1、第六章第六章 油氣開發(fā)與采油油氣開發(fā)與采油Chapter 6 Exploitation and Production 油田開發(fā)就是依靠詳探成果油田開發(fā)就是依靠詳探成果和必要的生產(chǎn)性開發(fā)實驗，制定和必要的生產(chǎn)性開發(fā)實驗，制定開發(fā)方案，對其進行建設(shè)和投資。開發(fā)方案，對其進行建設(shè)和投資。詳探的主要任務(wù)是：詳探的主要任務(wù)是： (1)研究油藏空間分布；研究油藏空間分布； (2)確定油氣藏的邊界；確定油氣藏的邊界； (3)弄清油氣藏的巖石、流體特性；弄清油氣藏的巖石、流體特性； (4)計算二級（未開發(fā)儲量）計算二級（未開發(fā)儲量） 在國外，開發(fā)階段是指油氣藏在國外，開發(fā)階段是指油氣藏開采以前的那一階段，即投

2、資階段。開采以前的那一階段，即投資階段。 （1）鉆井投資（占總投資的一半）鉆井投資（占總投資的一半以上）；以上）； （2）地面建設(shè)（通訊、交通、生）地面建設(shè)（通訊、交通、生活、運輸）。活、運輸）。 這階段沒有收入或收入極低。這階段沒有收入或收入極低。任務(wù)：任務(wù)：(1) 生產(chǎn)性開發(fā)實驗；生產(chǎn)性開發(fā)實驗； (2) 開發(fā)方案的制訂和調(diào)整；開發(fā)方案的制訂和調(diào)整； (3) 油、氣開采；油、氣開采； (4) 提高原油采收率。提高原油采收率。開發(fā)階段：從詳探結(jié)束到油藏開發(fā)階段：從詳探結(jié)束到油藏廢棄整個階段（中國）廢棄整個階段（中國） 采油作業(yè)：屬于油氣田開發(fā)的一采油作業(yè)：屬于油氣田開發(fā)的一部分，其任務(wù)是使井

3、中的流體流至地部分，其任務(wù)是使井中的流體流至地面，具體包括：抽油、氣舉、維修、面，具體包括：抽油、氣舉、維修、增產(chǎn)、測試、注水、油氣水分離等。增產(chǎn)、測試、注水、油氣水分離等。 采油工作者的任務(wù)：根據(jù)具體油田采油工作者的任務(wù)：根據(jù)具體油田情況，合理選擇生產(chǎn)工藝，創(chuàng)造和采情況，合理選擇生產(chǎn)工藝，創(chuàng)造和采用先進的、科學(xué)的生產(chǎn)方法，保證油用先進的、科學(xué)的生產(chǎn)方法，保證油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和最大采收率，取得最田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和最大采收率，取得最佳的經(jīng)濟效益。佳的經(jīng)濟效益。 我國是世界最早開采石油的國家，我國是世界最早開采石油的國家，但現(xiàn)代采油起源于上個世紀。但現(xiàn)代采油起源于上個世紀。 1857年，加拿大最早獲得了

4、工業(yè)油流；年，加拿大最早獲得了工業(yè)油流； 1859年，美國用現(xiàn)代化方法鉆井推動了年，美國用現(xiàn)代化方法鉆井推動了石油工業(yè)的發(fā)展；石油工業(yè)的發(fā)展； 1860年，俄國開采石油；年，俄國開采石油； 1857年，世界原油產(chǎn)量為年，世界原油產(chǎn)量為300噸，噸，1859年為年為1800萬噸，萬噸，1921年超過年超過1億噸，億噸，1959年突破年突破10億噸，最高年產(chǎn)量為億噸，最高年產(chǎn)量為1979年的年的31.29億噸億噸。第一節(jié)第一節(jié) 油氣藏分類油氣藏分類(Reservoir Classification) 不同類型的油氣藏，相應(yīng)的合理開發(fā)方不同類型的油氣藏，相應(yīng)的合理開發(fā)方式可能不同。因此，本節(jié)著重介紹

5、油氣藏分式可能不同。因此，本節(jié)著重介紹油氣藏分類（從開發(fā)角度）。類（從開發(fā)角度）。 （1）按照其中流體組分及性質(zhì)可劃分為：）按照其中流體組分及性質(zhì)可劃分為：氣 藏 （氣 藏 （ N a t u r a l G a s R . ) 、 凝 析 氣 藏、 凝 析 氣 藏（Condensate R.)、輕質(zhì)油藏、油藏和重質(zhì)、輕質(zhì)油藏、油藏和重質(zhì)油藏等。油藏等。 （2）按照儲層孔隙結(jié)構(gòu)可劃分為：孔隙性）按照儲層孔隙結(jié)構(gòu)可劃分為：孔隙性油氣藏、裂縫性油氣藏、溶洞性油氣藏及復(fù)油氣藏、裂縫性油氣藏、溶洞性油氣藏及復(fù)合性油氣藏。合性油氣藏。 （3） 按照巖性可劃分為按照巖性可劃分為：砂巖、碳酸巖、 礫巖、變質(zhì)

6、巖、巖漿巖油氣藏等。 （4） 按照儲層形態(tài)可劃分為按照儲層形態(tài)可劃分為：層狀油藏、塊狀油藏、斷塊油藏、不規(guī)則油藏。 （5） 按照油、氣、水分布特點劃分為按照油、氣、水分布特點劃分為：帶氣頂?shù)挠筒亍⑦吽筒亍⒌姿筒氐取?（6） 按照油氣藏滲透性可劃分為：按照油氣藏滲透性可劃分為：高滲油藏、低滲油藏、特低滲油藏。 （7） 按照壓力系統(tǒng)可劃分為按照壓力系統(tǒng)可劃分為：異常高壓油藏、異常低壓油藏。 組合命名法：組合命名法：如砂巖裂縫性油氣藏、碳酸巖裂縫性底水油氣藏等。第二節(jié)第二節(jié) 油氣藏驅(qū)動方式油氣藏驅(qū)動方式(Driving Pattern) 一、驅(qū)動能量一、驅(qū)動能量 天然能量有：天然能量有：1.油、

