石油工程基本知識主講：陳義厚2008年3月石油工程基本知識主講：陳義厚1主要內(nèi)容石油地質(zhì)基本知識完井方式與試油（氣）采油方法注水工藝增產(chǎn)（注）措施復雜條件下的開采新技術(shù)主要內(nèi)容石油地質(zhì)基本知識2

石油地質(zhì)學主要是研究石油及天然氣在地殼中的生成、運移、聚集及其分布規(guī)律的科學。這里主要介紹石油及天然氣的組成和性質(zhì)、石油及天然氣的生成、運移、聚集。石油地質(zhì)基本知識石油地質(zhì)學主要是研究石油及天然氣在地殼中的3一、石油及天然氣的組成和性質(zhì)化學組成

石油：元素組成主要是碳（約占84-85%）和氫（約占12-14%），以烴的形式存在；化合物組成主要是烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。

天然氣：是由各種氣態(tài)的碳氫化合物組成的混合氣體，以甲烷為主。一、石油及天然氣的組成和性質(zhì)化學組成4一、石油及天然氣的組成和性質(zhì)物理性質(zhì)

石油：顏色（無色到黑色）相對密度(0.75-1.0)粘度熒光性電性溶解性凝固點一、石油及天然氣的組成和性質(zhì)物理性質(zhì)5一、石油及天然氣的組成和性質(zhì)物理性質(zhì)

天然氣：顏色（無色，燃燒時呈不同顏色）相對密度(干氣0.6、濕氣>1.0)氣味（無特殊氣味）溶解性（易溶于石油）一、石油及天然氣的組成和性質(zhì)物理性質(zhì)6二、石油及天然氣的生成生油氣物質(zhì)生油物質(zhì)是沉積巖中的有機物質(zhì)。主要是水生低等生物，如浮游生物、珊瑚、藻類；各種微體生物、有孔蟲、介形蟲等。二、石油及天然氣的生成生油氣物質(zhì)7二、石油及天然氣的生成生油氣條件古地理環(huán)境和地質(zhì)條件

淺海灣、海灣、瀉湖及內(nèi)陸湖泊的深湖—半深湖地區(qū)；地殼長期穩(wěn)定下沉，下降幅度能不斷被沉積物所補償。物理化學條件細菌作用、溫度、壓力、催化劑二、石油及天然氣的生成生油氣條件8二、石油及天然氣的生成生油氣過程初期生氣階段主要生油階段熱裂解生氣階段二、石油及天然氣的生成生油氣過程9三、石油及天然氣的運移油氣運移的方式滲濾（壓差作用）擴散（濃度差作用）油氣運移的外界條件地靜壓力動壓力水動力浮力毛細管力三、石油及天然氣的運移油氣運移的方式10四、石油及天然氣的聚集石油及天然氣的生成、運移和聚集是油、氣藏形成過程中不可分割的三個階段。圈閉的存在是形成油、氣藏的必要條件。它能阻止油氣運移，并使油氣聚集起來形成油、氣藏的場所，其基本特點就是能夠聚集油氣。四、石油及天然氣的聚集石油及天然氣的生成、運移和聚集是油11主要內(nèi)容石油地質(zhì)基本知識完井方式與試油（氣）采油方法注水工藝增產(chǎn)（注）措施復雜條件下的開采新技術(shù)采氣工藝

主要內(nèi)容石油地質(zhì)基本知識12垂直井完井水平井完井試油（氣）的基本原理和方法。

完井方式與試油（氣）垂直井完井完井方式與試油（氣）13

完井方式是指油層與井筒的連通方式，不同的油藏地質(zhì)和開采條件，其完井方式不同。目前完井方式有多種類型，以滿足各種性質(zhì)油氣層有效開發(fā)的需要，但各自都有其適用條件和局限性。不同完井方式的井底結(jié)構(gòu)和井口設備以及完井工藝方面都有所不同。完井方式與試油（氣）——完井方式完井方式是指油層與井筒的連通方式，不同的油藏地質(zhì)和開采條141.垂直井完井方式

射孔完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式礫石充填完井方式完井方式與試油（氣）——完井方式1.垂直井完井方式射孔完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式151）套管射孔完井

套管射孔完井是鉆穿油層直至設計井深，然后下油層套管至油層底部注水泥固井，最后射孔，射孔彈射穿油層套管、水泥環(huán)并穿透油層某一深度，建立起油流的通道。套管射孔完井既可選擇性射開不同壓力、不同物性的油層，以避免層間干擾，還可避開夾層水、底水、氣頂和夾層的坍塌，具備實施分層注采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)的條件。

1）套管射孔完井162）尾管射孔完井

尾管射孔完井是在鉆頭鉆至油層頂界后，下技術(shù)套管注水泥固井，而后用小一級的鉆頭鉆穿油層至設計井深，用鉆具將尾管送下并懸掛在技術(shù)套管上，尾管和技術(shù)套管的重合段一般不小于50m，再對尾管注水泥固井，最后射孔。尾管射孔完井由于在鉆開油層以前上部地層已被技術(shù)套管封固，因此可以采用與油層相配伍的鉆井液以平衡壓力、欠平衡壓力的方法鉆開油層，有利于保護油層。此外這種完井方式可以減少套管重量和油井水泥的用量，從而降低完井成本。目前較深的油氣井大多采用此方法完井。2）尾管射孔完井17石油工程基本知識課件181.垂直井完井方式

射孔完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式礫石充填完井方式完井方式與試油（氣）——完井方式1.垂直井完井方式射孔完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式19

裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、復合型完井方式和后期裸眼完井方式。（1）先期裸眼完井：鉆頭鉆至油層頂界附近后，下套管注水泥固井。水泥漿上返至預定的設計高度后，再從套管中下入直徑較小的鉆頭，鉆穿水泥塞，鉆開油層至設計井深完井。（2）復合型完井：有的厚油層適合于裸眼完成，但上部有氣頂或頂界臨近又有水層時，也可以將技術(shù)套管下過油氣界面，使其封隔油層的上部，然后裸眼完井，必要時再射開其中的含油段，此類完井稱為復合型完井方式。（3）后期裸眼完井：不更換鉆頭，直接鉆穿油層至設計井深，然后下套管至油層頂界附近，注水泥固井。裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、復合型完井方式和后期裸201）裸眼完井的優(yōu)點

油層完全裸露，不會因井底結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生油氣流向井底的附加滲流阻力。這種井稱為水動力學完善井，其產(chǎn)能較高，完善程度高。

1）裸眼完井的優(yōu)點212）裸眼完井的缺點

不能克服井壁坍塌和油層出砂對油井生產(chǎn)的影響不能克服生產(chǎn)層范圍內(nèi)不同壓力的油、氣、水層的相互干擾無法進行選擇性酸化或壓裂先期裸眼完井法在下套管固井時不能完全掌握該生產(chǎn)層的真實資料，以后鉆進時如遇到特殊情況，會給鉆進和生產(chǎn)造成被動2）裸眼完井的缺點22石油工程基本知識課件231.垂直井完井方式

射孔完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式礫石充填完井方式完井方式與試油（氣）——完井方式1.垂直井完井方式射孔完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式24割縫襯管完井

割縫襯管完井方式是鉆頭鉆至油層頂界后，先下技術(shù)套管注水泥固井，再從技術(shù)套管中下入直徑小一級的鉆頭鉆穿油層至設計井深。最后在油層部位下入預先割縫的襯管，依靠襯管頂部的襯管懸掛器（卡瓦封隔器），將襯管懸掛在技術(shù)套管上，并密封襯管和套管之間的環(huán)形空間，使油氣通過襯管的割縫流入井筒。割縫襯管完井25石油工程基本知識課件261.垂直井完井方式

射孔完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式礫石充填完井方式完井方式與試油（氣）——完井方式1.垂直井完井方式射孔完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式27礫石充填完井

對于膠結(jié)疏松出砂嚴重的地層，一般應采用礫石充填完井方式/它是人為地在襯管和井壁之間充填一定尺寸的礫石，使之起防砂和保護生產(chǎn)層的作用。為了適應不同油層特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填礫石，分別稱為裸眼礫石充填和套管礫石充填。礫石充填完井28石油工程基本知識課件292.水平井完井方式

裸眼完井方式割縫襯管完井方式射孔完井方式管外封隔器完井方式完井方式與試油（氣）——完井方式2.水平井完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式射孔完井方式30裸眼完井

