自喷-第二章自喷与气举采油(教案)

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周节总序第次上课时间年_月_日授讲型类»授容内节章教学目的重点与难点教具参考资料第页第二章自喷与气举采油口喷采油：油层能量充足时，完全依靠油层能量将油采出地面的方法。 如果油层的能量不足以将油从地层举升到地面，需耍人工从地面利用一定的机械设备给井底的流体补充能量进行开采，这种采油方法称为人工举升方法气举采油：补充能量将天然气加压注入井底进行举油.第一节自喷井的结构和工艺流程一、自喷井井口装置的结构组成油井最上面的设备装置叫井口装置，在生产单位统称为采油树。结构：曲套管头、油管头和采油树三部分组成。（一）套管头其作用是其作用是：用以支持技术套管和油层套管的重力，密封各层套管间的环形空间，为安装防喷器、油管头和采油树等上部井口装置捉供过渡连接，并通过套管头本体上的两个侧口可以进行补挤水泥、监控井液和平衡液等作业。套管头在井口装置的下端，由本体、套管悬挂器和密封部件组成，表层套管用法兰与套管头下法兰连接。（二）油管头油管头安装于采油树和套管头Z间，其上法兰平而为计算油管补距和井深数据的基准面。油管头的作用是：悬挂井内油管柱；密封油管与油层套管间的环形空间；通过油管头四通体上的两个侧口（接套管闸门）完成注平衡液及洗井等作业。顶丝的作用是卡住油管柱防止井中压力将油管柱顶出。（三）采油树采油树是指油管头以上的部分，连接方式有法兰式和卡篩式。采油树的作用：是控制和调节油井生产，引导从井中喷出的油气进入出油管线，实现下井工具仪器的起下等。采油树的主要组成部分：1、总闸门：作用是用于控制油、气流入采油树的通道2、油管四通（或三通）：既是连接部件也是油气流出和卜•井仪器的通道。3、生产闸门：作用是控制油气流向出油管线。4、清蜡闸门：正常生产吋保持开启状态以便观察油管压力，它的上面可连接清蜡或试井用的防喷管，清蜡或试井时把它打开，清蜡或试井后把它关闭。 5、采油树附件采油树的附件：包括井口节流器、压力表、取样放空和回压闸门等。1）节流器称油嘴套，安装在牛产闸门外侧，直接与出油管线连接，节流器内装油嘴。油嘴的作用，是控制和调节油井的产量。油嘴的大小与井底回压、生产压羌以及产量Z间的关系，称为口喷采油井的工作制度，每口井都冇自己的工作制度。注意：选用油嘴时，首先要细致检查直径（用嘴子规或游标卡尺）、长度、椭圆度、孔眼和轴线同心度及冇无毛刺和不合乎要求Z处。在使用过程屮也要经常检查，尤其是初投产井和出砂井更要注意检杳，应保持油嘴不刺大，不被堵、不变形、无毛刺等，否则会影响油井生产。2）压力表压力表是用来观察和录取压力数据的仪表。使用压力表时：首先应注意表的量程是否合适。一般情况下应该使压力值在压力表量程读数的30%—70%范围内。在读压力读数吋，应使眼睛、指针、表盘上的刻度成一条垂直于表盘的直线,否则容易造成人为误差。安装压力表时，要用表接头，不许将压力表直接装在闸门上，以防损坏压力表的螺纹，使压力表不能再用，缩短其使用寿命。在用压力表测蒸汽或过热气体的压力时，应在压力表接头上装一个弯曲的充液管，以防止包氏管因过热而影响压力表的准确度。压力表在使用过程中，应该经常进行检查和校对，在现场上常用的方法是:（1）采取互换法（2）落零法（3）用标准压力表校对法3）取样放空阀和回压闸门取样放空阀作用是：用来进行井口取样或者是检查和更换油嘴时放空用 回压闸门安装在油嘴后出油管线上，其作用：是在检查和更换油嘴以及维修生产闸门及修井作业时关闭，以防止出油管线内的流体倒流。二、自喷井井场流程为使口喷井保持正常的稳产高产，必须在井口安装能够控制、调节油、气产量并把产出的油、气进行集输的一些设备，并用管件把这些设备连接成一个系统。