3常用采油管柱图
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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。
采油管柱与井下工具讲座
总长，mm
重量，kN
钢体最大外径，mm
钢体最小内径，mm
725 25.8 102
坐封力，kN 工作压差，MPa 工作温度0C
适用套管内径，mm
120～180
117.1～127.7 146.3～154.3 153.8～163.8 220.5～228.5
两端连接螺纹
2 7/8TBG
2 7/8TBG
2 7/8TBG
31/2TBG
(3) Z331型封隔器
该工具是一种靠皮碗与套管的过盈和井 照片\照片 002.JPG 内压差密封油套环空的一种自封式封隔器, 不需动管柱或打压坐封，随管柱下入就可封 隔油套环空。主要适用于油井找水、酸化、 洗井、验漏等工艺管柱中。
(3) Z331型封隔器
技术规范：
参数 总长，mm 刚体最大外径， mm 最小内通径， mm 工作压差， MPa 适用套管内径， mm 两端连接螺纹 Z331－102 502 102 51 Z331－115 552 115 62 40
分类代号 支撑方式 坐封方式 解封方式 钢体最大外径
例：Y441-115
分类名称
分类代号
自封式
Z
压缩式
Y
锲入式
X
扩张式
K
分类代号
支撑方式
坐封方式
解封方式
钢体最大外径
支撑方 式名称 支撑方 式代号
尾管
单向卡瓦 双向卡瓦 无支撑
锚瓦
1
2
3
4
5
分类代号
支撑方式
坐封方式
解封方式
钢体最大外径
坐封方 式名称 坐封方 式代号
(4) Y441型双向锚定封隔器
特点：
常用井下工具原理与用途
工作压差：35MPa；工作温度：150℃；解封负荷：30-40kN
26
4、卡瓦式封隔器 5）Y453永久式封隔器
用途：用于高压注水、堵水采气、封堵底层等施工作业 。 工作原理：坐封时，向油管内投钢球，打压推动三级坐封活塞下移， 剪断坐封销钉，继续提高压力，坐封工具推动上卡瓦、上锥体下行， 同时压缩胶筒，到额定坐封压力时实现封隔器的坐封坐卡。解封： 下入平底磨鞋进行钻铣，即可实现封隔器解封。 主要技术参数： 工作压差：50MPa； 工作温度：150℃
21
4、卡瓦式封隔器 1）Y211封隔器
用途：用于采油、卡堵、找水、分层试油、酸化压裂。 工作原理：按所需高度上提管柱后下放管柱，由扶正器沿中心管轨 迹槽运动，使轨迹销钉从原来短槽到坐封位置时的长槽上死点，从 卡瓦被锥体撑开卡在套管壁上。同时在一定管柱重量作用下压缩胶 筒密封油套环形空间。上提管柱解封。 主要技术参数
用途：用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化。不仅可单独使用， 还可与卡瓦式封隔器或支撑卡瓦配套使用。 工作原理：坐封：按所需坐封高度下放管柱。下接头与尾管连接， 以井底或下部支撑卡瓦为支点，管柱重量下压，剪断坐封销钉，压 缩胶筒下行，使胶筒膨胀坐封，密封油套环形空间。解封：上提管 柱解封。 主要技术参数
32
4）油管锚
1、锚类
工作原理： 油管锚主要用于深抽管柱的锚定，对管柱施加预拉张力，以消除其 纵向伸缩及弯曲，平均提高泵效可以达到10%以上，降低抽油机能 耗，减轻抽油杆与油管之间的摩擦，减少杆管断脱和漏失，延长检 泵周期，增产降耗显著。
33
1、锚类 5）螺杆泵油管锚
