油井生产技术原理.ppt
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1、油井生产技术原理油井生产技术原理第一节第一节 完井与试油完井与试油一、完井一、完井v 钻开油层钻开油层v 建立合理的井身结构建立合理的井身结构钻开油气层钻开油气层确定完井方式确定完井方式安装井口及井底装置安装井口及井底装置试油试油完完井井的的过过程程第一节第一节 完井与试油完井与试油(一)井身结构(一)井身结构生产套管生产套管技术套管技术套管表层套管表层套管导导 管管 指井内所下套管层数、尺寸、深度、水泥返高等。指井内所下套管层数、尺寸、深度、水泥返高等。第一节第一节 完井与试油完井与试油完井方式分类完井方式分类 套管或尾管射孔完井套管或尾管射孔完井 割缝衬管完井割缝衬管完井 裸眼完井裸眼完井
2、 砾石充填完井砾石充填完井 贯眼完井贯眼完井第一节第一节 完井与试油完井与试油裸眼完井方式裸眼完井方式先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式复合型完井方式复合型完井方式后期裸眼完井方式后期裸眼完井方式第一节第一节 完井与试油完井与试油优点:优点:油层完全裸露,不会产生附加渗流阻力,产油层完全裸露,不会产生附加渗流阻力,产能较高,完善程度高。能较高,完善程度高。缺点:缺点:不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响;不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响;不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰;的相互干扰;无法进行选择性酸化或压裂等。无法进行
3、选择性酸化或压裂等。裸眼完井方式的主要特点:裸眼完井方式的主要特点:第一节第一节 完井与试油完井与试油 射孔完井方式射孔完井方式套管射孔完井方式套管射孔完井方式优点:优点:可选择性地射开油层,可选择性地射开油层,避免层间干扰;具备实施分层避免层间干扰;具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。层作业的条件。缺点:缺点:出油面积小、完善程出油面积小、完善程度较差,对井深和射孔深度要度较差,对井深和射孔深度要求严格,固井质量要求高,水求严格,固井质量要求高,水泥浆可能损害油气层。泥浆可能损害油气层。第一节第一节 完井与试油完井与试油割缝衬管完井方式割缝衬管完井方
4、式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式改进后的割缝衬管完井方式改进后的割缝衬管完井方式第一节第一节 完井与试油完井与试油砾石充填完井方式砾石充填完井方式直接充填直接充填 先将绕丝筛管或衬管下入油层部位,然后先将绕丝筛管或衬管下入油层部位,然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内,形成砾石充填层,阻挡油层砂流入井筒,间内,形成砾石充填层,阻挡油层砂流入井筒,达到保护井壁、防砂入井的目的。达到保护井壁、防砂入井的目的。第一节第一节 完井与试油完井与试油第一节第一节 完井与试油
5、完井与试油贯眼完井方式贯眼完井方式带眼套管带眼套管水泥伞水泥伞第一节第一节 完井与试油完井与试油二、试油二、试油试油试油:根据地质录井资料和测井资料解释结果、钻井根据地质录井资料和测井资料解释结果、钻井过程中油气显示等资料,利用一套专用的设备和方过程中油气显示等资料,利用一套专用的设备和方法,对可能出油的层位的油气水产量、温度、压力法,对可能出油的层位的油气水产量、温度、压力及油气水性质进行直接测量,以鉴别和认识油气水及油气水性质进行直接测量,以鉴别和认识油气水层的工作。层的工作。试油目的:试油目的:为勘探开发提供依据。为勘探开发提供依据。第一节第一节 完井与试油完井与试油(一)油井诱流(一)
