采油工程技术ppt课件.ppt

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1、采油工程技术采油工程技术2 2、人工举升技术、人工举升技术3 3、酸化技术、酸化技术4 4、压裂技术、压裂技术5 5、调剖堵水决策技术、调剖堵水决策技术6 6、防砂技术、防砂技术7 7、射孔技术、射孔技术8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术1010、稠油开采技术、稠油开采技术1 1、采油方式决策技术、采油方式决策技术 1.1.采油方式决策的意义和论证的内容采油方式决策的意义和论证的内容 采油方式的选择采油方式的选择不仅关系到油田建设的不仅关系到油田建设的基本投资和生产费用，而且直接影响到原基本投资和生产费用，而

2、且直接影响到原油产量和采收率，特别是转入机械采油以油产量和采收率，特别是转入机械采油以后，这一问题将更为重要。后，这一问题将更为重要。 决策意义：采油方式决策技术采油方式决策技术 论证的基本内容： (1)(1)以油藏或开发区块为对象，根据油藏工程设计预以油藏或开发区块为对象，根据油藏工程设计预测的单井产能建立不同开发阶段的油井产能分布模型，进测的单井产能建立不同开发阶段的油井产能分布模型，进行油井分类。行油井分类。 (2) (2)根据地面生产和油藏地质条件及各种举升方式可根据地面生产和油藏地质条件及各种举升方式可能的适应范围，初步确定可供选用的各种采油方式，以便能的适应范围，初步确定可供选用的

3、各种采油方式，以便进一步进行计算和分析。进一步进行计算和分析。 (3) (3)应用油井生产动态模拟器预测不同阶段、不同类应用油井生产动态模拟器预测不同阶段、不同类型油井以不同举升方式生产时的油井动态，包括机械采油型油井以不同举升方式生产时的油井动态，包括机械采油方式转换（接替）时机、各种方式在不同产液指数和不同方式转换（接替）时机、各种方式在不同产液指数和不同含水下的可能产量、所用设备、工作参数及工况指标等。含水下的可能产量、所用设备、工作参数及工况指标等。采油方式决策技术采油方式决策技术 (4)(4)从技术上评价不同举升方式对不同油藏工程方案从技术上评价不同举升方式对不同油藏工程方案的适应程

4、度，以及提出对油藏工程方案的修正或选的适应程度，以及提出对油藏工程方案的修正或选择建议。择建议。(5)(5)计算不同举升方式的举升费用和投入产出比。计算不同举升方式的举升费用和投入产出比。(6)(6)进行技术经济综合评价，并对不同含水阶段采用进行技术经济综合评价，并对不同含水阶段采用的举升方式做出选择和对油藏工程方案提出反馈建的举升方式做出选择和对油藏工程方案提出反馈建议。议。采油方式决策技术采油方式决策技术 2.2.采油方式综合评价与决策模式采油方式综合评价与决策模式 单井生产系统的节点分析方法存在如下问题： (1)它只是以单井生产系统为对象，没有从油藏或开发区块的整体动态变化来考虑采油方式

5、的选择。 (2)单井生产系统分析方法只是依据技术指标，从技术角度选择采油方式。即使进行经济分析，也只是在静态条件下进行简单的设备投资核算和比较。采油方式决策技术采油方式决策技术 9090年代年代石油大学（华东）石油大学（华东）提出了较为完整的综提出了较为完整的综合决策模式和方法合决策模式和方法: : 1) 1) 特点特点 (1)(1)油田开采是一个庞大而复杂的系统工程，油、水油田开采是一个庞大而复杂的系统工程，油、水（注采）井生产系统则是注水开发油田大系统的中心环（注采）井生产系统则是注水开发油田大系统的中心环节，除了与其它各系统紧密联系之外，它自身又有独特节，除了与其它各系统紧密联系之外，它

6、自身又有独特的规律。油井生产系统是注采系统的重要组成部分。为的规律。油井生产系统是注采系统的重要组成部分。为此，必须在充分研究各种采油方式所组成的生产系统自此，必须在充分研究各种采油方式所组成的生产系统自身的生产规律的基础上，把它放在高一级系统的大环境身的生产规律的基础上，把它放在高一级系统的大环境中考察和研究它对整个开采系统的影响，才能对采用什中考察和研究它对整个开采系统的影响，才能对采用什么样的采油方式最后做出评价和选择。么样的采油方式最后做出评价和选择。采油方式决策技术采油方式决策技术 (2)(2)油田开采是一个动态过程，原油生产又必须通油田开采是一个动态过程，原油生产又必须通过分布在油

