最新-采油工程原理與設(shè)計(jì)課件-PPT

1、采油工程原理與設(shè)計(jì)授課教師: 于樂(lè)香 辦公地點(diǎn): 工科樓B-436采油工程課程內(nèi)容體系第一章 油井流入動(dòng)態(tài)與井筒多相流動(dòng)計(jì)算第二章 自噴與氣舉采油第三章 有桿泵采油第四章 無(wú)桿泵采油第五章 注水第六章 水力壓裂技術(shù)第七章 酸處理技術(shù)第八章 復(fù)雜條件下的開(kāi)采技術(shù)第九章 完井方案設(shè)計(jì)與試油第十章 采油工程方案設(shè)計(jì)概要第一章 油井流入動(dòng)態(tài)與井筒多相流動(dòng)計(jì)算 油井流入動(dòng)態(tài) 井筒氣液兩相流基本概念 計(jì)算氣液兩相垂直管流方法2.油井流入動(dòng)態(tài)曲線（IPR曲線）： 表示產(chǎn)量與井底流壓關(guān)系的曲線，簡(jiǎn)稱IPR曲線。1.油井流入動(dòng)態(tài)： 油井產(chǎn)量與井底流動(dòng)壓力的關(guān)系。它反映了油藏向井的供油能力，反映了油藏壓力、油層物

2、性、流體物性、完井質(zhì)量等對(duì)油層滲流規(guī)律的影響。名詞解釋?zhuān)?3.采油(液)指數(shù)： 單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油(液)量，反映油層性質(zhì)、厚度、流體物性、完井條件及泄油面積等與產(chǎn)量之間關(guān)系的綜合指標(biāo)。 對(duì)于單相液體流動(dòng)的直線型IPR曲線，采油指數(shù)可定義為產(chǎn)油量與生產(chǎn)壓差之比，或者單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油量；也可定義為每增加單位生產(chǎn)壓差時(shí)，油井產(chǎn)量的增加值，或油井IPR曲線斜率的負(fù)倒數(shù)。 對(duì)于多相流動(dòng)的非直線型IPR曲線，由于其斜率不是定值，在使用采油指數(shù)時(shí)，應(yīng)該說(shuō)明相應(yīng)的流動(dòng)壓力，不能簡(jiǎn)單地用某一流壓下的采油指數(shù)來(lái)直接推算不同流壓下的產(chǎn)量。4.油井的流動(dòng)效率（FE）：油井的理想生產(chǎn)壓差與實(shí)際生產(chǎn)壓差之比

3、。5.流動(dòng)型態(tài)（流動(dòng)結(jié)構(gòu)、流型）： 流動(dòng)過(guò)程中油、氣的分布狀態(tài)。6.滑脫現(xiàn)象： 混合流體流動(dòng)過(guò)程中，由于流體間的密度差異，引起的小密度流體流速大于大密度流體流速的現(xiàn)象?；纠碚撆c分析:1.油氣兩相滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài)(1) Vogel 方法(適用于理想完善井)利用Vogel方程繪制IPR曲線的步驟(兩種情況)Vogel方程 a.計(jì)算c.根據(jù)給定的流壓及計(jì)算的相應(yīng)產(chǎn)量繪制IPR曲線。b.給定不同流壓，計(jì)算相應(yīng)的產(chǎn)量： 已知地層壓力和一個(gè)工作點(diǎn)：利用Vogel方程繪制IPR曲線的步驟 油藏壓力未知，已知兩個(gè)工作點(diǎn)a. 油藏平均壓力的確定 b.計(jì)算d.根據(jù)給定的流壓及計(jì)算的相應(yīng)產(chǎn)量繪制IPR曲線c. 給

4、定不同流壓，計(jì)算相應(yīng)的產(chǎn)量(2)費(fèi)特柯維奇方法(3)非完善井Vogel方程的修正(流動(dòng)效率與表皮系數(shù)的關(guān)系)假設(shè) 與壓力 成直線關(guān)系油層受污染的或不完善井，完善井,增產(chǎn)措施后的超完善井，(4)利用流動(dòng)效率計(jì)算非完善直井流入動(dòng)態(tài)的方法 Standing方法(FE=0.51.5，擴(kuò)大了 Vogel的使用范圍，可以適用于哪些污阻井或經(jīng)過(guò)增產(chǎn)措施的井) Harrison方法（提供了FE=1 2.5的無(wú)因次IPR曲線,擴(kuò)大了Standing曲線的范圍,它可用來(lái)計(jì)算高流動(dòng)效率井的IPR曲線和預(yù)測(cè)低流壓下的產(chǎn)量。)會(huì)繪制IPR曲線的方法步驟 2.斜井和水平井的IPR曲線 Cheng對(duì)溶解氣驅(qū)油藏中斜井和水平

5、井進(jìn)行了數(shù)值模擬，并用回歸的方法得到了類(lèi)似Vogel方程的不同井斜角井的IPR回歸方程：Bendakhlia等用兩種三維三相黑油模擬器研究了多種情況下溶解氣驅(qū)油藏中水平井的流入動(dòng)態(tài)關(guān)系。得到了不同條件下IPR曲線。3.油氣水三相IPR 曲線Petrobras提出了計(jì)算三相流動(dòng)IPR曲線的方法。綜合IPR曲線的實(shí)質(zhì): 按含水率取純油IPR曲線和水IPR曲線的加權(quán)平均值。 當(dāng)已知測(cè)試點(diǎn)計(jì)算采液指數(shù)時(shí)，是按產(chǎn)量加權(quán)平均； 當(dāng)預(yù)測(cè)產(chǎn)量或流壓時(shí)是按流壓加權(quán)平均。 圖1-12 油氣水三相IPR 曲線4、多層油藏油井流入動(dòng)態(tài)（1）多油層油井流入動(dòng)態(tài)迭加型IPR圖1-13 多層油藏油井流入動(dòng)態(tài)（2）含水油井流

6、入動(dòng)態(tài)圖1-14 含水油井流入動(dòng)態(tài)與含水變化 ( )圖1-15 含水油井流入動(dòng)態(tài)曲線 ( )(1)氣液兩相流動(dòng)與單相液流的比較5.井筒氣液兩相流動(dòng)的特性(2)氣液混合物在垂直管中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)變化(流型及特點(diǎn))總結(jié)： 油井生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油(液)流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。 實(shí)際上，在同一口井內(nèi)，一般不會(huì)出現(xiàn)完整的流型變化。圖1-17 油氣沿井筒噴出時(shí)的流型變化示意圖純油流；泡流；段塞流；環(huán)流；霧流以計(jì)算段下端壓力為起點(diǎn)，重復(fù)步，計(jì)算下一段的深度和壓力，直到各段的累加深度等于管長(zhǎng)為止。6.多相垂直管流壓力分布計(jì)算步驟重復(fù)的計(jì)算，直至 。1)按深度增量迭代的步驟已知任一點(diǎn)(井

