石油工程课件PPT自喷与气举采油
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采油机械课件—自喷采油和气举采油
更换的油嘴。
节流器和油井出油管线连接。 工厂制造的井口装置时将油管头、采油树及套管头法兰装配成一个整体。 常将这种成套的自喷井口装置简称为采油树。
采气树
图 采气井口装置
10-压力表缓冲器 9-截止阀
采气树典型结构见图。
釆气树和采油树结构相似，但
考虑到天然气的特点，对采气树要 求更为严格：
1)所有部件均采用法兰连接；
气举局限性：
(1) 必须有充足的气源。虽然可以使用氮气或废气，但与使用当地产的天
然气相比成本高，且制备和处理困难。 (2) 气体压缩机站增加了投资，基本建设费用高。 (3) 采用中心集中供气的气举系统不宜在大井距的井网中使用。但目前已 有不少油层连通性较好的油田，釆用把气顶作为气源，气举后再通过注入井把 气注回到气顶，解决了这个问题。 (4) 使用腐蚀性气体气举时，需增加气体的处理费用和防腐措施费用。 (5) 连续气举是在高压下工作，安全性较差；在注气压力下，含水气体易 在地面管线和套管中形成水合物，影响气举的正常工作。 (6) 套管损坏了的高产井不宜采用气举。
连续气举机理类似于自喷井。
图 连续气举装置示意图
（２）间歇气举
周期性气举，即注入一定时间的气体后停止注气，液体段塞被升举，并快
速排出；同时地层油聚集在井底油管中，随后又开始注气，如此反复循环进行。 间歇气举的注气时间和注气量一般 由时钟驱动机构或电子驱动进行控制。 间歇气举井的生产是不连续的。 连续气举适用于产液指数和井底压 力高的中高产量井。 间歇气举适用于井底压力低、产液 指数较高的油井。 连续气举井在油层供液能力下降、 井底液量聚集太慢时，常会转为间歇气 举。
采气树及油管头主要用于采气和注气。由于天然气气体相对密度低，气 注压力低，不论采气或注气井口压力都高，流速高，同时易渗漏，有时天然 气中会有H2S、CO2等腐蚀性介质，因而对采起树的密封性及其材质要有更严 格的要求。有时为了安全起见，油、套管均采用双阀门，对于一些高压超高 压气井的阀门采用优质钢材整体锻造而成。 采油（气）树及油管接头主要用于控制生产井口的压力和调节油（气） 流量；也可用于酸化压裂、注水、测试等特殊作业。
自喷与气举采油技术PPT资料(正式版)
（1）从油层到井底的地下渗流； （2）从井底到井口的垂直管流； （3）经油嘴流出井口的嘴流； （4）通过井口地面出油管线流至
集油站分离器的水平管流。
回压 油压 套压 井底流压
油藏压力
第一节 自喷采油
2、油井流入动态
油井产量与井底流动压力的关系。它反映了油藏向油井的供油能力， 反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影 响，是采油工程与油藏工程的衔接点。通过油井流入动态研究，可以为油 藏工程提供检验资料；为采油工程的下一步工作提供依据。
气体的体积流量增加到足够大时，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，绝大部分油以小油 滴分散在气流中。 特点：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、液之间的相对运动速度很小； 气相是整个流动的控制因素。
第一节 自喷采油
小结：
油井生产中可能出现的流型自下而 上依次为：纯油(液)流、泡流、段塞 流、环流和雾流。
特点：气体呈分散相，液体呈连续相； 一段气一段液交替出现； 气体膨胀能得到较好的利用； 滑脱损失变小,摩擦损失变大。
第一节 自喷采油
④环流
油管中心是连续的气流而管壁为油环 的流动结构。
特点：气液两相都是连续相； 摩擦损失变大； 滑脱损失变小； 气体举油作用主要是靠摩擦携带。
第一节 自喷采油
⑤雾流
第二节 气举采油原理
二、气举启动
(1)启动过程
①当油井停产时，油管和套管内的 液面处于同一高度，当启动压缩机 向油套环形空间注入高压气体时， 环空液面将被挤压下降。
气举井（无凡尔）的启动过程 a—停产时
第二节 气举采油原理
②如不考虑液体被挤入地层，环空
《自喷和气举采油》.ppt课件
由乙、丙层段配产量15t/d、10t/d及嘴损 平方值0.574MPa、0.173MPa，从嘴损曲线图 版上查得井下油嘴乙和丙分别为2.0mm和
分层指示曲线
控制和调理油井产量录取油井的动态资料对油井产物和井口设备加热保温采油树热载体控制阀门供热载体管线管线1站上计量并供热流程1总闸门2消费闸门3油嘴及油嘴保温套4加热炉6出油管线7热油管线8套管闸门9水套炉供气管线10火嘴11热水管线12防喷管保温套13井口房散热片14井口房回水管线2站上计量井站结合供热流程3井上计量供热分别器与加热炉结合安装的井场流程采油分别器加热炉注入水突进表示图层间差别平面差别层内差别1分层配产管柱分层开采井下管柱表示图偏心配产管柱油管撞击筒尾管偏心配产器任务原管柱构造打捞头堵塞器外壳通道密封圈2井下油嘴的选择阅历法或称调试法优点是简单但准确性较差调试所花时间长