裸眼完井是一種最簡單的水平井完井方式。技術(shù)套管下至預計的水平段頂部，注水泥固井封隔，然后換小一級鉆頭鉆水平井段至設計長度完井。裸眼完井31石油工程基本知識課件322.水平井完井方式

裸眼完井方式割縫襯管完井方式射孔完井方式管外封隔器完井方式完井方式與試油（氣）——完井方式2.水平井完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式射孔完井方式33割縫襯管完井

割縫襯管完井是將割縫襯管懸掛在技術(shù)套管上，依靠懸掛封隔器封隔管外的環(huán)形空間。割縫襯管完井34石油工程基本知識課件352.水平井完井方式

裸眼完井方式割縫襯管完井方式射孔完井方式管外封隔器完井方式完井方式與試油（氣）——完井方式2.水平井完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式射孔完井方式36射孔完井

技術(shù)套管下過直井段注水泥固井后，在水平井段內(nèi)下入完井尾管并注水泥固井。射孔完井37石油工程基本知識課件382.水平井完井方式

裸眼完井方式割縫襯管完井方式射孔完井方式管外封隔器完井方式完井方式與試油（氣）——完井方式2.水平井完井方式裸眼完井方式割縫襯管完井方式射孔完井方式39管外封隔器完井

管外封隔器完井是依靠管外封隔器實施層段的分隔，它可以按層段進行作業(yè)和生產(chǎn)控制，這對于注水開發(fā)的油田尤為重要。管外封隔器完井方法可分為三種形式：（1）套管外封隔器及割縫襯管完井（2）套管外封隔器及滑套完井（3）套管外封隔器及襯管射孔完井管外封隔器完井40石油工程基本知識課件41石油工程基本知識課件42石油工程基本知識課件43

對可能出油（氣）的生產(chǎn)層，在降低井內(nèi)液柱壓力的情況下誘導油氣入井，然后對生產(chǎn)層的油、氣、水產(chǎn)量，地層壓力及油、氣的物化性質(zhì)等進行測定，這一整套工藝技術(shù)稱為試油（氣）。試油（氣）的目的是為了認識和鑒別油氣層，為油、氣田的正常生產(chǎn)和開發(fā)提供可靠的依據(jù)。

完井方式與試油（氣）——試油（氣）對可能出油（氣）的生產(chǎn)層，在降低井內(nèi)液柱壓力的情況下誘導441.誘導油氣流

油、氣井因其地層能量不同，在鉆開生產(chǎn)層或射孔后，可遇到兩種情況：一種是在一定的液柱壓力下，油、氣井能自噴；一種是不能自噴。對于自噴井，可進行放噴測試；對于不能自噴的井，則必須進行誘導油、氣流的工作。油、氣入井不暢的原因一般是：油氣層原始滲透率低；油氣層地層壓力偏低；油氣流動性差或井內(nèi)液柱壓力過高；油氣層受污染堵塞等。

完井方式與試油（氣）——試油（氣）1.誘導油氣流油、氣井因其地層能量不同，在鉆開生產(chǎn)層或45

對于因井筒內(nèi)液柱壓力大，不能自噴的井，應采取降低井筒內(nèi)液柱壓力的辦法誘導油氣入井。方法的實質(zhì)：是降低井筒內(nèi)液柱高度或洗井液密度。主要包括以下幾種方法：（1）替噴法（2）抽汲法（3）提撈法（4）氣舉法（5）混氣水排液法

對于因井筒內(nèi)液柱壓力大，不能自噴的井，應采取降低462.增大油、氣流通道

有些油、氣井，由于生產(chǎn)層嚴重地受到鉆井液和水泥漿的污染，導致孔隙或裂縫通道被嚴重堵塞；另有一些油、氣井生產(chǎn)層的原始滲透率低，采用前述的誘導油氣流方法仍然不能明顯有效時，必須采取人工強化措施，增大油氣流通道，改善油氣層的滲透性，使油氣流能暢流入井甚至噴出地面。通常采用較多的人工強化措施是水力壓裂和酸化處理。完井方式與試油（氣）——試油（氣）2.增大油、氣流通道有些油、氣井，由于生產(chǎn)層嚴重地受到鉆473.完井測試

完井測試的主要任務是通過地下資料的收集和分析，確定油氣層的工業(yè)價值，為油氣井正常生產(chǎn)和制定合理的開發(fā)方案提供可靠的依據(jù)。測試時，要取全取準下述幾方面的資料：（1）油、氣、水產(chǎn)量（2）原始地層壓力、井口油管壓力和套管壓力（3）油、氣層中部溫度及地熱增溫率（4）油、氣、水樣完井方式與試油（氣）——試油（氣）3.完井測試完井測試的主要任務是通過地下資料的484.中途測試

每鉆穿一油氣層，即停鉆對油氣層進行測試。測試完后，視情況而定，或者恢復鉆進，或者在獲得高產(chǎn)油氣流的情況下，就此完井投產(chǎn)。這種自上而下逐層鉆穿、逐層測試的方法稱為中途測試。中途測試在探井中應用較廣泛。其優(yōu)點是能迅速發(fā)現(xiàn)油氣流，并可初步確定油氣層壓力和生產(chǎn)能力。

完井方式與試油（氣）——試油（氣）4.中途測試每鉆穿一油氣層，即停鉆對油氣層進行測試。49主要內(nèi)容石油地質(zhì)基本知識油藏巖石和流體的基本性質(zhì)完井方式與試油（氣）采油方法注水工藝增產(chǎn)（注）措施復雜條件下的開采新技術(shù)采氣工藝

主要內(nèi)容石油地質(zhì)基本知識50

通過勘探、鉆井、試油之后，將具有工業(yè)開采價值的油（氣）井交給采油隊，那么采油的基本任務是什么呢？采油的基本任務就是在經(jīng)濟條件許可的情況下，最大限度地將地下原油開采到地面上來，并實現(xiàn)合理、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。采油方法通過勘探、鉆井、試油之后，將具有工業(yè)開采價值的油51自噴采油法（FlowingProduction）人工舉升法（ArtificalLift）游梁式深井泵采油（BeamPumping）有桿泵采油

螺桿泵（ScrewPumping）

氣舉（GasLift）無桿泵采油

電潛泵（ESP）

水力活塞泵（HydraulicPumping）

射流泵（JetPumping）

采油方法自噴采油法（FlowingProduction）采油52采油方法—自噴采油法利用油層本身的能量使地層原油噴到地面的方法稱為自噴采油法。

自噴采油原理：主要依靠溶解在原油中的氣體隨壓力的降低分離出來而發(fā)生的膨脹。

在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，原油依靠油層所提供的壓能克服重力及流動阻力自行流動，不需人為補充能量，因此自噴采油是最簡單、最方便、最經(jīng)濟的采油方法。

采油方法—自噴采油法利用油層本身的能量使地層原油53

1.自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的基本流動過程（1）地層中的滲流：10-15%

（2）井筒中的流動：30-80%

（3）嘴流：5-30%

（4）地面管線流動：5-10%

采油方法—自噴采油法1.自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的基本流動過程采油方法—自噴采542.氣液混合物通過油嘴的流動規(guī)律（chokeflow）

油嘴是調(diào)節(jié)和控制自噴井產(chǎn)量的裝置。一般情況下，在選擇井口的油嘴大小時，除要求保證油井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)外，還要求油井的生產(chǎn)能夠穩(wěn)定，即地面管線的壓力波動不影響油井的產(chǎn)量。當氣液混合物通過油嘴時，由于直徑較小，流速極高，所以有可能達到臨界狀態(tài)。

臨界狀態(tài)：油氣混合物的流速達到壓力波在該介質(zhì)中的傳播速度（聲速）時的流動狀態(tài)。

采油方法—自噴采油法2.氣液混合物通過油嘴的流動規(guī)律（chokeflow）采油55在臨界狀態(tài)下：下游壓力（嘴后壓力）的波動不會影響上游壓力（嘴前壓力）；油井產(chǎn)量只取決于嘴前壓力。

