石油钻采设备及工艺--自喷井采油及设备.ppt

* * §9-1 自喷井采油及设备 一、油井自喷基本原理 二、自喷井的采油井口装置 三、自喷井分层配产井下管柱结构 返回 四、油井清腊 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。 通常采用的诱喷方法有： 替喷法：将油管下入井底，利用洗井机或水泥车把低比重泥浆或清水或原油注入井内，替出井内原有的高比重泥浆，降低井底液柱压力，然后上提油管至油层中部，或者继续在井底向井内注入清水，直至返出的清水中带有大量油花并形成轻微井喷为止。其中，用原油替喷时，一般从油、套管环形空间注入，从油管返出循环洗井液，这样做易于控制井喷和放喷。 抽汲法：替喷后，若油井仍不能自喷，就采用抽汲法，即用一种特制的抽子，在油管内上下高速提放，一方面将井内液体逐渐抽出，进一步减轻井内液柱压力；另一方面，在强大的抽力下，有可能将浸入油层的泥浆、污物等吸出，从而使油井自喷。 气举法：利用移动式压缩机自油管或油、套管环形空间向井内打入压缩气体，使井筒中的液体从环形空间或油管中排出，以减低井底液柱压力。 提捞法：用一个钢管制成的提捞筒下入井内，将井内液体提捞出地面，达到降低井底压力的目的。 经过上述方法诱喷，油井达到自喷后，就打开套管闸门，放喷一个短暂时间，然后改为油管放喷，转入正常采油。 自喷的动力 井底原油能自喷到地面主要是受多种地层驱动力的作用。 当油藏未开发、地层未打开时，油层中的压力处于平衡状态，原油不流动； 一旦地层中钻有油井，并开始生产时，油层内的压力平衡被打破，井底压力低于油层压力。 在地层驱动力的作用下，先将原油从地层内推向井筒， 若还有剩余的能量， 再将井筒内的原油举升到地面。 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 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，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，油流变成极小的液滴分散在