6、油井诱流替喷法替喷法抽汲法抽汲法气举法气举法第一节第一节 完井与试油完井与试油(二)油井试油工艺(二)油井试油工艺v注水泥塞试油注水泥塞试油v用封隔器分层试油用封隔器分层试油v中途测试工具试油中途测试工具试油(三)试油资料(三)试油资料v产量数据产量数据v压力数据压力数据v原油及水的特性资料原油及水的特性资料v温度数据温度数据第一节第一节 完井与试油完井与试油第二节第二节 油井流入动态油井流入动态第三节第三节 自喷与气举自喷与气举第四节第四节 深井泵采油技术原理深井泵采油技术原理第六章第六章 油井生产技术原理油井生产技术原理第二节第二节 油井流入动态油井流入动态 油井流入动态曲线(IPR曲线)
7、:表示产量与井底流压表示产量与井底流压关系的曲线,简称关系的曲线,简称IPRIPR曲曲线。线。油井流入动态:油井流入动态:油井产量与井底流动压力的关系油井产量与井底流动压力的关系。它反映了油藏向井的供它反映了油藏向井的供油能力,反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等油能力,反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响,是采油工程与油藏工程的衔接点。对油层渗流规律的影响,是采油工程与油藏工程的衔接点。第二节第二节 油井流入动态油井流入动态采油采油(液液)指数指数:单位生产压差下的油井产油单位生产压差下的油井产油(液液)量,反映油层性量,反映油层性质、厚度、流体物性、
8、完井条件及泄油面积等与产量质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。之间关系的综合指标。单相流动时,油层物性及流体性质基本不随压力单相流动时,油层物性及流体性质基本不随压力变化,产量公式可表示为变化,产量公式可表示为:一、单相液体流入动态一、单相液体流入动态第二节第二节 油井流入动态油井流入动态二、二、油气两相渗流时的流入动态油气两相渗流时的流入动态 o o、B Bo o、K Kroro都是压力的函数。用上述方法绘制都是压力的函数。用上述方法绘制IPRIPR曲线十分曲线十分繁琐。繁琐。通常结合生产资料来绘制通常结合生产资料来绘制IPRIPR曲线。曲线。VogelVoge
9、l方程:方程:PPb第一节第一节 完井与试油完井与试油第二节第二节 油井流入动态油井流入动态第三节第三节 自喷与气举自喷与气举第四节第四节 深井泵采油技术原理深井泵采油技术原理第六章第六章 油井生产技术原理油井生产技术原理第三节第三节 自喷与气举自喷与气举影响流型的因素:影响流型的因素:气液体积比、流速、气液界面气液体积比、流速、气液界面性质等。性质等。流动型态(流动结构、流型):流动型态(流动结构、流型):流动过程中油、气的分布状态。流动过程中油、气的分布状态。纯液流:纯液流:当井筒压力大于当井筒压力大于饱和压力时,天然气溶解在原油饱和压力时,天然气溶解在原油中,产液呈单相液流。中,产液呈单
10、相液流。油气沿井筒喷出时的流型变化示意图油气沿井筒喷出时的流型变化示意图纯油流;纯油流;泡流;泡流;段塞流;段塞流;环流;环流;雾流雾流一、两相流体垂直管流特征一、两相流体垂直管流特征第三节第三节 自喷与气举自喷与气举 泡流:泡流:井筒压力稍低于饱和压力时,溶解井筒压力稍低于饱和压力时,溶解气开始从油中分离出来,气体都以小气泡分散在气开始从油中分离出来,气体都以小气泡分散在液相中。液相中。滑脱现象:滑脱现象:混合流体流动过程中,由于流体间的密混合流体流动过程中,由于流体间的密度差异,引起的小密度流体流速大于大密度度差异,引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象。流体流速的现象。如:油气滑脱
11、、气液滑脱、油水滑脱等如:油气滑脱、气液滑脱、油水滑脱等特点:特点:气体是分散相,液体是连续相;气体是分散相,液体是连续相;气体主要影响混合物密度,对摩擦阻力影响不大;气体主要影响混合物密度,对摩擦阻力影响不大;滑脱现象比较严重。滑脱现象比较严重。第三节第三节 自喷与气举自喷与气举 段塞流:段塞流:当混合物继续向上流动,压力当混合物继续向上流动,压力逐渐降低,气体不断膨胀,小气泡将合并成大逐渐降低,气体不断膨胀,小气泡将合并成大气泡,直到能够占据整个油管断面时,井筒内气泡,直到能够占据整个油管断面时,井筒内将形成一段液一段气的结构。将形成一段液一段气的结构。特点:特点:气体呈分散相,液体呈连续