要求：油氣混合物通過油嘴時必須達到臨界狀態(tài)。

采油方法—自噴采油法在臨界狀態(tài)下：下游壓力（嘴后壓力）的波動不會影響上游壓力563.自噴井的管理

自噴井管理的基本內(nèi)容包括：

管好采油壓差取全取準資料保證油井正常生產(chǎn)這三個方面是相互聯(lián)系和相互促進的，缺一都不能使油井獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。油井生產(chǎn)資料是油井分析、管理的依據(jù)，也是判斷靜態(tài)資料可靠性的依據(jù)，因此要取全取準所要求的資料項目。這里重點討論如何管好采油壓差。采油方法—自噴采油法3.自噴井的管理采油方法—自噴采油法57正常情況下，采油壓差的控制是通過地面改換油嘴的大小來實現(xiàn)的。但在生產(chǎn)工程中有許多其它因素影響油井在規(guī)定的壓差下生產(chǎn)，如油井結(jié)蠟、砂堵、設備故障等。油井的合理采油壓差就是油井的合理工作制度。確定合理工作制度的原則：1）保證較高的采油速度；2）保持注、采平衡；3）保持采油指數(shù)穩(wěn)定；4）保證水線均勻推進；5）合理生產(chǎn)壓差的選擇，應充分利用地層能量又不破壞油層結(jié)構(gòu)；6）合理控制流飽壓差采油方法—自噴采油法正常情況下，采油壓差的控制是通過地面改換油嘴的大小來58采油方法－有桿泵采油有桿泵采油的優(yōu)點：

設備簡單；結(jié)構(gòu)牢固；性能可靠；管理經(jīng)驗比較完善有桿泵采油的缺點：

設備笨重；僅適用于淺井、中深井；對特殊井（斜井、彎井、海上油井）有困難；對砂、蠟、鹽、水、稠的適應性差采油方法－有桿泵采油有桿泵采油的優(yōu)點：59一、深井泵采油（“三抽”設備）（一）抽油機1、分類：游梁式和無游梁式2、組成：四大部分游粱－連桿－曲柄機構(gòu)、減速裝置、動力設備和輔助裝置采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（一）抽油機采油方法－有桿泵采60石油工程基本知識課件61減速器的扭矩可達76KN.m減速器的扭矩可達76KN.m62石油工程基本知識課件63結(jié)構(gòu)特點：

曲柄連桿機構(gòu)和驢頭均位于支架的前邊，曲柄連桿機構(gòu)存在一定的相位夾角（15度左右）和平衡相位角（20度左右）。前置型游梁式抽油機優(yōu)點：

動載較小；懸點最大載荷較小；減速箱峰值扭矩降低；扭矩變化均勻；電動機動力降低，有明顯的節(jié)能效果。主要適用于懸點載荷大于120kN、沖程大于3.6m的油井。前置型游梁式抽油機缺點：

結(jié)構(gòu)不平衡大大增加；工作時間前沖力較大，影響基架的穩(wěn)定性。因此，在我國前置型游梁式抽油機應用尚不廣泛。結(jié)構(gòu)特點：64石油工程基本知識課件65結(jié)構(gòu)特點：

實際上是一種前置型游梁式抽油機，不同之處在于曲柄上無平衡塊。優(yōu)點：

無平衡塊，整機重量減輕約1/3；可根據(jù)油井工況的變化來調(diào)整平衡，操作方便；具有氣體的軟特性，平衡效果好缺點：

平衡缸加工制造費用增加，又附加了一套補氣裝置，使生產(chǎn)成本增加；平衡氣缸系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中易出故障，維修費用高，對操作和維修人員的技術(shù)要求高。結(jié)構(gòu)特點：66石油工程基本知識課件67

異相型游梁式抽油機是近二十年來發(fā)展起來的一種性能較好的抽油機。從外形上看，它與常規(guī)型游梁式抽油機沒有顯著的差別。其特點是：1）上沖程曲柄轉(zhuǎn)角（約192）大于下沖程的曲柄轉(zhuǎn)角（約168），因此上沖程懸點運動較下沖程緩慢，降低了上沖程懸點的加速度，從而降低了上沖程懸點的慣性載荷，提高了抽油機的承載能力。2）曲柄中心線與平衡重力臂中心線之間設置了一特殊的相位角，可降低凈扭矩峰值，改善了減速箱的工作條件；同時可降低電機功率。據(jù)美國同類產(chǎn)品的資料報道，與常規(guī)式抽油機相比，可節(jié)省電機功率15%。異相型游梁式抽油機是近二十年來發(fā)展起來的一種性能較68

隨著下泵深度和排液量的不斷增加，同時經(jīng)常出現(xiàn)稠油、高粘、多砂、水淹和強腐蝕等情況，因此采油工藝對抽油機提出了長沖程、低沖次、大泵深抽的要求，游梁式抽油機受其結(jié)構(gòu)的限制，不能滿足上述要求。為此，國內(nèi)外研制了許多不同類型的無游梁式抽油機。目前，國內(nèi)正在使用的無游梁式抽油機主要有鏈條式抽油機、增距式長沖程抽油機、寬帶式抽油機幾種。

為了節(jié)能,目前開發(fā)了直線電機抽油機、皮帶式抽油機。隨著下泵深度和排液量的不斷增加，同時經(jīng)常出現(xiàn)稠油、高69

鏈條式抽油機的特點：1）沖程長，有利于稠油井開采；2）采用氣動平衡，因而電機工作平穩(wěn)，且平衡效果好；3）鋼絲繩使用壽命短，易造成斷鏈條事故。鏈條式抽油機的特點：70

增距式長沖程抽油機的特點：1）沖程長度調(diào)節(jié)方便，適應于深井、大排量抽油的需要；2）懸點運動規(guī)律近似簡諧運動，變速加速度小，動載小，整機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；3）平衡效果好，節(jié)電；4）重量輕，占地面積小。增距式長沖程抽油機的特點：71

寬帶式抽油機的特點：1）沖程長、沖次低、尤其適用于深井、稠油開采；2）結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，體積小，重量輕，尤其運用于海洋采油；3）可不停機六級調(diào)節(jié)工程沖程；4）采用直接平衡，效果恒下；5）運動特性好，與常規(guī)型抽油機相比，扭矩減少50%，動載減少1/2-1/3，實際承載能力增加；6）采用同頻自動控制損局，整機運行平穩(wěn)，噪音低，節(jié)電達10-35%。

寬帶式抽油機的特點：72石油工程基本知識課件73

直線電機抽油機懸點載荷最大達到200千牛，電動機推力達到50千牛，最大沖程已達到8米，只要其他工藝設備配套，沖程長度可以趕上美國的24.4米。

直線電機抽油機74

直線電機抽油機的特點：改變了過去各種抽油機都是先將電能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，再通過機械方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復運動的能量轉(zhuǎn)換模式，克服了過去抽油機機械效率低的弱點。直線電機抽油機將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復運動，不但提高了效率，而且能實現(xiàn)抽汲參數(shù)無級調(diào)整，進而能根據(jù)采油需要調(diào)整懸點運動規(guī)律，為智能化創(chuàng)造了很好的條件；有效降低啟動載荷，降低機型重量，克服了“大馬拉小車”現(xiàn)象。

直線電機抽油機的特點：75

直線電機抽油機的特點：直線電機抽油機具有作業(yè)方便、整機結(jié)構(gòu)簡單、啟動電流低、高運行穩(wěn)定、占地小、噪聲低、運行維護費用低、節(jié)能良好(比舊抽油機節(jié)電47.47%)、運動軌跡合理等優(yōu)點。抽油機還具有“上快下慢”、“上慢下快”、“上下同速”和“換向時停滯間抽”四種運動模式

直線電機抽油機的特點：76石油工程基本知識課件77石油工程基本知識課件78

皮帶式抽油機的原理：由電機驅(qū)動，經(jīng)傳動部分減速后，驅(qū)動下鏈輪旋轉(zhuǎn)，使垂直布置的環(huán)形閉合軌跡鏈條在上、下鏈、鏈輪之間運轉(zhuǎn)。裝在軌跡鏈條的特殊鏈節(jié)與往返架上滑塊中的主軸銷相連，使往返架隨軌跡鏈條周而復始的上下運動。由往返架上的上橫梁連接著繞過頂部皮帶滾筒的負荷皮帶來帶動光桿（抽油桿、抽油泵）往復運動抽油。井下配套工具可根據(jù)井筒的環(huán)境和設計的要求，進行桿、管的合理組合和井下工具的配套，并根據(jù)油井的供液能力合理選擇抽吸參數(shù)。皮帶式抽油機的原理：79