7、口或井底)的壓力作為起點(diǎn)，任選一個(gè)合適的壓力降作為計(jì)算的壓力間隔p。估計(jì)一個(gè)對(duì)應(yīng)的深度增量h 。計(jì)算該管段的平均溫度及平均壓力，并確定流體性質(zhì)參數(shù)。判斷流型，并計(jì)算該段的壓力梯度dp/dh。計(jì)算對(duì)應(yīng)于p的該段管長(zhǎng)(深度差)h。計(jì)算該段下端對(duì)應(yīng)的深度及壓力。7.Orkiszewski方法特點(diǎn)(流型類(lèi)型)8.Beggs & Brill 兩相水平管流型(三大類(lèi)7種流型) 針對(duì)每種流動(dòng)型態(tài)提出存容比及摩擦損失的計(jì)算方法 提出了四種流型，即泡流、段塞流、過(guò)渡流及環(huán)霧流分離流分層流波狀流環(huán)狀流間歇流團(tuán)狀流段塞流分散流泡 流霧 流第二章 自噴與氣舉采油主要內(nèi)容一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析二、氣舉采油原理及油井舉升

8、系 統(tǒng)設(shè)計(jì)方法名詞解釋: 1.臨界流動(dòng)：流體的流速達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)。 利用從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種人工舉升方式。2.氣舉定義：向井筒周期性地注入氣體，推動(dòng)停注期間在井筒內(nèi)聚集的油層流體段塞升至地面，從而排出井中液體。主要用于油層供給能力差，產(chǎn)量低的油井。3.氣舉連續(xù)氣舉將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，排出井筒中液體。適應(yīng)于供液能力較好、產(chǎn)量較高的油井。間歇?dú)馀e人工舉升采油自噴采油4.采油方法分類(lèi)人工給井筒流體增加能量將井底原油舉升至地面的采油方式。利用油層自身能量將原油舉升到地面的采油方式。5.氣舉啟動(dòng)壓力:當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到管鞋(注氣點(diǎn))時(shí)的井

9、口注入壓力?；纠碚撆c分析油層到井底的流動(dòng)地層滲流井底到井口的流動(dòng)井筒多相管流井口到分離器地面水平或傾斜管流1.油井生產(chǎn)的三個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程2.自噴井生產(chǎn)的四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程地面水平或傾斜管流地層滲流井筒多相管流嘴流生產(chǎn)流體通過(guò)油嘴(節(jié)流器)的流動(dòng)3.協(xié)調(diào)條件質(zhì)量守恒能量(壓力)守恒熱量守恒求解點(diǎn)的選擇：主要取決于所要研究解決的問(wèn)題。求解點(diǎn)：為使問(wèn)題獲得解決的節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)曲線示意圖節(jié)點(diǎn)流入曲線節(jié)點(diǎn)流出曲線協(xié)調(diào)點(diǎn)圖3-22 自噴井三個(gè)流動(dòng)過(guò)程關(guān)系根據(jù)設(shè)定產(chǎn)量Q，在油井IPR曲線上找出相應(yīng)的Pf；由Q及Pf按垂直管流得出滿足油嘴臨界流動(dòng)的QPt油管曲線B；油嘴直徑d一定，繪制臨界流動(dòng)下油嘴特性曲線G；油

10、管曲線B與油嘴特性曲線G的交點(diǎn)即為該油嘴下的產(chǎn)量與油壓。 4.有油嘴系統(tǒng)以油嘴為求解點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析方法的步驟：油層滲流消耗的壓力油管流動(dòng)消耗的壓力5.節(jié)點(diǎn)分析在設(shè)計(jì)及預(yù)測(cè)中的應(yīng)用(1)不同油嘴下的產(chǎn)量預(yù)測(cè)與油嘴選擇(2)油管直徑的選擇(3)預(yù)測(cè)油藏壓力變化對(duì)產(chǎn)量的影響(4)停噴壓力預(yù)測(cè)6.氣舉采油原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件7.氣舉啟動(dòng)過(guò)程8.氣舉閥的作用：逐步排除油套環(huán)形空間的液體； 降低啟動(dòng)壓力。當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，井底流壓將不斷降低。圖2-29 氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力隨時(shí)間的變化曲線9.氣舉過(guò)程中壓縮機(jī)壓力變化壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體，隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提

11、高，環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此時(shí)的井口注入壓力為啟動(dòng)壓力。當(dāng)井底流壓低于油層壓力時(shí)，液流則從油層中流出，這時(shí)混合液密度又有所增加，壓縮機(jī)的注入壓力也隨之增加，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后趨于穩(wěn)定(氣舉工作壓力)。10.氣舉裝置類(lèi)型在油管柱底部下一個(gè)集液箱，提高液體匯聚空間，以達(dá)到提高總產(chǎn)油量的目的。僅限于連續(xù)氣舉，下井的油管柱不帶封隔器，使氣體從油套環(huán)空注入，產(chǎn)液自油管舉出，油、套管是連通的。封隔器封隔油套環(huán)空，其余均與開(kāi)式裝置相同。封隔器封隔油套環(huán)空，在油管柱上安裝了一個(gè)固定閥，其作用是防止氣體壓力通過(guò)油管作用于地層。半閉式裝置閉式裝置箱式裝置開(kāi)式裝置（三）定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深

12、度 和注氣量圖2-37 定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深度和注氣量的步驟示意圖圖2-38 定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深度和注氣量的協(xié)調(diào)圖求解節(jié)點(diǎn)：井口1) 根據(jù)要求的產(chǎn)量由IPR曲線確定相應(yīng)的井底流壓pwf。2) 根據(jù)產(chǎn)量、油層中的氣液比等以pwf為起點(diǎn)，按多相垂直管流向上計(jì)算注氣點(diǎn)以下的流體壓力分布曲線A。3) 由工作壓力計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力曲線B。此線與曲線A的交點(diǎn)即為平衡點(diǎn)。4) 由平衡點(diǎn)沿壓力分布曲線A上移所得的點(diǎn)即為注氣點(diǎn)。5) 注氣點(diǎn)以上的總氣液比為油層生產(chǎn)氣液比與注入氣液比之和。假設(shè)一組總氣液比，對(duì)每一個(gè)總氣液比都以注氣點(diǎn)油管壓力為起點(diǎn)，利用多相管流向上計(jì)算油管壓力分布曲線D1、D2

13、及確定井口油管壓力。在給定產(chǎn)量和井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度和注氣量6) 根據(jù)結(jié)果繪制總氣液比與井口壓力的關(guān)系曲線，找出與規(guī)定油壓相對(duì)應(yīng)的總氣液比TGLR。7) 由求得的總氣液比中減去油層生產(chǎn)氣液比可得到注入氣液比。根據(jù)注入氣液比和規(guī)定的產(chǎn)量就可算得需要的注入氣量。8) 根據(jù)最后確定的氣液比和其它已知數(shù)據(jù)計(jì)算注氣點(diǎn)以上的油管壓力分布曲線D；此線即為根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)的油管壓力分布的計(jì)算曲線，可用它來(lái)確定啟動(dòng)凡爾的安裝位置。（四）定井口壓力和注氣量確定 注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量圖2-39 定注氣量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量的步驟示意圖圖2-40 定注氣量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量的協(xié)調(diào)圖求解節(jié)點(diǎn)：井

14、底定井口壓力和限定注氣量的條件下確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量1) 假定一組產(chǎn)量，根據(jù)注氣量和地層生產(chǎn)氣液比計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的總氣液比； 2) 以給定的地面注入壓力計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力分布線B，用地面注入壓力減(0.50.7MPa)作B線的平行線，即為注氣點(diǎn)深度線C。 3) 以定井口壓力為起點(diǎn)，利用多相垂直管流，根據(jù)對(duì)應(yīng)產(chǎn)量的總氣液比，向下計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量下的油管壓力分布曲線D1、D2、D3。它們與注氣點(diǎn)深度線C的交點(diǎn)，即為各個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)a1、a2、a3和注氣深度L1、L2、L3。 4) 從每個(gè)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)壓力和深度開(kāi)始，利用用井筒多相管流根據(jù)油層生產(chǎn)氣液比向下計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)以下的壓力分布

