海洋石油开采工程(第五章海上油气井生产原理与技术)课件.pptx

《海洋石油开采工程(第五章海上油气井生产原理与技术)课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海洋石油开采工程(第五章海上油气井生产原理与技术)课件.pptx（168页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、油气举升技术是任何油田贯穿其开发全过程的基本生产技术。各种采油方式有各自的工作原理、举升能力和对油井开采条件的适应性。采油方式的选择与油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及工作环境等密切相关，它直接影响原油产量和油田开发效果。第五章 海上油气井生产原理与技术第五章 海上油气井生产原理与技术自喷采油是指油层能量充足，完全依靠油层天然能量将原油举升到地面的方式。它的特点是设备简单、管理方便、经济实用，但其产量受到地层能量的限制。由于海上油田初期投资大，且生产操作费用较高，要求油井在较长时间内保持较高的相对稳定的产量进行生产。然而油井的供给能力随着油藏衰竭式开采而减弱，因此油井自喷产量会逐渐降

2、低。当油层能量较低或自喷产量不能满足油田开发计划时，可采用人工给井筒流体增加能量的方法将原油从井底举升到地面，即采用人工举升方式。常用采油方式自喷和人工举升方式。人工举升方式有杆抽油泵、螺杆泵、电潜泵、水力活塞泵、射流泵、气举、柱塞泵、腔式气举、电潜螺杆泵、海底增压泵。1、海上采油方式选择原则（1）满足油田开发方案的要求，在技术上又可行（2）适应海上油田开采特点（3）综合经济效益好海上油气开采方式特点、选择原则 第五章 海上油气井生产原理与技术优点适应产液量范围大，适用于定向井，灵活性好。可远程提供动力，适用于高气油比井况，易获得井下资料。缺点受气源及压缩机的限制，受大井斜影响（一般来说用于6

3、00以内斜井），不适用于稠油和乳化油，工况分析复杂，对油井抗压件有一定的要求。（3）气举第五章 海上油气井生产原理与技术优点易操作和管理，无活动部件，适用于定向井，对动力液要求低，根据井内流体所需，可加入添加剂，能远程提供动力液。缺点泵效低，系统设计复杂，不适用于含较高自由气井，地面系统工作压力较高。（4）喷射泵第五章 海上油气井生产原理与技术优点系统具有高泵效，适用于高粘度油井，并适用于低含砂流体及定向井，排量范围大。缺点工作寿命相对较低（与ESP相比），一次性投资高。（5）电潜螺杆泵第五章 海上油气井生产原理与技术第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油

4、第四节其他采油方式第五节海上油田采油方式的选择第一节自喷采油一、油井井身结构自喷采油是完全依靠油层能量将原油从井底举升到地面的采油方式。不需要补充能量，设备简单,操作方便,投资少,经济效益高。海上油井套管程序主要为隔水导管、表层套管、技术套管和油层套管。隔水导管可将钻井或采油时的管柱与强腐蚀性的海水分隔开来。第一节自喷采油油井井身结构示意图表层套管主要用于加固地表上部比较疏松易塌的不稳定岩层，并可防止浅层天然气的不利影响。技术套管用于封隔某些高压、易塌或易漏失等复杂地层，保护井壁，维持正常钻进工作。井较深时，技术套管可以选用两层。油层套管是钻开油层后必须下入的一层套管，用以加固井壁、封隔井深范

5、围内的油气水层，保证油井正常生产。第一节自喷采油gH井内静液柱压力Pfr摩擦阻力Pt油压二、油井自喷的条件第一节自喷采油三、自喷井的协调生产及系统分析（1）地层渗流遵守渗流规律,IPR曲线；（2）垂直管流两相流动规律,油管曲线；1、四个流动过程第一节自喷采油（3）咀流多相咀流规律,咀流曲线；（4）地面管流被油嘴分隔开。自喷井的四个流动过程示意图地层压力；井底流压；油压；回压；计量装置第一节自喷采油典型的油井流入动态曲线第一节自喷采油油气混合物流动结构状态示意图油层；套管；油管；油压表；油嘴；纯油（液）流；泡流；段塞流；环流；雾流第一节自喷采油嘴流示意图 油嘴油压与产量的关系第一节自喷采油（1）

6、井底地层渗流出来的产量q与所剩Pwf正好等于垂直管推送该产量所需的井底压力。即：地层产量=油管的举升量井底流压=油管举升所需的管鞋压力（2）井口流体的剩余压力Pt正好等于油咀推送该产量所要求的咀前压力。2、各流动过程的衔接第一节自喷采油3、全井的协调（1）协调条件井底井口都能衔接。（2）协调点两曲线的交点。qPPtPwfBdqcC当q=qc时，Pwf-Pt有较低值。表明该产量下油管中压力损失较低。第一节自喷采油dPwfPIPRBCPtPTAqPt1q1qPwf14、协调点的分析第一节自喷采油CqPwfPqdIPRBPtPTAq1Pwf1Pt1第一节自喷采油（1）改变地层参数如：注水、压裂、酸化