7、束縛水、巖石的彈性油、束縛水、巖石的彈性能；能；2.溶解氣的膨脹能；溶解氣的膨脹能；3.氣頂氣的膨脹氣頂氣的膨脹能和氣頂壓頭；能和氣頂壓頭；4.邊、底水的膨脹能和邊邊、底水的膨脹能和邊水壓頭；水壓頭；5.異常壓力系統(tǒng)的再壓實作用；異常壓力系統(tǒng)的再壓實作用；6.原油本身重力。原油本身重力。 人工補充能量有：人工補充能量有：1.注水水力壓頭；注水水力壓頭；2.注注入氣壓頭。入氣壓頭。 通常用某種占優(yōu)的驅(qū)動能量來命名通常用某種占優(yōu)的驅(qū)動能量來命名“驅(qū)驅(qū)動方式動方式”二、驅(qū)動類型二、驅(qū)動類型1.彈性驅(qū)動彈性驅(qū)動:（原油、束縛水及巖石的彈性（原油、束縛水及巖石的彈性 能釋放能釋放) 無邊底水（或不活躍）

8、無邊底水（或不活躍） 產(chǎn)生的地質(zhì)條件產(chǎn)生的地質(zhì)條件： 無人工注水、注氣無人工注水、注氣 無氣頂?shù)奈达柡陀筒責(zé)o氣頂?shù)奈达柡陀筒?彈性驅(qū)動是開發(fā)初期的一個較短階段彈性驅(qū)動是開發(fā)初期的一個較短階段。 地層壓力下降快地層壓力下降快 特點特點： 氣油比不變氣油比不變 采出程度采出程度25%地面地面 2溶解氣驅(qū)溶解氣驅(qū)(油中釋放的溶解氣膨脹油中釋放的溶解氣膨脹) 由于氣體的膨脹性比油、巖石和水的膨脹性大由于氣體的膨脹性比油、巖石和水的膨脹性大很多，此時可以忽略油、巖石和水的膨脹作用。很多，此時可以忽略油、巖石和水的膨脹作用。 邊底水不活躍邊底水不活躍 產(chǎn)生的地質(zhì)條件產(chǎn)生的地質(zhì)條件 未注水注氣未注水注氣 無

9、氣頂或氣頂很小無氣頂或氣頂很小 地層壓力低于飽和壓力地層壓力低于飽和壓力 壓力急劇下降壓力急劇下降特點特點 產(chǎn)油量急劇下降產(chǎn)油量急劇下降 采出程度采出程度525%（美國）（美國）3.氣頂驅(qū)（依靠氣頂能量）氣頂驅(qū)（依靠氣頂能量）條件條件 構(gòu)造完整、傾角大或厚度大構(gòu)造完整、傾角大或厚度大 油層油層kh/大大 氣頂驅(qū)是帶氣頂油藏的一種衰竭式驅(qū)動。氣頂驅(qū)是帶氣頂油藏的一種衰竭式驅(qū)動。 壓力遞減較慢壓力遞減較慢特點特點 自噴期較長自噴期較長 構(gòu)造頂部的井生產(chǎn)氣油比不斷上升構(gòu)造頂部的井生產(chǎn)氣油比不斷上升 采出程度采出程度2040%4.水驅(qū)水驅(qū) (邊底水或人工注水邊底水或人工注水) (1)剛性水壓驅(qū)動（邊底

10、水靜水壓頭、注入剛性水壓驅(qū)動（邊底水靜水壓頭、注入水水力壓頭）水水力壓頭） 有充足水源有充足水源 水層連通性、滲透性好水層連通性、滲透性好地質(zhì)條件地質(zhì)條件 構(gòu)造單一，構(gòu)造單一，kh/大大 水侵入油藏的速度水侵入油藏的速度=采油速度采油速度 地層壓力穩(wěn)定地層壓力穩(wěn)定特點特點 生產(chǎn)氣油比穩(wěn)定生產(chǎn)氣油比穩(wěn)定 邊部油井過早水淹邊部油井過早水淹 采收率高，有的油藏可達采收率高，有的油藏可達50%以上以上(2).彈性水壓驅(qū)動彈性水壓驅(qū)動(依靠含水區(qū)、油依靠含水區(qū)、油區(qū)和巖石的彈性來驅(qū)油區(qū)和巖石的彈性來驅(qū)油) 一般無露頭、無水源一般無露頭、無水源 油層含水區(qū)遠大于含油區(qū)油層含水區(qū)遠大于含油區(qū)地質(zhì)條件地質(zhì)條件

11、 雖有供水區(qū)，但與油區(qū)距離遠，雖有供水區(qū)，但與油區(qū)距離遠， 連通性差連通性差 邊底水活躍，但水侵量不足邊底水活躍，但水侵量不足 生產(chǎn)氣油比不變，地層壓力下降，但高生產(chǎn)氣油比不變，地層壓力下降，但高于于 飽和壓力飽和壓力Pb特點特點 采油、采液量不斷下降采油、采液量不斷下降 采出程度采出程度2550%典型彈性驅(qū)典型彈性驅(qū)5.重力驅(qū)動重力驅(qū)動(原油自身重力作用) 油層傾角大或厚度大油層傾角大或厚度大地質(zhì)條件地質(zhì)條件 kh/ 大大 其他能量枯竭之后其他能量枯竭之后 地層壓力下降地層壓力下降特點特點 不產(chǎn)水或少產(chǎn)水不產(chǎn)水或少產(chǎn)水 采收率采收率1020%(前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)) oil重力驅(qū)為主重力驅(qū)為主第三節(jié)