工作原理： 螺杆泵油管锚主要用于锚定螺杆泵生产管柱，以消除管柱的径向旋 转，防止油管脱扣。
工作压差：35MPa 工作温度：120℃
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4、卡瓦式封隔器 5）Y453永久式封隔器
用途：用于高压注水、堵水采气、封堵底层等施工作业 。 工作原理：坐封时，向油管内投钢球，打压推动三级坐封活塞下移， 剪断坐封销钉，继续提高压力，坐封工具推动上卡瓦、上锥体下行， 同时压缩胶筒，到额定坐封压力时实现封隔器的坐封坐卡。解封： 下入平底磨鞋进行钻铣，即可实现封隔器解封。 主要技术参数： 工作压差：50MPa； 工作温度：150℃
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4、卡瓦式封隔器 1）Y211封隔器
用途：用于采油、卡堵、找水、分层试油、酸化压裂。 工作原理：按所需高度上提管柱后下放管柱，由扶正器沿中心管轨 迹槽运动，使轨迹销钉从原来短槽到坐封位置时的长槽上死点，从 卡瓦被锥体撑开卡在套管壁上。同时在一定管柱重量作用下压缩胶 筒密封油套环形空间。上提管柱解封。 主要技术参数
用途：用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化。不仅可单独使用， 还可与卡瓦式封隔器或支撑卡瓦配套使用。 工作原理：坐封：按所需坐封高度下放管柱。下接头与尾管连接， 以井底或下部支撑卡瓦为支点，管柱重量下压，剪断坐封销钉，压 缩胶筒下行，使胶筒膨胀坐封，密封油套环形空间。解封：上提管 柱解封。 主要技术参数
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4）油管锚
1、锚类
工作原理： 油管锚主要用于深抽管柱的锚定，对管柱施加预拉张力，以消除其 纵向伸缩及弯曲，平均提高泵效可以达到10%以上，降低抽油机能 耗，减轻抽油杆与油管之间的摩擦，减少杆管断脱和漏失，延长检 泵周期，增产降耗显著。
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1、锚类 5）螺杆泵油管锚
工作原理： 螺杆泵油管锚主要用于锚定螺杆泵生产管柱，以消除管柱的径向旋 转，防止油管脱扣。
工作压差：35MPa 工作温度：120℃
气举采油
pi 1 p max pt (i 1)
pi 1 10 1 g
四、 连续气举设计
1. 气举井内的压力及其分布（如图11-31所示 ）
1）套管内的气柱静压力近似直线分布，即
p g ( x) p c 0 (1
gsc gTsc x
p sc Tav Z av
)
(11-35)
带有封隔器的管柱称为半闭式管柱，它既可用于 连续气举，也可用于间歇气举。这种管柱虽然克服了开 式管柱的某些缺点，但对于间歇气举仍不能防止大量注 入气进入油管后，通过油管对地层的作用。
(3) 闭式管柱
闭式管柱，是在半闭式管柱的油管底部加单流阀， 以防止注气压力通过油管作用在油层上。闭式管柱只适 用于间歇气举。此外，还有一些特殊的气举装置，如用 于间歇气举的各种箱式(腔式)及柱塞气举装置等。
L1 g ≥ p e
≥ h' 1 g
式中 p e ——气举时的启动压力，Pa；
1 ——井内液体密度，kg/m3；
L——油管长度，m
三、 气举阀及其下入深度
在压缩机的额定工作压力有限的情况下，为实现气举就 需降低启动压力。最常用的是在油管柱上装设气举阀。