7、等（2）改变油管工作参数（管径）（3）换油嘴简单易行，故常用。5、协调点的调节方法第一节自喷采油油咀直径不同，咀流曲线不同，得不同的协调生产点。控制油井产量就是选用合适的油咀，达到合适的协调点。q4681016Pq5q4q3q2q16、协调在自喷井管理中的应用（1）利用油咀控制油井生产第一节自喷采油当Pt较低时，大直径油管的产量比小直径的高;当Pt较高时，大直径油管的产量比小直径的低。因此，大直径油管不一定好。高产井用大油管，低产井用小油管。31/221/2PqPtPt（2）优选油管直径第一节自喷采油当地层压力下降，IPR曲线下移，油管曲线随之下移，使协调点左偏，产量下降。qd1d2Pq1q2

8、欲保持油井产量，需更换油咀，使新的协调点的产量与原来相同。（3）预测地层压力的变化对产量的影响第一节自喷采油若要求油压Pt，过Pt作水平线EC与B相交。EC不能与B3相交，表明地层压力下降到A3前,油井已不能正常自喷了。应采取相应措施维持生产。qqPA3A2A1B1B2B3E C(Pt)（4）预测停喷压力第一节自喷采油 PtPBPcLH7、井筒分析（1）井筒内的压力关系第一节自喷采油忽略PG，则：Pwf=Pc+L LgPwfPb时，气体在某一高度处分离出来。套压和油压的关系：mgH+Pfr+Pt=Pc+L Lg当PwfPt自喷井正常生产时，各压力之间的关系为：PwfPcPt第一节自喷采油 井筒

9、中流动阻力和液柱重力增大,导致Pt 如：油管中结蜡、含水增多。油嘴被刺大时，Pt;油嘴被堵时，Pt 油嘴受阻 套压变化反映井底流压的变化。若：一般认为是出油管线被堵所致。（2）生产分析Pt、q PwfPc Pt、q PwfPc 第一节自喷采油 对象：油气井生产系统；基本思想：设置节点,隔离油井系统为子系统 主要线索：压力和流量变化，联系各流动过程，确定系统的流量。四、节点系统分析油井生产系统是指从油层到地面油气分离器这一统一的水力学系统。1、基本概念（1）油井生产系统第一节自喷采油（2）节点：节点即位置普通节点一般指两段不同流动过程的衔接点、系统的起止点。不产生与流量有关的压降。基本思想：设置

10、节点,隔离油井系统为子系统函数节点一般在具有限流作用的装置处。由于在其局部产生的压降为流量的函数而得名。解节点问题获得解决的节点称为求解节点，简称解节点或求解点。它将整个系统划分为流入节点和流出节点两个部分。第一节自喷采油（1）建立油井模型并设置节点（2）解节点的选择（3）计算解节点上游的供液特征（4）计算解节点下游的排液特征（5）确定生产协调点（6）进行动态拟合（7）程序应用2、节点分析的基本步骤 第一节自喷采油3、示例（1）井底为求解点第一节自喷采油第一节自喷采油q5q4681016Pq4q3q2q1dqPPtPwfBqcC（2）井口为求解点(安装地面油嘴)第一节自喷采油第五章 海上油气井

11、生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上油田采油方式的选择第二节气举采油气举是利用地面注入高压气体将井内原油举升至地面的一种人工举升方式。由于气举采油需要一套气体增压设备和高压管线，一次性投资较大，而且系统效率较低，特别是受到气源的限制，一般陆上油田应用较少。目前我国陆上油田气举方法多用于新井诱导油流和压裂酸化井的排液。当地层能量降低到不能使油井自喷，就需要进行机械采油。其中，人为把高压气体（天然气或空气）注入井底，延续自喷，使原油喷出地面的采油方法称气举采油法。第二节气举采油气举q2d1Pq1q地层能量下降，所提供的压力小于举升时要消耗的压力，油

12、井停喷。一、气举采油概述1、自喷后期的问题第二节气举采油减少自喷过程的压降，在地层所能供给的压能范围内，使油井恢复自喷。分析压降公式，欲降低P,需降低m。把气体从地面注入井筒内，可以增加R，从而达到降低m的目的。2、解决方法第二节气举采油第二节气举采油弹簧差压阀钢丝机械阀比重差压阀光 管 柱波纹管操作阀投捞式气举阀和偏心工作筒油管底部注气靠油管与套管之间压差关闭，关闭压差100-150psi适于间歇气举井随充气液柱的比重压差而开关，仅适于连续气举，直到今天仍广泛使用3、气举采油设备的发展第二节气举采油 高压天然气。低压天然气，经压缩机加压注入。具有足够的压力，必须不含氧气。4、气源（1）要求（