7、田上的单个油井来实现。所以，采油方式过分布在油田上的单个油井来实现。所以，采油方式的选择也必须从时空观出发来考虑油田动态变化及单的选择也必须从时空观出发来考虑油田动态变化及单井产能分布规律。井产能分布规律。 (3)(3)采油方式的实施对象是成千上万口油井，机采设采油方式的实施对象是成千上万口油井，机采设备和工程投资及其管理维护费用备和工程投资及其管理维护费用, ,是油田投入开发之后是油田投入开发之后的主要投入，而不同采油方式的投入产出比不同，因此的主要投入，而不同采油方式的投入产出比不同，因此需要在技术经济综合评价的基础上选择采油方式。需要在技术经济综合评价的基础上选择采油方式。采油方式决策技

8、术采油方式决策技术 2) 2) 采油方式综合评价与决策的基本模式采油方式综合评价与决策的基本模式(1)(1)采油方式综合评价与决策系统的概念框架采油方式综合评价与决策系统的概念框架系统目标系统目标 系统目标：在进行各种采油方式对该油田系统目标：在进行各种采油方式对该油田（或区块）适应性和完成油田开发总体方案中（或区块）适应性和完成油田开发总体方案中油藏工程设计产量指标的可行性分析的基础上，油藏工程设计产量指标的可行性分析的基础上，选择技术上可行、经济上合理的采油方式，并选择技术上可行、经济上合理的采油方式，并确定举升设备、操作参数和预测工况指标。确定举升设备、操作参数和预测工况指标。采油方式决

9、策技术采油方式决策技术 系统范围系统范围 系统范围：从油藏或区块的整体范围出发，系统范围：从油藏或区块的整体范围出发，针对的是处于不同开发阶段的各类油井可能采针对的是处于不同开发阶段的各类油井可能采取的举升系统。取的举升系统。 采油方式决策技术采油方式决策技术 系统环境（约束条件）系统环境（约束条件） 约束条件：油藏地质特征和油藏工程设计的约束条件：油藏地质特征和油藏工程设计的油田开发指标，以及油井与地面条件和举升设备油田开发指标，以及油井与地面条件和举升设备工作参数指标的许用值。工作参数指标的许用值。 系统组成系统组成基础参数： 油气地质条件， 油藏工程设计， 开发指标， 油田生产条件模拟模

10、拟方案选定不 同 采油 方 式的 油 井生 产 系统 动 态模拟动 态 指 标处理分析经济分析综合评价输出： 选 定 的 采 油方式、设备操作参数及工况指标图图4-1 4-1 采油方式综合评价与决策基本模式采油方式综合评价与决策基本模式采油方式决策技术采油方式决策技术 (2)(2)油井生产系统生产过程动态模拟油井生产系统生产过程动态模拟 内容主要包括：内容主要包括：建立油井生产系统动态预建立油井生产系统动态预测模型和确定计算方法；应用节点分析方法预测模型和确定计算方法；应用节点分析方法预测和分析不同举升方式的油井生产动态指标。测和分析不同举升方式的油井生产动态指标。 采油方式决策技术采油方式决

11、策技术 3) 3) 综合评价与决策综合评价与决策 内容主要包括：内容主要包括：建立包括经济、技术和管建立包括经济、技术和管理等多因素、多层次的综合评价体系和应用模理等多因素、多层次的综合评价体系和应用模糊评判方法进行综合评价的决策模型。糊评判方法进行综合评价的决策模型。采油方式决策技术采油方式决策技术 3.3.油井生产系统及其动态模拟油井生产系统及其动态模拟1) 1) 油井生产系统油井生产系统油藏子系统 地面子系统 油井生产系统井筒子系统 采油方式决策技术采油方式决策技术 图图4-2 4-2 抽油井生产系统简图抽油井生产系统简图采油方式决策技术采油方式决策技术 2) 2) 油井生产系统的动态模

12、拟油井生产系统的动态模拟(1)(1)油井生产系统动态模拟模型油井生产系统动态模拟模型最大产量模型最大产量模型),(,maxnmnwkLjrinkjiYXFJpfQ参与评价计算的第i个油藏压力保持水平，一般 ；根据模拟方案确定的参与计算的产液指数； 参与计算的含水， ；含水 随开发时间t而变， ；模拟方案初选的采油方式， ，N为参与评价的采油 方式数；第m种采油方式举升设备的操作性能参数， ,M为举升设备操作性能参数数量。2 , 1iripLjJ6, 2 , 1),( jFfJwkLjwkF6 , 2 , 1kwkF)(tfFwknXNn, 2 , 1nmYMm, 2 , 1采油方式决策技术采油

13、方式决策技术 优化数学模型 通通过过进进行行各各种种采采油油方方式式工工作作参参数数优优选选，才才能能获获得得每每种种采采油油方方式式可可能能的的最最大大举举升升产产量量。一一般般数数学学形形式式为为)(minXf，其其中中： iimixgXDX ，；210)(| CDXXX 式中 )(xf目标函数； max)(Qxf优化变量，TYYX21,； Y1，Y2相应采油方式的工作参数（例如，抽油井选用的优化变量通常为泵径、 冲程、 冲数及泵的充满系数等） ； N变量的可行域，由每种采油方式举升设备的技术 性能指标给定； )(Xgi第i个约束函数； XC连续变量； XD离散变量； mi约束函数的个数。