15、曲線A1、A2、A3及井底流壓pwf1、pwf2、pwf35)根據(jù)上步計(jì)算結(jié)果繪出產(chǎn)量與計(jì)算流壓的關(guān)系曲線（油管工作曲線）與IPR曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力和產(chǎn)量即為該井在給定注氣量和井口油管壓力下的產(chǎn)量相應(yīng)的井底流動(dòng)壓力，根據(jù)給定的注氣量和協(xié)調(diào)產(chǎn)量Q，可計(jì)算出相應(yīng)的注入氣液比，進(jìn)而計(jì)算出總氣液比TGLR；6) 根據(jù)上步求得的井底流壓和產(chǎn)量Q，以井底為起點(diǎn)用井筒多相流計(jì)算對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A，與注氣點(diǎn)深度線之C之交點(diǎn)a，即為可能獲得的最大產(chǎn)量的注氣點(diǎn)，其深度L即為工作凡爾的安裝深度。 7) 根據(jù)最后確定的產(chǎn)量Q和總氣液比TGLR，以給定的井口壓力為起點(diǎn)用井筒多相管流向下計(jì)算注氣點(diǎn)以上的

16、油管壓力分布曲線D。它可用來(lái)確定啟動(dòng)凡爾的位置。第三章 常規(guī)有桿泵采油主要內(nèi)容： 抽油裝置及泵的工作原理 抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及懸點(diǎn)載荷 抽油機(jī)平衡、扭矩及功率計(jì)算 泵效計(jì)算 有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì) 有桿抽油系統(tǒng)工況分析1.平衡率：即抽油機(jī)驢頭上下行程中電動(dòng)機(jī)電流峰值的小電流與大電流的比值。 一般規(guī)定，抽油機(jī)平衡率不小于70%即認(rèn)為抽油機(jī)已處于平衡狀態(tài)。2.背面沖擊：當(dāng)扭矩曲線出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，說(shuō)明減速箱的主動(dòng)輪變?yōu)閺膭?dòng)輪，如果負(fù)扭矩值較大，將發(fā)生嚙合面的“背面沖擊”?！氨趁鏇_擊”通常發(fā)生在不平衡或輕載荷的油井上，在懸點(diǎn)載荷突然發(fā)生很大變化時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)“背面沖擊” 3.等值扭矩：就是指用一個(gè)不變化的恒定扭矩

17、代替變化的實(shí)際扭矩，使其電機(jī)的發(fā)熱條件相同，則此恒定扭矩即為實(shí)際變化扭矩的等值扭矩 名詞解釋4.水力功率：在一定時(shí)間內(nèi)將一定量的液體提升一定距離所需要的功率。5.光桿功率：通過(guò)光桿來(lái)提升液體和克服井下?lián)p耗所需要的功率。6.泵效：在抽油井生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。7.氣鎖：抽汲時(shí)由于氣體在泵內(nèi)壓縮和膨脹，吸入和排出閥無(wú)法打開(kāi)，出現(xiàn)抽不出油的現(xiàn)象。8.扭矩因數(shù)： 懸點(diǎn)載荷在曲柄軸上造成的扭矩與懸點(diǎn)載荷的比值。9.抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值： 等于連桿與曲柄銷(xiāo)脫開(kāi)時(shí)，為了保持游梁處于水平位置而需要加在光桿上的力。(方向向下為正)10.沖程損失： 由于抽油桿和油管在交變載荷作用下發(fā)生彈性伸縮，而引

18、起的深井泵柱塞實(shí)際行程與光桿沖程的差值。11.靜液面（Ls或Hs）：對(duì)應(yīng)于油藏壓力。 動(dòng)液面（Lf或Hf）：對(duì)應(yīng)于井底壓力流壓。13.生產(chǎn)壓差：與靜液面和動(dòng)液面之差相對(duì)應(yīng)的壓力差。12.沉沒(méi)度hs：根據(jù)氣油比和原油進(jìn)泵壓力損失而定。14.折算液面： 把在一定套壓下測(cè)得的液面折算成套管壓力為零時(shí)的液面。15.示功圖：載荷隨位移的變化關(guān)系曲線所構(gòu)成的封閉曲線圖。16.充不滿現(xiàn)象： 地層產(chǎn)液在上沖程末未充滿泵筒的現(xiàn)象。17.液擊現(xiàn)象： 泵充不滿生產(chǎn)時(shí)，柱塞與泵內(nèi)液面撞擊引起抽油設(shè)備受力急劇變化的現(xiàn)象。18.初變形期： 抽油機(jī)從上沖程開(kāi)始到液柱載荷加載完畢。1.目前油井人工舉升方式的分類(lèi)；抽油裝置組成

19、及泵的工作原理基本理論與分析人工舉升方式分為：氣舉采油、有桿泵采油和無(wú)桿泵采油三大類(lèi)。 其中氣舉采油分為連續(xù)氣舉和間歇?dú)馀e兩類(lèi)； 有桿泵采油分為抽油機(jī)井抽油和地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油； 無(wú)桿泵采油分為潛油電泵采油、水力活塞泵采油、水力噴射泵采油和電動(dòng)潛油螺桿泵采油。抽油裝置組成： 抽油機(jī)抽油桿抽油泵其它附件上沖程：抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞上的游動(dòng)閥受管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉。此時(shí)，泵內(nèi)壓力降低，固定閥在環(huán)形空間液柱壓力與泵內(nèi)壓力之差的作用下被打開(kāi)。如果油管內(nèi)已充滿液體，在井口將排出相當(dāng)于柱塞沖程長(zhǎng)度的一段液體。 下沖程：抽油桿柱帶著柱塞向下運(yùn)動(dòng)，固定閥一開(kāi)始就關(guān)閉，泵內(nèi)壓力增高到大于柱塞以上液柱壓力

20、時(shí)，游動(dòng)閥被頂開(kāi)，柱塞下部的液體通過(guò)游動(dòng)閥進(jìn)入柱塞上部，使泵排出液體。由于有相當(dāng)于沖程長(zhǎng)度的一段光桿從井外進(jìn)入油管，所以將排出相當(dāng)于這段光桿體積的液體。泵的工作原理：A-上沖程B-下沖程2.后置式與前置式游梁式抽油機(jī)的不同點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同后置式上、下沖程的時(shí)間基本相等；前置式上沖程較下沖程慢。圖3-2 后置式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖游梁和連桿的連接位置不同。平衡方式不同后置式多采用機(jī)械平衡；前置式多采用氣動(dòng)平衡。圖3-3 前置式氣動(dòng)平衡抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖A-管式泵B-桿式泵管式泵：外筒和襯套在地面組裝好接在油管下部先下入井內(nèi)，然后投入固定閥，最后再把柱塞接在抽油桿柱下端下入泵內(nèi)。管式泵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，

21、排量大。但檢泵時(shí)必須起出油管，修井工作量大，故適用于下泵深度不很大，產(chǎn)量較高的油井。桿式泵：整個(gè)泵在地面組裝好后接在抽油桿柱的下端整體通過(guò)油管下入井內(nèi)，由預(yù)先裝在油管預(yù)定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，檢泵時(shí)不需要起油管。桿式泵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，排量小，修井工作量小。桿式泵適用于下泵深度大、產(chǎn)量較小的油井。3.管式泵與桿式泵的異同點(diǎn)4、抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律假設(shè)條件：r/l0、r/b0游梁和連桿的連接點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)可看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，即認(rèn)為B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和D點(diǎn)做圓運(yùn)動(dòng)時(shí)在垂直中心線上的投影(C點(diǎn))的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同。(2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分析法假設(shè)條件：0r/L