13、2）来源第二节气举采油优点5、气举采油特点井口、井下设备简单，气举不受套管尺寸限制，生产灵活，管理比较方便。适用范围广，尤其适用于海上采油、深井、斜井、含腐蚀性气体或含砂多、不适于泵抽的油井。地面设备复杂、投资大、需要气源，要求套管能承受高压。缺点第二节气举采油配气站流程第二节气举采油气举井井口装置第二节气举采油 压缩站；地面配气站；单井生产系统；地面生产系统。重点：单井生产系统。地面生产系统与其他举升方式基本相同。二、气举装置与气举卸载1、气举系统构成第二节气举采油地面设备示意图第二节气举采油向环空注入压缩气时，环空液面被挤压向下，油管中的液面则上升。当环空液面下降到管鞋时，压风机达到最大压

14、力，称为启动压力Pe。压缩气进入油管后，使油管内原油充气，液面不断上升，直至喷出地面。2、气举的启动压力和工作压力（1）气举前状态油井停喷时，油管和环空液面处于同一位置。（2）气举过程第二节气举采油若：PePc，则气举无法实现Pc压缩机的额定输出压力PePtPo（3）启动时压风机压力变化曲线第二节气举采油启动压力的大小与气举方式、油管下入深度、井径、油管直径以及静液面的位置有关。（4）启动压力的计算液体溢出井口：启动压力Pe=LLg(2-1a)Pe最大启动压力；L油管长度液体不溢出井口：启动压力Pe=(h+h)Lg(2-1b)第二节气举采油hhh(D2-d2)/4=(/4)d2h得：h=(D2

15、/d2-1)h 代入(2-1b)式得：Pe=h LgD2/d2(2-1c)D套管内径d油管直径h油管在静液面下的沉没度。第二节气举采油当地层K大，被挤压的液面下降很缓慢时，环空中的液体部分被地层吸收。极端情况，全部吸收。环空液面到达管鞋时，油管液柱几乎没有升高，此时，启动压力由沉没度决定。Pe=h LgPe最小启动压力因此：PePePe(2-1)第二节气举采油 若Pe大于压缩机的额定输出压力，该压缩机就无法把环空中的液体压入油管内，气体不能进入油管，就不能实现气举。要想实现气举，需大功率的压缩机来保证气举的启动。但正常生产时不需要这么大的功率，造成浪费，增加了设备的成本。为实现气举，同时降低成

16、本，必须减小Pe，有效的方法是安装气举凡尔。第二节气举采油 U型管等压面原理；压缩机以Po气举，不能把环空液面完全压入油管内，只能把液面向下压一定深度(液面位于油管内压力等于Po点)。3、气举的卸载过程第二节气举采油 在这一位置上方的油管上打孔,气体可将油管内孔之上的这段液体举出。液体举出，油管内压力下降,环空液面下降到一定深度后达到稳定,打第二个孔。当第二个孔进气时，第一个应封住。逐级将液面压向一定位置。能满足打开和封闭油管孔眼的装置叫气举凡尔，这样只需要工作压力就能启动气举。正常气举时开启的凡尔叫工作凡尔，上面其余的凡尔称启动凡尔第二节气举采油流程示意图第二节气举采油 注气通道；油管柱上注

17、气孔的开关；降低注气的启动压力。以注气工作压力按预期的产量进行开采；灵活改变注气深度，适应供液能力的变化；间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力影响下一个注气周期,控制每次注气量；改变举升深度，增大油井生产压差，以清洁油层解除污染；气举阀中的单流阀可以阻止井液从油管倒流向油套环空。4、气举阀的作用第二节气举采油第二节气举采油 节流阀 气压阀或称套压操作阀 液压阀或称油压操作阀 复合控制阀5、气举凡尔的类型（1）按压力控制方式分类第二节气举采油（2）按气举阀在井下所起的作用分类 卸载阀 工作阀 底阀。（3）按气举阀自身的加载方式分类 充气波纹管阀 弹簧气举阀第二节气举采油 固定式气举阀 投捞式气

18、举阀。（4）按气举阀安装作业方式分类第二节气举采油所谓套压控制或油压控制是指气举凡尔对Pt或Pc 哪个更敏感。与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配压力。用于连续气举的凡尔,要在打开状态时对Pt敏感一些，油压下降，凡尔关闭一些，减小进气量；油压上升，凡尔打开一些，增大进气量，以保持Pt趋于稳定。用于间歇气举的凡尔，在打开时，应最大限度扩张孔眼，并在关闭前一直保持全开状态。以保证注气期间把液体段塞举出地面。第二节气举采油安装方式主要有两种：固定式阀只能同油管一齐进出 投捞式 偏心工作筒用于安装、固定气举阀,并为投捞气举阀起导向作用。6、气举阀的安装与调试第二节气举采油（1）开式气举装置：无封隔器7