14、 采油方式决策技术采油方式决策技术 图4-3 典型的油井生产动态模拟流程图(2)(2)油井生产动态模拟系统的基本流程油井生产动态模拟系统的基本流程采油方式决策技术采油方式决策技术 4.4.采油方式综合评价因素及模型采油方式综合评价因素及模型1) 1) 综合评价因素综合评价因素采油方式决策技术采油方式决策技术 2)2)三级综合评判模型三级综合评判模型mnmnmmmmmnnnnRARARAARARARAARARARAAAAB 22112222222121211121211111R R采油方式决策技术采油方式决策技术 三级综合评判模型三级综合评判模型将众多因素分为三个层次，首先将全部因将众多因素分为

15、三个层次，首先将全部因素分为素分为 m 大类，构成因素集大类，构成因素集 U： muuuU ,21 其中每一个因素子集其中每一个因素子集niiiiUUUU,21( (mi, 2 , 1) )又分为又分为 n 细细类，即：类，即： iniiiUUUU ,21 各大类中的细类数目可能不同，即对不同的各大类中的细类数目可能不同，即对不同的i可以有不同的可以有不同的n，各类又可分为多个元素，并构成三个层次的因素集。各类又可分为多个元素，并构成三个层次的因素集。 模型中，模型中，A为各大类的权重集：为各大类的权重集： ),(21maaaA 在第在第 i 大类中，各细类的权重集为大类中，各细类的权重集为

16、Ai： ),(21iniiiaaaA ), 2 , 1(mi 采油方式决策技术采油方式决策技术 备择集是以总评判的各种可能的结果为元素所组成的结合， 表备择集是以总评判的各种可能的结果为元素所组成的结合， 表示为：示为： pvvvV,21 模型中的模型中的ijR R( (mi, 2 , 1；nj, 2 , 1) )为一级模糊综合评判矩阵，为一级模糊综合评判矩阵，它是第它是第 i 大类、第大类、第 j 细类中各因素在级上隶属度构成的评判矩阵，细类中各因素在级上隶属度构成的评判矩阵，模型中模型中 R 是二级模糊评判矩阵，是二级模糊评判矩阵，B 为三级模糊评判集：为三级模糊评判集： ),(21pbb

17、bB 在得到评判指标在得到评判指标 bj ( (nj, 2 , 1) )之后，使用加权平均法选择最之后，使用加权平均法选择最优评判对象。评判结果为：优评判对象。评判结果为： jjjbvbE)( 在采油方式优选中，评判对象包括有杆泵、水力活塞泵、电泵在采油方式优选中，评判对象包括有杆泵、水力活塞泵、电泵和气举。备择集为：和气举。备择集为：V=2,1,0,-1,-2。在各评判对象中评判结果。在各评判对象中评判结果E值值最大者便为最佳采油方式。最大者便为最佳采油方式。 采油方式决策技术采油方式决策技术 5.5.决策分析步骤决策分析步骤1)1)需要的主要技术资料需要的主要技术资料地面及地下流体性质。地

18、面及地下流体性质。试油试采产能资料。试油试采产能资料。油层及井身资料。油层及井身资料。与原油生产费用有关的数据。与原油生产费用有关的数据。油藏工程方案确定的开发方式及预测的不同油藏工程方案确定的开发方式及预测的不同开发阶段的动态指标开发阶段的动态指标。采油方式决策技术采油方式决策技术 2)2)决策分析工作步骤决策分析工作步骤地质研究，油藏工程设计(数值模拟)，油田生产条件油井产能分析模型不同采油方式的油井生产系统动态模拟不同产液指数的油井用不同采油方式的最大产量图版经济指标计算与分析综合评价输出结果各种采油方式对井的适应性分析油井分类图图4-4 4-4 采油方式综合评价与决策模型采油方式综合评

19、价与决策模型采油方式决策技术采油方式决策技术 采油工程技术采油工程技术 3 3、酸化技术、酸化技术4 4、压裂技术、压裂技术5 5、调剖堵水决策技术、调剖堵水决策技术6 6、防砂技术、防砂技术7 7、射孔技术、射孔技术8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术1010、稠油开采技术、稠油开采技术2 2、人工举升技术、人工举升技术 1 1、采油方式决策技术、采油方式决策技术 按照油层能量是否充足，可以将举升方式分按照油层能量是否充足，可以将举升方式分为为自喷和人工举升自喷和人工举升。油层能量充足时，利用油。油层能量充足