5－分气包
6－出油管线 7－热油管线
8－套管闸门
9－水套炉供气管线 10－火嘴
11－热水管线 12－防喷管保温套 13－井口房散热片 14－井口房回水管线
3、井上计量供热、分别器与加热炉结合安装的分层开采
层间差别
三
大
矛
平面差别
盾
层内差别
注入水突进表示图
嘴损曲线法所需的资料： 给定每层的配产量。
嘴损曲线。 分层指示曲线。
嘴损曲线图版
例题：某井配产前井口油嘴为5mm，配产前测得的层 段指示曲线如下图。现分配各层的配产量分别为甲层段
12t/d，乙层段15 t/d，丙层段10t/d，试选择各层段的 井下油嘴。
解：〔1〕确定根底流压： 根据各层的配产量由分层指示曲线上查
第二部分 自喷和气举采油课程包
主要内容： 一、自喷井的井口安装和工艺流程 二、自喷井流动过程及能量分析 三、自喷井的消费管理与分析 四、气举采油
分层指示曲线
控制和调理油井产量录取油井的动态资料对油井产物和井口设备加热保温采油树热载体控制阀门供热载体管线管线1站上计量并供热流程1总闸门2消费闸门3油嘴及油嘴保温套4加热炉6出油管线7热油管线8套管闸门9水套炉供气管线10火嘴11热水管线12防喷管保温套13井口房散热片14井口房回水管线2站上计量井站结合供热流程3井上计量供热分别器与加热炉结合安装的井场流程采油分别器加热炉注入水突进表示图层间差别平面差别层内差别1分层配产管柱分层开采井下管柱表示图偏心配产管柱油管撞击筒尾管偏心配产器任务原管柱构造打捞头堵塞器外壳通道密封圈2井下油嘴的选择阅历法或称调试法优点是简单但准确性较差调试所花时间长
5－分气包
6－出油管线 7－热油管线
8－套管闸门
9－水套炉供气管线 10－火嘴
11－热水管线 12－防喷管保温套 13－井口房散热片 14－井口房回水管线
3、井上计量供热、分别器与加热炉结合安装的分层开采
层间差别
三
大
矛
平面差别
盾
层内差别
注入水突进表示图
嘴损曲线法所需的资料： 给定每层的配产量。
嘴损曲线。 分层指示曲线。
嘴损曲线图版
例题：某井配产前井口油嘴为5mm，配产前测得的层 段指示曲线如下图。现分配各层的配产量分别为甲层段
12t/d，乙层段15 t/d，丙层段10t/d，试选择各层段的 井下油嘴。
解：〔1〕确定根底流压： 根据各层的配产量由分层指示曲线上查
第二部分 自喷和气举采油课程包
主要内容： 一、自喷井的井口安装和工艺流程 二、自喷井流动过程及能量分析 三、自喷井的消费管理与分析 四、气举采油
采油工程2自喷与气举采油.ppt
底原油举升至地
面的采油方式。
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采油工程2自喷与气举采油
•人工举升采油
•有杆泵采 油
•无杆泵采 油
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•常规有杆泵采油
•地面驱动螺杆泵采油 •气举采油 •电动潜油离心泵采油 •水力活塞泵采油 •电动潜油螺杆泵采油 •射流泵采油 •柱塞泵采油
采油工程2自喷与气举采油
•第一节 自喷井生产系统分析
•油压Pt
•井筒中的压力损失＝Pwf－Pt •油藏压力Pe
•井底流压Pwf
•油藏中的压力损失＝Pe－Pwf
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•完整的自喷井生产系统的压力损失采油示工程意2自图喷与气举采油
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采油工程2自喷与气举采油
•油井自喷生产的条件
• 油气水混合物从地层流至计量站分 离器总的压力损失为：
• 临界流动：流体的流 速达到压力波在流体介 质中的传播速度，即声 波速度时的流动状态
采油工程2自喷与气举采油
•质量流量
•根据热力学理论，气
体流动的临界压力比
为：
•喷管后压力
•
关系 •喷管前压力
•空气流过喷管的临界压力比为：
•在临界压力比条件 •下最大流量，就是 •在声速下的流量
•天然气流过喷管的临界压力比为：
采油工程2自喷与气举采油
•实际情况
•在实际的自喷油井工作中，情况要复杂得多。
• 变化的影响
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采油工程2自喷与气举采油
•(三)从油藏到分离器有油嘴系统的节点分析方法
•1.嘴流规律
•油压 •回压
•油气混合物通过油嘴时， •由于在此处气体膨胀， •混合物体积流量很大，
•而油嘴直径又很小， •因而，混合物流经 •油嘴时流速极高， •可能达到临界流动
面的采油方式。
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采油工程2自喷与气举采油
