最新石油钻采设备及工艺-李振林-§9-1-自喷井采油及设备.ppt课件.ppt

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1、石油钻采设备及工艺-李振林-§9-1-自喷井采油及设备.油田一切工作的主要目的，就是尽可能将储藏在油（气）层深处的油（气）开采出来，提高采收率，降低开采成本。按照油层内部的天然能量、油层渗透性能和原油性质等，原油开采的方法有自喷井采油法和机械采油法两大类型。自喷井采油法是利用地层本身的能量，由井底向地面举升原油；机械采油法用于不能自喷的油井，主要用机械的方法，提高井下原油的能量，并将其举升到地面，故又称人工举升法采油。一、油井自喷基本原理自喷的诱导钻井作业完成后，原油和天然气还不能自动喷到地面上来，因为这时井

2、眼内还充满着泥浆，液柱作用于井底的压力大于油层压力，油气不能流入井筒内；同时，钻井和射孔过程中，油层会被泥浆污染，堵塞部分孔隙，也阻碍油气流入井筒内。因此，采油之前应设法降低井筒内液柱压力，清除堵塞油层的污物，使油气能畅流到地面。这种作业过程叫做诱喷或诱流。地层对原油的举升力主要有以下几种：静水压头：油层四周与地面水源沟通（左），或油层的底部和四周与水源沟通（右且油水表面间具有一定的高差，水的静压力驱使油层的原油向井筒内流动。前者称作边水驱动，后者称作底水驱动。油井供水区边水边水不渗透层油井供水区底水不渗透层

3、气顶压缩气的膨胀力油层中，原油中的溶解气量达到饱和状态后，多余的天然气就聚集在油藏顶部形成气顶，处于高度压缩状态（左图）。当油井生产时，随着油层压力的降低，压缩气体膨胀，推动原油流向井内并喷出。气顶驱油能量的大小，与气顶体积和气体压缩性等有关。油井油层气顶不渗透层水层油层弹性力当油层投入开发时，由于其压力不断下降，处于压缩状态的含油岩层及其中的各种液体（主要是位于含水区的水）体积膨胀，挤压原油向井筒流动。溶解气的膨胀力随着油田的不断开发，地层压力不断下降，当降到低于气体饱和压力时，油层中原油的饱和气就开始膨胀

4、，带动原油一起流入井筒，并携带原油喷出。重力到油田开发末期，其它能量逐渐枯竭，原油靠自重从油层高处流向低处，进入油井。此时，油井就完全无自喷能力了。油层的地质条件及开采方法不同，主要驱油动力的表现不同，驱油效率不一样。一般说来，水压驱动时，原油的采收率最高，而溶解气驱动和重力驱动时采收率最低。自喷的流态自喷过程中，油气在井筒内的流态是动态变化的，分为纯油流、泡流、段塞流、环流和雾状流等。这主要是因为井筒内不同井段的压力发生变化的缘故。纯油流泡流段塞流环流雾状流纯油流：在最下段，井筒内压力高于饱和压力，气体溶解

5、在原油中，油流为单相的运动状态。泡流：往上，由于井筒内压力稍低于饱和压力，小部分气体从油流中分离，在原油中呈小气泡状态。段塞流：再往上，井筒内压力更低于饱和压力，气体进一步膨胀，小气泡合并成大气泡，使井筒内出现一段原油一段气体的柱塞状，这时的气体象活塞一样，对油流有很大的举升力。纯油流泡流段塞流环流雾状流环流：油流再上升，气体再分离、膨胀，气体柱塞不断加长，逐渐从油管中心突破，形成中心连续气流，而管壁附近则是原油流动的液流状态。雾状流：最后，在井筒的最上段，气体继续增加，中心气柱完全占据了油管断面，油流变成极

6、小的液滴分散在气柱中，以雾状喷出。二、自喷井的采油井口装置采油（气）井口装置是引导和控制油、气混合物的流动方向、流量大小和进行油、气生产的重要地面设备，主要由套管头、油管头和采油树三部分组成。套管短接套管头座四通大小头阀门短节油嘴套和井口油嘴放空阀由壬压力表井口装置的类型按各部分连接方式的不同，采油（气）井口装置可分为法兰式、卡箍式和混合式三种。法兰式井口装置如图所示。其各连接部位采用法兰连接，承压能力大，但拆装不便。卡箍式井口装置各部位用卡箍连接，拆装方便，但承压能力较小。套管短接套管头座四通大小头阀门短节

7、油嘴套和井口油嘴放空阀由壬压力表卡箍式井口装置各部位用卡箍连接，拆装方便，但承压能力较小。在一套井口装置中，既有法兰连接，又有卡箍或螺纹连接，谓之混合式井口装置。此外，使用条件不同，井口装置的结构形式也不同。对于井口压力不太高、油（气）产量单一和产量不大的油井，井口装置一般只有一个工作翼作为工作管线，并只能悬挂一个油管，称作单翼单管井口装置。对于深井、超深井，油（气）层单一、储量较丰富的油（气）层，井口装置可有两个工作翼，一翼作工作管线，另一翼作备用管线，只悬挂一根油管，称作双翼单管井口装置。对于多油（气）层

8、，且储量较丰富的油（气）田，井口装置有两翼，同时油管头内可悬挂两根油管柱，可实现双层开采，称作双翼双管井口装置。对于双管或多管井口装置，采油树上的阀门也与油管头内的油管柱数相配套，以便实现分层开采。套管头套管头安装在井口装置的最下方，其作用是固定整套井口装置，连接井下各层套管柱，使各层套管间的环形空间相互密封。钻井时，套管头上可以安装防喷器等设备，采油时，则用于安装油管头和采油树。随着井深的增加，需