22、1/4 將B點(diǎn)繞游梁支點(diǎn)的弧線運(yùn)動(dòng)近似為直線運(yùn)動(dòng)，這在沖程較小時(shí)或游梁前臂較長(zhǎng)時(shí)是允許的。(3) 真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解法根據(jù)游梁式抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，并以游梁的擺動(dòng)方程為基礎(chǔ)，建立懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度的計(jì)算公式，從而給出求游梁式抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)精確解的一種計(jì)算方法。5.作用在抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)上的載荷分析 基本理論與分析抽油機(jī)驢頭懸點(diǎn)上的載荷 ：靜載荷動(dòng)載荷摩擦載荷靜載荷抽油桿柱載荷上沖程：桿柱在空氣中的重量下沖程：桿柱在液體中的重量作用在柱塞上的液柱載荷上沖程：作用在柱塞環(huán)空面積的載荷下沖程：無(wú)沉沒(méi)壓力對(duì)懸載的影響上沖程：減輕懸載下沖程：無(wú)井口回壓對(duì)懸載的影響上沖程：增加

23、懸載下沖程：減小抽油桿柱載荷動(dòng)載荷慣性載荷：與加速度大小成正比，方向相反；大小取決于抽油桿柱的質(zhì)量、懸點(diǎn)加速度及其在桿柱上的分布抽油桿柱慣載（上沖程、下沖程都有）液柱慣載（上沖程有、下沖程無(wú)）振動(dòng)載荷：抽油桿的自由縱振產(chǎn)生，大小與抽油桿柱的長(zhǎng)度、載荷變化周期及抽油機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)摩擦載荷抽油桿柱與油管間：上沖程增加懸載；下沖程減小懸載柱塞與襯套間：上沖程增加懸載；下沖程減小懸載液柱與抽油桿柱間（與抽油桿柱長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)速度、液體粘度有關(guān)）上沖程無(wú)下沖程減小懸載液柱與油管間（與液流速度、液體粘度有關(guān)）上沖程增加懸載下沖程無(wú)液體通過(guò)游動(dòng)閥的摩擦力（與閥結(jié)構(gòu)、液體粘度、液流速度有關(guān)，是造成抽油桿柱下部彎曲的主

24、要原因）上沖程無(wú)下沖程減小懸載6、 抽油機(jī)平衡(1)不平衡原因 (2)不平衡造成的后果 上下沖程中懸點(diǎn)載荷不同，造成電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中所做的功不相等。上沖程中電動(dòng)機(jī)承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成功率的浪費(fèi)，降低電動(dòng)機(jī)的效率和壽命； 由于負(fù)荷極不均勻，會(huì)使抽油機(jī)發(fā)生激烈振動(dòng)，而影響抽油裝置的壽命。 破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，影響抽油桿和泵正常工作。(3)平衡原理 在下沖程中把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在上沖程中利用儲(chǔ)存的能量來(lái)幫助電動(dòng)機(jī)做功，從而使電動(dòng)機(jī)在上下沖程中都做相等的正功。 所以，為了使抽油機(jī)平衡，在下沖程中需要儲(chǔ)存的能量或上沖程中需要釋放的能量應(yīng)該是懸點(diǎn)載荷在上下沖程中所做

25、功之和的一半。下沖程：上沖程：平衡條件：7、平衡方式機(jī)械平衡曲柄平衡：平衡重加在曲柄上，適用于大型抽油機(jī)游梁平衡：在游梁尾部加平衡塊，適用于小型抽油機(jī)復(fù)合平衡：在游梁尾部和曲柄上都有平衡重，適用于中型抽油機(jī)氣動(dòng)平衡（主要用在前置型抽油機(jī)上）多用于大型抽油機(jī)隨動(dòng)平衡方式：平衡塊在懸點(diǎn)的一個(gè)沖程中是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的 二次平衡方式：在抽油機(jī)后部安裝一個(gè)帶小鏈輪的副曲柄裝置 利用可調(diào)相位角平衡裝置實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)平衡：用組合平衡重來(lái)調(diào)節(jié)相位角的平衡方式 8.判斷抽油機(jī)的平衡狀況常用的方法 扭矩曲線法：如果上沖程峰值扭矩大于下沖程峰值扭矩，則表明上重下輕，平衡不夠，需要增大平衡扭矩；否則需要減小平衡扭矩。 觀察法：

26、觀察驢頭和曲柄的停留位置和運(yùn)行狀況，驢頭停在上死點(diǎn)，即曲柄方向向下，則表明平衡塊偏重， 測(cè)時(shí)法：上沖程快，下沖程慢，則說(shuō)明所加的平衡塊過(guò)重；如果下沖程快，上沖程慢，則說(shuō)明所加的平衡塊過(guò)輕。但是，測(cè)時(shí)法不適用于異相平衡或氣平衡的游梁式抽油機(jī)的平衡判斷。測(cè)電流法：如果測(cè)得上沖程電流大于下沖程電流，則表明平衡重偏輕，否則表明平衡重偏重。 9.扭矩曲線的應(yīng)用(1)檢查是否超扭矩及判斷是否發(fā)生“背面沖突”(2)判斷及計(jì)算平衡平衡條件：(3)功率分析減速箱輸出的瞬時(shí)功率: 減速箱的平均輸出功率：電動(dòng)機(jī)輸出的平均功率：電動(dòng)機(jī)輸入的平均功率：(4)效率分析電機(jī)、皮帶傳動(dòng)、減速箱的效率分析。10.影響深井泵泵效

27、的因素及提高泵效的措施影響泵效的因素(3) 漏失影響(1) 抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮(2) 氣體和充不滿的影響(4) 體積系數(shù)的影響提高泵效的措施(1)選擇合理的工作方式選用大沖程、小沖次，減小氣體影響，降低懸點(diǎn)載荷，特別是稠油的井。連噴帶抽井選用大沖數(shù)快速抽汲，以增強(qiáng)誘噴作用。深井抽汲時(shí)，S和N的選擇一定要避開(kāi)不利配合區(qū)。(2)確定合理沉沒(méi)度。(3)改善泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的抗磨、抗腐蝕性能。(4)使用油管錨減少?zèng)_程損失(5)合理利用氣體能量及減少氣體影響12.玻璃鋼桿玻璃鋼桿優(yōu)點(diǎn)(1) 重量輕，可減少設(shè)備投資，節(jié)省能源和增加下泵深度。(2) 彈性好，可以實(shí)現(xiàn)超沖程。(3) 耐腐蝕，可減少斷脫

28、事故。玻璃鋼桿缺點(diǎn)(1) 價(jià)格貴：是鋼質(zhì)抽油桿的1.61.8倍。(2) 不能承受軸向壓縮載荷，使用溫度不能超過(guò)93.3。(3) 報(bào)廢桿不能溶化回收利用。13.液面位置的測(cè)量原理與儀器11.加重桿的作用采用下部加重桿柱，既可提高抽油桿剛度和強(qiáng)度，又可克服活塞下行阻力，以減小彎曲。14.典型示功圖分析典型示功圖：某一因素的影響十分明顯，其形狀代表了該因素影響下的基本特征的示功圖。1.氣體對(duì)示功圖的影響圖3-30 有氣體影響的示功圖氣鎖由于在下沖程末余隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量的溶解氣和壓縮氣，上沖程開(kāi)始后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不能很快降低，使吸入凡爾打開(kāi)滯后(點(diǎn))，加載變慢。余隙越大，殘存的氣量越多，泵口