•人工举升采油
•有杆泵采 油
•无杆泵采 油
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•常规有杆泵采油
•地面驱动螺杆泵采油 •气举采油 •电动潜油离心泵采油 •水力活塞泵采油 •电动潜油螺杆泵采油 •射流泵采油 •柱塞泵采油
采油工程2自喷与气举采油
•第一节 自喷井生产系统分析
•油压Pt
•井筒中的压力损失＝Pwf－Pt •油藏压力Pe
•井底流压Pwf
•油藏中的压力损失＝Pe－Pwf
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•完整的自喷井生产系统的压力损失采油示工程意2自图喷与气举采油
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采油工程2自喷与气举采油
•油井自喷生产的条件
• 油气水混合物从地层流至计量站分 离器总的压力损失为：
• 临界流动：流体的流 速达到压力波在流体介 质中的传播速度，即声 波速度时的流动状态
采油工程2自喷与气举采油
•质量流量
•根据热力学理论，气
体流动的临界压力比
为：
•喷管后压力
•
关系 •喷管前压力
•空气流过喷管的临界压力比为：
•在临界压力比条件 •下最大流量，就是 •在声速下的流量
•天然气流过喷管的临界压力比为：
采油工程2自喷与气举采油
•实际情况
•在实际的自喷油井工作中，情况要复杂得多。
• 变化的影响
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采油工程2自喷与气举采油
•(三)从油藏到分离器有油嘴系统的节点分析方法
•1.嘴流规律
•油压 •回压
•油气混合物通过油嘴时， •由于在此处气体膨胀， •混合物体积流量很大，
•而油嘴直径又很小， •因而，混合物流经 •油嘴时流速极高， •可能达到临界流动
采油工程 §1自喷与气举
§1.自喷和气举采油油井完成之后，投入生产，用什么方法进行采油，是依据油层能量的大小和合理的经济效果决定的。
所谓采油方法，通常是指将流到井底的原油采到地面上所采用的方法。
按其能量供给的方式分为两大类：自喷采油法：依靠油层自身的能量使原油喷到地面的方法。
机械采油法：依靠人工供给的能量使原油流到地面的方法。
因地层能量低而采用的注水采油和气举采油，从广义上讲也属于机械采油法，这是因为它们的能量是依靠人工供给的。
但从原油自地层流到井底再流到地面的过程来看，它们又类似自喷采油。
因此，我们注水采油和气举采油放在第一章中讲述。
自喷采油具有设备简单、管理方便、也最经济的优点。
任何油井的生产都可以分三个基本流动过程：(1). 油层渗流——从油层到井底的流动；(2). 垂直管流——从井底到井口的流动；(3) 水平或倾斜管流——从井口到分离器的流动。
对自喷井来说，原油流到井口后还有通过油咀的流动——咀流。
因此自喷井生产要经过四个流动过程，即自喷采油、垂直管流、咀流和水平或倾斜管流。
第一个流动过程——地层（油层）渗流属“地下地质”和“渗流力学”范畴，第三个流动——水平或倾斜管流属“油气集输”范畴，此处从略。
图1.1-1 典型的油井流入动态曲线§1.1油井流入动态油井流入动态是指油井产量与井底流压的关系，它反映了油藏向油井供油的能力。
表示产量与流压关系的曲线称为流入动态曲线(Inflow Performance Relationship curve)，简称IPR曲线，也称指示曲线(Index Curve)一. 单相液流的流入动态根据达西定律，油井的流动方程为：)(wf r o P P J q -= （1.1-1）J 称为采油指数。
它是一个反映油层性质、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间的关系的综合指标。
其数值等于单位压差下的油井产量。
因而可用J 的数值来评价和分析油井的生产能力。
一般都是用系统试井资料来求得采油指数，只要测得3～5个稳定工作制度下的产量及其流压，便可绘制该井的IPR 曲线。
第六章-采油方法.PPT课件
1 0.2 p wf pr来自0.8p wf pr
2
（6-2）
利用这一方程可较容易地获得油井的IPR曲线。
已知地层压力，只需一个点的生产数据 就可作出IPR，否则要4至5个实测点的生 产数据才能作IPR曲线，或已知两个稳定 生产点的数据，可作出IPR曲线。
利用Vogel方程作IPR曲线误差早期5% ，晚期20%，且绝对误差较小。
2、油气两相渗流的流入动态
随着原油不断采出，Pr ,Sg , Ko 在不同的开采时期，地层中含气饱和度不同， 采油指数不同。IPR曲线不是平行后退，而是随地 层压力变化，呈外凸的曲线。
Pwf
Pwf
q
q
溶解气驱，不同时期IPR曲线不平行 弹性驱IPR曲线平行后退
无因次IPR曲线