皮帶式抽油機的特點：1）、可進行大泵深下、小泵深抽、稠油開采由于該機型最大負荷16.31t（目前生產(chǎn)國外還有1100型（22t）、1200型（28t）），設計中受扭矩影響因素小，力臂短（0.46m），負荷利用率可達95%，可進行大泵深下、小泵深抽，與其它抽油機配同直徑的泵相比可多下深10%-15%。2）、泵效高該機沖程長，沖程相對損失小、沖次小，泵的充滿系數(shù)高，可達到80%。3）、工況好因皮帶具有吸收振動的作用，又為均速運轉(zhuǎn)，換向時瞬間加速，沖次又慢，所以機、桿、泵的慣性載荷、動載荷減小，可減小抽油桿、油管的磨損，延長油井免修期。皮帶式抽油機的特點：80

皮帶式抽油機的特點：4）、節(jié)能節(jié)電由于該機扭矩臂小，對抽油機扭矩要求較小，又因為勻速運動，瞬間加速，平衡效果好，所以所需電機功率小，省電30%-50%，節(jié)能節(jié)電效果好。與普通游梁式抽油機相比節(jié)電效果明顯。5）、總機效益高因為抽油機節(jié)能節(jié)電，泵效高，機器磨損小等特點，所以總機效率高。6）、與電泵對比，用電量小（是電泵井用電量的1/3）、維護作業(yè)費用低、施工方便（不需專業(yè)化作業(yè)隊伍）。7）、維護工作量少，調(diào)整平衡方便（每塊15公斤），整體運輸，安裝方便。皮帶式抽油機的特點：81

皮帶式抽油機的特點：

8）、整箱式減速箱運行平穩(wěn)，噪音小，使用壽命長。9）、100%機械傳動，可靠性高、耐用，整機受力均勻，潤滑系統(tǒng)完善，維護要求低。后續(xù)投入少。皮帶式抽油機的特點：82一、抽油裝置（機、桿、泵）

1.抽油機（3）平衡方式：機械平衡和氣動平衡機械平衡又分為曲柄平衡、游粱平衡和復合平衡第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理83一、抽油裝置（機、桿、泵）

1.抽油機（4）型號說明：（CYJ10--3--48(H)B）CYJ－游粱式抽油機系列代號；10－懸點最大載荷(10KN)；3－光桿最大沖程(m)；48－減速箱輸出軸最大扭矩(KN?m)；H－減速箱齒輪齒形代號；B－平衡方式代號(B－曲柄平衡；Y－游梁平衡；F－復合平衡；Q－氣動平衡)第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理84石油工程基本知識課件85一、抽油裝置（機、桿、泵）

2.抽油桿（1）分類：常用的主要有鋼制抽油桿、玻璃纖維抽油桿、空心抽油桿三種類型。此外，還有連續(xù)抽油桿、鋼絲繩抽油桿、不銹鋼抽油桿、非金屬帶狀抽油桿等特殊用途的抽油桿。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理86一、抽油裝置（機、桿、泵）普通桿特點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低；直徑小，有利于在油管中運行玻璃鋼桿特點：耐腐蝕、有利于延長壽命；重量輕、有利于降低抽油機懸點載荷和節(jié)約能量；彈性模量小，可實現(xiàn)超行程，有利于提高泵效。空心桿特點：成本高，可用于熱油循環(huán)和熱電纜加熱，也可通過空心通道向井內(nèi)添加化學劑，適用于高含蠟、高凝固點的稠油井。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）普通桿特點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成87一、抽油裝置（機、桿、泵）

2.抽油桿（2）符號說明：CYG25/120C(B)CYG－抽油桿代號；25－抽油桿直徑(mm)；120－短抽油桿長度(mm)；C－桿材強度代號(C－40號、45號鋼正火處理；B－20CrMo鋼調(diào)質(zhì)處理)常用的桿體直徑有13mm、16mm、19mm、22mm、25mm和29mm第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理88一、抽油裝置（機、桿、泵）2.抽油桿新型抽油桿的發(fā)展：為滿足大泵強采、小泵深抽、稠油井、高含蠟井、腐蝕井和斜井采油的需要，以增加桿的承載、耐腐蝕、耐磨損，提高桿的使用可靠性與壽命，已開發(fā)出多種特殊抽油桿，如加高強度抽油桿、玻璃鋼抽油桿、鋁合金抽油桿、不銹鋼抽油桿、噴涂保護處理抽油桿、空心抽油桿、連續(xù)抽油桿、鋼絲繩抽油桿等。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）2.抽油桿第一節(jié)抽油裝置和泵的89一、抽油裝置（機、桿、泵）

3.抽油泵（1）分類：管式泵和桿式泵管式泵特點：泵徑較大、排量大，適用于產(chǎn)量高、油井較淺、含砂較少的井使用。桿式泵特點：泵徑較小、排量低、適用于產(chǎn)量低的深井使用。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理90一、抽油裝置（機、桿、泵）

3.抽油泵（2）型號說明：CYB/56/T/H/A/C/5/1.8/0.7CYB－抽油泵代號；56－泵徑(mm)；T－泵型式；H－泵筒型式；A－定位部位；C－定位部件型式；5－泵筒長度(m)，1.8－柱塞長度(m)；0.7－加長短節(jié)長度(m)第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理一、抽油裝置（機、桿、泵）第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理91二、泵的工作原理泵的工作原理（1）上沖程（2）下沖程第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理二、泵的工作原理第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理92工作原理：深井泵是依靠抽油機帶動抽油桿使活塞在襯套內(nèi)部做往復運動來實現(xiàn)抽油的。第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理工作原理：第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理93工作原理：

上沖程下沖程凡爾狀態(tài)游動凡爾關(guān)閉打開固定凡爾打開關(guān)閉泵吸（排）液吸液排液抽油桿工況加載（伸長）卸載（縮短）油管工況卸載（縮短）加載（伸長）井口排液排S(Ap-Ar)排SAr

第一節(jié)抽油裝置和泵的工作原理工作原理：

上沖程下沖程凡爾狀態(tài)游動凡爾關(guān)閉打開固定凡爾打開94石油工程基本知識課件95石油工程基本知識課件96石油工程基本知識課件97結(jié)構(gòu)特點：曲柄連桿機構(gòu)和驢頭均位于支架的前邊，曲柄連桿機構(gòu)存在一定的相位夾角（15度左右）和平衡相位角（20度左右）。前置型游梁式抽油機優(yōu)點：

動載較小；懸點最大載荷較小；減速箱峰值扭矩降低；扭矩變化均勻；電動機動力降低，有明顯的節(jié)能效果。主要適用于懸點載荷大于120kN、沖程大于3.6m的油井。前置型游梁式抽油機缺點：

結(jié)構(gòu)不平衡大大增加；工作時間前沖力較大，影響基架的穩(wěn)定性。因此，在我國前置型游梁式抽油機應用尚不廣泛。結(jié)構(gòu)特點：98石油工程基本知識課件99結(jié)構(gòu)特點：實際上是一種前置型游梁式抽油機，不同之處在于曲柄上無平衡塊。優(yōu)點：

無平衡塊，整機重量減輕約1/3；可根據(jù)油井工況的變化來調(diào)整平衡，操作方便；具有氣體的軟特性，平衡效果好缺點：

平衡缸加工制造費用增加，又附加了一套補氣裝置，使生產(chǎn)成本增加；平衡氣缸系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中易出故障，維修費用高，對操作和維修人員的技術(shù)要求高。結(jié)構(gòu)特點：100石油工程基本知識課件101異相型游梁式抽油機是近十幾年發(fā)展起來的一種性能較好的抽油機。從外形上看，它與常規(guī)型游梁式抽油機沒有顯著的差別。其特點是：1）上沖程曲柄轉(zhuǎn)角（約192）大于下沖程的曲柄轉(zhuǎn)角（約168），因此上沖程懸點運動較下沖程緩慢，降低了上沖程懸點的加速度，從而降低了上沖程懸點的慣性載荷，提高了抽油機的承載能力。2）曲柄中心線與平衡重力臂中心線之間設置了一特殊的相位角，可降低凈扭矩峰值，改善了減速箱的工作條件；同時可降低電機功率。據(jù)美國同類產(chǎn)品的資料報道，與常規(guī)式抽油機相比，可節(jié)省電機功率15%。異相型游梁式抽油機是近十幾年發(fā)展起來的一種性能較好的102

