自喷采油法.ppt

二、自喷采油原理 1、自喷井 油井在完井、测试后投入生产，按其举油出井的方法不同，可分为自喷和人工举升（又叫机械采油）采油方法两大类。如果油层具有的能量足以把油从油层驱至井底，并从井底把油举出井口，这种依靠油层自然能量采油的方法称为自喷采油法，这种井称为自喷井。自喷井的地面设备简单、容易管理、产量较高，是最经济的采油方法。 当油层的能量较低不足以维持自喷时，则需利用一定的机械设备给井底的流体补充能量，才能把原油举升出井口，这种采油方法称为人工举升方法。如果补充能量的方式是将天然气加压注入井底进行举油，这种采油方式称为气举采油，这样的生产井称为气举井。 2、自喷井的四种流动过程 任何油井的生产都可分为三个基本流动过程：从油层到井底的流动——油层中的渗流；从井底到井口的流动——井筒中的流动；从井口到分离器——在地面管线中的水平或倾斜管流。对自喷井，原油到井口后，还有通过油嘴的流动——嘴流。所以自喷井从油层流到地面转油站可以分为四个基本流动过程。如图2－1所示。 　　虽然四种流动过程各自遵循的规律不同，但具有共同的特点： （1）四种流动过程同处于一个动力系统中 　　从油层流到井底的剩余压力称为井底压力(或井底流动压力，简称油压)。对某一油层来说，在一定的开采阶段，油层压力相对稳定于某一数值，如改变井底压力就可改变产量的大小，井底压力变大，则产出量就要减少。可见油从油层流入井底的过程中井底压力是阻力，而对油气在垂直管上升过程来说，井底压力则是把油气举出地面的动力。把油气推举到井口后剩余的压力称为井口油管压力（简称油压），井口油管压力对油气在井内垂直管流来说是一个阻力，而对嘴流来说又是动力。可见以上流动过程是相互联系的同一个动力系统。其中井底压力及井口油管压力的变化是油井分析管理工作中的重要依据。 三、嘴流规律 当油、气混合物从井底到达井口时，在油嘴（图2-3）前的油压pt和油嘴后的压力pB作用下通过油嘴，此时压力的变化由井底的高压到较小的油压，使气体大大膨胀，气体体积流量很大，而油嘴直径却很小，因此，混合物流经油嘴的流速极高，可能达到临界流动状态，即流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度(即声速)时的流动状态，在临界流动条件下，混合物流经油嘴的质量流量与油嘴前、后的压力比的变化关系如图3-4所示。 　　图中qm是质量流量，pt与pB为油嘴前、后的压力，当pt＝pB时(或pB/pt＝1)，qm＝0。在曲线ab段上可看出，当pB/pt逐渐减小时，质量流量qm逐渐增加，但当增加到最大值时，继续减小压力比pB/pt，流量并不再增加，而是保持最大值不变，如直线段bc所示，图中最大流量b点所对应的压力比pcr/pt，称为临界压力比，其值为： 式中 K ── 气体的绝热指数； ————临界压力比，空气　　　?0.528，天然气　　　 =0.546。 　油气混合物在油嘴中的流动近似于单相气体流动，在临界流动条件下，流量的变化不受油嘴后压力pB的影响，此时油嘴，油压、产量和油气比之间，近似存在以下基本规律： 　　 式中 q ──产油量，t/d； R ── 油气比，m3/t； d ── 油嘴直径，mm；pt ── 油压，MPa； N、m、C ── 常数 式(2-4)称为油嘴产状公式 　　由于流体性质的差别及油气混合方式的不同使得嘴流复杂化。式（2-4）中的三个常数n、m、C因地而异。虽然方次、常数因地而异，各不完全相同，但其基本定量关系是一致的。 根据国内外几百个井次生产记录的统计年结果，通常采用的嘴油公式为： 　 式中 qt ──产液量，t/d； fw----含水率 当气油比、油嘴直径一定时，通过油嘴的流量只取决于油压，亦即油压与油嘴间流量成线性关系。 　 经过一些油井进行分析研究后，发现当油气比一定，在不含水的情况下，油嘴直径d＜15mm时，油压和油嘴直径，产量与油嘴直径之间存在以下统计关系。 式中 C2、C3——油压、产量系数 由式(2-6)作图得图2-5，C2为直线的斜率，不同的开采时期，直线的斜率是变化的。 产量系数 C3，也是随不同的油井，不同的时间而变化的一个系数，是qm与dlgd关系曲线上的斜率值。 式(2-6)、(2-7)可用于预测换油嘴前后的产量或油压的变化。在换油嘴的短时间内，油气比、C2、C3均可认为不变，则 当其它条件不变，仅油嘴大于15毫米时，可应用下列经验公式估算： 式中 pt1、pt2 ── 分别为换油嘴前、后的油压，MPa； d1、d2 ── 换前、换后油嘴