19、、气举装置类型地面注气压力波动会引起油套环空液面升降，每次关井后，必须重新卸载。（2）半闭式气举装置：单封隔器完井注入气不能从油管底部进入油管。且油井一旦卸载，流体就无法回到油套环空。适用于连续气举和间歇气举。第二节气举采油单封隔器及单流阀完井与半闭式装置类似，并在油管柱底端装有固定单流阀。避免了开式装置的弊端，使高压气体和井筒液体不能进入地层。（3）闭式气举装置第二节气举采油第二节气举采油由设备的注气量、注气压力及IPR确定。内容气举方式、装置类型、气举点深度、气液比、产量、凡尔位置、类型、尺寸及装配要求。连续气举间歇气举气举方式装置类型半闭式开式闭式三、气举装置与气举卸载第二节气举采油1、

20、环空气柱静压力分布近似为直线：Pg(X)X处的气柱压力,(绝对);Pko井口压力,(绝对);g重力加速度gs标准状况下的气体密度；X深度Ts、Ps标准状况下的温度和压力；Tav、Zav平均温度、气体压缩因子。第二节气举采油注气点以上，压力梯度低；注气点以下，压力梯度高；气举时的压力平衡式：Pt+GfaL+Gfb(D-L)=PwfP PwfPtPkoDL2、油管内压力分布第二节气举采油间歇气举成本低、灵活性好，常用于低压地层、中低产量井。它是连续气举的一种变型。在开采的中后期，将连续气举改为间歇气举，可以节省气源或增加排液深度。间歇气举有时可作为强化排液的手段；间歇气举可建立更低的井底流压。四、

21、间歇气举1、常规间歇气举第二节气举采油（1）流体的举升可分为四个阶段 气体举升液段在油管中上升，并在油管壁形成液膜。同时液体继续从地层流入油管。液段产出阶段，油管中液体段塞长度比上一阶段变短得更快（气体窜入、液体回落、液柱顶部离开井口）。应在井底聚积最大可能的液体量。第二节气举采油 夹带液的产出：气泡突破液体到达地面。液柱压力减小,系统阻力随之减小，导致气体流速迅速增加。伴随气流带出大量液滴。液柱的重新形成阶段：未产出的液滴及液膜回落到油管底部与油层流入的液体汇合。再把气体注入环空,开始新的循环周期。只要井底流动压差存在,地层就有液体产出。第二节气举采油第二节气举采油 每周期实际注气量是最容易

22、控制的重要参数。实际注入气量总是等于所需注入气量。太小会造成举升液量下降或液体回落量增加，太大将降低效率。油管载荷给定的生产系统存在最优的油管载荷，可以用多种模型进行预测。井口压力影响初始液段大小和总循环时间，从而影响间歇气举过程。建议设计和生产中使用较小值。（2）常规间歇气举的敏感性参数第二节气举采油 间歇气举阀要求优化设计阀孔径，并能快速打开。注气压力注气压力相对较低时，系统效率随注气压力的增大而增大。反之，系统效率降低。存在一个最优注气压力。油管尺寸选定最佳油管尺寸应基于增产收益和花费增长的关系。液体回落与气体窜流液体回落量大约为1623%。快速打开阀有助于减少第一阶段的窜流，气体窜流随

23、举气深度增加而增大。第二节气举采油为常规间歇气举生产的一种变型。油管中的活动柱塞形成气液间的固体界面，不仅可降低间歇气举的液体回落，增加每周期的产液，还能阻止或减缓气体窜流,降低气体注入量，提高气体举升效率。还能防止油管结蜡和结垢。2、柱塞气举第二节气举采油第二节气举采油第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上油田采油方式的选择第三节电潜泵采油电动潜油离心泵电动潜油螺杆泵潜油电泵一、电潜泵采油分类(1)能量传递过程潜油电机保护器分离器多级离心泵潜油电缆和油管井下部分变压器控制屏接线盒地面部分泄油阀单流阀中间部分(2)地层流体举升过

24、程电动潜油离心泵采油第三节电潜泵采油1变压器组；2电流表；3配电盘；4接线盒；5地面电缆；6井口装置；7溢流阀；8单流阀；9油管；10泵头；11多级离心泵；12吸人口；13保护器；14电动机；15扶正器；16套管；17电缆护罩；18，20电缆；19电缆接头电动潜油离心泵装置示意图第三节电潜泵采油二、潜油泵的工作原理1、定义泵是把原动机的机械能转换为抽送液体能量的机器。2、泵的种类泵可以分为叶片式泵、容积式泵和其它类型泵三大类。第三节电潜泵采油3、泵的主要性能参数 流量泵的流量是指泵在单位时间内所抽送的液体的体积，用Q表示，其单位为m3/d。扬程(H)泵的扬程是指单位重量的液体流过泵后其能量的增

25、值，用H表示，其单位为m。第三节电潜泵采油 转速泵的转速是指单位时间内泵叶轮的回转数，用n表示其单位为r/min。功率泵的功率是指泵的输入功率，即电机传递给泵的功率,以Ne表示，其单位为kW。Ne=QH/8812.8式中为介质比重。效率泵的效率是输出功率与输入功率之比，以表示。第三节电潜泵采油4、系统工作过程第三节电潜泵采油充满在叶轮流道内的液体在离心力作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液体受叶片的作用，使压力和速度同时增加，并经导轮的流道被引向次一级叶轮，这样，逐级流过所有的叶轮和导轮，进一步使液体的压能增加，获得一定的扬程。5、离心泵的增压原理第三节电潜泵采油 排量大；操作简