29、壓力越低，則吸入凡爾打開(kāi)滯后得越多，即線越長(zhǎng)。下沖程時(shí)，氣體受壓縮，泵內(nèi)壓力不能迅速提高，使排出凡爾滯后打開(kāi)(點(diǎn))，卸載變慢()。泵的余隙越大，進(jìn)入泵內(nèi)的氣量越多，則線越長(zhǎng)，示功圖的“刀把”越明顯。2.充不滿影響的示功圖充不滿現(xiàn)象：地層產(chǎn)液在上沖程末未充滿泵筒的現(xiàn)象。液擊現(xiàn)象：泵充不滿生產(chǎn)時(shí)，柱塞與泵內(nèi)液面撞擊引起抽油設(shè)備受力急劇變化的現(xiàn)象。圖3-31 充不滿的示功圖充不滿的圖形特點(diǎn)是下沖程中懸點(diǎn)載荷不能立即減小，只有當(dāng)柱塞遇到液面時(shí)，則迅速卸載。所以，卸載線較氣體影響的卸載線陡而直。有時(shí)，當(dāng)柱塞碰到液面時(shí)，因振動(dòng)載荷線會(huì)出現(xiàn)波浪?？焖俪榧硶r(shí)往往因撞擊液面而發(fā)生較大的沖擊載荷使圖形變形得很厲害

30、3.排出部分漏失對(duì)示功圖的影響圖3-32 泵排出部分漏失上沖程時(shí)，泵內(nèi)壓力降低，柱塞兩端產(chǎn)生壓差，使柱塞上面的液體經(jīng)排出部分的不嚴(yán)密處漏到柱塞下部的工作筒內(nèi)，漏失速度隨柱塞下面壓力的減小而增大。由于漏失到柱塞下面的液體有向上的“頂托”作用，所以懸點(diǎn)載荷不能及時(shí)上升到最大值，使加載緩慢。隨著懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加快，“頂托”作用相對(duì)減小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬間，懸點(diǎn)載荷達(dá)到最大靜載荷。當(dāng)柱塞繼續(xù)上行到后半沖程時(shí)，因活塞上行速度又逐漸減慢。在柱塞速度小于漏失速度瞬間C，又出現(xiàn)了漏失液體的“頂托”作用，使懸點(diǎn)負(fù)荷提前卸載。到上死點(diǎn)時(shí)懸點(diǎn)載荷已降至C點(diǎn)。 4.吸入部分漏失對(duì)示功圖的影響圖3-33 吸

31、入凡爾漏失下沖程開(kāi)始后，由于吸入凡爾漏失使泵內(nèi)壓力不能及時(shí)提高，而延緩了卸載過(guò)程。同時(shí)，也使排出凡爾不能及時(shí)打開(kāi)。當(dāng)柱塞速度大于漏失速度后，泵內(nèi)壓力提高到大于液柱壓力，將排出凡爾打開(kāi)而卸去液柱載荷。下沖程后半沖程中因柱塞速度減小，當(dāng)小于漏失速度時(shí)，泵內(nèi)壓力降低使排出凡爾提前關(guān)閉(A點(diǎn))，懸點(diǎn)提前加載。到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)，懸點(diǎn)載荷已增加到A。 1.電動(dòng)潛油離心泵采油裝置的組成與工作原理、特點(diǎn)與適用范圍2.水力活塞泵采油裝置的組成與工作原理、分類(lèi)、特點(diǎn)與適用范圍3.射流泵采油裝置的組成與工作原理、特點(diǎn)與適用范圍第四章 無(wú)桿泵采油環(huán)空過(guò)流面積越小，油井產(chǎn)出流體流過(guò)該面積的速度就越高。流體的壓力隨其流速增加

32、而下降，在高流速下壓力將下降到流體的蒸汽壓，導(dǎo)致蒸汽穴的形成，該過(guò)程稱之為氣蝕。4.射流泵的氣蝕：氣蝕節(jié)流作用氣蝕損害極限環(huán)空過(guò)流面積什么是螺桿泵？ 螺桿泵又叫漸進(jìn)式容積泵，由定子和轉(zhuǎn)子組成，兩者的螺旋狀過(guò)盈配合形成連續(xù)密封的腔體，通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的傳輸。井下單螺桿泵由哪幾部分組成？ 井下單螺桿泵由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由鋼制外套和橡膠襯套組成，定子內(nèi)表面呈雙螺旋曲面，與轉(zhuǎn)子外表面相配合。轉(zhuǎn)子由合金鋼的棒料經(jīng)過(guò)精車(chē)、鍍鉻并拋光加工而成。轉(zhuǎn)子有空心轉(zhuǎn)子和實(shí)心轉(zhuǎn)子兩種。地面驅(qū)動(dòng)井下單螺桿泵采油系統(tǒng) 地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油一般適用于井深1000m左右的直井。 由螺桿泵、抽油桿柱、抽油桿柱扶正器

33、及地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。工作原理： 地面動(dòng)力帶動(dòng)抽油桿柱旋轉(zhuǎn)，使螺桿泵轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，油井產(chǎn)出液經(jīng)螺桿泵下部吸入，由上端排出，并沿油管柱向上流動(dòng)。地面驅(qū)動(dòng)部分 地面驅(qū)動(dòng)裝置是螺桿泵采油系統(tǒng)的主要地面設(shè)備，是把動(dòng)力傳遞給井下泵轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽汲原油的機(jī)械裝置。從傳動(dòng)形式上分，有液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)；從變速形式上分，有無(wú)級(jí)調(diào)速和有級(jí)調(diào)速。螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置的種類(lèi)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置 液壓驅(qū)動(dòng)裝置 （一）螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置的種類(lèi)、組成及工作原理電潛螺桿泵采油系統(tǒng)的組成及工作原理中間部分 井下部分地面部分自動(dòng)控制臺(tái)、自藕變壓器及輔助設(shè)備(電纜滾筒、導(dǎo)向輪、井口支座和掛墊等)組成 潛油電纜和油管組成

34、扶正器、四極潛油電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、齒輪減速器、減速器保護(hù)器、雙萬(wàn)向節(jié)、吸入口、螺桿泵、單流閥、泄油閥。電潛螺桿泵工作原理 地面電網(wǎng)電源通過(guò)變壓器、控制柜、接線盒連接后，利用井下電纜將地面電力輸送到井下潛油電動(dòng)機(jī)，當(dāng)井底電機(jī)接通電源后，電機(jī)旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)減速器和聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)螺桿泵在低速下轉(zhuǎn)動(dòng)，井液經(jīng)過(guò)螺桿泵增壓后，通過(guò)油管舉升到地面，輸送到計(jì)量站。 電潛螺桿泵機(jī)組是將潛油電動(dòng)機(jī)、減速器、保護(hù)器、聯(lián)軸節(jié)(帶泵吸入口)、與螺桿泵組合在一起，下入井內(nèi)，螺桿泵與油管、地面管線連接。第四章 注 水(1) 水源、水質(zhì)及注水系統(tǒng)主要內(nèi)容：(2) 注水井吸水能力分析(3) 分層注水技術(shù)(4) 注水指示曲線分析與應(yīng)用(5