无因次坐标系： 横坐标：不同流压下的产量与最大产量比值 纵坐标：流压与地层压力的比值，无因次。
有杆泵一般是指利用抽
油杆上下往复运动所驱动
的柱塞式抽油泵。
一、有杆抽油装置
(Sucker Rod Pumping）
典型有杆抽油装置如图 抽油机
抽油装置 抽油泵 抽油杆
1、抽油机
游梁式抽油机主要 由游梁—连杆—曲柄 机构、减速机构、动 力设备和辅助装置等 四部分组成。
常规型 抽油机 异相型
前置型
2、抽油泵
(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； (3)咀流：多相咀流规律,咀流曲线； (4)地面管流：被油嘴分隔开。
2、全井的协调
协调条件:井底、井口产量相等,压力衔接。 协调点：两曲线的交点。
P
当q=qc时，Pwf-
Pwf
d
Pt有较低值。表
西南石油采油工程课件_自喷与气举采油103页PPT
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。采油
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。采油
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
采油工程-第二章自喷及气举采油.ppt
P
当q=qc时，Pwf-Pt 有较低值。表明
d
Pwf
Pt
C
该产量下油管中 压力损失较低。
B
qc q
四、协调点的分析
1.如Pwf Pwf1
P
q
q1
Pt
Pt1
IPR Pwf Pwf1
Pt Pt1
A
而使q1通过该油嘴需要PT的油压，
所以，q1不能完全通过油嘴，
d C
PT
而地层又以q1继续供给， 造成井底流体堆积 Pwf
0
qi
q
2.流量与井底压力的关系曲线
流入动态关系描述地层流入井筒的规律,
给出关于地层渗流的井底压力与产量的关系
如果：井口压力Pt一定，
假设油井以不同的产量qi生产，
利用压力梯度计算对应的井底流压Pwfi
流 量q q q q q q 1 2 3 4 5 6 井 底 流 压 P w f 1 P w f 2 P w f 3 P w f 4 P w f 5 P w f 6
h(D2-d2)/4=(/4)d2h
得：h=(D2/d2 -1)h
代入(2-1b)式得：
Pe=hLgD2/d2 D—套管内径 d—油管直径 h—油管在静液面
h
(2-1c)
Δh
下的沉没度。
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
第五节 气举装置与气举卸载
一、气举系统构成
1. 压缩站；
2. 地面配气站； 3. 单井生产系统；
4. 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。
图2-13
二、气举的启动压力和工作压力
当q=qc时，Pwf-Pt 有较低值。表明
d
Pwf
Pt
C
该产量下油管中 压力损失较低。
B
qc q
四、协调点的分析
1.如Pwf Pwf1
P
q
q1
Pt
Pt1
IPR Pwf Pwf1
Pt Pt1
A
而使q1通过该油嘴需要PT的油压，
所以，q1不能完全通过油嘴，
d C
PT
而地层又以q1继续供给， 造成井底流体堆积 Pwf
0
qi
q
2.流量与井底压力的关系曲线
流入动态关系描述地层流入井筒的规律,
给出关于地层渗流的井底压力与产量的关系
如果：井口压力Pt一定，
假设油井以不同的产量qi生产，
利用压力梯度计算对应的井底流压Pwfi
流 量q q q q q q 1 2 3 4 5 6 井 底 流 压 P w f 1 P w f 2 P w f 3 P w f 4 P w f 5 P w f 6
h(D2-d2)/4=(/4)d2h
得：h=(D2/d2 -1)h
代入(2-1b)式得：
Pe=hLgD2/d2 D—套管内径 d—油管直径 h—油管在静液面
h
(2-1c)
Δh
下的沉没度。
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
第五节 气举装置与气举卸载
一、气举系统构成
1. 压缩站；
2. 地面配气站； 3. 单井生产系统；
4. 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。
图2-13
二、气举的启动压力和工作压力
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通过油嘴直径的大小控制产量
地面管线总压力损失，包括 P5 和 P6 穿过井下 安全阀的 压力损失
回压
油管总压 力损失， 包括 P3 和 P4 穿过井下 节流器的 压力损失 穿过井壁 (射孔孔眼、 污染区)的 压力损失 穿过地面 油嘴的压 力损失 地面出油 管线的压 力损失 油压
套压 井底流压