20、时，利用油层本身的能量就能将油举升到地面的方式就是层本身的能量就能将油举升到地面的方式就是自喷。当油层能量较低时，可以采用人工举升自喷。当油层能量较低时，可以采用人工举升给井筒流体增加能量的方法将油从井底举升到给井筒流体增加能量的方法将油从井底举升到地面上来，即采用人工举升方式。地面上来，即采用人工举升方式。 目前广泛应用的人工举升方式主要有目前广泛应用的人工举升方式主要有气举、气举、有杆泵采油、无杆泵采油等方式。有杆泵采油、无杆泵采油等方式。人工举升技术人工举升技术 1.1.气举气举1 1）气举采油原理）气举采油原理图图4-5 4-5 气举采油系统示意图气举采油系统示意图人工举升技术人工举升

21、技术 2 2）气举设计）气举设计气举方式和气举装置类型；气举方式和气举装置类型；气举点深度、气液比和产量；气举点深度、气液比和产量；阀位置、类型、尺寸及装配要求。阀位置、类型、尺寸及装配要求。 气举设计内容包括：气举设计内容包括：人工举升技术人工举升技术 2.2.有杆泵采油有杆泵采油图图4-6 4-6 抽油装置示意图抽油装置示意图1 1）抽油装置系统工作原理）抽油装置系统工作原理人工举升技术人工举升技术 2 2）抽油泵）抽油泵结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠。靠。制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长。制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长。规格类

22、型能满足油井排量的需要，适应性强。规格类型能满足油井排量的需要，适应性强。便于起下。便于起下。在结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅在结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅助设备。助设备。抽油泵一般应满足下列要求：抽油泵一般应满足下列要求：人工举升技术人工举升技术 图图4-7 4-7 泵的工作原理泵的工作原理(a)上冲程；上冲程；(b)下冲程下冲程1-排出阀；排出阀；2-拄塞；拄塞；3-衬套；衬套；4-吸入阀吸入阀人工举升技术人工举升技术 3 3）有杆抽油井生产系统设计）有杆抽油井生产系统设计设计原则设计原则设计内容设计内容 以油藏供液能力为依据，以油藏与抽油设备的协调以油藏供液能力为依据，

23、以油藏与抽油设备的协调为基础，最大限度地发挥设备和油藏潜力，使抽油系统为基础，最大限度地发挥设备和油藏潜力，使抽油系统高效而安全地工作。高效而安全地工作。 对刚转为有杆泵抽油的井和少量需要调整抽油机机对刚转为有杆泵抽油的井和少量需要调整抽油机机型的有杆抽油的井，可初选抽油机机型。对大部分有杆型的有杆抽油的井，可初选抽油机机型。对大部分有杆抽油的油井，抽油机不变，为已知。对于某一抽油机型抽油的油井，抽油机不变，为已知。对于某一抽油机型号，号，设计内容有：泵型、泵径、冲程、冲次、泵深及相设计内容有：泵型、泵径、冲程、冲次、泵深及相应的杆柱组合材料，并预测相应抽汲参数下的工况指标，应的杆柱组合材料，

24、并预测相应抽汲参数下的工况指标，包括载荷、应力、扭矩、功率、产量及电耗等。包括载荷、应力、扭矩、功率、产量及电耗等。人工举升技术人工举升技术 需要的基础数据需要的基础数据(1)(1)井深，套管直径，油藏压力，油藏温度。井深，套管直径，油藏压力，油藏温度。(2)(2)油、气、水密度，油饱和压力，地面脱气原油粘度。油、气、水密度，油饱和压力，地面脱气原油粘度。(3)(3)含水率，套压，油压，生产气油比，设计前油井的产含水率，套压，油压，生产气油比，设计前油井的产 量、流压（或动液面和泵深，或产液指数）。量、流压（或动液面和泵深，或产液指数）。设计方法设计方法 有杆抽油系统设计方法可分为有杆抽油系统

25、设计方法可分为不限定产量不限定产量和和给定产给定产量量两种情况下的设计。两种情况下的设计。人工举升技术人工举升技术 a. a. 不限定产量时的设计不限定产量时的设计设计步骤如下：设计步骤如下：(1) (1) 计算计算IPRIPR曲线及最大产量；曲线及最大产量；(2) (2) 取稍小于的产量作为初设产量；取稍小于的产量作为初设产量； (3) (3) 由由IPRIPR曲线计算初设产量对应的井底流压；曲线计算初设产量对应的井底流压；(4) (4) 以井底流压为起始点应用多相管流计算井筒中以井底流压为起始点应用多相管流计算井筒中的压力分布及相应的充满系数，直到压力低于保证最低的压力分布及相应的充满系数