12、相;气体呈分散相,液体呈连续相;一段气一段液交替出现;一段气一段液交替出现;气体膨胀能得到较好的利用;气体膨胀能得到较好的利用;滑脱损失变小;滑脱损失变小;摩擦损失变大。摩擦损失变大。第三节第三节 自喷与气举自喷与气举环流:环流:油管中心是连续的气流而管壁油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。为油环的流动结构。特点:特点:气液两相都是连续相;气液两相都是连续相;气体举油作用主要是靠摩擦携带;气体举油作用主要是靠摩擦携带;滑脱损失变小;滑脱损失变小;摩擦损失变大。摩擦损失变大。第三节第三节 自喷与气举自喷与气举 雾流:雾流:气体的体积流量增加到足够大气体的体积流量增加到足够大时,油管中内流
13、动的气流芯子将变得很粗,时,油管中内流动的气流芯子将变得很粗,沿管壁流动的油环变得很薄,绝大部分油以沿管壁流动的油环变得很薄,绝大部分油以小油滴分散在气流中。小油滴分散在气流中。特点:特点:气体是连续相,液体是分散相;气体是连续相,液体是分散相;气体以很高的速度携带液滴喷出井口;气体以很高的速度携带液滴喷出井口;气、液之间的相对运动速度很小;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。气相是整个流动的控制因素。第三节第三节 自喷与气举自喷与气举总结:总结:油井生产中可能出现的流型油井生产中可能出现的流型自下而上依次为:自下而上依次为:纯油纯油(液液)流、流、泡流、段塞流、环流和雾流
14、泡流、段塞流、环流和雾流。实际上,在同一口井内,一实际上,在同一口井内,一般不会出现完整的流型变化。般不会出现完整的流型变化。油气沿井筒喷出时的流型变化示意图油气沿井筒喷出时的流型变化示意图纯油流;纯油流;泡流;泡流;段塞流;段塞流;环流;环流;雾流雾流第三节第三节 自喷与气举自喷与气举二、两相流体垂直管流压力分布计算二、两相流体垂直管流压力分布计算倾斜管流能量平衡关系示意图倾斜管流能量平衡关系示意图 两个流动断面间的能量两个流动断面间的能量平衡关系:平衡关系:第三节第三节 自喷与气举自喷与气举适合于各种管流的通用压力梯度方程:适合于各种管流的通用压力梯度方程:则:令:第三节第三节 自喷与气举
15、自喷与气举三、自喷采油原理三、自喷采油原理 嘴流示意图嘴流示意图临界流动临界流动:流体的流速达到流体的流速达到压力波在流体介质中的传播压力波在流体介质中的传播速度时的流动状态。速度时的流动状态。关系曲线关系曲线什么叫自喷?什么叫自喷?第三节第三节 自喷与气举自喷与气举自喷井生产自喷井生产的四个基本的四个基本流动过程流动过程地面水平或倾斜管流地面水平或倾斜管流地层渗流地层渗流井筒多相管流井筒多相管流嘴流嘴流生产流体通过油嘴生产流体通过油嘴(节流器节流器)的流动的流动第三节第三节 自喷与气举自喷与气举自喷井节点分析节点系统分析法:节点系统分析法:应用应用系统工程原理,把整个系统工程原理,把整个油井
16、生产系统分成若干油井生产系统分成若干子系统,研究各子系统子系统,研究各子系统间的相互关系及其对整间的相互关系及其对整个系统工作的影响,为个系统工作的影响,为系统优化运行及参数调系统优化运行及参数调控提供依据。控提供依据。图9-8 自喷井生产系统节点位置节点划分依据:不同节点划分依据:不同的流动规律相关式的流动规律相关式第三节第三节 自喷与气举自喷与气举节点系统分析对象:节点系统分析对象:整个油井生产系统整个油井生产系统节点系统分析实质:节点系统分析实质:协调理论在采油应用方面的发展协调理论在采油应用方面的发展协协调调条条件件质量守恒质量守恒能量能量(压力压力)守恒守恒热量守恒热量守恒自喷井生产
17、系统组成:自喷井生产系统组成:油藏渗流子系统油藏渗流子系统井筒流动子系统井筒流动子系统油嘴油嘴(节流器节流器)流动子系统流动子系统地面管流子系统地面管流子系统第三节第三节 自喷与气举自喷与气举(1 1)井底为求解点)井底为求解点图图9-9 9-9 管鞋压力与产量关系曲线管鞋压力与产量关系曲线节点(井底)流入曲线节点(井底)流入曲线:IPR:IPR曲线曲线节点(井底)流出曲线节点(井底)流出曲线:由井口油压所计算的井由井口油压所计算的井底流压与产量的关系曲底流压与产量的关系曲线。线。交点交点:该系统在该系统在所给条件下可获所给条件下可获得的油井产量及得的油井产量及相应的井底流压相应的井底流压。可