1. 气举阀工作简况
p wf p wh G Duf H gi G Ddf ( H 0 L)
5）平衡点套压与注气点油管内压力之差Δp是为了保证 注入气通过工作阀进入油管并排出注气点以上的井内 液体。
2. 限定井口油压和注气量条件下注气点深度和 产量的确定
连续气举设计的内容是很丰富的，这里仅以限定井口 油压和注气量条件下确定注气点深度和产量为例，来 说明气举设计方法及其与节点系统分析的联系。在有 些情况下并不规定产量，而是希望在可提供的注气压 力和注气量下，尽量获得最大可能的产量，其确定注 气点深度及产量的步骤如下所述(图11-32)。
_第二章_自喷与气举采油
Pf（test 1）
Pf（test 2） Pf（test 2） qo（test 2） 1 0 .2 0.8 P qo max Pr r
2
② 给定不同流压，计算相应的产量 ③ 根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线
非完善井Vogel方程的修正 油水井的非完善性：
单相液体流入动态－非达西渗流
条件：当油井产量很高时，在井底附近将出现非达 西渗流： 如果在单相流动条件出现非达西渗滤，也可 利用试井所得的产量和压力资料求得C和D值。
Pr Pf Cq Dq
2
Pr Pf q
C Dq
由试井资料绘制的 Pr Pwf / q ～ q 直线的斜率为D， 其截距则为C。
Petrobras提出了计算三相流动IPR曲线的方法。 综合IPR曲线的实质: 按含水率取纯油IPR 曲线和水IPR曲线的加权 平均值。当已知测试点 计算采液指数时，是按 产量加权平均；当预测 产量或流压时是按流压 加权平均。
油气水三相IPR 曲线
三、单相垂直管流
当井口压力大于原油的饱和压力时，井筒内单相原油 。
1、站上计量并供热流程
采油树
热载体控制阀门 供热载体管线
井站 管线
2、站上计量井站联合供热流程
1－总闸门 6－出油管线
2－生产闸门 7－热油管线
3－油嘴及油嘴保温套 4－加热炉 8－套管闸门
5－分气包
9－水套炉供气管线 10－火嘴 14－井口房回水管线
11－热水管线 12－防喷管保温套 13－井口房散热片
我国主要用单管分采，特殊井或层间 干扰严重的井用多管分采。
分层配产管柱
主要是由油管、封隔器、配产器、 丝堵或底部单向阀等串接组成。可进行 分层采油。
采油工程课件--采油工程3
采油工程基础知识
讲课教师： 陈 晶
第三章、油水井站管理
第一节
井口设备及维护保养
一、井口设备的组成
（一）、采油树的作用 1、悬挂油管、承托井内全部油管 的重量 2、密封油、套管之间的环形空间
3、控制和调节油井的生产；
4、录取油、套压力资料，测试， 清蜡等日常管理；
5、保证各项作业的顺利进行。
第一节
174、计量间油阀组有来油汇管、（ ）两大部分。 A、计量汇管 B、掺水汇管 C、热洗汇管 D、输气汇管 175、计量间油阀组主要是用来（ ）。 A、集汇单井来油、控制量油 B、单井产液量、产气量 C、集汇单井热洗、掺水量 D、单井产液量、产气量、掺 水量 176、计量间水阀组有掺水汇管、（ ）两大部分。 A、计量汇管 B、来油汇管 C、热洗汇管 D、输气汇管 177、计量间水阀组主要是用来（ ）。 A、集汇单井来油、控制量油 B、单井产液量、产气量 C、单井产液量、产气量、掺水量 D、集汇单井热洗、掺水量
套管测试阀 套管热洗阀 井下管柱
直通阀
生产管 掺水管
2、双管生产流程：