35、) 注水井調(diào)剖技術(shù)1.注水井指示曲線：穩(wěn)定流動(dòng)條件下，注入壓力與注水量之間的關(guān)系曲線。2.吸水指數(shù)：?jiǎn)挝蛔⑺畨翰钕碌娜兆⑺俊?.比吸水指數(shù)或每米吸水指數(shù)：地層吸水指數(shù)除以地層有效厚度所得的數(shù)值。4.視吸水指數(shù)：日注水量除以井口壓力名詞解釋5.配注誤差配注誤差為“正”說(shuō)明未達(dá)到注入量，稱欠注配注誤差為“負(fù)”則說(shuō)明注入量超過(guò)配注量，稱超注6.相對(duì)吸水量：在同一注入壓力下，某一層吸水量占全井吸水量的百分?jǐn)?shù)7.分層注水指示曲線：注水層段注入壓力與注入量的相關(guān)曲線8.吸水剖面：一定注入壓力下各層段的注入量(吸水量)的分布。9.注水井調(diào)剖為了調(diào)整注水井的吸水剖面，提高注入水的波及系數(shù)，改善水驅(qū)效果，向地

36、層中的高滲透層注入化學(xué)藥劑，藥劑凝固或膨脹后，降低油層的滲透率，迫使注入水增加對(duì)低含水部位的驅(qū)油作用的工藝措施。1. 水質(zhì)處理措施基本理論與分析（1）沉淀懸浮的固體顆粒借自身的重力而沉淀下來(lái)。（2）過(guò)濾 清除懸浮物和細(xì)小顆粒。重力式濾池：濾池中的水面與大氣接觸，利用濾池與底部水管出口，或水管相連的清水池水位標(biāo)高差進(jìn)行過(guò)濾。壓力濾罐：濾池完全密封，水在一定壓力下通過(guò)濾池。（3）殺菌 細(xì)菌和藻類(lèi)（4） 脫氧除去水中的氧氣、碳酸氣和硫化氫氣體。（5）曝曬（6）除油處理過(guò)飽和碳酸鹽。2.注水系統(tǒng): 是指從水源至注水井的全套設(shè)備和流程，包括水源泵站、水處理站、注水站、配水間和注水井。3.投注程序： 注水

37、井從完鉆到正常注水之間所需進(jìn)行的工作。它包括排液、洗井、預(yù)處理、試注、正常注水等幾個(gè)方面。4.影響吸水能力的因素及提高吸水能力的措施影響吸水能力的因素(1) 與注水井井下作業(yè)及注水井管理操作等有關(guān)的因素(2) 與水質(zhì)有關(guān)的因素(3) 組成油層的粘土礦物遇水后發(fā)生膨脹(4) 注水井地層壓力上升改善吸水能力的措施(1) 加強(qiáng)注水井日常管理(2) 壓裂增注普通壓裂：分層壓裂：吸水指數(shù)低，注水壓力高的低滲地層和嚴(yán)重污染地層油層較厚、層內(nèi)巖性差異大或多油層層間差異大(3) 酸化增注解除井底堵塞物提高中低滲透層的絕對(duì)滲透率無(wú)機(jī)物堵塞有機(jī)堵塞物鹽酸或土酸處理藻類(lèi)和細(xì)菌殺菌與酸化聯(lián)合進(jìn)行(4) 粘土防膨5.分

38、層吸水能力測(cè)試方法測(cè)定注水井的吸水剖面：用各層的相對(duì)吸水量來(lái)表示分層吸水能力的大小。直接進(jìn)行分層測(cè)試：用分層測(cè)試整理分層指示曲線，求出分層吸水指數(shù)來(lái)表示分層吸水能力的好壞。圖5-9 載體法測(cè)吸水剖面曲線(1) 放射性同位素載體法測(cè)吸水剖面(2) 投球法分層測(cè)試圖5-10 投球測(cè)試管柱示意圖(1 測(cè)全井指示曲線(2 測(cè)分層指示曲線(3 資料整理第層段注水量=投最后一個(gè)球后測(cè)得的注水量第層段注水量=(投第一個(gè)球后的注水量)(投第二個(gè)球后的注水量)第層段注水量=(全井注水量)(投第一個(gè)球后的注水量)6.注水指示曲線的分析和應(yīng)用圖5-22 曲線平行下移、吸水能力不變圖5-19 曲線右移、斜率變小， 吸

39、水能力增強(qiáng)圖5-20 曲線左移、斜率變大，吸水能力下降圖5-21 曲線平行上移、 吸水能力不變7.調(diào)剖方法(1) 單液法：向油層注入一種液體，液體進(jìn)入油層后，依靠自身發(fā)生反應(yīng)，隨后變成的物質(zhì)可封堵高滲透層，降低滲透率，實(shí)現(xiàn)堵水。常用堵劑 石灰乳 硅酸溶膠 鉻凍膠 硫酸 水包稠油(2) 雙液法 向油層注入由隔離液隔開(kāi)的兩種可反應(yīng)（或作用）的液體。當(dāng)將這兩種液體向油層內(nèi)部推至一定距離后，隔離液將變薄至不起隔離作用，兩種液體就可發(fā)生反應(yīng)（或作用），產(chǎn)生封堵地層的物質(zhì)，達(dá)到封堵高滲透層的目的。常用堵劑 沉淀型堵劑 凝膠型堵劑 凍膠型堵劑 膠體分散體型堵劑第六章 水力壓裂技術(shù)主要內(nèi)容：(4) 壓裂設(shè)計(jì)(

40、1) 造縫機(jī)理(2) 壓裂液(3) 支撐劑1.填砂裂縫的導(dǎo)流能力： 在油層條件下，填砂裂縫滲透率與裂縫寬度的乘積，常用FRCD表示，導(dǎo)流能力也稱為導(dǎo)流率。2.裂縫內(nèi)的砂濃度(裂縫內(nèi)砂比)：是指單位體積裂縫內(nèi)所含支撐劑的質(zhì)量。3.裂縫閉合后的砂濃度(鋪砂濃度)：指單位面積裂縫上所鋪的支撐劑質(zhì)量。4.地面砂比：?jiǎn)挝惑w積混砂液中所含的支撐劑質(zhì)量?；蛑蝿w積與壓裂液體積之比。名詞解釋5.平衡狀態(tài):當(dāng)液體的流速逐漸達(dá)到使顆粒處于懸浮狀態(tài)的能力時(shí)，顆粒處于停止沉降的狀態(tài)。6.平衡流速：平衡時(shí)的流速，也即攜帶顆粒最小的流速。1、水力壓裂技術(shù) 用壓力將地層壓開(kāi)一條或幾條水平的或垂直的裂縫，并用支撐劑將裂縫支

41、撐起來(lái)，減小油、氣、水的流動(dòng)阻力，溝通油、氣、水的流動(dòng)通道，從而達(dá)到增產(chǎn)增注的效果。(1) 水力壓裂的工藝過(guò)程：憋壓造逢裂縫延伸充填支撐劑裂縫閉合(2 降低了井底附近地層中流體的滲流阻力(2)水力壓裂增產(chǎn)增注的原理:(1 改變流體的滲流狀態(tài)：徑向流變單向流基本理論與分析(3)壓裂方法對(duì)比爆炸壓裂：用炸藥，它的增壓速度極快(微秒級(jí))，氣體生成量較少，地層裂隙來(lái)不及擴(kuò)張和延伸，大部分能量消耗在井壁巖石的破碎上，井眼內(nèi)殘留的應(yīng)力場(chǎng)可能完全閉塞所產(chǎn)生的裂縫。水力壓裂：用壓裂液，產(chǎn)生的裂縫受地層的地應(yīng)力控制，一般僅有一個(gè)方向；高能氣體壓裂：利用火藥或火箭推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體處理油層，產(chǎn)生和保持