(3)采油树 • 采油树是指油管头以上的部分，它的作用是控制和 调节油井的生产，引导从井中喷出的油气进入出油 管线，实现下井工具设备的起下等。采油树的主要 部件如下： • ①总闸门 • ②生产闸门 • ③清蜡闸门 • ④节流阀其作用是控制 自喷井的产量，有可调式节流阀 和固定式节流阀两种。 采气树上使用可调式节流阀， 采油树上使用固定节流阀（油嘴）。
三、自喷井分层开采生产管柱
（1）分层开采的目的意义 • 油井分层开采，水井分层配注，都是为 了在开发好高渗透层的同时，充分发挥 中、低渗透层的生产能力、调整层间矛 盾。
（2）分层开采的方法
• 自喷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。 • 单管分层开采钢材消耗较少，分采的层 数较多，我国油田仍然多采用单管分层 开采。
IPR曲线
节点（井口）流入曲线： 油压与产量的关系曲线 应用：计算出任意 产量下的井口油压压与产量的关系曲线
(二)从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法
给定的已知条件：分离器压力；油藏深度；油藏压力；饱和 压力(低于油层压力)及单相流时的采油指数J等。
1)井底为求解点
生产系统从井底分成两部分：
油藏中的流动； 从油管入口到分离器的管流系统。 由于选取中间节点(井底)为求解点，
求解时，要从两端(井底和分离器)开
始，设定一组流量，对这两部分分别 计算至求解点上的压力(井底流压，亦
即油管鞋压力)与流量的关系曲线。
简单管流系统
节点（井底）流入 曲线：油藏中流动 的IPR曲线；
油井自喷生产的条件
油气水混合物从地层流至计量站分离器总的压力损失为：
生产压差＋井筒损失＋油嘴损失＋地面管线损失
P总 P生 P井筒 P嘴 P管线
油井自喷生产的条件
Pe P总
• （1）从油层到井底的地下渗流 该阶段压力损失占整个流动过积压力总损失的10%～15%。 • （2）从井底到井口的垂直或倾斜管流 该阶段压力损失占总压降的30%～80%。 • （3）经油嘴流出井口的嘴流 井筒流体通过油嘴节流后的压力损失一般占总压降的 5%～30% • （4）通过地面出油管线流至集油站分离器的近似水平 管流 该阶段压力损失一般占总压降的5%～10%。
(一)油藏与油管两个子系统的节点分析
给定已知条件：油藏深度；油管直径；气油比；含水；油、气、 水密度；油藏压力；饱和压力(低于油层压力)及单相流时的采 油指数。 节点（井底）流入曲线:IPR曲线
1)井底为求解点
当油压已知时，可 以井底为求解点。 交点：该系统 在所给条件下 可获得的油井 产量及相应的 井底流压。
（2）油管头： 装在套管头的上面，它包括油管悬挂器和套管四通。油管悬 挂器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。目前油田上普遍采用的油管头如图2-3所示。顶丝法兰 盘装在套管四通上，油管挂坐在顶丝法兰的座上，并起到挤压 盘根密封油、套环形空间的作用，同时起到卡住油管，防止井 内压力太高时将油管柱顶出的作用。
利用油层自身能 量将原油举升到 地面的采油方式。 人工给井筒流体 增加能量将井底 原油举升至地面 的采油方式。
人工举升采油
常规有杆泵采油
有杆泵采油
地面驱动螺杆泵采油 人工举升采油
气举采油
电动潜油离心泵采油 无杆泵采油 水力活塞泵采油 电动潜油螺杆泵采油 水力射流泵采油
柱塞泵采油
第一节 自喷井生产设备及工艺流程
• （1）什么是自喷采油？
• （2）最经济的采油方式是什么？
第一节 自喷井生产设备及工艺流程
为了使自喷井保持正常生产，必须在井口安 装能够控制、调节油气产量的井口装置。能控 制和调节自喷井油气产量并把产出的油气进行 集输的设备称为自喷井的井场流程。在多油层 开采条件下，需要进行分层开采。本节介绍自 喷井的生产设备、工艺流程和分层开采生产管 柱。 本节主要介绍以下内容： • （1）自喷井井口装置； • （2）自喷井流程； • （3）自喷井分层开采生产管柱。
二、自喷井流程
• 油、气在井口所通过的能控制和调节油、气产量并把产 出的油、气进行集输的一套设备称为自喷井的井场流程。 • 一般自喷井井场流程有以下的作用：控制和调节油井的 产量；录取油井的动态资料。 • 一般最简单的井口流程是一套能控制、调节油、气产量 的采油树，及油、气混输的管线和设备，如图2-6所示。
一、自喷井井口装置
目前现场使用的井口装置种类较多，其结构都是由套管 头、油管头和采油树三部分组成
（1）套管头 • 套管头是连接套管和各种井口装置的一种部件。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提供过渡连接。套管 头在井口装置的下端，由本体、套管悬挂器和密封组件组成。 图2-2为连接两层套管的套管头结构。
2)井口为求解点
设定一组产量，通 过IPR曲线A可计算 出一组井底流压， 然后通过井筒多相 流计算可得一组井 口油压曲线B。