如果抽油机井产能较高，不需要掺水伴热，就可 改为双管生产流程，在正常生产流程状态下打开直通 阀（注意：在计量间及时打开双管生产回油阀，同时 关闭掺水总阀），关闭掺水阀就可出油生产。
封井器 生产阀 油压阀 生产总阀 掺水阀 回压阀
第二节
计量间及其辅助设备
计量间是采油井汇集油气计量、掺水、热洗 的处理中心
计量间的组成：采油汇管阀组（油阀组)、掺水阀组 （水阀组）、油气计量装臵
第二节
计量间及其辅助设备
一、分离器的种类
按外形可分为：立式、卧式、球形。
按用途可分为：生产分离器、计量分离器、
讲课教师： 陈 晶
第三章、油水井站管理
第一节
井口设备及维护保养
一、井口设备的组成
（一）、采油树的作用 1、悬挂油管、承托井内全部油管 的重量 2、密封油、套管之间的环形空间
3、控制和调节油井的生产；
4、录取油、套压力资料，测试， 清蜡等日常管理；
5、保证各项作业的顺利进行。
第一节
174、计量间油阀组有来油汇管、（ ）两大部分。 A、计量汇管 B、掺水汇管 C、热洗汇管 D、输气汇管 175、计量间油阀组主要是用来（ ）。 A、集汇单井来油、控制量油 B、单井产液量、产气量 C、集汇单井热洗、掺水量 D、单井产液量、产气量、掺 水量 176、计量间水阀组有掺水汇管、（ ）两大部分。 A、计量汇管 B、来油汇管 C、热洗汇管 D、输气汇管 177、计量间水阀组主要是用来（ ）。 A、集汇单井来油、控制量油 B、单井产液量、产气量 C、单井产液量、产气量、掺水量 D、集汇单井热洗、掺水量
套管测试阀 套管热洗阀 井下管柱
直通阀
生产管 掺水管
2、双管生产流程：
如果抽油机井产能较高，不需要掺水伴热，就可 改为双管生产流程，在正常生产流程状态下打开直通 阀（注意：在计量间及时打开双管生产回油阀，同时 关闭掺水总阀），关闭掺水阀就可出油生产。
封井器 生产阀 油压阀 生产总阀 掺水阀 回压阀
第二节
计量间及其辅助设备
计量间是采油井汇集油气计量、掺水、热洗 的处理中心
计量间的组成：采油汇管阀组（油阀组)、掺水阀组 （水阀组）、油气计量装臵
第二节
计量间及其辅助设备
一、分离器的种类
按外形可分为：立式、卧式、球形。
按用途可分为：生产分离器、计量分离器、
配管柱基础知识及方法
? 注：注水管柱完成深度应在油层射孔井段底 界10m以下。
二、找水管柱
? 计算方法同（一）。 ? 注：完成深度应在射孔井段底界以下 ? 5m-10m 。
三、机械采油井管柱 ? 泵挂深度 =油补距 +油管挂长度 +油管挂
短节长度 +油管累计长度 +泵筒吸入口以上 工具长度。 ? 注：按设计的泵挂深度和尾管完成深度 组配。
Y344-114 封隔器Ⅱ× 2055.15
m
偏心配水器Ⅲ 625-3 × 2134.88 m
循环凡尔 d44mm ×2144.84 m
喇叭口 d62mm ×2154.74
m
人工井底： 2163.74m
? 最后要核实数据，确保各工具深度准 确，符合施工要求
要 工具与工具之间的油管根数均需在 Nhomakorabea求
与工具连接的油管上打上明显的标 记。
4、把剩余不下井的油管，用麻绳捆 好，使其与下井油管隔开，以免多 下或少下油管。
三、组配管柱的计算方法
一、注水管柱
? 完成深度 =油补距 +油管挂长度 +油管挂短节长 度+油管累计长度 +工作筒长度 +喇叭口长度 +其 他工具长度
（5）封2与配3之间油管长：
? 中间油管长：
? h油=H配3-H封2- h封2下-h配3
?
=2135-2055.15-0.68-0.81
?