隨著下泵深度和排液量的不斷增加，同時經(jīng)常出現(xiàn)稠油、高粘、多砂、水淹和強腐蝕等情況，因此采油工藝對抽油機提出了長沖程、低沖次、大泵深抽的要求，游梁式抽油機受其結(jié)構(gòu)的限制，不能滿足上述要求。為此，國內(nèi)外研制了許多不同類型的無游梁式抽油機。目前，國內(nèi)正在使用的無游梁式抽油機主要有鏈條式抽油機、增距式長沖程抽油機、寬帶式抽油機幾種。隨著下泵深度和排液量的不斷增加，同時經(jīng)常出現(xiàn)稠油、高103

鏈條式抽油機的特點：1）沖程長，有利于稠油井開采；2）采用氣動平衡，因而電機工作平穩(wěn)，且平衡效果好；3）鋼絲繩使用壽命短，易造成斷鏈條事故。鏈條式抽油機的特點：104

增距式長沖程抽油機的特點：1）沖程長度調(diào)節(jié)方便，適應于深井、大排量抽油的需要；2）懸點運動規(guī)律近似簡諧運動，變速加速度小，動載小，整機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；3）平衡效果好，節(jié)電；4）重量輕，占地面積小。增距式長沖程抽油機的特點：105

寬帶式抽油機的特點：1）沖程長、沖次低、尤其適用于深井、稠油開采；2）結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，體積小，重量輕，尤其運用于海洋采油；3）可不停機六級調(diào)節(jié)工程沖程；4）采用直接平衡，效果恒下；5）運動特性好，與常規(guī)型抽油機相比，扭矩減少50%，動載減少1/2-1/3，實際承載能力增加；6）采用同頻自動控制損局，整機運行平穩(wěn)，噪音低，節(jié)電達10-35%。寬帶式抽油機的特點：106一、深井泵采油（“三抽”設備）（一）抽油機3、平衡方式：機械平衡和氣動平衡機械平衡又分為曲柄、游粱和復合平衡4、型號說明：（CYJ10--3--48(H)B）CYJ－游粱式抽油機系列代號；10－懸點最大載荷(10KN)；3－光桿最大沖程(m)；48－減速箱輸出軸最大扭矩(KN?m)；H－減速箱齒輪齒形代號；B－平衡方式代號(B－曲柄平衡；Y－游梁平衡；F－復合平衡；Q－氣動平衡)CYJ－常規(guī)型；CYJQ－前置型；CYJY－異相型采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（一）抽油機采油方法－有桿泵采107一、深井泵采油（“三抽”設備）（二）抽油桿1、分類：常用的主要有鋼制抽油桿、玻璃纖維抽油桿、空心抽油桿三種類型。此外，還有連續(xù)抽油桿、鋼絲繩抽油桿、不銹鋼抽油桿、非金屬帶狀抽油桿等特殊用途的抽油桿。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（二）抽油桿采油方法－有桿泵采108一、深井泵采油（“三抽”設備）普通桿特點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低；直徑小，有利于在油管中運行玻璃鋼桿特點：耐腐蝕、有利于延長壽命；重量輕、有利于降低抽油機懸點載荷和節(jié)約能量；彈性模量小，可實現(xiàn)超行程，有利于提高泵效。空心桿特點：成本高，可用于熱油循環(huán)和熱電纜加熱，也可通過空心通道向井內(nèi)添加化學劑，適用于高含蠟、高凝固點的稠油井。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）普通桿特點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易109一、深井泵采油（“三抽”設備）（二）抽油桿2、符號說明：CYG25/120C(B)CYG－抽油桿代號；25－抽油桿直徑(mm)；120－短抽油桿長度(mm)；C－桿材強度代號(C－40號、45號鋼正火處理；B－20CrMo鋼調(diào)質(zhì)處理)根據(jù)需要可下入單級桿和多級桿。常用的桿體直徑有13mm、16mm、19mm、22mm、25mm和29mm采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（二）抽油桿采油方法－有桿泵采110一、深井泵采油（“三抽”設備）（二）抽油桿3、新型抽油桿的發(fā)展：為滿足大泵強采、小泵深抽、稠油井、高含蠟井、腐蝕井和斜井采油的需要，以增加桿的承載、耐腐蝕、耐磨損，提高桿的使用可靠性與壽命，已開發(fā)出多種特殊抽油桿，如加高強度抽油桿、玻璃鋼抽油桿、鋁合金抽油桿、不銹鋼抽油桿、噴涂保護處理抽油桿、空心抽油桿、連續(xù)抽油桿、鋼絲繩抽油桿等。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（二）抽油桿采油方法－有桿泵采111一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵1、分類：普通抽油泵和特殊用途抽油泵為滿足開采復雜條件的要求，近年來，國內(nèi)外研制出了具有特殊用途的抽油泵。國內(nèi)推廣的主要有：防砂卡泵、長柱塞泵、環(huán)閥式防氣抽油泵、浸入式抽稠油泵、流線型抽油泵、流壓反饋抽稠油泵、雙向進油抽稠油泵等。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵采油方法－有桿泵采112一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵普通式抽油泵主要由工作筒、柱塞、游動凡爾和固定凡爾組成。根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可分為管式泵和桿式泵。管式泵特點：泵徑較大、排量大，適用于產(chǎn)量高、油井較淺、含砂較少的井使用。桿式泵特點：泵徑較小、排量低，適用于產(chǎn)量低的深井使用。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵采油方法－有桿泵采113一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵2、型號說明：CYB/56/T/H/A/C/5/1.8/0.7CYB－抽油泵代號；56－泵徑(mm)；T－泵型式；H－泵筒型式；A－定位部位；C－定位部件型式；5－泵筒長度(m)，1.8－柱塞長度(m)；0.7－加長短節(jié)長度(m)采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵采油方法－有桿泵采114一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵3、工作原理：深井泵是依靠抽油機帶動抽油桿使活塞在襯套內(nèi)部做往復運動來實現(xiàn)抽油的。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵采油方法－有桿泵采115一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵3、工作原理：

上沖程下沖程凡爾狀態(tài)游動凡爾關(guān)閉打開固定凡爾打開關(guān)閉泵吸（排）液吸液排液抽油桿工況加載（伸長）卸載（縮短）油管工況卸載（縮短）加載（伸長）井口排液排S(Ap-Ar)排SAr

采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵

上沖程下沖程凡爾116一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵4、泵效：實際排量/理論排量1）泵工作的三個基本環(huán)節(jié)：活塞讓出體積原油進泵原油從泵內(nèi)排出采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵采油方法－有桿泵采117一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵4、泵效：2）影響泵效的因素：桿柱和管柱的彈性伸縮氣體和充不滿漏失（排出、吸入、其它）采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵采油方法－有桿泵采118石油工程基本知識課件119石油工程基本知識課件120一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵4、泵效：3）提高泵效的措施：選擇合理的工作方式確定合理的沉沒度改善泵結(jié)構(gòu)合理利用氣體能量、減少氣體影響采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（“三抽”設備）（三）抽油泵采油方法－有桿泵采121一、深井泵采油（四）抽油機懸點運動規(guī)律及懸點載荷

1、抽油機懸點運動規(guī)律

：掌握抽油機懸點的位移、速度和加速度的變化規(guī)律是研究抽油裝置動力學、進行抽油設計和分析其工作狀況的基礎(chǔ)。作為一般計算分析，可簡化為簡諧運動和曲柄滑塊運動兩種形式分別進行研究。但做精確的分析計算和抽油機結(jié)構(gòu)設計時，則必須按四連桿機構(gòu)來研究抽油機的實際運動規(guī)律，可用圖解法或根據(jù)解析式用計算機來精確計算每種抽油機的位移、速度和加速度。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（四）抽油機懸點運動規(guī)律及懸點載荷采油方法－122一、深井泵采油（四）抽油機懸點運動規(guī)律及懸點載荷

2、抽油機懸點載荷：抽油機在不同抽汲參數(shù)下工作時，懸點所承受的載荷是選擇抽油設備和分析設備工作狀況的重要依據(jù)。因此必須了解懸點承受了哪些載荷和如何計算這些載荷。

采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（四）抽油機懸點運動規(guī)律及懸點載荷采油方法－123一、深井泵采油（四）抽油機懸點運動規(guī)律及懸點載荷

2、抽油機懸點載荷：懸點承受的載荷靜載（桿柱、液柱）慣性載荷（桿柱、液柱）動載摩擦載荷（固—固、液—固）其它載荷（沉沒壓力、井口回壓、振動、沖擊）采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（四）抽油機懸點運動規(guī)律及懸點載荷懸點承受的124一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率1、定義：將液體舉升至地面的有效功率與系統(tǒng)輸入功率的比值。