42、多條、多方位的徑向裂縫。2.造縫條件（垂直縫、水平縫）（1）形成垂直裂縫的條件 當(dāng)井壁上存在的周向應(yīng)力達(dá)到井壁巖石的水平方向的抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖石將在垂直于水平應(yīng)力的方向上產(chǎn)生脆性破裂，即在與周向應(yīng)力相垂直的方向上產(chǎn)生垂直裂縫。造縫條件為：(2)形成水平裂縫的條件 當(dāng)井壁上存在的垂向應(yīng)力達(dá)到井壁巖石的垂向的抗張強(qiáng)度時(shí)，巖石將在垂直于垂向應(yīng)力的方向上產(chǎn)生脆性破裂，即在與垂向應(yīng)力相垂直的方向上產(chǎn)生水平裂縫。造縫條件為：3.壓裂液任務(wù)(前置液、攜砂液、頂替液的作用)破裂地層、造縫、降溫作用。一般用未交聯(lián)的溶膠。攜帶支撐劑、充填裂縫、造縫及冷卻地層作用。必須使用交聯(lián)的壓裂液(如凍膠等)。末尾頂替液：替液入

43、縫，提高攜砂液效率和防止井筒沉砂。前置液攜砂液頂替液中間頂替液：攜砂液、防砂卡；4.壓裂液的性能要求基本理論與分析濾失少：懸砂能力強(qiáng)：摩阻低：穩(wěn)定性好：配伍性好：低殘?jiān)贺浽磸V、便于配制、價(jià)錢(qián)便宜。取決于它的粘度與造壁性取決于粘度摩阻愈小，用于造縫的有效功率愈大熱穩(wěn)定性和抗機(jī)械剪切穩(wěn)定性不應(yīng)引起粘土膨脹或產(chǎn)生沉淀而堵塞油層以免降低油氣層和填砂裂縫的滲透率減少壓裂液的損害造長(zhǎng)縫、寬縫易返排：5.壓裂液類(lèi)型水基壓裂液：油基壓裂液：泡沫壓裂液：用水溶脹性聚合物(稱為成膠劑)經(jīng)交鏈劑交鏈后形成的凍膠。施工結(jié)束后，為了使凍膠破膠還需要加入破膠劑。不適用于水敏性地層。多用稠化油，遇地層水后自動(dòng)破膠。缺點(diǎn)是

44、懸砂能力差、性能達(dá)不到要求、價(jià)格昂貴、施工困難和易燃等。基液多用淡水、鹽水、聚合物水溶液；氣相為二氧化碳、氮?dú)?、天然氣；發(fā)泡劑用非離子型活性劑。特點(diǎn)是易于返排、濾失少以及摩阻低等。缺點(diǎn)是砂比不能過(guò)高、井深不能過(guò)大。6.壓裂液的濾失性(受三種機(jī)理控制)壓裂液的粘度、(1)受壓裂液粘度控制的濾失系數(shù)C 當(dāng)壓裂液粘度大大超過(guò)油藏流體的粘度時(shí)，壓裂液的濾失速度主要取決于壓裂液的粘度，由達(dá)西方程可以導(dǎo)出濾失系數(shù)為：油藏巖石和流體的壓縮性、壓裂液的造壁性(2)受儲(chǔ)層巖石和流體壓縮性控制的濾失系數(shù)C 當(dāng)壓裂液粘度接近于油藏流體粘度時(shí)，控制壓裂液濾失的是儲(chǔ)層巖石和流體的壓縮性。根據(jù)體積平衡方程可得到表達(dá)式：（

45、3）具有造壁性壓裂液濾失系數(shù)C造壁液體的濾失系數(shù)具有固體顆粒及添加有防濾失劑的壓裂液，濾失速度將受造壁性控制。支撐劑的性能要求(1)粒徑均勻，密度小；(2)強(qiáng)度大，破碎率小(3)園度和球度高(4)雜質(zhì)含量少(5)來(lái)源廣，價(jià)廉 閉合壓力7.支撐劑的類(lèi)型按其力學(xué)性質(zhì)分為兩大類(lèi)：脆性支撐劑如石英砂、玻璃球等特點(diǎn)是硬度大，變形小，在高閉合壓力下易破碎韌性支撐劑如核桃殼、鋁球等特點(diǎn)是變形大，承壓面積大，在高閉合壓力下不易破碎目前礦場(chǎng)上常用的支撐劑有兩種：一是天然砂；二是人造支撐劑（陶粒）。8、支撐劑在裂縫內(nèi)的分布支撐劑在裂縫內(nèi)的分布規(guī)律隨裂縫類(lèi)型(水平、垂直縫)和攜砂液性能而異。(1)全懸浮型支撐劑分布

46、 在忽略裂縫內(nèi)流動(dòng)阻力的情況下，可以認(rèn)為裂縫內(nèi)的FRCD從縫端到井底是線性增加的，因而要求砂濃度呈線性增加。支撐面積很大，能最大限度地將壓開(kāi)的面積全部支撐起來(lái)。全懸浮型支撐劑分布特點(diǎn)：適合于低滲透率地層，不需要很高的填砂裂縫導(dǎo)流能力就能有很好的增產(chǎn)效果。(2)沉降型支撐劑分布由于剪切和溫度等降解作用,攜砂性能并不能達(dá)到全懸浮 部分支撐劑隨攜砂液一起向縫端運(yùn)動(dòng)，部分可能沉降下來(lái)。支撐劑沉降速度、砂堤堆起高度等都與裂縫參數(shù)有關(guān)。 進(jìn)入裂縫的固體顆粒主要受到水平方向液體攜帶力、垂直向下重力以及向上浮力的作用。 顆粒相對(duì)于攜帶液有沉降運(yùn)動(dòng) 粘滯阻力作用支撐劑在縫高度上的分布注入濃度圖6-10 顆粒在縫

47、高上的濃度分布沉降下來(lái)的的砂堤，在平衡狀態(tài)下砂堤的高度為平衡高度砂堤面上的顆粒滾流區(qū)懸浮區(qū)，顆粒分布不均勻，存在濃度梯度無(wú)砂區(qū)增加地面排量 、與區(qū)均將變薄，區(qū)則變厚流速足夠大 區(qū)可能完全消失再增加排量 濃度梯度剖面消失，成為均質(zhì)的懸浮流9、支撐劑的選擇支撐劑的選擇主要是指選擇其類(lèi)型和粒徑。選擇的目的是為了達(dá)到一定的裂縫導(dǎo)流能力。對(duì)低滲地層，水力壓裂應(yīng)以增加裂縫長(zhǎng)度為主。對(duì)中高滲地層，水力壓裂應(yīng)以增加裂縫導(dǎo)流能力為主。影響支撐劑選擇的因素：1）支撐劑的強(qiáng)度2）粒徑及其分布3）支撐劑類(lèi)型與鋪砂濃度4）其它因素 如支撐劑的質(zhì)量、密度以及顆粒園球度等研究表明10、影響壓裂井增產(chǎn)幅度的因素油層特性裂縫幾