12、第三節(jié) 試油及試井試油及試井一一 .試油試油 油氣井完井之后，由于油氣井完井之后，由于井眼內(nèi)充滿了泥漿，井底壓井眼內(nèi)充滿了泥漿，井底壓力大于地層壓力，油氣不能力大于地層壓力，油氣不能自動噴到地面。通過人為誘自動噴到地面。通過人為誘導(dǎo)方法，使油井暢通的過程導(dǎo)方法，使油井暢通的過程稱為試油稱為試油。-替噴法：首先用輕泥漿替出重泥漿，然后替噴法：首先用輕泥漿替出重泥漿，然后 再用水替出輕泥漿。再用水替出輕泥漿。-抽汲法：經(jīng)替噴后，將井內(nèi)液體逐漸抽出，抽汲法：經(jīng)替噴后，將井內(nèi)液體逐漸抽出， 進一步減少井內(nèi)壓力。此外，在強大的抽吸進一步減少井內(nèi)壓力。此外，在強大的抽吸 作用下，可能將侵入井內(nèi)的泥漿等污物

13、清除，作用下，可能將侵入井內(nèi)的泥漿等污物清除， 使油井自噴。使油井自噴。-氣舉法：經(jīng)替噴后，若油井仍不能自噴，可氣舉法：經(jīng)替噴后，若油井仍不能自噴，可 以用壓縮機向油管或油套管環(huán)空中打入壓縮以用壓縮機向油管或油套管環(huán)空中打入壓縮 氣體，使井中的液體從油套管環(huán)空或油管排氣體，使井中的液體從油套管環(huán)空或油管排 出，出， 這種方法叫氣舉法（氣頂液法）。此方這種方法叫氣舉法（氣頂液法）。此方 法比抽汲法效率高。法比抽汲法效率高。-混氣水排液法（氣水法）：用混合氣水混氣水排液法（氣水法）：用混合氣水頂替井內(nèi)泥漿，使井底壓力不斷下降，達頂替井內(nèi)泥漿，使井底壓力不斷下降，達到既有效誘導(dǎo)油流又能保護油氣層的目

14、的。到既有效誘導(dǎo)油流又能保護油氣層的目的。-提撈法：用鋼管制成的提撈管一桶一桶提撈法：用鋼管制成的提撈管一桶一桶地將井內(nèi)原有液體撈出地面，達到降低井地將井內(nèi)原有液體撈出地面，達到降低井底壓力的目的。該方法效率低，多用于不底壓力的目的。該方法效率低，多用于不能自噴的井。能自噴的井。 當油氣誘噴完畢后，應(yīng)進行放噴，將當油氣誘噴完畢后，應(yīng)進行放噴，將井內(nèi)贓物和水完全噴凈。井內(nèi)贓物和水完全噴凈。二 .試井試井 它是研究油氣層、油氣井特性，從而獲得油藏它是研究油氣層、油氣井特性，從而獲得油藏參數(shù)和確定油井合理產(chǎn)量的手段。參數(shù)和確定油井合理產(chǎn)量的手段。 1 .穩(wěn)定試井：通過改變油井的工作制度（更換穩(wěn)定試井

15、：通過改變油井的工作制度（更換油嘴），每次達到穩(wěn)定狀態(tài)后進行產(chǎn)量、壓力、油嘴），每次達到穩(wěn)定狀態(tài)后進行產(chǎn)量、壓力、油氣比、含水率、出砂量等參數(shù)的測試。油氣比、含水率、出砂量等參數(shù)的測試。用途：用途：1).確定油井的合理工作制度；確定油井的合理工作制度； 2).確定地層參數(shù)（如確定地層參數(shù)（如kh/ 等）等） 3).進行動態(tài)預(yù)測。進行動態(tài)預(yù)測。 2 .不穩(wěn)定試井：在井底造成壓力改變，并測定這不穩(wěn)定試井：在井底造成壓力改變，并測定這種種 壓力改變隨時間的變化，然后估壓力改變隨時間的變化，然后估算算 出巖石、流體和井的特性參數(shù)。出巖石、流體和井的特性參數(shù)。用途：用途：1) 確定井底污染情況、地層壓力

16、、滲透率、確定井底污染情況、地層壓力、滲透率、儲量、地層的連通性；儲量、地層的連通性； 2) 預(yù)測油藏動態(tài)。預(yù)測油藏動態(tài)。 不穩(wěn)定試井類型：不穩(wěn)定試井類型：DST、壓力恢復(fù)、壓降、干壓力恢復(fù)、壓降、干 擾試井等。擾試井等。Lg t第四節(jié)第四節(jié) 油氣田的開發(fā)油氣田的開發(fā) 在油氣田已探明的前提下，并有可靠的在油氣田已探明的前提下，并有可靠的開發(fā)儲量后，才能進行油氣田的開發(fā)。開發(fā)儲量后，才能進行油氣田的開發(fā)。 從油氣田的勘探到油氣田開發(fā)生命期結(jié)從油氣田的勘探到油氣田開發(fā)生命期結(jié)束，大體經(jīng)歷以下四個過程：束，大體經(jīng)歷以下四個過程： 1.油氣田的早期評價；油氣田的早期評價； 2.油氣田開發(fā)方案的制定與實

17、施；油氣田開發(fā)方案的制定與實施； 3.方案的調(diào)整；方案的調(diào)整； 4.EOR。一一 .油氣田的早期評價油氣田的早期評價主要任務(wù)主要任務(wù)：評價構(gòu)造、油氣水分布、：評價構(gòu)造、油氣水分布、油層及流體物性研究，油田壓力系油層及流體物性研究，油田壓力系統(tǒng)、驅(qū)動類型及采收率預(yù)測等。為統(tǒng)、驅(qū)動類型及采收率預(yù)測等。為油氣田是否全面開發(fā)提供依據(jù)。油氣田是否全面開發(fā)提供依據(jù)。二、油氣田的開發(fā)設(shè)計及全面開發(fā)二、油氣田的開發(fā)設(shè)計及全面開發(fā) 油氣田已基本探明，有了可靠的開發(fā)儲量后，油氣田已基本探明，有了可靠的開發(fā)儲量后，即可進行油氣田的開發(fā)設(shè)計。即可進行油氣田的開發(fā)設(shè)計。1.油氣藏描述油氣藏描述 目的目的：獲得一系列地質(zhì)