Pa-Pb是在油管 中消耗的压力 曲线B的形状：油管的上下压 差(Pa-Pb)并不总是随着产量 的增加而加大。产量低时，管 内流速低，滑脱损失大；产量 高时，摩擦损失大，这两种情 况均可造成管内压力损耗大。
求解点在井口的解
求解点选在井口的目的：
研究不同直径油管 和出油管线对生产 动态的影响，便于
选择油管及出油管
线的直径。
不同直径的油管和出油管线的井口解
3)分离器为求解点
以油藏为起点，分离器为终点，计算并绘制 分离器压力与产量关系曲线 交点：给定 分离器压力 下的产量
分离压力与产量关系
求解点选在分离器处的目的： 研究分离器压力油井生产的影响 说明：
节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展
协 调 条 件
质量守恒
能量(压力)守恒 热量守恒
• 节点可分为普通节点和函数节点两类。 • 普通节点：一般指两段不同流动过程的 衔接点，在这类节点处不产生与流量有 关的压降。 • 函数节点：在函数节点上的压力是不连 续的，液流穿过函数节点时产生压降， 其压降的大小为流量的函数，故这类节 点称为函数节点。
• （4）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，我国油田多采用单管分层开采。
• （5）单管分层开采生产管柱主要是由封隔器、配产器和油管串接 起来的管柱结构。
第二节 自喷井节点系统分析
一、自喷井生产系统组成
地层渗流 自喷井生产 的四个基本 流动过程 井筒多相管流 地面水平或倾斜管流 嘴流 —生产流体通过油嘴(节流器)的流动,
• 单管分层开采生产管柱主要是 由封隔器、配产器和油管串接 起来的管柱结构。 • 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：控制所 对应油层的生产压差，实现各 层段的定量配产开采。
本节小结
• （1）目前现场使用的井口装置种类较多，其结构都是由套管头、 油管头和采油树三部分组成。 • （2）一般自喷井井场流程的作用是控制和调节油井的产量、录取 油井的动态资料。 • （3）油井分层开采，水井分层配注，都是为了在开发好高渗透层 的同时，充分发挥中、低渗透层的生产能力、调整层间矛盾。
二、自喷井节点分析
节点系统分析法： 应用系统工程原理， 把整个油井生产系 统分成若干子系统， 研究各子系统间的 相互关系及其对整 个系统工作的影响， 为系统优化运行及 参数调控提供依据。
自喷井生产系统节点位置
节点系统分析对象：整个油井生产系统
油藏渗流子系统
自喷井生产系统组成：
井筒流动子系统
油嘴(节流器)流动子系统 地面管流子系统
分离器压力对后 续工程设备选择 和效率有影响， 需要进行经济技 术的综合考虑。
分离器压力对不同油井产量的影响
4)平均油藏压力为求解点
假设一组产量 分离器压力→井口压力→井底压力→油藏平均压力,油藏平均 压力与流量关系曲线。
以油藏压力为求解点的 目的：
①研究在给定条件下油藏平 均压力对油井生产的影响
求解点：为使问题获得解决的节点。
求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题。
25
¦ ¹ Á Ñ
20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70
协调点 节点流出曲线 节点流入曲线 协调曲线示意图
ú ² ¿ Á
流入段的产量等于流出段的排量，并且流入段的剩余压力等于流出段所需要的起点压力 协调点上下游能够稳定协调工作。
增产措施对油井产量的影响
预测未来产量
油井流动效率改变的影响
2)井口为求解点
生产系统分为地面管线和分离器、 油管和油藏两个子系统。
地面管线和分离器部分 油管和油藏部分
流入曲线：油藏压力为起点计算不同流量下 的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。 流出曲线： 以分离器压 力为起点计 算地面管流 动态曲线。 交点： 产量及 井口压 力。
节点（井底）流出曲线: 由井口油压所计算的井 底流压与产量的关系曲 线。
管鞋压力与产量关系曲线
代表在Pwf1下 代表在Pwf2下 有产量为q1的 有能把产量为 油流到井底 q2的油举升到 地面 Pwf1 Pwf2 q1<q2 供小于求， 油井不协调
q3<q4，供大于求， 油井不协调
q3
q1
q4 q2
节点（井底）流 出曲线：以分离 器压力为起点通 过水平或倾斜管 流计算得井口油 压，再通过井筒 多相流计算得油 管入口压力与流 量的关系曲线。
地面管线总压力损失，包括 P5 和 P6 穿过井下 安全阀的 压力损失
回压
油管总压 力损失， 包括 P3 和 P4 穿过井下 节流器的 压力损失 穿过井壁 (射孔孔眼、 污染区)的 压力损失 穿过地面 油嘴的压 力损失 地面出油 管线的压 力损失 油压