有效功率：在一定的揚程下，將一定排量的井下液體提升到地面所需要的功率。也叫水功率。

輸入功率：驅(qū)動抽油機的電動機的輸入功率即為抽油機的輸入功率。

光桿功率：光桿提升液體和克服井下各種阻力所消耗的功率為抽油機的光桿功率。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率采油方法－有桿泵采油125一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率2、系統(tǒng)效率的分解：根據(jù)抽油機系統(tǒng)工作的特點，可將抽油機系統(tǒng)的效率分為兩部分：地面效率和井下效率。以光桿懸繩器為界，懸繩器以上的機械傳動效率和電機運行效率的乘積為地面效率。懸繩器以下從抽油泵到井口（包括回壓）的效率為井下效率。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率采油方法－有桿泵采油126一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率3、提高系統(tǒng)效率的措施：據(jù)有關(guān)資料介紹及我們的研究表明，在我國有桿抽油系統(tǒng)效率不足20%。提高有桿泵抽油系統(tǒng)效率的措施主要包括：采用節(jié)能型機采設備、加強管理、抽汲參數(shù)優(yōu)選等。具體應從以下幾方面考慮：采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率采油方法－有桿泵采油127一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率1）應用系統(tǒng)效率控制圖一區(qū)、二區(qū)：設計合理、抽汲參數(shù)匹配，管理較好，系統(tǒng)效率較高（正常）三區(qū)：設備選擇較大，或抽汲參數(shù)不匹配，或供液不足，造成系統(tǒng)效率過低（不正常）采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率一區(qū)、二區(qū)：設計合理、抽汲參數(shù)匹128一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率1）應用系統(tǒng)效率控制圖調(diào)整區(qū)：設備選擇過小；或抽汲參數(shù)設計不合理；或供液能力強，造成泵吸入口壓力過高，系統(tǒng)效率過低（不正常）控制區(qū)：系統(tǒng)效率較高，但泵吸入口壓力過高（基本正常）采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率調(diào)整區(qū)：設備選擇過小；或抽汲參數(shù)129一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率2）解決“大馬拉小車”“大馬”指的是電氣設備的能力（容量、功率）大；“小車”則指負載（各種工作機）量小，即所需的功率較小。大家常提到的“大馬”主要是指最常用的電動機，當它與被拖動的機械不配套而容量過大時，即“大馬拉小車”。“大馬拉小車”的結(jié)果是使電機電能利用率變差，對提高有桿泵抽油系統(tǒng)效率極為不利。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率采油方法－有桿泵采油130一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率3）推廣異相型曲柄平衡抽油機與前置型抽油機國內(nèi)外的研究與實踐都表明，異相曲柄平衡抽油機與前置型抽油機節(jié)能幅度大，適應范圍廣，應積極推廣。一般來講，懸點載荷在120kN以下的，可選擇異相曲柄平衡抽油機；懸點載荷在120kN以上的，可考慮選擇前置型抽油機。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率采油方法－有桿泵采油131一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率4）保持適當?shù)呐e升高度有桿泵抽油系統(tǒng)效率隨有效揚程的增加而增加。對于正常抽油機井，有效舉升高度基本相當于舉升高度，為使抽油機在高效率下運行，要保持適當?shù)呐e升高度。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率采油方法－有桿泵采油132一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率5）嚴防非正常漏失對油田低效率井的分析表明，漏失（特別是非正常漏失）嚴重影響井下效率。主要包括油管漏失、游動凡爾漏失和固定凡爾漏失。采油方法－有桿泵采油一、深井泵采油（五）系統(tǒng)效率采油方法－有桿泵采油133二、螺桿泵采油螺桿泵是一種新型的機械采油設備。蘇聯(lián)于1973年首先研制成功采油用井下單螺桿泵，之后，美國、加拿大、法國等一些國家也相繼研制和應用了螺桿泵采油。我國從1986年開始引進和使用螺桿泵采油。采油螺桿泵，就其驅(qū)動方式來講，可分為地面驅(qū)動和井下驅(qū)動兩類。目前廣泛應用的是地面驅(qū)動單螺桿泵。采油方法－有桿泵采油二、螺桿泵采油螺桿泵是一種新型的機械采油設備。蘇聯(lián)于1134（一）系統(tǒng)組成

螺桿泵主要由地面驅(qū)動和井下泵兩部分組成。驅(qū)動部分由防爆電機、皮帶輪、減速箱和光桿密封器組成。井下泵由接頭、轉(zhuǎn)子、定子、定位襯套和扶正器等組成。二、螺桿泵采油采油方法－有桿泵采油（一）系統(tǒng)組成二、螺桿泵采油采油方法－有桿泵采油135二、螺桿泵采油（二）工作原理

螺桿泵是靠空腔排油（即轉(zhuǎn)子與定子間形成的一個個互不連通的封閉腔室），當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運移。封閉腔在排出端消失，空腔內(nèi)的原油也就隨之由吸入端均勻地擠到排出端。同時，又在吸入端重新形成新的低壓空腔將原油吸入。這樣，封閉空腔不斷地形成、運移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的原油不斷地吸入，通過油管舉升到井口。采油方法－有桿泵采油二、螺桿泵采油（二）工作原理采油方法－有桿泵采油136二、螺桿泵采油（三）特點1）結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，有利于海上平臺和叢式井組采油；2）只有一個運動件（轉(zhuǎn)子），適合稠油井和出砂井應用；3）無脈動排油特征；4）閥內(nèi)無閥件和復雜的流道，水力損失小；5）泵實際揚程受液體粘度影響大，粘度上升，泵楊程下降較大。采油方法－有桿泵采油二、螺桿泵采油（三）特點采油方法－有桿泵采油137二、螺桿泵采油（四）國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀1）螺桿泵采油技術(shù)應用領(lǐng)域比較寬廣，不僅在高粘、含氣、含砂的油井上得到應用，而且在高含水、海上油井上也得到了應用。在發(fā)揮螺桿泵解決高粘度、高含氣、高含砂油井井液抽汲難的優(yōu)越性的同時，配合各種防砂措施和電加熱空心抽油桿，使螺桿泵的應用領(lǐng)域不斷拓寬。2）通過開發(fā)一系列專用配套裝置，解決了驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)控、管柱防脫與扶正、桿柱防脫與扶正、泵與抽油桿的對接、抽空保護、清防蠟解堵、工況診斷等技術(shù)難題。采油方法－有桿泵采油二、螺桿泵采油（四）國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀采油方法－有桿泵采油138二、螺桿泵采油（四）國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀3）通過研究螺桿泵系統(tǒng)所受作用力和力矩，建立了描述系統(tǒng)工作狀況的數(shù)學模型，為螺桿泵采油系統(tǒng)的分析診斷奠定了基礎(chǔ)。4）通過開展螺桿泵工況診斷和優(yōu)化技術(shù)的研究，可以幫助人們正確判斷油井工作狀況，提供地面驅(qū)動系統(tǒng)、井筒內(nèi)桿柱設計和泵型等方面的優(yōu)化設計方案，提出調(diào)參的依據(jù)。采油方法－有桿泵采油二、螺桿泵采油（四）國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀采油方法－有桿泵采油139二、螺桿泵采油（四）國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀5）螺桿泵實驗室已初具規(guī)模，可以檢測螺桿泵水力特性、定子橡膠耐油氣浸特性、螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù)等，在不同工況條件下模擬螺桿泵工作特性，進行綜合評價。6）開展了潛油電機驅(qū)動螺桿泵的試驗，在電機變極降速、井下機械降速、變頻降速等方面進行了有益的探索。設計試驗了地面驅(qū)動、油管傳動扭矩帶動井下定子轉(zhuǎn)動螺桿泵，取得了良好的生產(chǎn)效果。采油方法－有桿泵采油二、螺桿泵采油（四）國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀采油方法－有桿泵采油140二、螺桿泵采油（五）發(fā)展趨勢1）為提高排量和揚程，國外各公司在單螺桿泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時，積極研究多頭螺桿泵。2）為提高螺桿泵的綜合性能和使用壽命，國外各公司在優(yōu)化定子橡膠的配方和增強轉(zhuǎn)子的耐磨、抗腐蝕的同時，還探索使用金屬定子、非金屬轉(zhuǎn)子。采油方法－有桿泵采油二、螺桿泵采油（五）發(fā)展趨勢采油方法－有桿泵采油141二、螺桿泵采油（五）發(fā)展趨勢3）為降低螺桿泵的制造成本，以提高經(jīng)濟效益，國外各公司在普遍從采用圓鋼毛坯加工成型轉(zhuǎn)子向采用熱軋成型轉(zhuǎn)子方向發(fā)展的同時，積極發(fā)展鋼管熱軋成型轉(zhuǎn)子。4）為避免桿、管磨損和抽油桿斷脫問題，以減少井下事故，國外各公司不斷改進井下驅(qū)動的螺桿泵系統(tǒng)，應用規(guī)模日益擴大。采油方法－有桿泵采油二、螺桿泵采油（五）發(fā)展趨勢采油方法－有桿泵采油142一、氣舉采油（GasLift）當?shù)貙庸┙o的能量不足以把原油從井底舉升到地面時，人為地把氣體（天然氣或空氣）壓入井底，使原油噴出地面，這種采油方法稱為氣舉采油法。采油方法－無桿泵采油一、氣舉采油（GasLift）當?shù)貙庸┙o的能量不143一、氣舉采油（GasLift）1、氣舉方法分類

