻井少、投资省。5.4 采气工程采气工程5.4.5 气井分类开采气井分

44、类开采l无水气藏气井无水气藏气井l有水气藏气井有水气藏气井l凝析气藏气井凝析气藏气井l含硫气藏气井含硫气藏气井开采阶段明显（上开采阶段明显（上升、稳产、递减、低升、稳产、递减、低压小产）；压小产）；气井有合理产量；气井有合理产量；稳产期和递减期的稳产期和递减期的产量和压力可预测。产量和压力可预测。如早期出水，会加快产如早期出水，会加快产量递减，降低采收率；量递减，降低采收率；需采取：控水采气、堵需采取：控水采气、堵水、排水采气、以及分水、排水采气、以及分类开采等措施。类开采等措施。气体中含有气体中含有C5以上以上烃类化合物，压力高；烃类化合物，压力高；可分为初期和末期可分为初期和末期两个生产阶

45、段；两个生产阶段；初期采用回注干气初期采用回注干气开采工艺，以尽可能开采工艺，以尽可能多的采出凝析液。多的采出凝析液。H2S分压大于分压大于343Pa的气的气井为含硫气井，井为含硫气井，H2S含量含量大于大于5%为高含硫气井；为高含硫气井；有人员中毒和设备腐蚀有人员中毒和设备腐蚀问题问题;须配备检测和防护设施，须配备检测和防护设施，并选择抗硫设备与材料。并选择抗硫设备与材料。5.4 采气工程采气工程5.4.6 排水采气排水采气 较多气藏有边水或底水存在，气井产水可导致停产。较多气藏有边水或底水存在，气井产水可导致停产。排水采气的主要工艺方法有：排水采气的主要工艺方法有：l优选管柱排水采气优选管

46、柱排水采气l泡沫排水采气泡沫排水采气l气举排水采气气举排水采气l游梁抽油机排水采气游梁抽油机排水采气l电潜泵排水采气电潜泵排水采气l射流泵排水采气射流泵排水采气5.4 采气工程采气工程5.4.6 排水采气排水采气l泡沫排水采气泡沫排水采气5.4 采气工程采气工程5.4.6 排水采气排水采气l气举排水采气气举排水采气5.4 采气工程采气工程5.4.6 排水采气排水采气l游梁抽油机排水采气游梁抽油机排水采气5.4 采气工程采气工程5.4.6 排水采气排水采气l电潜泵排水采气电潜泵排水采气思考题思考题1.1.油气开采的基本目的是什么油气开采的基本目的是什么?2.2.请对采油方法进行分类请对采油方法进

47、行分类?3.3.自喷井是怎样采出原油的？主要有哪自喷井是怎样采出原油的？主要有哪些设备些设备?自喷采油存在哪四种流动过程自喷采油存在哪四种流动过程?4.4.什么是机械采油什么是机械采油?5.5.有杆泵采油和无杆泵采油的工艺原理有杆泵采油和无杆泵采油的工艺原理有什么主要区别有什么主要区别?思考题思考题6.6.电动潜油离心泵系统中的潜油电动机、电动潜油离心泵系统中的潜油电动机、多级离心泵、保护器、油气分离器各起多级离心泵、保护器、油气分离器各起什么作用什么作用?7.7.电动潜油离心泵采油与电动潜油螺杆泵电动潜油离心泵采油与电动潜油螺杆泵采油相比，有何相同之处和不同之处采油相比，有何相同之处和不同之处?8.8.什么是气举法采油什么是气举法采油?9.9.在排水采气工艺中，排水的方法有哪些在排水采气工艺中，排水的方法有哪些?