26、，直到压力低于保证最低沉没度的压力为止；沉没度的压力为止；(5) (5) 选定充满系数及泵吸入口压力，即可确定出下选定充满系数及泵吸入口压力，即可确定出下泵深度。泵深度。(6) (6) 初设抽油杆直径从井口回压向下进行杆初设抽油杆直径从井口回压向下进行杆- -管环多管环多相流计算，确定液柱载荷；相流计算，确定液柱载荷；人工举升技术人工举升技术 (7)(7) 给定泵径和初定泵效，确定冲程和充数；给定泵径和初定泵效，确定冲程和充数；(8)(8) 进行杆柱设计，若下泵深度过大而超应力，则减小转进行杆柱设计，若下泵深度过大而超应力，则减小转 入入(3)(3)；(9)(9) 根据设计出的杆柱重新计算泵效

27、及相应的产量；根据设计出的杆柱重新计算泵效及相应的产量；(10)(10)若计算结果误差不符合要求，则以作为新设计产量转若计算结果误差不符合要求，则以作为新设计产量转 入入(3)(3)；(11) (11) 进行扭矩、功率、电耗等计算，并检查工况指标是否进行扭矩、功率、电耗等计算，并检查工况指标是否超过设备的额定值，如超过额定值，则再减小转入超过设备的额定值，如超过额定值，则再减小转入(3)(3)；(12) (12) 设计结束。设计结束。人工举升技术人工举升技术 这是这是根据油井的配产任务根据油井的配产任务，寻求为完成规定产量使，寻求为完成规定产量使抽油泵系统在高效率下工作的抽油方案。其核心是确定

28、抽油泵系统在高效率下工作的抽油方案。其核心是确定合理的抽汲参数。设计步骤与不限定产量时的主要不同合理的抽汲参数。设计步骤与不限定产量时的主要不同点是：点是：(1) (1) 以规定的产量作为设计产量，不再先假定产量。以规定的产量作为设计产量，不再先假定产量。(2) (2) 进行杆柱设计时，若杆柱超应力，则应选高强度进行杆柱设计时，若杆柱超应力，则应选高强度杆或重新确定能满足规定的抽汲参数组合；若最后仍然杆或重新确定能满足规定的抽汲参数组合；若最后仍然无法确定，则停止设计，说明配产不合理，有杆抽油方无法确定，则停止设计，说明配产不合理，有杆抽油方式无法实现配产任务。式无法实现配产任务。b. b.

29、给定产量时的设计给定产量时的设计人工举升技术人工举升技术 (3)(3) 如果抽油机超扭矩和超载荷，则可更换大型抽油如果抽油机超扭矩和超载荷，则可更换大型抽油机，重新进行设计。机，重新进行设计。(4) (4) 能够基本满足规定产量的抽汲参数可能会有多种能够基本满足规定产量的抽汲参数可能会有多种组合，则应以系统的效率高、能耗低作为抽汲参数的组合，则应以系统的效率高、能耗低作为抽汲参数的选择依据。选择依据。人工举升技术人工举升技术 3.3.无杆泵采油无杆泵采油1 1）电潜泵举升技术）电潜泵举升技术(1)(1)电潜泵采油装置及其工作原理电潜泵采油装置及其工作原理图图4-8 4-8 电潜泵采油系统示意图

30、电潜泵采油系统示意图人工举升技术人工举升技术 (2)(2)电潜泵油井生产系统设计方法电潜泵油井生产系统设计方法设计的任务设计的任务 电潜泵油井生产系统设计的任务是在满足由油井电潜泵油井生产系统设计的任务是在满足由油井供液能力所确定的产量的前提下，确定下泵深度、选供液能力所确定的产量的前提下，确定下泵深度、选择泵型和计算工作参数，使其效率最高和能耗最小，择泵型和计算工作参数，使其效率最高和能耗最小，并满足以下条件：并满足以下条件：泵的实际排量应满足要求的油井设计产量，在所选泵泵的实际排量应满足要求的油井设计产量，在所选泵的推荐范围内工作；的推荐范围内工作；下泵深度不大于油层中部深度；下泵深度不大

31、于油层中部深度；泵的最大外径小于套管内径；泵的最大外径小于套管内径；进泵气液比小于进泵气液比小于8%8%。人工举升技术人工举升技术 设计计算的主要步骤设计计算的主要步骤在已知设计产液量的条件下，根据油层的流入动态在已知设计产液量的条件下，根据油层的流入动态（IPRIPR曲线）确定井底流压。并计算其压力分布和气液比，曲线）确定井底流压。并计算其压力分布和气液比，以给定的泵入口压力或泵入口气液比确定下泵深度。以给定的泵入口压力或泵入口气液比确定下泵深度。以井口压力为起点，向下计算井筒压力分布，求出下以井口压力为起点，向下计算井筒压力分布，求出下泵深度处的压力，即为泵出口压力。泵深度处的压力，即为泵