18、圖件，進行儲量計算，：獲得一系列地質(zhì)圖件，進行儲量計算， 為制定開發(fā)方案奠定基礎(chǔ)。為制定開發(fā)方案奠定基礎(chǔ)。 內(nèi)容內(nèi)容：1）儲層構(gòu)造、狀況、斷層位置；）儲層構(gòu)造、狀況、斷層位置； 2）儲層的埋藏深度：）儲層的埋藏深度： 3）巖石物性；）巖石物性； 4）含油面積；）含油面積； 5）小層分布；）小層分布； 6）儲量及產(chǎn)量分布。）儲量及產(chǎn)量分布。2.開發(fā)開采方式選擇開發(fā)開采方式選擇 天然能量天然能量 自噴自噴 能量能量 人工能量人工能量 生產(chǎn)方式生產(chǎn)方式 泵抽泵抽 氣舉氣舉 地質(zhì)條件地質(zhì)條件影響因素影響因素 工藝特點工藝特點 經(jīng)濟效益經(jīng)濟效益 注熱水或蒸汽注熱水或蒸汽特殊油田特殊油田(如稠油如稠油)開

19、采方法開采方法 火燒油層火燒油層 礦坑開采礦坑開采 3.劃分開發(fā)層系劃分開發(fā)層系為何要劃分開發(fā)層系？為何要劃分開發(fā)層系？ 油田通常是由多油層或油藏組成。油田通常是由多油層或油藏組成。 例如例如:4.井網(wǎng)布署井網(wǎng)布署 5.確定油田合理開發(fā)速度；確定油田合理開發(fā)速度； 6.方案優(yōu)選；方案優(yōu)選；(采用數(shù)值模擬方法計算采用數(shù)值模擬方法計算 各方案的開發(fā)指標，并進行經(jīng)濟各方案的開發(fā)指標，并進行經(jīng)濟評價；選擇最優(yōu)方案評價；選擇最優(yōu)方案) 7.方案實施方案實施( 鉆井及投產(chǎn)次序、時間、鉆井及投產(chǎn)次序、時間、 增產(chǎn)措施、動態(tài)監(jiān)測增產(chǎn)措施、動態(tài)監(jiān)測)三三.開發(fā)方案調(diào)整開發(fā)方案調(diào)整原因：原因：1）對地下認識不斷加

20、深（井數(shù)增加）對地下認識不斷加深（井數(shù)增加） 2）油氣水分布發(fā)生了變化（投產(chǎn)）油氣水分布發(fā)生了變化（投產(chǎn)） 3）可采儲量降低（累計采出增加）可采儲量降低（累計采出增加） 4）新技術(shù)的出現(xiàn)、經(jīng)濟性變化）新技術(shù)的出現(xiàn)、經(jīng)濟性變化四四.提高采收率（提高采收率（EOR) 通常通常,油田的注水（或注氣）等稱為二次油田的注水（或注氣）等稱為二次采油。到了注水或注氣后期，井的注采比越采油。到了注水或注氣后期，井的注采比越來越高，原油產(chǎn)量越來越低，這時的油田采來越高，原油產(chǎn)量越來越低，這時的油田采收率依然不高。如何將剩下的油采出來就需收率依然不高。如何將剩下的油采出來就需要依靠三次采油。要依靠三次采油。 提高

21、采收率方法有：聚合物驅(qū)；微乳液提高采收率方法有：聚合物驅(qū)；微乳液驅(qū)；堿驅(qū)；氣驅(qū)；熱力驅(qū)油等。驅(qū)；堿驅(qū)；氣驅(qū)；熱力驅(qū)油等。第五節(jié)第五節(jié) 采油方法采油方法Oil Production原油怎樣從地層采至地面？原油怎樣從地層采至地面？有三種方法：有三種方法：自噴采油自噴采油(Natural Flow) 氣舉采油氣舉采油(gas Lift)泵抽采油泵抽采油(Pumping)一.自噴采油自噴采油（一）、概念（一）、概念 原油依靠天然能量噴至地面的采油方法。原油依靠天然能量噴至地面的采油方法。 盡管自噴井井數(shù)少，但產(chǎn)量很高（例如：中東盡管自噴井井數(shù)少，但產(chǎn)量很高（例如：中東 地區(qū)油井基本上為自噴井，而我國自

22、噴井小地區(qū)油井基本上為自噴井，而我國自噴井小 于于20%）。）。 特點：設(shè)備簡單、管理方便、生產(chǎn)成本低、特點：設(shè)備簡單、管理方便、生產(chǎn)成本低、 產(chǎn)能高、經(jīng)濟效益好。產(chǎn)能高、經(jīng)濟效益好。 采油指數(shù)：單位生產(chǎn)壓差下的日產(chǎn)油量。采油指數(shù)：單位生產(chǎn)壓差下的日產(chǎn)油量。 氣油比：產(chǎn)氣量比產(chǎn)油量。（方氣油比：產(chǎn)氣量比產(chǎn)油量。（方/方）方）（二）、采油樹（二）、采油樹（Christmas tree)、井口裝置、井口裝置1、套管閘門：控制環(huán)空（洗井等作業(yè)、套壓）。、套管閘門：控制環(huán)空（洗井等作業(yè)、套壓）。2、總閘門：控制油氣噴出的第一道關(guān)口。、總閘門：控制油氣噴出的第一道關(guān)口。3、生產(chǎn)閘門：控制油氣流向出油管線

23、的關(guān)口。、生產(chǎn)閘門：控制油氣流向出油管線的關(guān)口。4、清蠟閘門：在最上部。、清蠟閘門：在最上部。 （下規(guī)工具或儀表）（下規(guī)工具或儀表） 65、油嘴：控制和調(diào)節(jié)油井、油嘴：控制和調(diào)節(jié)油井 產(chǎn)量產(chǎn)量6、計量站：管理井、資料記錄、計量站：管理井、資料記錄43215（三）、自噴井的四個流動過程（三）、自噴井的四個流動過程 地面回壓地面回壓 四個流動過程的總壓降：四個流動過程的總壓降： 井口油壓井口油壓 地層壓力減去計量站壓力地層壓力減去計量站壓力1、地層滲流、地層滲流 井底流壓大于飽和壓力時井底流壓大于飽和壓力時 為單相流動為單相流動 井底流壓小于飽和壓力時井底流壓小于飽和壓力時 地層壓力地層壓力 為多