根據(jù)根據(jù)井況、注氣方式及井口生產(chǎn)方式的不同，可將氣舉采油分為：1）連續(xù)氣舉：適用于采油指數(shù)較大、井底流壓較高的井2）間歇氣舉：適用于采油指數(shù)較大、井底流壓較低的井；適用于采油指數(shù)和井底流壓都低的井采油方法－無桿泵采油一、氣舉采油（GasLift）1、氣舉方法分類采油方法－144一、氣舉采油（GasLift）2、原理

1）氣體的膨脹能2）降低混氣液的密度和井底回壓采油方法－無桿泵采油一、氣舉采油（GasLift）2、原理采油方法－無桿泵采145石油工程基本知識課件146項目連續(xù)氣舉間歇氣舉常規(guī)間歇氣舉腔室氣舉柱塞氣舉使用條件用于產(chǎn)液指數(shù)高井底壓力高的中高產(chǎn)量井用于中低產(chǎn)量井，按產(chǎn)量分20t/d,21/2"油管低于20～30t/d,3"油管低于30～40t/d的油井使用間歇氣舉用于井底壓力低產(chǎn)液指數(shù)較高的油井除用于低產(chǎn)井外還可用于嚴重乳化的氣舉井，并可用于自噴井及氣井清除油管的結(jié)蠟、垢與積水井下管柱一般采用半閉式氣舉管柱一般采用閉式氣舉管柱包括封閉的腔室和腔室舉升裝置包括柱塞、卡定器及防震器等注入方式連續(xù)注入靠地面控制器間歇注入，井下靠間歇閥注入同左可以利用自身氣和外供氣間歇注入各類氣舉采油方式對比表項目連續(xù)氣舉間歇氣舉常規(guī)間歇氣舉腔室氣舉柱塞氣舉使用用于產(chǎn)液147項目連續(xù)氣舉間歇氣舉常規(guī)間歇氣舉腔室氣舉柱塞氣舉影響因素影響連續(xù)氣舉的因素有井口回壓、注入壓力、油管尺寸、地面出油管線尺寸及地面油嘴等主要有油管尺寸、舉升深度、注氣壓力、井口回壓、氣體通過氣舉閥的能力、氣體突進和液體下落量、井底壓力恢復速度和液體特性等同左，但對井底壓力恢復特性有所改善同左，對氣體突進和液體回落量有明顯改進優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）油井生產(chǎn)能穩(wěn)定（2）系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定（3）舉升井液消耗的能量較少缺點：必須有一定的產(chǎn)能，低產(chǎn)井不能連續(xù)氣舉優(yōu)點：（1）注氣點可以接近井底（2）可以產(chǎn)生較大的生產(chǎn)壓差缺點：由于間斷注氣，給系統(tǒng)管理帶來困難

優(yōu)點：（1）可以從接近井底進行注氣（2）適用于長射孔段及高采油指數(shù)低壓井（3）可以防止水在產(chǎn)層積聚缺點：出砂井和泡沫乳化井有效性差優(yōu)點：（1）柱塞上下移動可防止結(jié)蠟、積垢及積水（2）尤其適用于高氣液比井和氣井排除各液缺點：（1）不能將井的回壓降低到管線壓力（2）循環(huán)性能對管線壓力的改變敏感各類氣舉采油方式對比表（續(xù)）項目連續(xù)氣舉間歇氣舉常規(guī)間歇氣舉腔室氣舉柱塞氣舉影響影響連續(xù)148一、氣舉采油（GasLift）3、氣舉裝置的類型4、氣舉凡爾

氣舉凡爾可分為卸載凡爾、工作凡爾和備用凡爾。其作用為：1）卸掉油井的液體載荷，使氣體從最合適的部位注入；2）控制注氣量3）連續(xù)降低環(huán)空液面采油方法－無桿泵采油一、氣舉采油（GasLift）3、氣舉裝置的類型采油方法149一、氣舉采油（GasLift）4、氣舉凡爾

氣舉凡爾的類型與特性：1）氣壓控制凡爾：靠環(huán)形空間氣體壓力來實現(xiàn)凡爾的關(guān)閉或打開。套壓升高，凡爾打開；套壓降低，凡爾關(guān)閉。2）液壓控制凡爾：靠油管液柱壓力來實現(xiàn)凡爾的打開與關(guān)閉。油壓升高，凡爾打開；油壓降低，凡爾關(guān)閉。3）節(jié)流式凡爾：套壓升高，凡爾打開；油壓或套壓降低，凡爾關(guān)閉。4）綜合式凡爾：油壓升高，凡爾打開；套壓或油壓降低，凡爾關(guān)閉。5）彈簧凡爾采油方法－無桿泵采油一、氣舉采油（GasLift）4、氣舉凡爾采油方法－無桿150一、氣舉采油（GasLift）5、氣舉采油的優(yōu)點1）氣舉井井下設備一次性投資低，維修工作量小2）能延長油田開采期限，增加油井產(chǎn)量3）不受開采液體中腐蝕性物質(zhì)和高溫的影響4）井下無摩擦件，適宜于含砂、蠟、水的井5）易于在斜井、拐彎井、海上平臺上使用6）容易實現(xiàn)集中管理和控制7）可用于誘導油氣流和壓裂酸化后的排液采油方法－無桿泵采油一、氣舉采油（GasLift）5、氣舉采油的優(yōu)點采油方法151一、氣舉采油（GasLift）6、氣舉采油的局限性1）必須有充足的氣源；2）壓縮機的操作和維護費用高；3）使用腐蝕性氣體氣舉時，需增加氣體的處理費用和防腐措施費用；4）連續(xù)氣舉在高壓下工作，安全性較差；5）套管損壞了的高產(chǎn)井不宜采用氣舉；6）不宜用于結(jié)蠟井和稠油井；7）單獨用于小油田和單井的效果差采油方法－無桿泵采油一、氣舉采油（GasLift）6、氣舉采油的局限性采油方152一、氣舉采油（GasLift）7、國內(nèi)外發(fā)展趨勢及動態(tài)目前國際上正在興起混合的人工舉升法，即將有桿泵和電潛泵作為一次系統(tǒng)，和氣舉聯(lián)合使用作為二次系統(tǒng)。這種設計采用了一個較寬的操作范圍，即允許單獨或聯(lián)合使用一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)，從而在混合系統(tǒng)的運行中達到最佳技術(shù)經(jīng)濟條件和經(jīng)濟性能。這種混合的人工舉升方法與單一的氣舉方法相比能更好地提高油井產(chǎn)量。采油方法－無桿泵采油一、氣舉采油（GasLift）7、國內(nèi)外發(fā)展趨勢及動態(tài)采153二、電潛泵采油（ElectricalSubmersiblePumping）1、工作原理