32、出口压力。泵出口压力与泵入口压力之差即为泵的有效总扬程。泵出口压力与泵入口压力之差即为泵的有效总扬程。气液混合物从泵入口到出口，由于压力不断增加，泵气液混合物从泵入口到出口，由于压力不断增加，泵内气液比不断地减小，每一级导叶轮工作条件也将不同。内气液比不断地减小，每一级导叶轮工作条件也将不同。故在设计时，应将有效总扬程分段，假设分为故在设计时，应将有效总扬程分段，假设分为n n段，在给段，在给定泵的特性曲线的基础上，逐段校核计算排量、扬程和功定泵的特性曲线的基础上，逐段校核计算排量、扬程和功率率( (i=1,2,=1,2, ,n) )；人工举升技术人工举升技术 计算各段的级数和泵内增温计算各段

33、的级数和泵内增温( (i=1,2,=1,2, ,n) )；计算泵功率、效率、级数和液体增温计算泵功率、效率、级数和液体增温( (i=1,2,=1,2, ,n) )；计算泵出口温度；计算泵出口温度；计算电泵井泵吸入口以上流体的温度分布。计算电泵井泵吸入口以上流体的温度分布。潜油电机、潜油电缆的选择。潜油电机、潜油电缆的选择。变压器的选择。变压器的选择。人工举升技术人工举升技术 2) 2) 水力活塞泵采油水力活塞泵采油(1)(1)水力活塞泵采油系统及装置水力活塞泵采油系统及装置水力活塞泵采油系统水力活塞泵采油系统地面流程 水力活塞泵油井装置 水力活塞泵油井装置 水力活塞泵井下机组 井下管柱结构和井

34、口 地面高压泵机组高压控制管汇动力液处理装置计量装置地面管线人工举升技术人工举升技术 水力活塞泵采油装置水力活塞泵采油装置分为三种：固定式、插入式、投入式。分为三种：固定式、插入式、投入式。 水力活塞泵采油装置的工作原理水力活塞泵采油装置的工作原理a. a. 开式循环单管封隔器投入式泵的工作原理开式循环单管封隔器投入式泵的工作原理b. b. 闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵的工作原理闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵的工作原理c. c. 开式循环平行管柱投入式泵的工作原理开式循环平行管柱投入式泵的工作原理人工举升技术人工举升技术 图图4-9 4-9 投入式泵的工作原理投入式泵的工作原理人工举升技

35、术人工举升技术 图图4-10 4-10 开式循环平行管柱投入式开式循环平行管柱投入式泵的工作原理泵的工作原理 人工举升技术人工举升技术 (2)(2)水力活塞泵油井生产系统设计水力活塞泵油井生产系统设计设计方法设计方法 决定开式和闭式系统；决定开式和闭式系统；决定油井气体全部泵出，还是放气；决定油井气体全部泵出，还是放气；选择合适的井下装置；选择合适的井下装置；系统工况参数确定；系统工况参数确定；决定建设泵站还是单井系统；决定建设泵站还是单井系统；选择地面泵；选择地面泵；设计动力液系统。设计动力液系统。人工举升技术人工举升技术 系统、装置类型及泵型选择系统、装置类型及泵型选择 a. a. 系统选

36、择系统选择 一般说来首先考虑一般说来首先考虑开式系统开式系统。 闭式系统闭式系统在下述条件中被采用：无合适的原油作在下述条件中被采用：无合适的原油作动力液，必须使用水基动力液；为了减少添加剂的消动力液，必须使用水基动力液；为了减少添加剂的消耗，要使用闭式系统；建设动力液罐及处理设备的空耗，要使用闭式系统；建设动力液罐及处理设备的空间有限，如城市、海滨的小块地方，由于闭式系统的间有限，如城市、海滨的小块地方，由于闭式系统的动力液设备占地面积小而被采用；海上平台，由于空动力液设备占地面积小而被采用；海上平台，由于空间的限制和地面失火的可能性，往往采用闭式系统。间的限制和地面失火的可能性，往往采用闭

37、式系统。人工举升技术人工举升技术 b. b. 放气还是泵出气体放气还是泵出气体c. c. 井下泵安装方式及泵型选择井下泵安装方式及泵型选择 如果气油比较低，或虽然气油比较高，但泵吸入口如果气油比较低，或虽然气油比较高，但泵吸入口压力较高，一般可采用泵出全部气体的井下装置。压力较高，一般可采用泵出全部气体的井下装置。 如果气油比较高，泵吸入口压力又较低，但泵效如果气油比较高，泵吸入口压力又较低，但泵效很低（很低（20203030以下），就应当采用放气的井下装以下），就应当采用放气的井下装置，大部分气体不经过泵采出。置，大部分气体不经过泵采出。 井下泵的安装方式，首先应考虑套管型投入式泵井下泵的安