26、单，管理方便；在防蜡方面有一定的作用。能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；6、电潜泵举升方式的主要优点第三节电潜泵采油 比较昂贵，初期投资高；作业费用高和停产时间过长；电机、电缆易出现故障；日常维护要求高。下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制；6、电潜泵举升方式的主要缺点第三节电潜泵采油（1）电动潜油离心泵型号 电动潜油离心泵机组表示方法7、电动潜油离心泵型号及主要部件第三节电潜泵采油 泵型号表示方法第三节电潜泵采油387系列泵(98)额定排量20m3/d700m3/d，21种泵型（2）电动潜油离心泵型号第三节电潜泵采油540系列泵(130)额定排量200m3/d1500m3

27、/d，12种泵型第三节电潜泵采油675系列泵(171.5)：额定排量2500m3/d4500m3/d，3种泵型第三节电潜泵采油电动机用于驱动离心泵转动。一般为两极三相鼠笼式感应电动机，根据实际需要电动机可以采用几级串联达到特定的功率。（3）电动潜油离心泵主要部件 潜油电动机 离心泵离心泵是由多级组成的，其中每一级包括一个固定的导轮和一个可转动的叶轮。叶轮的型号决定了泵的排量；叶轮的级数决定了泵的扬程和电机所需的功率。第三节电潜泵采油 浮动式叶轮可以轴向窜动，每级叶轮产生的轴向力被叶轮和导轮上的止推轴承承受。整节泵所产生的轴向推力由保护器中的止推轴承承受。固定式叶轮固定在泵轴上，既不能轴向窜动，

28、也不能靠在导轮的止推垫上。叶轮及压差所产生的全部推力，都由装在保护器内的止推轴承承受。叶轮有固定式和浮动式两种。第三节电潜泵采油保护器是电泵机组正常运转不可缺少的重要部件之一。作用：密封电机轴的动力输出端，防止井液进入电机 在电泵机组启、停过程中，为电机油的热胀冷缩提供一个补偿油的储藏空间。通过连接电机驱动轴与泵轴，起传递扭矩的作用 保护器内的止推轴承可承受泵的轴向力。保护器第三节电潜泵采油自由气进入离心泵后，将使泵的排量、扬程和效率下降，工作不稳定，而且容易发生气蚀损害叶片。因此，常用气体分离器作为泵的吸入口，以便将气体分离出来。按分离方式不同，分离器分可为沉降式和旋转式两种类型。油气分离器

29、 电缆潜油电缆作为电泵机组输送电能的通道部分，长期工作在高温、高压和具有腐蚀性流体的环境中，因此，要求潜油电缆具有较高的芯线电性、绝缘层的介电性，较好的整体抗腐、耐磨以及耐高温等稳定的物理化学性能。第三节电潜泵采油控制屏是对潜油电泵机组的启动、停机以及在运行中实行一系列控制的专用设备，可分为手动和自动两种类型。它可随时测量电机的运行电压、电流参数，并自动记录电机的运行电流，使电泵管理人员及时掌握和判断潜油电机的运行状况。控制屏第三节电潜泵采油第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上油田采油方式的选择一、水力活塞泵采油水力活塞泵采油

30、系统由水力活塞泵油井装置、地面流程两大部分组成。水力活塞泵油井装置包括水力活塞泵井下机组、井下器具管柱结构和井口；地面流程包括地面高压泵机组、高压控制管汇、动力液处理装置和计量装置与地面管线。第四节其他采油方式液马达高压泵机组高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线抽油泵滑阀控制机构井下机组地面流程开式水力活塞泵采油系统第四节其他采油方式 动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下液马达处；滑阀控制机构换向；动力液驱动液马达；液马达做往复运动；液马达通过活塞杆带动抽油泵做往复运动；原油被增压举升。1、工作原理闭式水力活塞泵采油系统第四节其他采油方式适应条件主要缺点：油层深度与排

31、量范围大；含蜡；稠油；斜井。机组结构复杂，加工精度要求高；地面流程大，投资高(规模效益)；开式水力活塞泵采油系统第四节其他采油方式 单井流程系统；多井集中泵站系统；大型集中泵站系统。(1)按系统井数分类2、水力活塞泵采油系统类型分类：第四节其他采油方式 原油动力液水力活塞泵采油系统 水基动力液水力活塞泵采油系统(3)按动力液性质分类第四节其他采油方式(2)按动力液循环分类乏动力液不与产出液混合。乏动力液与产出液混合。闭式循环方式：开式循环方式：(4)按井下泵的安装方式分类 固定式安装：整个泵随油管下入井内，优点是泵径大、排量大，缺点是起泵必须起油管。插入式安装：泵工作筒随大直径油管下入井内，而