潛油電泵是井下工作的多級離心泵，同油管一起下入井內(nèi)，地面電源通過變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛油電機，使電機帶動多級離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機械能，把油井的井液舉升到地面。采油方法－無桿泵采油二、電潛泵采油（ElectricalSubmersib154二、電潛泵采油（ElectricalSubmersiblePumping）2、組成井下部分：是ESP的主要機組，包括潛油電機、保護器、分離器和多級離心泵，起抽油的主要作用中間部分：由特殊結(jié)構(gòu)的電纜和油管組成地面部分：包括控制屏、變壓器和輔助設備采油方法－無桿泵采油二、電潛泵采油（ElectricalSubmersib155石油工程基本知識課件156二、電潛泵采油（ElectricalSubmersiblePumping）3、工作流程動力電纜將地面電力送到電機→保護器防止井液進入電機→電機帶動離心泵工作→井液經(jīng)氣體分離器進入離心泵→泵給井液加速，使井液具有動能→動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴侯^，井液經(jīng)油管被舉升到地面采油方法－無桿泵采油二、電潛泵采油（ElectricalSubmersib157２.電潛泵采油（ElectricalSubmersiblePumping）4、適用范圍及特點

使用電泵的實踐表明，對于強水淹井，高產(chǎn)井、淺井和中深井、深井以及方向井、多砂和多蠟井，電泵的使用效果都很好。其排量范圍為16m3/d－14310m3/d；最大下泵深度可達4600m，井下最高工作溫度可達230℃。采油方法－無桿泵采油２.電潛泵采油（ElectricalSubmersible158２.電潛泵采油（ElectricalSubmersiblePumping）5、潛油電泵新技術(shù)發(fā)展1）潛油電泵新產(chǎn)品

水平電泵——用于高壓注液井（Reda公司制造，排量4769m3/d，排出壓力27.6MPa

低排量高泵效電泵——外徑101.6mm、400級

用于水平井的電泵——美國ODI公司制造出可使電泵通過12o/30m彎曲段的專用裝置，并已成功應用采油方法－無桿泵采油２.電潛泵采油（ElectricalSubmersible159２.電潛泵采油（ElectricalSubmersiblePumping）5、潛油電泵新技術(shù)發(fā)展2）潛油電泵機組改進

電泵軸套——減少磨損

電泵動力油管——為電機提供動力

串聯(lián)雙級旋轉(zhuǎn)式分離器——提高分離效率采油方法－無桿泵采油２.電潛泵采油（ElectricalSubmersible160三、水力活塞泵采油（HydraulicPumping）1、工作原理

井下水力活塞泵由緊密組合成一體的馬達和泵組成。高壓動力液經(jīng)動力液管柱泵入井內(nèi)，驅(qū)動馬達，而乏動力液和油井采出液則由生產(chǎn)管柱返出地面。所依據(jù)的基本原理就是帕斯卡定律。采油方法－無桿泵采油三、水力活塞泵采油（HydraulicPumping）采油161三、水力活塞泵采油（HydraulicPumping）2、組成井下部分：由工作筒、滑閥、拉桿、排出筒、吸入閥、固定閥、換向槽、封隔器等組成，起抽油的主要作用地面部分：包括地面動力泵、各種控制閥及動力液處理設備，擔負提供動力的任務中間部分：動力液由地面→井下機組的中心油管，乏動力液和產(chǎn)出液排至地面的專門通道。采油方法－無桿泵采油三、水力活塞泵采油（HydraulicPumping）162三、水力活塞泵采油（HydraulicPumping）3、分類按系統(tǒng)井數(shù)分：單井流程系統(tǒng)、多井集中泵站系統(tǒng)、大型集中泵站系統(tǒng)按動力液循環(huán)分：閉式循環(huán)和開式循環(huán)按動力液性質(zhì)分：原油動力液和水基動力液采油方法－無桿泵采油三、水力活塞泵采油（HydraulicPumping）采油163石油工程基本知識課件164三、水力活塞泵采油（HydraulicPumping）4、特點水力活塞泵對油層深度、含蠟、稠油、斜井及水平井具有較強的適應性。其主要缺點是機組結(jié)構(gòu)復雜，加工精度要求高，動力液計量困難。1）泵排量范圍較大（16-1600m3/d）；2）可用于斜井；3）便于加化學劑；4）適宜抽重質(zhì)油；5）可用于單井或多井；6）可在溫度相對較高的井內(nèi)工作采油方法－無桿泵采油三、水力活塞泵采油（HydraulicPumping）采油165項

目適用性應用范圍或工藝條件舉升高度強不受限制產(chǎn)液量范圍寬140mm（51/2in）套管油井可達320m3/d以上，178mm（7in）套管油井可達640m3/d以上高氣液化有條件適應氣體經(jīng)單獨通道返出時不受限制；氣體經(jīng)泵采出時，震保證沉沒度井斜或彎曲強不受限制結(jié)

垢較強動力液攜帶防垢劑，或使用磁防垢器出

砂差動力液含砂<0.01%高凝油井強動力液流量，溫度須保證稠油井較強動力液須用稀原油或水基動力液，并保證其流量、溫度腐

蝕較強須用動力液攜帶緩蝕劑分層開采強使用分層開采的泵及管柱5、應用范圍及工藝條件

項目適用性應用范圍或工藝條件舉升高度強不受限制產(chǎn)液量166四、射流泵采油（JetPumping）1、系統(tǒng)組成

分為地面部分、中間部分和井下部分。其中地面部分和中間部分與水力活塞泵相同，所不同的是水力噴射泵只能安裝成開式動力液循環(huán)系統(tǒng)。井下部分是射流泵，由噴嘴、喉管和擴散管三部分組成。采油方法－無桿泵采油四、射流泵采油（JetPumping）采油方法－無桿泵采167四、射流泵采油（JetPumping）采油方法－無桿泵采油四、射流泵采油（JetPumping）采油方法－無桿泵采168四、射流泵采油（JetPumping）2、工作原理

動力液從油管注入，經(jīng)射流泵的上部流至噴嘴噴出，進入與地層液相連通的混合室。在噴嘴處，動力液的總壓頭幾乎全部變?yōu)樗俣人^。進入混合室的原油則被動力液抽汲，與動力液混合后流入喉管，在喉管內(nèi)進行動量和動能轉(zhuǎn)換，然后通過斷面逐漸擴大的擴散管，使速度水頭轉(zhuǎn)換為壓力水頭，從而將混合液舉升到地面。采油方法－無桿泵采油四、射流泵采油（JetPumping）采油方法－無桿169四、射流泵采油（JetPumping）采油方法－無桿泵采油四、射流泵采油（JetPumping）采油方法－無桿170四、射流泵采油（JetPumping）3、特點（1）井下設備沒有動力件（2）射流泵可座入與水力活塞泵相同的工作筒內(nèi)（3）不受舉升高度的限制（4）適于高產(chǎn)液井（5）初期投資高（6）腐蝕和磨損會使噴咀損壞（7）地面設備維修費用相當高采油方法－無桿泵采油四、射流泵采油（JetPumping）采油方法－無桿171采油方法—優(yōu)選及組合應用1.人工舉升方法的優(yōu)選選擇人工舉升方法應考慮的因素（1）油藏的驅(qū)動類型（2）油藏流體的性質(zhì)（3）油井的完井狀況及生產(chǎn)動態(tài)（4）油井生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題（5）油井所處的地面環(huán)境（6）油田開發(fā)中、后期的開采方式（7）各種采油方法的經(jīng)濟效果采油方法—優(yōu)選及組合應用1.人工舉升方法的優(yōu)選1721.人工舉升方法的優(yōu)選選擇人工舉升方法的基本模式人工舉升方式選擇的基本出發(fā)點是少井、高產(chǎn)、適用、經(jīng)濟。人工舉升方法的優(yōu)選，應進行以下兩方面的研究工作：（1）人工舉升方法可行性研究；（2）油井生產(chǎn)動態(tài)研究采油方法—優(yōu)選及組合應用1.人工舉升方法的優(yōu)選采油方法—優(yōu)選及組合應用1732.人工舉升方法的組合應用電潛泵－氣舉組合射流泵－有桿泵組合射流泵－氣舉組合采油方法—優(yōu)選及組合應用2.人工舉升方法的組合應用采油方法—優(yōu)選及組合應用1742.人工舉升方法的組合應用（1）電潛泵——氣舉組合

氣舉用作備用采油方式氣舉用于排液卸載和穩(wěn)產(chǎn)電潛泵——氣舉聯(lián)合舉升

采油方法—優(yōu)選及組合應用2.人工舉升方法的組合應用采油方法—優(yōu)選及組合應用1752.人工舉升方法的組合應用（2）射流泵——有桿泵組合

射流泵——有桿泵組合工藝有桿射流增壓泵

采油方法—優(yōu)選及組合應用2.人工舉升方法的組合