油气在井口所通过的这套管路和设备，称为口喷井的井场流程。一般自喷井的井场流程有以下作用:（1）控制和调节油井的产量；（2）录取油井的动态资料，如记录油、套压，计量油气产量，井口取样等;（3）对油井产物和井口设备进行加热保温。三、口喷井的分层开采及生产管柱（-）分层开采的目的及意义因为有层间差异，平面差异，层内差异所以在多油层非均质的条件下，井口用一个油嘴是不合理的，因此为了调整三种差异有效的方法是油井分层开釆，水井分层注水的方法。（二）分层开采的方法分层开采可分为单管封隔器分采、双管分采和油套分采三种方式。油套分采：又分为油套管简易分采、油套管互换分采和上下油层轮换分采1）油套管简易分采适用于上层地层能量大于下层地层能量的自喷井。2）油套管互换分采适用于上层油层能量小于下层油层能量的自喷井。3）上下油层轮换分采是油井内卜•入一级封隔器将上、卜•油层分开，封隔器上面接轮换采油工作筒，轮采芯子有直孔和斜孔两种。当需要采上层时，采用斜孔芯子；当需要采下层吋，采用直孔芯子。油套分采一般只能用于两套油层油井的分采。该方法对结蜡严重的井不宜采用。封隔器的主要作用是：封隔油、套环形空间，把各油层封隔成独立的开采系统。配产器的主要作用是：通过在配产器内装设不同尺寸的油嘴，控制所对应油层的生产压差，实现各层段的定量配产开采，给对应层段的油流提供通道，并为以下各层的油流、测试仪表提供通道。2.井下油嘴的选择 1）经验法（或称调试法）2）嘴损曲线法3）井下油嘴选择步骤（1）按给定的各层段配产值，在分层指示曲线上查出对应的配产流压值；（2）从各层配产流压值中，选出其中的最低流压作为基础流压。各层的流压与基础流压之差，即为嘴损压差△〃，并算出嘴损平方根值阿。（3）在嘴损曲线图版上，根据各层配产值和各层所需嘴损的平方根值，查岀对应的井下油嘴尺寸。 课堂小节使学生了解了，自喷井的井口装置，工艺流程等知识复习预习要求复习本章内容，预习下一节作业自学其它参考书中冇关章节内容，充实所学内容课后思考题课后记学生基本能掌握所学知识。周节总序第次上课吋间年—月_日章节内容第二节自喷井能量分析授课类型讲授 教学目的通过学习了解自喷井流动过程及能量分析、油井流入动态分析等内容。重点与难点自喷井的流入动态分析；单相液的流入动态；气流两相流的流入动态；气液水三相流的流入动态；教具多媒体课件参考资料《采油工程》于云琦主编石油工业出版社《采油工程》张琪主编石油工业出版社第页第二节自喷井流动过程及能量分析一、自喷井的四利I流动过程三个基本流动过程：1）从油层到井底的流动一油层中的渗流；2）从井底到井口的流动一井筒中的流动；3）从井口到分离器一在地面管线＞|•的水平或倾斜管流。 对于口喷井，原油到井口后，还有通过油嘴的流动一嘴流。（-）四个流动过程之间的关系从油层流到井底的剩余压力称为井底压力（或井底流动压力，简称流压）把油气推举到井口后剩余的压力称为井口油管压力（简称油压）。（-）四种流动过程存在的能量供给与消耗能量的大小主要表现为压力的高低，能量的消耗主要表现为压力的损失。1、地层渗流能量来源于原始地层压力和气体的膨胀，压力损失是由油、气、水三相流体在地层渗流过程中渗流阻力所产牛的压力损失。2、油井垂直管流压力损失（含重力损失、摩擦损失和气流速度变化引起的动能损失）3、嘴流通过油嘴节流后的压力损失4、出油管线流动主要是摩擦损失和气流速度变化引起的动能损失这四个流动过程是一个统一的水利学系统。一般來说，上流程的末端压力，即上流程始端压力的剩余压力，也就是下流程的始端压力。流体从地层流到地面分离器的总压力损失等于各个流动过程所产生的压力损失之和，即:A/?=A/?地层+A/?井筒+A/?油嘴+A/?地面管线二、油井流入动态油井产量与井底流动压力的关系称为油井流入动态曲线称为流入动态曲线简称为IPR曲线。