=78.36(m)
? 油管8根78.24m
? 配3深度上移0.12m，则配3深度：2134.88m
（6）配3与凡尔之间油管长：
? 中间油管长：
? h油=H凡尔-H配3-h凡尔
四、分层管柱
? 1、单级封隔器管柱 ? 完成深度 =油补距+油管挂长度 +油管挂短节长度
二、找水管柱
? 计算方法同（一）。 ? 注：完成深度应在射孔井段底界以下 ? 5m-10m 。
三、机械采油井管柱 ? 泵挂深度 =油补距 +油管挂长度 +油管挂
短节长度 +油管累计长度 +泵筒吸入口以上 工具长度。 ? 注：按设计的泵挂深度和尾管完成深度 组配。
Y344-114 封隔器Ⅱ× 2055.15
m
偏心配水器Ⅲ 625-3 × 2134.88 m
循环凡尔 d44mm ×2144.84 m
喇叭口 d62mm ×2154.74
m
人工井底： 2163.74m
? 最后要核实数据，确保各工具深度准 确，符合施工要求
要 工具与工具之间的油管根数均需在 Nhomakorabea求
与工具连接的油管上打上明显的标 记。
4、把剩余不下井的油管，用麻绳捆 好，使其与下井油管隔开，以免多 下或少下油管。
三、组配管柱的计算方法
一、注水管柱
? 完成深度 =油补距 +油管挂长度 +油管挂短节长 度+油管累计长度 +工作筒长度 +喇叭口长度 +其 他工具长度
（5）封2与配3之间油管长：
? 中间油管长：
? h油=H配3-H封2- h封2下-h配3
?
=2135-2055.15-0.68-0.81
?
=78.36(m)
? 油管8根78.24m
? 配3深度上移0.12m，则配3深度：2134.88m
（6）配3与凡尔之间油管长：
? 中间油管长：
? h油=H凡尔-H配3-h凡尔
四、分层管柱
? 1、单级封隔器管柱 ? 完成深度 =油补距+油管挂长度 +油管挂短节长度
采油工程设计指南
采油工程设计指南采油工程设计第一节完井工程设计一、完井方法1、油藏工程及采油工程对完井的要求列出各方案的井别及数量：采油井、注水井（或注气井）、水平井、丛式井、多底井、观察井及水源井等。
2、井身结构确定1）套管程序的确定根据原始地层压力和破裂压力剖面、注水压力，确定井身结构层次、下深和水泥面返高。
根据采油工程要求确定完井方式、完钻井眼尺寸及油层套管尺寸。
给出套管程序：（1）表层套管：钢级×外径×壁厚（2）技术套管：钢级×外径×壁厚（3）生产套管：钢级×外径×壁厚绘出完井工程示意图。
2）水泥固井根据要求确定注水泥方式（一次注水泥，分级注水泥或管外封隔器注水泥），根据油藏要求确定水泥性能、返高及主要外加剂和外加剂的数量。
3、完井设计根据油藏特性优选完井方法。
①.套管固井射孔完井若采用套管固井射孔完井，生产套管内径应与最大产油量油管相匹配，并要考虑大修和侧钻更新的要求。
在此基础上选择生产套管的尺寸、钢级、强度、壁厚、螺纹连接类型、螺纹密封脂的类型及上扣扭矩。
若尾管完井，则要给出悬挂深度及悬挂方式。
②.裸眼完井确定是采用先期裸眼完井还是后期裸眼完井。
③.割缝衬管完井割缝衬管完井，要确定缝割的形状、缝口宽度、缝眼排列形式及数量。
若尾管完井，给出悬挂深度及悬挂方式。
若选用定向井和水平井则要考虑套管弯曲，套管螺纹承受的拉力、螺纹的密封问题，造斜段过泵及井下工具等问题。
④.砾石充填完井砾石充填完井时要根据筛管及砾石充填设计要求，（比如绕丝筛管尺寸及缝隙尺寸要求，砾石质量要求、扩眼尺寸及工艺要求等确定充填砾石中径，携砂液配方及性能。
⑤.预充填烧丝筛管完井对预充填烧丝筛管完井进行施工设计。
⑥.其它防砂完成井是否选择有金属纤维防砂筛管、陶瓷防砂、化学预包砂人工井壁等完井，根据具体储层条件来筛选。
对事故井和抢险井的完井方法按现场条件来决定。
4、自喷井系统装置选择1）井口装置优选自喷井井口装置（采油树）的型号、连接基本形式（法兰、卡箍连接）、最大工作压力及公称通径和试压等级。