24、相流動為多相流動 井底流壓井底流壓能量消耗占總壓降的能量消耗占總壓降的1050% 2、垂直管流、垂直管流 井底流壓大于飽和壓力、井口油壓大于飽和井底流壓大于飽和壓力、井口油壓大于飽和 壓力時為單相流動。壓力時為單相流動。 井底流壓大于飽和壓力、井口油壓小于飽和井底流壓大于飽和壓力、井口油壓小于飽和 壓力時，在某一部位氣體開始分離。壓力時，在某一部位氣體開始分離。 井底流壓小于飽和壓力時，為多相流動。井底流壓小于飽和壓力時，為多相流動。 垂直管流能量消耗占總壓降的垂直管流能量消耗占總壓降的3080%。 流動形態(tài)：垂直管中氣、液的分布狀態(tài)。流動形態(tài)：垂直管中氣、液的分布狀態(tài)。（1）純液流：沒有氣體

25、分離出來。）純液流：沒有氣體分離出來。（2）泡流：液體為連續(xù)相，小氣泡為分散相。）泡流：液體為連續(xù)相，小氣泡為分散相。（3）段塞流：液體為連續(xù)相，小氣泡為分散相。）段塞流：液體為連續(xù)相，小氣泡為分散相。 氣體活塞式舉液。氣體活塞式舉液。（4）環(huán)狀流：氣柱在中心，液流緊貼管壁。）環(huán)狀流：氣柱在中心，液流緊貼管壁。（5）霧狀流：氣體為連續(xù)相，液體為分散相。）霧狀流：氣體為連續(xù)相，液體為分散相。滑脫現(xiàn)象滑脫現(xiàn)象 ：混氣液流動過程中，氣體超越液體：混氣液流動過程中，氣體超越液體 的現(xiàn)象。滑脫現(xiàn)象增大了能量損失。的現(xiàn)象。滑脫現(xiàn)象增大了能量損失。 （1） （2） （3） （4 ） （5） 3、嘴流、嘴流

26、一般有井口油壓小于飽和壓力，往往是多相嘴流。一般有井口油壓小于飽和壓力，往往是多相嘴流。 嘴流的能量消耗占總壓降的嘴流的能量消耗占總壓降的530%。 油嘴的作用：（油嘴的作用：（1）控制油井產(chǎn)量）控制油井產(chǎn)量 （ 2）保持油井穩(wěn)定生產(chǎn)）保持油井穩(wěn)定生產(chǎn) 臨界流速：流體的流速達到壓力波在流體介質(zhì)中臨界流速：流體的流速達到壓力波在流體介質(zhì)中 的傳播速度，即聲速。的傳播速度，即聲速。 臨界流動狀態(tài)：流體達到臨界速度時的流動狀態(tài)。臨界流動狀態(tài)：流體達到臨界速度時的流動狀態(tài)。 Pt 井口流壓（油壓）井口流壓（油壓） PB地面回壓地面回壓 當當 PB = Pt 時，即時，即 PB / Pt = 1 時，時

27、，Q = 0 a b段：段： PB / Pt下降下降 Q 上升上升 b 點：點： PB / Pt = 常數(shù)常數(shù) ， Q 達最大達最大 b c 段：段：PB / Pt下降下降 Q 不變不變 臨界壓力比：臨界壓力比： 達到最大流量時的壓力比。達到最大流量時的壓力比。 根據(jù)熱力學(xué)計算，根據(jù)熱力學(xué)計算， 氣體的氣體的 Q a b 臨界壓力比大都在臨界壓力比大都在0.5 左右。左右。 當當 PB / Pt 2 PB 時時 ， 可達到臨界流動。可達到臨界流動。 PB / PtPt PtPB PB / Pt 4、地面管流 為水平管流和傾斜管流 地面管流消耗的能量占總能量損失的510 %。（四）油井分析 1、

28、井筒內(nèi)的壓力關(guān)系 Pwf Pc Pt PB Pwf井底流壓 Pc 套壓 2、生產(chǎn)分析 Pwf、Pc 、Pt、PB、Q 出油管線被堵 Pwf、Pc 、Pt、PB、Q 、汽油比上升， 油嘴堵塞 Pwf、Pc 、Pt、PB、Q、 油管中結(jié)蠟二二.氣舉采油氣舉采油 當油井自噴能力減弱時，向井中注入高當油井自噴能力減弱時，向井中注入高 壓氣體，降低井中油流密度，增加自噴能力壓氣體，降低井中油流密度，增加自噴能力 的采油方法。的采油方法。優(yōu)點：優(yōu)點： 井口、井下設(shè)備簡單。氣舉不受套管井口、井下設(shè)備簡單。氣舉不受套管 尺寸限制，生產(chǎn)靈活。管理方便，適尺寸限制，生產(chǎn)靈活。管理方便，適 用范圍廣，尤適用于海上采

29、油、深井、用范圍廣，尤適用于海上采油、深井、 斜井、含腐蝕性斜井、含腐蝕性 氣體或含砂多，不氣體或含砂多，不 適宜機械采油的井。適宜機械采油的井。缺點：地面設(shè)備復(fù)雜，投資大。需要氣源。缺點：地面設(shè)備復(fù)雜，投資大。需要氣源。有兩種方法有兩種方法 連續(xù)氣舉連續(xù)氣舉 間歇氣舉間歇氣舉采取何種方法取決于井的生產(chǎn)特征采取何種方法取決于井的生產(chǎn)特征 1、開式裝置（管柱不帶封隔器），、開式裝置（管柱不帶封隔器）， 適用于連續(xù)氣舉。適用于連續(xù)氣舉。 2、半閉式裝置（管柱帶封隔器），、半閉式裝置（管柱帶封隔器），氣舉裝置類型氣舉裝置類型 適用于連續(xù)氣舉和間歇氣舉。適用于連續(xù)氣舉和間歇氣舉。 3、閉式裝置（管柱帶