图2-21典型的汕井流入动态曲线1—A井（水驱）；2-B井;3C井（溶解气驱） 由图可以看岀，IPR曲线的基本形状与油藏的驱动类型有关，在同一驱动方式下P.-q关系的具体数值将取决于油层压力、渗透率及流体物性。（一）单相流体的流入动态2矶Mp厂p,q厂；-叽5宀rw在单相流动条件下，油层物性及流体性质基木不随压力变化。采油指数：即每壇加单位生产压差时油井的产量。非达西渗流：pr-Pf=Cq（）+Dq：（一）油气两相渗流时的流入动态1、垂直井油气两相渗流吋的流入动态计算吋假设：圆形封闭油藏；油井位于屮心；油层均质；含水饱和度恒定；忽略重力影响；忽略岩石和水的压缩性；油、气组成及平衡不变；油、气两相的压力相同；拟稳态下流动，在给定某一瞬间，各点的脱气原油流量相同。该曲线的横坐标为油井产量与最大产能的比值（qjq」纵坐标为井底压力与目前地层压力的比值 图2-22溶解气報油藏无因次IPR曲线(Vogel曲线)图中曲线可用Vogel方程表示：=1-0.2-^--0.8(-^)2maxPrPr2、Pr>Ph>Pf时的流入动态(组合型的IPR曲线)O4O&11O&O6.务'/oiax图2-24纟ri合型IPR曲线在Pr>Ph>Pf条件下，油井以定产量生产时油藏中低饱和压力区的气体饱和度将迅速恢复到临界饱和度行.并保持常数。井筒附近较大的压降将使气体饱和度有所增加。Pf〉Pb吋:Qb=j(pr-Pb) Pr气体透人沸管开动压风机向油、套管环形空间注入压缩气体，环形空间内液面被挤压向下,油管内液面上升，在此过程屮压风机的压力不断升高。当环形空间内的液面下降到管鞋时，如图2—39(b)所示，压风机达到最大的压力，此压力称为气举井的启动压力几随压缩气进入油管，使油管内原油混气，因而使油管内混合物的密度急剧减小，液面不断升高直至喷出地面，如图2—39(c)所示。油管鞋压力急剧降低,此时，井底压力及压风机压力亦迅速下降。当井底压力低于油层压力时，液体则从油层流入井底。由于油层出油使油管内混气液体的密度稍有增加，因而使压风机的压力又有所上升，直到油层的油和环形空间的气体以不变的比例进入油管后压力趋于稳定，此时压风机的压力称为工作压力几。图2・40代塔启动时爪闻机压力变化曲銭2、启动压力的计算(1)上限启动压力如果忽略汕管的壁厚：H=気d~ n2将H与井深L比较，当^h'Pop之后，气举阀就会被打开。气举阀打开后：保持气举阀开启的力Fo：Fo=试图关闭气举阀的力FjFc=phAb当F°W耳时，气举阀就会关闭。以〈表示气举阀关闭压力，贝hPre二Pb4)工作压差气举阀开启压力与气举阀关闭压力之差称为工作压差(又叫气举阀的距)气举阀的距随油管压力的增大而减小。当P尸Pb吋为最小，且等于零;当卩二0时，其值最大。由此可知:最大距二Te(pi);最小距二02、气举阀排液过程如图2—42所示，气举前井筒充满液体，静液面下的气举阀由于内外压力都高的情况下全部开启，油、套管窜通、气举吋，气体进入套管环形空间，挤压液面降到阀I时，气体通过阀孔进入油管，使阀I以上的油管内液柱充气，油管内压力降低，相应的环形空间液而继续下降，如图2—42(a)所示。当环形空间液面降到第二个阀时，气体通过此阀进入油管，使管内液柱混气并举升阀II以上油管内的液体。随着阀II投入工作的瞬间。 图2—42四、气举井的管理气举井的管理和自喷井-•样，包括管好牛产压差，取全取准资料，保证油井正常生产。1，气举井合理工作制度的确定2,取全取准资料并及时分析课堂小节使学生了解气举过程，气举釆油的原理，气举阀的工作原理等知识。 复习预习要求复习本章内容，预习第三章有杆泵采油作业自学其它参考书中有关章节内容，充实所学内容课后思考题课后记学生基本能掌握所学知识，气举阀的结构较难理解。