套压 井底流压
(3)采油树 • 采油树是指油管头以上的部分，它的作用是控制和 调节油井的生产，引导从井中喷出的油气进入出油 管线，实现下井工具设备的起下等。采油树的主要 部件如下： • ①总闸门 • ②生产闸门 • ③清蜡闸门 • ④节流阀其作用是控制 自喷井的产量，有可调式节流阀 和固定式节流阀两种。 采气树上使用可调式节流阀， 采油树上使用固定节流阀（油嘴）。
三、自喷井分层开采生产管柱
（1）分层开采的目的意义 • 油井分层开采，水井分层配注，都是为 了在开发好高渗透层的同时，充分发挥 中、低渗透层的生产能力、调整层间矛 盾。
（2）分层开采的方法
• 自喷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。 • 单管分层开采钢材消耗较少，分采的层 数较多，我国油田仍然多采用单管分层 开采。
IPR曲线
节点（井口）流入曲线： 油压与产量的关系曲线 应用：计算出任意 产量下的井口油压压与产量的关系曲线
(二)从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法
给定的已知条件：分离器压力；油藏深度；油藏压力；饱和 压力(低于油层压力)及单相流时的采油指数J等。
1)井底为求解点
生产系统从井底分成两部分：
油藏中的流动； 从油管入口到分离器的管流系统。 由于选取中间节点(井底)为求解点，
求解时，要从两端(井底和分离器)开
始，设定一组流量，对这两部分分别 计算至求解点上的压力(井底流压，亦
即油管鞋压力)与流量的关系曲线。
简单管流系统
节点（井底）流入 曲线：油藏中流动 的IPR曲线；
油井自喷生产的条件
油气水混合物从地层流至计量站分离器总的压力损失为：
生产压差＋井筒损失＋油嘴损失＋地面管线损失
P总 P生 P井筒 P嘴 P管线
油井自喷生产的条件
Pe P总
• （1）从油层到井底的地下渗流 该阶段压力损失占整个流动过积压力总损失的10%～15%。 • （2）从井底到井口的垂直或倾斜管流 该阶段压力损失占总压降的30%～80%。 • （3）经油嘴流出井口的嘴流 井筒流体通过油嘴节流后的压力损失一般占总压降的 5%～30% • （4）通过地面出油管线流至集油站分离器的近似水平 管流 该阶段压力损失一般占总压降的5%～10%。
(一)油藏与油管两个子系统的节点分析
给定已知条件：油藏深度；油管直径；气油比；含水；油、气、 水密度；油藏压力；饱和压力(低于油层压力)及单相流时的采 油指数。 节点（井底）流入曲线:IPR曲线
1)井底为求解点
当油压已知时，可 以井底为求解点。 交点：该系统 在所给条件下 可获得的油井 产量及相应的 井底流压。
（2）油管头： 装在套管头的上面，它包括油管悬挂器和套管四通。油管悬 挂器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。目前油田上普遍采用的油管头如图2-3所示。顶丝法兰 盘装在套管四通上，油管挂坐在顶丝法兰的座上，并起到挤压 盘根密封油、套环形空间的作用，同时起到卡住油管，防止井 内压力太高时将油管柱顶出的作用。
利用油层自身能 量将原油举升到 地面的采油方式。 人工给井筒流体 增加能量将井底 原油举升至地面 的采油方式。
人工举升采油
常规有杆泵采油
有杆泵采油
地面驱动螺杆泵采油 人工举升采油
气举采油
电动潜油离心泵采油 无杆泵采油 水力活塞泵采油 电动潜油螺杆泵采油 水力射流泵采油
柱塞泵采油
第一节 自喷井生产设备及工艺流程
• （1）什么是自喷采油？
• （2）最经济的采油方式是什么？
第一节 自喷井生产设备及工艺流程
为了使自喷井保持正常生产，必须在井口安 装能够控制、调节油气产量的井口装置。能控 制和调节自喷井油气产量并把产出的油气进行 集输的设备称为自喷井的井场流程。在多油层 开采条件下，需要进行分层开采。本节介绍自 喷井的生产设备、工艺流程和分层开采生产管 柱。 本节主要介绍以下内容： • （1）自喷井井口装置； • （2）自喷井流程； • （3）自喷井分层开采生产管柱。
二、自喷井流程
• 油、气在井口所通过的能控制和调节油、气产量并把产 出的油、气进行集输的一套设备称为自喷井的井场流程。 • 一般自喷井井场流程有以下的作用：控制和调节油井的 产量；录取油井的动态资料。 • 一般最简单的井口流程是一套能控制、调节油、气产量 的采油树，及油、气混输的管线和设备，如图2-6所示。
一、自喷井井口装置
目前现场使用的井口装置种类较多，其结构都是由套管 头、油管头和采油树三部分组成
（1）套管头 • 套管头是连接套管和各种井口装置的一种部件。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提供过渡连接。套管 头在井口装置的下端，由本体、套管悬挂器和密封组件组成。 图2-2为连接两层套管的套管头结构。
2)井口为求解点