30、封隔器，、閉式裝置（管柱帶封隔器， 并在油管底部加單流凡爾），并在油管底部加單流凡爾）， 用于間歇氣舉。用于間歇氣舉。 1、氣舉的啟動壓力與工作壓力、氣舉的啟動壓力與工作壓力 當環(huán)空中液面下降到管鞋時，壓風(fēng)機達到當環(huán)空中液面下降到管鞋時，壓風(fēng)機達到最大壓力，稱為啟動壓力。最大壓力，稱為啟動壓力。 噴出前，井底流壓大于地層壓力。噴出前，井底流壓大于地層壓力。 當井底流壓小于當井底流壓小于 地層壓力時，液體則地層壓力時，液體則 P 從地層流入井底。致從地層流入井底。致 Pe 使壓風(fēng)機壓力復(fù)而上使壓風(fēng)機壓力復(fù)而上 Po 升，穩(wěn)定后，壓風(fēng)機升，穩(wěn)定后，壓風(fēng)機 的壓力稱為工作壓力。的壓力稱為工作壓力。

31、t 2、氣舉、氣舉 凡爾凡爾 目的：降低啟動壓力目的：降低啟動壓力 原理：相當于在油管上開了孔眼，高壓氣體通原理：相當于在油管上開了孔眼，高壓氣體通 過孔眼進入油管舉出液體，降低了管內(nèi)過孔眼進入油管舉出液體，降低了管內(nèi) 壓力。到一定程度后，氣舉凡爾能自動壓力。到一定程度后，氣舉凡爾能自動 關(guān)閉，將孔眼堵死。關(guān)閉，將孔眼堵死。 隨著第一節(jié)液體噴出地面，第一孔眼處隨著第一節(jié)液體噴出地面，第一孔眼處 達到臨界流動條件，流量不再增加。達到臨界流動條件，流量不再增加。 第一孔眼以臨界流量進氣，極不利于第第一孔眼以臨界流量進氣，極不利于第 二孔眼進氣，因此，第二孔眼進氣的時候，二孔眼進氣，因此，第二孔眼進

32、氣的時候， 第一孔眼必須關(guān)閉。第一孔眼必須關(guān)閉。三.泵抽法 泵抽法是應(yīng)用最廣的一種采油方法（泵抽法是應(yīng)用最廣的一種采油方法（80%以上以上的井為抽油井）。它是利用結(jié)構(gòu)特殊的井下泵將的井為抽油井）。它是利用結(jié)構(gòu)特殊的井下泵將原油舉升到地面的采油方法。原油舉升到地面的采油方法。 氣舉氣舉 桿式泵桿式泵機械采油方法機械采油方法 深井泵深井泵 有桿泵有桿泵 管式泵管式泵 水力活塞泵水力活塞泵 無桿泵無桿泵 電動潛油離心泵電動潛油離心泵 井下水力泵（井下水力泵（ Bottom-Hole Hydraulic Pumping） 以動力液帶動深井泵工作。（圖）以動力液帶動深井泵工作。（圖） 電動潛油泵（電動潛

33、油泵（Electric Submerged Pumping） 用電纜給井下深井泵傳遞動力。（圖）用電纜給井下深井泵傳遞動力。（圖） 目前應(yīng)用最廣的是游梁式抽油機目前應(yīng)用最廣的是游梁式抽油機深井泵裝置，深井泵裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。其結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。（一）、抽油裝置（一）、抽油裝置 1、抽油機：有桿泵采油的主要地面設(shè)備（圖）、抽油機：有桿泵采油的主要地面設(shè)備（圖） 2、抽油桿：傳遞動力。、抽油桿：傳遞動力。 3、抽油泵：（、抽油泵：（Sucker Rod Pumping） 有桿泵采油的井下設(shè)備。有桿泵采油的井下設(shè)備。 組成：工作筒、空心柱塞、襯套、固定凡爾及組成：工作筒、空心柱塞、襯套、

34、固定凡爾及 游動凡爾。游動凡爾。 按在井內(nèi)的的安裝方式不同分為按在井內(nèi)的的安裝方式不同分為 ： 桿式泵：適用于深度大、產(chǎn)量小的油井。桿式泵：適用于深度大、產(chǎn)量小的油井。 管式泵：用于下泵深度不大、產(chǎn)量較高的油井。管式泵：用于下泵深度不大、產(chǎn)量較高的油井。（二）、泵的工作原理（二）、泵的工作原理 1、泵的抽汲過程、泵的抽汲過程 沖程沖程驢頭帶動抽油桿上下運動一次稱驢頭帶動抽油桿上下運動一次稱 一個沖程一個沖程 。 上沖程：游動凡爾關(guān)閉、固定凡爾打開、泵內(nèi)上沖程：游動凡爾關(guān)閉、固定凡爾打開、泵內(nèi) 吸液、井口排液、抽油桿伸長、油管吸液、井口排液、抽油桿伸長、油管 縮短。縮短。 泵吸入條件：泵內(nèi)壓力泵

35、吸入條件：泵內(nèi)壓力 活塞以上的液柱壓力活塞以上的液柱壓力2、泵的理論排量、泵的理論排量 假設(shè)：抽油桿和油管無彈性伸縮、泵完全充滿、假設(shè)：抽油桿和油管無彈性伸縮、泵完全充滿、 無漏失、工作正常。無漏失、工作正常。 上沖程排液：（上沖程排液：（fp- fr）S 下沖程排液：下沖程排液： ：fr S 一個沖程排液：（一個沖程排液：（fp- fr）S + fr S=fp S fp活塞截面積，平方米。活塞截面積，平方米。 fr光桿截面積，平方米。光桿截面積，平方米。 S 光桿沖程，米。光桿沖程，米。 n沖次，次沖次，次/ 分。分。日排量日排量 Qt=1440fpSn Qt泵的理論排量泵的理論排量,方方/