38、装方式，首先应考虑套管型投入式泵（单管柱投入式泵），因为起下泵简单。如果满足不了（单管柱投入式泵），因为起下泵简单。如果满足不了需要或受条件限制不能使用时，应采用平行管柱式安装需要或受条件限制不能使用时，应采用平行管柱式安装方式。尽量不采用固定式或插入式，因为起下泵不方便。方式。尽量不采用固定式或插入式，因为起下泵不方便。 根据设计根据设计产液量产液量和和下泵深度下泵深度来选择合适的泵。来选择合适的泵。 人工举升技术人工举升技术 (3)(3)水力活塞泵生产系统设计步骤水力活塞泵生产系统设计步骤依据油层的流入动态，即依据油层的流入动态，即IPRIPR曲线确定设计产液量下曲线确定设计产液量下的井底

39、流压。的井底流压。从井底向上计算井筒压力分布，由泵的充满程度或泵从井底向上计算井筒压力分布，由泵的充满程度或泵入口压力确定下泵深度。入口压力确定下泵深度。计算井筒温度。计算井筒温度。计算井筒压力分布。计算井筒压力分布。计算动力液排量和泵效。计算动力液排量和泵效。计算功率和举升效率。计算功率和举升效率。人工举升技术人工举升技术 3) 3) 水力射流泵采油水力射流泵采油(1)(1)水力射流泵采油系统。水力射流泵采油系统。 射流泵主要由喷嘴、喉管及扩散管组成。射流泵主要由喷嘴、喉管及扩散管组成。喷嘴是用喷嘴是用来将流经的高压动力液的压能转换为高速流动液体的动来将流经的高压动力液的压能转换为高速流动液

40、体的动能，并在嘴后形成低压区。高速流动的低压动力液与被能，并在嘴后形成低压区。高速流动的低压动力液与被吸入低压区的油层产出液在喉管中混合，流经截面不断吸入低压区的油层产出液在喉管中混合，流经截面不断扩大的扩散管时，因流速降低将高速流动的液体动能转扩大的扩散管时，因流速降低将高速流动的液体动能转换成低速流动的压能。混合液的压力提高后被举升到地换成低速流动的压能。混合液的压力提高后被举升到地面。面。人工举升技术人工举升技术 图图4-11 4-11 射流泵采油井下系统示意图射流泵采油井下系统示意图人工举升技术人工举升技术 (2)(2)水力射流泵的工作特性水力射流泵的工作特性 在动力液压力为在动力液压

41、力为p1 1、流速为流速为q1 1的条件下，动力液被泵的条件下，动力液被泵送通过过流面积为送通过过流面积为An n的喷嘴。压力为的喷嘴。压力为p3 3、流速为流速为q3 3的井中的井中流体则被加速吸入喉管的吸人截面，在喉管中与动力液混流体则被加速吸入喉管的吸人截面，在喉管中与动力液混合，形成均匀混合液，在压力下离开喉管。在扩散管中，合，形成均匀混合液，在压力下离开喉管。在扩散管中，混合液的流速降低，压力增高到泵的排出压力混合液的流速降低，压力增高到泵的排出压力p2 2，这个压这个压力足以将混合液排出地面。力足以将混合液排出地面。 图图4 412 12 井下射流泵工作示意图井下射流泵工作示意图人

42、工举升技术人工举升技术 (3)(3)水力射流泵油井生产系统设计步骤水力射流泵油井生产系统设计步骤依据油层的流入动态，即依据油层的流入动态，即IPRIPR曲线，确定设计产液量曲线，确定设计产液量下的井底流压。下的井底流压。从井底向上计算井筒压力分布，由泵的吸入口压力确从井底向上计算井筒压力分布，由泵的吸入口压力确定下泵深度。定下泵深度。确定井筒温度系统的计算。确定井筒温度系统的计算。确定井筒压力系统的计算。确定井筒压力系统的计算。人工举升技术人工举升技术 在泵的特性曲线上，找出最高泵效下所对应的扬程。在泵的特性曲线上，找出最高泵效下所对应的扬程。由混合液井口压力，求出泵的混合液出口压力由混合液井

43、口压力，求出泵的混合液出口压力, , 根据扬根据扬程表达式推导压力表达式，然后沿井筒向上求出动力液井程表达式推导压力表达式，然后沿井筒向上求出动力液井口压力。口压力。求出泵在此工作条件下的工况参数。求出泵在此工作条件下的工况参数。人工举升技术人工举升技术 内内 容容 4 4、压裂技术、压裂技术5 5、调剖堵水决策技术、调剖堵水决策技术6 6、防砂技术、防砂技术7 7、射孔技术、射孔技术8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术1010、稠油开采技术、稠油开采技术3 3、酸化技术、酸化技术 1 1、采油方式决策技术、采