18、以井底为求解点。可以井底为求解点。第三节第三节 自喷与气举自喷与气举图9-10 油压与产量的关系曲线(2 2)井口为求解点)井口为求解点设定一组产量,通过设定一组产量,通过IPRIPR曲线曲线A A可计算出一组井底可计算出一组井底流压,然后通过井筒多流压,然后通过井筒多相流计算可得一组井口相流计算可得一组井口油压曲线油压曲线B B。节点(井口)流入曲线:油压与产量的关系曲线IPR曲线Pa-Pb是在油管中消耗的压力曲线曲线B B的形状的形状:油管的上下压差:油管的上下压差(Pa-PbPa-Pb)并不总是随着产量的增并不总是随着产量的增加而加大。产量低时,管内流加而加大。产量低时,管内流速低,滑脱
19、损失大;产量高时,速低,滑脱损失大;产量高时,摩擦损失大,这两种情况均可摩擦损失大,这两种情况均可造成管内压力损耗大。造成管内压力损耗大。使用:计算出任意产量下的井口油压的大小,并用于预测油井能否自喷。第三节第三节 自喷与气举自喷与气举必须有足够的气源;需要压缩机组和地面高压气管线,地面设备系统复杂;一次性投资较大;系统效率较低。利用从地面向井筒注入高压气体将原油举升至地面的一种人工举升方式。气举定义:优点:井口和井下设备比较简单缺点:高产量的深井;气油(液)比高的油井;定向井和水平井等。适用条件:四、气举采油四、气举采油第三节第三节 自喷与气举自喷与气举图9-12 气举采油系统示意图 依靠从
20、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,井筒中混合,利用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低,将流到井内的,将流到井内的原油举升到地面。原油举升到地面。第三节第三节 自喷与气举自喷与气举第三节第三节 自喷与气举自喷与气举 气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线启动压力启动压力工作压力工作压力第三节第三节 自喷与气举自喷与气举气举阀气举阀气举阀工作原理气举阀工作原理 压力调节器结构示意图压力调节器结构示意图凡尔关闭条件:凡尔关闭条件:凡尔打开条件:凡尔打开条件:第一
21、节第一节 完井与试油完井与试油第二节第二节 油井流入动态油井流入动态第三节第三节 自喷与气举自喷与气举第四节第四节 深井泵采油技术原理深井泵采油技术原理第六章第六章 油井生产技术原理油井生产技术原理第四节第四节 深井泵采油技术原理深井泵采油技术原理天然能量充足天然能量充足自喷自喷天然能量不足天然能量不足人工举升人工举升有有杆杆泵泵无无杆杆泵泵常常规规有有杆杆泵泵地地面面螺螺杆杆泵泵电电潜潜泵泵水水力力活活塞塞泵泵射射流流泵泵振振动动泵泵第四节第四节 深井泵采油技术原理深井泵采油技术原理一、有杆泵一、有杆泵常规抽油机常规抽油机(一)装置与工作原理(一)装置与工作原理抽油机抽油机抽油杆抽油杆抽油泵
22、抽油泵其它附件其它附件设设备备组组成成1 1、装置、装置第四节第四节 深井泵采油技术原理深井泵采油技术原理游梁式抽油机系列型号表示方法游梁式抽油机系列型号表示方法CYJ 123.370(H)F(YCYJ 123.370(H)F(Y,B B,Q)Q)游梁式抽油机系列代号游梁式抽油机系列代号CYJ-CYJ-常规型常规型CYJQ-CYJQ-前置型前置型CYJY-CYJY-异相型异相型悬点最大载荷,悬点最大载荷,10 kN10 kN光杆最大冲程,光杆最大冲程,m m减速箱曲柄轴最大允许扭矩减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m,kN.m减减速速箱箱齿齿轮轮形形代代号号,H H为为点点啮啮合合双双圆弧齿轮,
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- 油井 生产技术 原理
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