32、沉没泵机组则用小直径油管下入，插到泵工作筒内。投入式安装：又分单管封隔式和平行管柱式，泵工作筒随油管下至井底，沉没泵机组则从油管中投入，使用液力下泵和起泵，优点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制，排量较小。第四节其他采油方式 开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵采油系统；闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统；开式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统。平行旁通管为乏动力液的流道。平行管通到封隔器下部，以排放封隔器下部聚集的气体。4、最常用的三种水力活塞泵抽油装置第四节其他采油方式高压泵机组井下器具管柱结构井口高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线系统组成油井装置地面流程射流泵二、水力射流泵采

33、油第四节其他采油方式射流泵采油井下系统示意图动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下喷嘴；通过喷嘴将压能转换动能；嘴后形成低压区；动力液与油层产出液在喉管中混合；经扩散管动能转换成压能；混合液的压力提高后被举升到地面。1、工作原理第四节其他采油方式水力射流泵排量、扬程取决于喷嘴面积与喉管面积的比值R。R大，排量小，扬程大，适合深井抽油；R小，排量大，扬程小，适合浅井抽油。井下射流泵工作示意图动力液 混合液产出液2、水力射流泵第四节其他采油方式 没有运动部件，适合于举升含腐蚀和含砂流体；结构紧凑，适用于倾斜、水平井；自由投捞作业，维护费用低；产量范围大，控制灵活方便；能用于稠油开

34、采，容易对动力液加热；能处理高含气流体；适用于高温深井；对非自喷井，可用于产能测试和钻杆测试。2、优点 第四节其他采油方式 必须有较高的吸入压力，使射流泵的应用受到限制。射流泵泵效较低，所需要的输入功率比水力活塞泵高。3、缺点 下泵时，可将泵从井口投入，利用动力液的正循环，即从油管中注入动力液，将泵压人油管下端的泵座内。起泵时，利用动力液的反循环，即从油套环形空间注入动力液，胀开提升皮碗，使泵离开泵座，上返至井口打捞装置内，将泵捞出。4、射流泵的起下操作第四节其他采油方式三、螺杆泵20世纪20年代法国的moineau(穆瓦诺)发明了单螺杆泵水力机械原理以来，螺杆泵在众多工业领域得到了广泛的应用

35、。第四节其他采油方式应用范围 扬程可达到1800m 排量可达到240m3/d(下泵深度800m)油品性质：（稠油、含砂、高含水、聚驱采油井等）井温可达到120 直井 斜度不大于30度的斜井螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其它抽油设备所不能替代的优越性，我国在螺杆泵应用上达到以下一些技术指标。第四节其他采油方式 为满足稠油井、斜井及水平井举升的需要，应开发应用电动潜油螺杆泵。其系统由地面控制系统、井下电缆、螺杆泵、保护器、减速器和电机等组成。1、电动潜油螺杆泵 第四节其他采油方式 主要包括以下几种泵：金属定子螺杆泵 等壁厚定子螺杆泵 合成材料螺杆泵 空心转子螺杆泵 多吸入口螺杆泵。2、探索新型

36、螺杆泵 第四节其他采油方式 一次性投资少与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式抽油机相比，螺杆泵的结构简单，一次性投资最低。泵效高，节能，维护费用低由于螺杆泵工作时负载稳定，机械损失小，泵效可达90%，系统效率高可达50%以上。设备结构简单、体积小，维护方便。3、螺杆泵采油的技术特点第四节其他采油方式 适合稠油开采一般说来，螺杆泵适合于粘度为8000mPa.s以下的原油开采，因此多数稠油井都可应用。第四节其他采油方式 占地面积小螺杆泵的地面装置简单，安装方便。适应高含砂井理论上，螺杆泵可输送含砂量达80%的砂浆，在原油中含砂量达40%的情况下也可正常生产。适应高含气井螺杆泵不会发生气锁，因此较适合于

37、油气混输，但井下泵入口的游离气会影响容积效率。适合于海上油田丛式井组和水平井螺杆泵可下在斜直井段，而且设备占地面积小，因此适合于海上采油。第四节其他采油方式 结构简单，只有2个部分定子和转子 高泵效泵效可以达到90%以上，在目前渤海应用的机采方式中，最高。可以举升含有固体颗粒的液体。可以举升高粘原油4、螺杆泵的优点第四节其他采油方式 泵排量较低Centrilift目前最大排量400m3/d，扬程9MPa。定子橡胶受温度限制 要考虑定子橡胶的膨胀性预测膨胀度很困难，对不同的流体，膨胀不同。高启动扭矩启动时扭矩比正常运转扭矩200%。5、螺杆泵的缺点第四节其他采油方式 螺杆泵又叫渐进式容积泵，由定