36、天。天。（三）、抽油機懸點承受的載荷（三）、抽油機懸點承受的載荷 1、抽油桿柱的重量、抽油桿柱的重量 上沖程：游動凡爾關(guān)閉，抽油桿不受浮力作用，上沖程：游動凡爾關(guān)閉，抽油桿不受浮力作用， 是在空氣中的重量。是在空氣中的重量。 下沖程：游動凡爾打開，抽油桿受到浮力作用，下沖程：游動凡爾打開，抽油桿受到浮力作用， 是在液體中的重量。是在液體中的重量。 2、作用在活塞上的液柱重量、作用在活塞上的液柱重量 上沖程：游動凡爾關(guān)閉，液柱產(chǎn)生的懸點載荷為上沖程：游動凡爾關(guān)閉，液柱產(chǎn)生的懸點載荷為 活塞以上油管與抽油桿環(huán)空液柱的重量。活塞以上油管與抽油桿環(huán)空液柱的重量。 下沖程：游動凡爾打開，液柱不作用在懸點

37、上。下沖程：游動凡爾打開，液柱不作用在懸點上。 3、慣性載荷、慣性載荷 4、摩擦載荷、摩擦載荷 （四）、泵效及其影響因素（四）、泵效及其影響因素泵效泵效實際排量與理論排量之比值。實際排量與理論排量之比值。影響因素：影響因素： 1、油管和抽油桿彈性變形、油管和抽油桿彈性變形 （1） 靜載荷靜載荷 （2） 動載荷動載荷 2、氣體、氣體充滿系數(shù)充滿系數(shù)每沖程吸入泵內(nèi)的液體體積與上沖每沖程吸入泵內(nèi)的液體體積與上沖 程活塞讓出的容積之比。表示泵在程活塞讓出的容積之比。表示泵在 工作過程中被液體充滿的程度。它工作過程中被液體充滿的程度。它 與氣油比和余隙比有關(guān)。與氣油比和余隙比有關(guān)。 3、漏失、漏失 （1

38、 ）油管部分漏失）油管部分漏失 （2 ）活塞與襯套配合間隙漏失）活塞與襯套配合間隙漏失 （使凡爾不能及時打開）（使凡爾不能及時打開） （3 ）凡爾漏失（自然磨損，腐蝕，結(jié)蠟）凡爾漏失（自然磨損，腐蝕，結(jié)蠟） 提高泵效的措施提高泵效的措施 ： 一般一般:大大S，小，小fp，中，中n1、選擇合理的工作制度、選擇合理的工作制度 稠油井稠油井 :大大S,大大fp，小，小n 連噴帶抽井：大連噴帶抽井：大n2、使用油管錨、使用油管錨3、提高泵的精度、提高泵的精度4、合理利用氣體能量，減小氣油比、合理利用氣體能量，減小氣油比 。 （五）抽油機的診斷技術(shù)（五）抽油機的診斷技術(shù)示功圖分析示功圖分析示功圖示功圖一

39、個沖程中，光桿負荷與位移的關(guān)系圖一個沖程中，光桿負荷與位移的關(guān)系圖。下死點處：下死點處：A P B C 懸點載荷為懸點載荷為Wr BAB線：增載線線：增載線,兩凡爾關(guān)兩凡爾關(guān)沖程損失沖程損失=BB Wr+Wl A DBC=Sp,上凡爾關(guān)上凡爾關(guān),下凡爾開下凡爾開 O S C為上死點為上死點 理論示功圖理論示功圖CD線：減載線，兩凡爾關(guān)線：減載線，兩凡爾關(guān) D點：變形完畢點：變形完畢,CD=ABDA=Sp,上凡爾開上凡爾開,下凡爾關(guān)下凡爾關(guān)第六節(jié)第六節(jié) 注水注水 目前我國目前我國90%以上的油田都采用注水開發(fā)。以上的油田都采用注水開發(fā)。這是因為油藏本身能量極為有限，如果沒有外這是因為油藏本身能量

40、極為有限，如果沒有外來水的補充，油藏會很快地衰竭，即使有外來來水的補充，油藏會很快地衰竭，即使有外來水增補，還常常由于增補速度較慢無法補償合水增補，還常常由于增補速度較慢無法補償合理的采油速度而需人工補充能量。在我國，通理的采油速度而需人工補充能量。在我國，通常采用注水方式補充能量。這是因為：常采用注水方式補充能量。這是因為：1）水易獲取，而氣的來源很受限制；）水易獲取，而氣的來源很受限制；2）水在油藏中具有擴展能力，洗油能力高；）水在油藏中具有擴展能力，洗油能力高；3）注水的設(shè)備與工藝比較簡單。）注水的設(shè)備與工藝比較簡單。注水方式有注水方式有： 邊外注水（適合于中小型油藏）邊外注水（適合于中

41、小型油藏） 切割注水（適合于大型油藏）切割注水（適合于大型油藏） 面積注水（面積注水（ 適于復(fù)雜斷塊油藏、后期強化開采）適于復(fù)雜斷塊油藏、后期強化開采） 底部注水（適合于底水油藏）底部注水（適合于底水油藏） 但對于很小的油藏，可依靠天然水的補給開發(fā)。但對于很小的油藏，可依靠天然水的補給開發(fā)。 十分致密的油藏和小的透鏡體油藏不能注水。十分致密的油藏和小的透鏡體油藏不能注水。水源：水源：(水量充足水量充足,水質(zhì)穩(wěn)定水質(zhì)穩(wěn)定,處理簡便處理簡便,成本低成本低) （1）地面水：淡水，水質(zhì)、水量不穩(wěn)定。）地面水：淡水，水質(zhì)、水量不穩(wěn)定。 （2）河床等沖積層水：淡水，水質(zhì)、水量穩(wěn)定。）河床等沖積層水：淡水，