设定一组产量，通 过IPR曲线A可计算 出一组井底流压， 然后通过井筒多相 流计算可得一组井 口油压曲线B。
Pa-Pb是在油管 中消耗的压力 曲线B的形状：油管的上下压 差(Pa-Pb)并不总是随着产量 的增加而加大。产量低时，管 内流速低，滑脱损失大；产量 高时，摩擦损失大，这两种情 况均可造成管内压力损耗大。
求解点在井口的解
求解点选在井口的目的：
研究不同直径油管 和出油管线对生产 动态的影响，便于
选择油管及出油管
线的直径。
不同直径的油管和出油管线的井口解
3)分离器为求解点
以油藏为起点，分离器为终点，计算并绘制 分离器压力与产量关系曲线 交点：给定 分离器压力 下的产量
分离压力与产量关系
求解点选在分离器处的目的： 研究分离器压力油井生产的影响 说明：
节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展
协 调 条 件
质量守恒
能量(压力)守恒 热量守恒
• 节点可分为普通节点和函数节点两类。 • 普通节点：一般指两段不同流动过程的 衔接点，在这类节点处不产生与流量有 关的压降。 • 函数节点：在函数节点上的压力是不连 续的，液流穿过函数节点时产生压降， 其压降的大小为流量的函数，故这类节 点称为函数节点。
• （4）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，我国油田多采用单管分层开采。
• （5）单管分层开采生产管柱主要是由封隔器、配产器和油管串接 起来的管柱结构。
第二节 自喷井节点系统分析
一、自喷井生产系统组成
地层渗流 自喷井生产 的四个基本 流动过程 井筒多相管流 地面水平或倾斜管流 嘴流 —生产流体通过油嘴(节流器)的流动,
• 单管分层开采生产管柱主要是 由封隔器、配产器和油管串接 起来的管柱结构。 • 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：控制所 对应油层的生产压差，实现各 层段的定量配产开采。
本节小结
• （1）目前现场使用的井口装置种类较多，其结构都是由套管头、 油管头和采油树三部分组成。 • （2）一般自喷井井场流程的作用是控制和调节油井的产量、录取 油井的动态资料。 • （3）油井分层开采，水井分层配注，都是为了在开发好高渗透层 的同时，充分发挥中、低渗透层的生产能力、调整层间矛盾。
二、自喷井节点分析
节点系统分析法： 应用系统工程原理， 把整个油井生产系 统分成若干子系统， 研究各子系统间的 相互关系及其对整 个系统工作的影响， 为系统优化运行及 参数调控提供依据。
自喷井生产系统节点位置
节点系统分析对象：整个油井生产系统
油藏渗流子系统
自喷井生产系统组成：
井筒流动子系统
油嘴(节流器)流动子系统 地面管流子系统
分离器压力对后 续工程设备选择 和效率有影响， 需要进行经济技 术的综合考虑。
分离器压力对不同油井产量的影响
4)平均油藏压力为求解点
假设一组产量 分离器压力→井口压力→井底压力→油藏平均压力,油藏平均 压力与流量关系曲线。
以油藏压力为求解点的 目的：
①研究在给定条件下油藏平 均压力对油井生产的影响
求解点：为使问题获得解决的节点。
求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题。
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20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70
协调点 节点流出曲线 节点流入曲线 协调曲线示意图
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流入段的产量等于流出段的排量，并且流入段的剩余压力等于流出段所需要的起点压力 协调点上下游能够稳定协调工作。
增产措施对油井产量的影响
预测未来产量
油井流动效率改变的影响
2)井口为求解点
生产系统分为地面管线和分离器、 油管和油藏两个子系统。
地面管线和分离器部分 油管和油藏部分
流入曲线：油藏压力为起点计算不同流量下 的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。 流出曲线： 以分离器压 力为起点计 算地面管流 动态曲线。 交点： 产量及 井口压 力。
节点（井底）流出曲线: 由井口油压所计算的井 底流压与产量的关系曲 线。
管鞋压力与产量关系曲线
代表在Pwf1下 代表在Pwf2下 有产量为q1的 有能把产量为 油流到井底 q2的油举升到 地面 Pwf1 Pwf2 q1<q2 供小于求， 油井不协调
q3<q4，供大于求， 油井不协调
q3
q1
q4 q2
节点（井底）流 出曲线：以分离 器压力为起点通 过水平或倾斜管 流计算得井口油 压，再通过井筒 多相流计算得油 管入口压力与流 量的关系曲线。