38、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。第四节其他采油方式6、螺杆泵的分类井下单螺杆泵由定子和转子组成。定子由钢制外套和橡胶衬套组成，定子内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。转子由合金钢的棒料经过精车、镀铬并抛光加工而成。转子有空心转子和实心转子两种。1-下接头2-限位销3-定子4-转子5-上接头（1）井下单螺杆泵井下单螺杆泵组成第四节其他采油方式RotorStator螺杆泵的结构第四节其他采油方式沿着螺杆泵的全长，在转子外表面与定子橡胶衬套内表面间形成多个密封腔室；随着转子的转动，在吸入端转子与定子橡胶衬套内表面间会不断形成密封腔室，并向

39、排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端压差的作用下被吸入，并由吸入端推挤到排出端，压力不断升高，流量非常均匀。螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。螺杆泵工作原理第四节其他采油方式第四节其他采油方式11：22结构结构22：33结构结构33：44结构结构44：55结构结构螺杆泵定、转子的线数目前所应用的螺杆泵线数均采用N/N+1形式，即定子的线数总是比转子的线数多一线，这是由空间啮合理论所决定的。螺杆泵的线数与螺杆数量是两个根本不同的概念，不应混为一谈。第四节其他采油方式TDee转子偏心距，mm；D转子截圆直径，mm；T定子导程，mm。螺杆泵三个重要的结构参数：在螺

40、杆泵参数设计过程中，这三个基本结构参数的合理选择及相互之间的合理配比显得尤为重要，它们直接影响着螺杆泵的工作特性和使用寿命。螺杆泵的重要结构参数第四节其他采油方式第四节其他采油方式Eccentricity偏心率Stator Pitch定子间距Rotor转子Stator定子1 Stage=1.5 Stator Pitches1 级=1.5 定子间距螺杆泵的描述第四节其他采油方式1电控箱；2-电机；3-皮带；4-方卡子；5-光杆；6-减速箱；7-专用井口；8-抽油杆；9-抽油杆扶正器；10-油管扶正器；11-油管；12-螺杆泵；13-套管；14-定位销；15-锚定装置；16-筛管512367891

41、0111213141516 地面驱动单螺杆泵采油系统可分为地面和井下两大部分。地面部分包括驱动头和控制柜。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。（2）地面驱动单螺杆泵采油系统第四节其他采油方式当螺杆泵采油系统工作时，电动机的动力通过皮带轮一级减速系统、齿轮二级减速系统传递到驱动装置输出轴上，输出轴通过方卡子带动抽油杆柱、井下泵旋转，传递动力扭矩，抽吸井液。地面驱动装置第四节其他采油方式第四节其他采油方式地面驱动装置 螺杆泵停机后或卡泵时，贮存在杆柱中的弹性变形能会快速释放，使杆柱快速反转。停机后，在油管及外输管线内的液体与套管内井液压差作用下，螺杆泵会变成液压马达

42、，使转子及连接的杆柱快速反转。油套压差越大，杆柱反转速度越快，持续时间越长，直到油套压差恢复平衡为止。螺杆泵系统反转原因及危害停机反转的原因分析 螺杆泵地面驱动装置及调控技术第四节其他采油方式 螺杆泵的反转会使杆柱脱扣、光杆甩弯，地面驱动装置零部件损坏；螺杆泵的反转不仅会危及设备的安全，还会危及现场维护操作人员的安全，成为生产事故的隐患。停机反转的危害第四节其他采油方式锥螺纹抽油杆目前主要以实心杆为主，它的基本结构与普通实心抽油杆大体相同：杆体也是实心圆形断面的钢杆，两端为镦粗的杆头。杆头由外螺纹接头、卸荷槽、推承面台肩、扳手方颈、凸缘和圆弧过度区组成。其不同点为：锥螺纹抽油杆螺纹为钻杆锥螺纹

43、。它是根据螺杆泵与钻杆运动的相似性，充分利用了钻杆螺纹的锥度和螺距大，螺纹牙齿刚度大的特点，使得抽油杆螺纹能够承受较大的预紧力而不滑扣，并且卸荷槽的直径较大，这种螺纹不仅具有良好的密封性，还能传递较大的轴向载荷和扭矩。锥螺纹抽油杆 第四节其他采油方式锥螺纹抽油杆结构第四节其他采油方式根据螺杆泵井抽油杆需要承受垂向拉力，又要承受旋转扭矩的特点，研究出了插接式螺杆泵抽油杆，该抽油杆的结构如图。插接式螺杆泵抽油杆结构图 插接式抽油杆第四节其他采油方式 插接式螺杆泵抽油杆结构示意图 插接式螺杆泵抽油杆的接头1-杆体上接头；2-O形密封圈；3-接箍；4-杆体下接头第四节其他采油方式6Polemotor,

44、nogearreduction.972 RPM 50 Hz4Polemotor,singleplanetarygearreduction.365 RPM 50 Hz2Polemotor,doubleplanetarygearreduction.324 RPM 50 Hz4、不同级数电机驱动的电潜螺杆泵第四节其他采油方式 高气油比油井GOR40。油井供液不足。生产阀门、地面安全阀和井下安全阀关闭导致憋泵后损坏。油井大量出砂。油田停电后，定转子抱死，无法启动。5、电潜螺杆泵的故障类型第四节其他采油方式 螺杆泵上必须加装适应相应套管尺寸的刚性扶正器。对于电潜泵式结构，必须在电机底部加装相应扶正器。管