42、水質(zhì)、水量穩(wěn)定。 （3）海水：鹽水，量足，使用方便。）海水：鹽水，量足，使用方便。 （4 ）地層水）地層水 ：淡水或鹽水：淡水或鹽水 （5 ）采出水：污水回注）采出水：污水回注常用的水處理措施：常用的水處理措施：1）機械雜質(zhì)的處理）機械雜質(zhì)的處理 經(jīng)沉淀，機械雜質(zhì)含量經(jīng)沉淀，機械雜質(zhì)含量 50 mg / l 經(jīng)過濾，機械雜質(zhì)經(jīng)過濾，機械雜質(zhì) 2 mg / l2）化學(xué)處理）化學(xué)處理 加聚凝劑：提高沉降和過濾效果（明礬和硫鋁）加聚凝劑：提高沉降和過濾效果（明礬和硫鋁） 軟化處理：使水質(zhì)穩(wěn)定（用明礬、石灰或錳砂）軟化處理：使水質(zhì)穩(wěn)定（用明礬、石灰或錳砂） 殺菌：用氯氣或甲醛殺菌：用氯氣或甲醛3）脫氧

43、處理）脫氧處理 化學(xué)處理：用亞硫酸鈉化學(xué)處理：用亞硫酸鈉 氣提脫氧：天然氣與水逆流沖刷氣提脫氧：天然氣與水逆流沖刷 真空脫氧：真空脫氧：污水處理污水處理： 重點：脫油、過濾、水質(zhì)穩(wěn)定重點：脫油、過濾、水質(zhì)穩(wěn)定 污水處理流程圖污水處理流程圖1）處理后的水應(yīng)達到注水的水質(zhì)標準。）處理后的水應(yīng)達到注水的水質(zhì)標準。2）處理后不腐蝕管線和設(shè)備，不產(chǎn)生結(jié)垢和堵塞。）處理后不腐蝕管線和設(shè)備，不產(chǎn)生結(jié)垢和堵塞。3）不與地層水起反應(yīng)生成沉淀。）不與地層水起反應(yīng)生成沉淀。海水處理海水處理：重點：重點：1）機械雜質(zhì)處理）機械雜質(zhì)處理多級過濾多級過濾 2）脫氧處理）脫氧處理不同方法多級脫氧不同方法多級脫氧來水來水沉降

44、沉降粗粒化粗粒化過濾過濾清水罐清水罐注入注入第七節(jié)第七節(jié) 油井增產(chǎn)措施油井增產(chǎn)措施增產(chǎn)措施增產(chǎn)措施：采用各種方法來擴大、延伸地層原有：采用各種方法來擴大、延伸地層原有 通道或建立新的通道。通道或建立新的通道。 原因原因： (1) 在鉆井在鉆井, 固井和完井過程中一些外來液固井和完井過程中一些外來液 體和固體顆粒進入井壁附體和固體顆粒進入井壁附 近的地層形近的地層形 成難以滲透的表皮成難以滲透的表皮(Skin), 通常用酸化通常用酸化 解除此堵塞。解除此堵塞。 (2) 油氣層滲透性很差，油氣難以流出。油氣層滲透性很差，油氣難以流出。 常用水力壓裂方法改造地層。常用水力壓裂方法改造地層。常用的兩種

45、增產(chǎn)措施常用的兩種增產(chǎn)措施： (1) 壓裂壓裂(Hydraulic Fracturing) (2) 酸化酸化(Acidizing）一一.水力壓裂水力壓裂 用高壓泵組將高粘液體以大大超過地層吸用高壓泵組將高粘液體以大大超過地層吸收能力的排液量注入井中，在井底憋起高壓，收能力的排液量注入井中，在井底憋起高壓，使地層產(chǎn)生裂縫。然后繼續(xù)將帶有支撐劑（通使地層產(chǎn)生裂縫。然后繼續(xù)將帶有支撐劑（通常是顆粒比較均勻的石英砂）的壓裂液注入縫常是顆粒比較均勻的石英砂）的壓裂液注入縫中，停泵后即可在地層中形成足夠長度、一定中，停泵后即可在地層中形成足夠長度、一定寬度和高度的填砂裂縫。它具有很高的滲透能寬度和高度的填

46、砂裂縫。它具有很高的滲透能力，大大改善了油氣層的滲透能力，使油氣暢力，大大改善了油氣層的滲透能力，使油氣暢通流入井中，起到增產(chǎn)增注作用。通流入井中，起到增產(chǎn)增注作用。 解除深而嚴重的堵塞解除深而嚴重的堵塞增產(chǎn)作用增產(chǎn)作用 改變流動形態(tài)，大大降低流動阻力改變流動形態(tài)，大大降低流動阻力壓裂液壓裂液壓裂施工時，向井筒中泵注的全部液壓裂施工時，向井筒中泵注的全部液 體的總合。體的總合。 按在施工中所起的作用不同，可以分為：按在施工中所起的作用不同，可以分為：前置液前置液破裂地層，造成一定幾何尺寸的裂縫破裂地層，造成一定幾何尺寸的裂縫 以備后面的攜砂特液進入。以備后面的攜砂特液進入。攜砂液攜砂液將支撐劑

47、帶到裂縫中去，并將砂子放將支撐劑帶到裂縫中去，并將砂子放 到預(yù)定位置上。到預(yù)定位置上。頂替液頂替液中間頂替液用來將攜砂液送到預(yù)定位中間頂替液用來將攜砂液送到預(yù)定位 置上。最后頂替液用來將井筒中的全置上。最后頂替液用來將井筒中的全 部攜砂液替入裂縫中。部攜砂液替入裂縫中。 按性能壓裂液可分為：按性能壓裂液可分為： 水基壓裂液、油基壓裂液、水基壓裂液、油基壓裂液、 酸基壓裂液、酸基壓裂液、 乳狀液、泡沫液。乳狀液、泡沫液。 壓裂液的性能要求：壓裂液的性能要求： 濾失小，懸砂能力強，摩阻低、穩(wěn)定性好、濾失小，懸砂能力強，摩阻低、穩(wěn)定性好、 配伍性好、低殘渣、經(jīng)濟。配伍性好、低殘渣、經(jīng)濟。 支撐劑的要求：支撐劑的要求： 粒徑均勻、強度高、雜質(zhì)含量少、砂子圓粒徑均勻、強度高、雜質(zhì)含量少、砂子圓度好、價格低。度好、價格低。 目前我國每年通過壓裂增加的產(chǎn)量達幾百目前我國每年通過壓裂增加的產(chǎn)量達幾百萬噸，相當于建了一個大港油田。萬噸，相當于