44、油方式决策技术2 2、人工举升技术、人工举升技术 酸化是油气井增产、注入井增注的一项有效的技术措酸化是油气井增产、注入井增注的一项有效的技术措施。其原理是通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内施。其原理是通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸化按照工艺不同可分为的渗透性。酸化按照工艺不同可分为酸洗、基质酸化和压酸洗、基质酸化和压裂酸化（也称酸压）裂酸化（也称酸压）。酸洗是将少量酸液注入井筒内，清。酸洗是将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及垢等，并疏通射孔孔眼；除井筒

45、孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及垢等，并疏通射孔孔眼；基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性；酸压（酸化压裂）是在高于岩石破裂压力下将酸注入性；酸压（酸化压裂）是在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。酸化技术酸化技术 1.1.碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层的盐酸处理1) 1) 盐酸与碳酸盐

46、岩的化学反应盐酸与碳酸盐岩的化学反应2223COOHCaClCaCO2HCl222223CO2O2HMgClCaCl)MgCa(CO4HCl酸化技术酸化技术 2)2)影响酸岩反应速度的因素影响酸岩反应速度的因素(1)(1)酸岩复相反应速度表达式酸岩复相反应速度表达式yCVSDKCtCHn 式中式中 c瞬间反应酸浓度，瞬间反应酸浓度，mol/lmol/l； tC酸岩瞬间的反应速度，酸岩瞬间的反应速度，mol/mol/（1 1s s） ；） ； n反应级数，无因次；反应级数，无因次； K反应速度常数， （反应速度常数， （mol/lmol/l）1 1- -n ns s- -1 1； yyC边界层内

47、，垂直于岩面方向的酸液浓度梯度，边界层内，垂直于岩面方向的酸液浓度梯度，mol/mol/（l lcmcm） ；） ； VS岩石反应表面积与酸液体岩石反应表面积与酸液体积之比，简称面容比，积之比，简称面容比，cmcm2 2/cm/cm2 2； D DH H+ +H H+ +的传质系数，的传质系数，cmcm2 2/s/s。 酸化技术酸化技术 (2)(2)影响酸岩复相反应速度的因素影响酸岩复相反应速度的因素 结合实验结果可以知道，影响酸岩复相反应速度的因结合实验结果可以知道，影响酸岩复相反应速度的因素有素有: :面容比、酸液的流速、酸液的类型、盐酸的质量分面容比、酸液的流速、酸液的类型、盐酸的质量分

48、数、温度、压力数、温度、压力, ,以及其它的影响因素，如岩石的化学组以及其它的影响因素，如岩石的化学组分、物理化学性质、酸液粘度等都影响盐酸的反应速度分、物理化学性质、酸液粘度等都影响盐酸的反应速度。 碳酸盐岩的泥质含量越高，反应速度相对越慢。碳酸碳酸盐岩的泥质含量越高，反应速度相对越慢。碳酸盐岩油层面上粘有油膜，可减慢酸岩反应速度。增大酸液盐岩油层面上粘有油膜，可减慢酸岩反应速度。增大酸液粘度如稠化盐酸，由于限制了粘度如稠化盐酸，由于限制了H H+ +传质速度，也会使反应速传质速度，也会使反应速度减慢。通过上述分析可看出：度减慢。通过上述分析可看出：降低面容比，提高酸液流降低面容比，提高酸液

49、流速，使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸，以及降低井速，使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸，以及降低井底温度，均可影响酸岩反应速度，有利于提高酸化效果底温度，均可影响酸岩反应速度，有利于提高酸化效果。酸化技术酸化技术 2.2.酸化压裂技术酸化压裂技术1) 1) 酸液的滤失酸液的滤失 为提高酸压裂缝的有效长度和酸压效率，需要控制酸为提高酸压裂缝的有效长度和酸压效率，需要控制酸液的滤失，常用的方法和措施有三种。液的滤失，常用的方法和措施有三种。 前置液酸压前置液酸压 胶化酸胶化酸 固相防滤失剂固相防滤失剂酸化技术酸化技术 2) 2) 酸液的损耗酸液的损耗 影响酸沿碳酸盐岩地层裂缝行进距离影响酸沿碳

50、酸盐岩地层裂缝行进距离( (或酸岩反或酸岩反应速度应速度) )的因素有：的因素有：酸液的类型、酸液浓度、注入速酸液的类型、酸液浓度、注入速度、地层温度、裂缝宽度及地层矿物成分等。度、地层温度、裂缝宽度及地层矿物成分等。 图图4-13 4-13 注入速率对穿透距离的影响注入速率对穿透距离的影响酸化技术酸化技术 3) 3) 酸岩复相反应有效作用距离酸岩复相反应有效作用距离(1)(1)酸岩反应的室内试验方法酸岩反应的室内试验方法 研究酸岩反应的室内试验方法可归纳为研究酸岩反应的室内试验方法可归纳为静态试验静态试验和动态试验和动态试验两大类。两大类。 静态试验静态试验是将一定体积的岩石放在高压釜内，保