45、柱上加连通阀和泄油阀。最好加装井下侧压系统。不要加装井下安全阀和过电缆封隔器。投产时油嘴全开，锁死地面安全阀的阀帽。投产时油管灌满水，以加速判断是否正转。启动憋压3MPa，立即开阀生产。6、电潜螺杆泵的管柱设计及管理第四节其他采油方式第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上油田采油方式的选择第五节海上油田采油方式的选择海上油气田开采受其环境条件的限制，一般要求平台上设备体积小、重量轻、免修期长、适用范围宽。体积小。要求地面设施体积小，结构简单，减少平台尺寸和面积提供良好的基础。重量轻。减轻平台和导管架的负荷，简化井口平台结构。免修

46、期长。可降低海上操作费，减少检修时间，充分发挥海上生产效率。适用范围宽。油气田开发期间，当地层压力和流体及其他物性发生变化时，不需改变采油方式和地面设施。总的来讲是要提高油田开发的综合经济效益。一、海上油气开采的特点二、海上采油方式选择的原则、海上采油方式选择的基本原则 满足油田开发方案的要求，在技术上又具有可行性选择技术上满足油田开发要求且工作状态好的采油方式，同时要从可靠性、使用寿命、投资大小、维护的难易程度及同类油田使用情况对比等多方面进行综合评价。第五节海上油田采油方式的选择 适应海上油田开采特点要求平台上设备体积小、重量轻、免修期长、适用范围宽易操作主要是易于控制，以减少人为失误造成

47、的损失。综合经济效益好要综合评价一种采油方式，即从初期投资、机械效率、维修周期、生产期操作费等多个方面进行评价和对比，最后选择一种技术上适用、经济效益好的采油方式。第五节海上油田采油方式的选择2、海上采油方式选择的基本步骤 适应海上平台丛式井组各种井况的要求，立足于地下，以油藏的特点和产液能力为基础。对油井的自喷能力、转抽时机和可以采用的举升方法进行分析，凡能自喷采油的，应尽可能地选用自喷采油，并确定其采油参数和井口装置。进行油井举升能力分析时，应对油藏、油管、举升方法、油嘴、地面管线及油井生产系统进行压力分析（又称节点分析）。第五节海上油田采油方式的选择 通过对比可采用的不同举升方法的经济效

48、益，并综合考虑各方面的条件，便可最终评价采油方法选择是否合理，确定出最佳的配套采油方式。选择采油方法可从两方面入手，分析油藏不同开发阶段的产能特征和不同举升方法对油井生产系统的举升效果。综合考虑主要的影响因素，选出最合理的采油方法，使油井能以最佳开采方式生产。对于稠油、高凝油、深井、低渗等油田开采方式，要有针对性的特殊考虑及设计。第五节海上油田采油方式的选择 对优选的采油方法要作经济分析，计算返本期、净现值、设备折旧、盈利与投资比等。做好接替方案，适时转换采油方式。满足油田开发方案的要求第五节海上油田采油方式的选择几种举升方式最佳投资费用范围分析图与经济对比举升方式最佳投资费用范围分析图（最低

49、投资区域）第五节海上油田采油方式的选择三种人工举升方式经济对比第五节海上油田采油方式的选择有杆抽油泵、气举、柱塞泵、电潜泵举升最佳使用范围第五节海上油田采油方式的选择喷射泵、水力活塞泵举升最佳使用范围第五节海上油田采油方式的选择采油方式选择逻辑图第五节海上油田采油方式的选择人工举升方式评价表第五节海上油田采油方式的选择人工举升方式评价表（续）第五节海上油田采油方式的选择、海上油田适用的人工举升方式海上油田适用的人工举升方式主要包括 电动潜油泵采油 水力活塞泵采油 气举采油 射流泵采油 螺杆泵采油等。第五节海上油田采油方式的选择4、海上常用人工举升方式的优缺点（1）电动潜油泵 优点排量大、易操作

50、、地面设备简单，适用于斜井，可同时安装井下测试仪表，海上应用较广泛。缺点维护费用高，选泵受套管尺寸限制，不适用于低产井、高温井（一般工作温度低于130），一般泵挂深度不超过3000。第五节海上油田采油方式的选择（2）水力活塞泵 优点举升高度和产液量适应范围较宽，适用于斜井，灵活性好，易调整参数，易维护和更换。可在动力液中加入所需的化学试剂，如防腐剂、降黏剂、清蜡剂等。缺点高压动力液系统易产生不安全因素，动力液要求高，操作费用较高，对气体较敏感，不易操作和管理，难以获得测试资料。第五节海上油田采油方式的选择（3）气举 优点产液量适应范围较宽，灵活性好，可远程提供动力，易获得井下资料。适用于定向井