48、何參數(shù)指壓裂層的滲透率、孔隙度、流體物性、油層能量、含油豐度和泄油面積等指填砂裂縫的長(zhǎng)、寬、高和導(dǎo)流能力麥克奎爾與西克拉用電模型研究了垂直裂縫條件下增產(chǎn)倍數(shù)與裂縫幾何尺寸和導(dǎo)流能力的關(guān)系。假設(shè)：擬穩(wěn)定流動(dòng)；定產(chǎn)或定壓生產(chǎn)；正方形泄油面積；外邊界封閉；可壓縮流體；裂縫穿過(guò)整個(gè)產(chǎn)層。圖6-12 麥克奎西克拉垂直裂縫增產(chǎn)倍數(shù)曲線相對(duì)導(dǎo)流能力無(wú)因次增產(chǎn)倍數(shù)裂縫導(dǎo)流能力愈高，增產(chǎn)倍數(shù)也愈高；造縫愈長(zhǎng)，倍數(shù)也愈高左邊 要提高增產(chǎn)倍數(shù)，則應(yīng)以增加裂縫導(dǎo)流能力為主右邊 曲線趨于平緩，增產(chǎn)主要靠增加縫的長(zhǎng)度低滲油藏 增加裂縫長(zhǎng)度比增加裂縫導(dǎo)流能力對(duì)增產(chǎn)更有利高滲油藏 應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主對(duì)一定的裂縫長(zhǎng)度，存在一

49、個(gè)最佳的裂縫導(dǎo)流能力11、裂縫幾何參數(shù)計(jì)算模型二維(PKN、KGD)、擬三維(P3D)和真三維模型主要差別是裂縫的擴(kuò)展和裂縫內(nèi)的流體流動(dòng)方式不同： 二維模型假設(shè)裂縫高度是常數(shù)，即流體僅沿縫長(zhǎng)方向流動(dòng)。 真三維模型認(rèn)為縫高沿縫長(zhǎng)方向是變化的，在縫長(zhǎng)、縫高方向均有流動(dòng)(即存在壓力降)。 擬三維模型認(rèn)為縫高沿縫長(zhǎng)方向是變化的，但裂縫內(nèi)仍是一維流動(dòng)(縫長(zhǎng))。第七章 酸處理技術(shù)主要內(nèi)容：1、碳酸鹽巖地層鹽酸處理2、酸化壓裂技術(shù)3、砂巖油氣層的土酸處理4、酸液及添加劑5、酸處理工藝1.酸巖反應(yīng)速度指單位時(shí)間內(nèi)酸濃度降低值或單位時(shí)間內(nèi)巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量。2.H+的傳質(zhì)速度H+透過(guò)邊界層達(dá)到巖面的速度。

50、3.面容比巖石反應(yīng)表面積與酸液體積之比4.殘酸當(dāng)酸濃度降低到一定濃度時(shí)，酸液基本上失去溶蝕能力。名詞解釋7.土酸 1015的HCl及38的HF混合成的酸8.逆土酸 氫氟酸濃度超過(guò)鹽酸濃度(如6HF+3HCl)。5.活性酸的有效作用距離酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離。6.裂縫的有效長(zhǎng)度活性酸的有效作用距離內(nèi)仍具有相當(dāng)導(dǎo)流能力的裂縫長(zhǎng)度。1.酸化原理： 通過(guò)酸液對(duì)巖石膠結(jié)物或地層孔隙(裂縫)內(nèi)堵塞物等的溶解和溶蝕作用，恢復(fù)或提高地層孔隙和裂縫的滲透性。 酸 洗 基質(zhì)酸化 壓裂酸化將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中酸溶性顆粒和鉆屑及結(jié)垢等，并疏通射孔孔眼。在低于巖石破裂壓力下將酸注入地層

51、，依靠酸液的溶蝕作用恢復(fù)或提高井筒附近較大范圍內(nèi)油層的滲透性。在高于巖石破裂壓力下將酸注入地層，在地層內(nèi)形成裂縫，通過(guò)酸液對(duì)裂縫壁面物質(zhì)的不均勻溶蝕形成高導(dǎo)流能力的裂縫。基本理論與分析2.碳酸鹽巖地層的鹽酸處理碳酸鹽巖地層主要成分：方解石和白云石目的：解除孔隙、裂縫中的堵塞物質(zhì)，或擴(kuò)大溝通油氣巖層原有的孔隙和裂縫，提高油氣層的滲流性影響反應(yīng)速度因素：H+傳質(zhì)速度、H+反應(yīng)速度和生成物離開(kāi)巖面速度3.影響酸巖復(fù)相反應(yīng)速度的因素(1)面容比面容比越大，反應(yīng)速度也越快(2)酸液的流速酸液流動(dòng)速度增加，反應(yīng)速度加快(3)酸液的類(lèi)型強(qiáng)酸反應(yīng)速度快，弱酸反應(yīng)速度慢(4)鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)圖7-3 鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)

52、對(duì)反應(yīng)速度的影響鹽酸濃度增加，反應(yīng)速度增加2425鹽酸濃度增加，反應(yīng)速度反而降低相同濃度條件下，初始濃度越大，余酸的反應(yīng)速度越慢，因此濃酸的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，有效作用范圍越大(5)溫度溫度升高，H+熱運(yùn)動(dòng)加劇，傳質(zhì)速度加快，酸巖反應(yīng)速度加快圖7-4 溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響(6)壓力壓力增加，反應(yīng)速度減慢圖7-5 壓力對(duì)反應(yīng)速度的影響(7)其它因素 巖石的化學(xué)組分、物理化學(xué)性質(zhì)、酸液粘度等提高酸化效果的措施：降低面容比，提高酸液流速，使用稠化鹽酸、高濃度鹽酸和多組分酸，以及降低井底溫度等。4.酸化壓裂的作用原理酸化壓裂：用酸液作為壓裂液，不加支撐劑的壓裂。作用原理：(1) 靠水力作用形成裂縫；(2) 靠

53、酸液的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面，停泵卸壓后，裂縫壁面不能完全閉合，具有較高的導(dǎo)流能力，可達(dá)到提高地層滲透性的目的。5、酸液的濾失濾失主要受酸液的粘度控制，壓裂液的濾失系數(shù)CI公式控制酸液的濾失常用的方法和措施(1)固相防濾失劑硅粉：添滿或橋塞酸蝕孔道和天然裂縫。刺梧桐膠質(zhì)：在酸中膨脹并形成鼓起的小顆粒，在裂縫壁面形成橋塞，阻止酸蝕孔道的發(fā)展，降低濾失面積。粒徑大小不等的油溶樹(shù)脂：大顆粒橋塞大的孔隙；親油的樹(shù)脂形成更小的顆粒，變形后堵塞大顆粒的孔隙，從而有效地降低酸液的濾失。(2)前置液酸壓(3)膠化酸(4)乳化酸和泡沫酸6.增加酸液有效作用距離的方法或措施：(1) 在地層中產(chǎn)生

54、較寬的裂縫(2) 較低的氫離子有效傳質(zhì)系數(shù)(3) 采用較高的排量(4) 采用盡可能小的濾失速度礦場(chǎng)措施：(1) 采用泡沫酸、乳化酸或膠化酸等以減少氫離子傳質(zhì)系數(shù)(2) 采用前置液酸壓的方法以增加裂縫寬度(3) 適當(dāng)提高排量及添加防濾失劑以增加有效酸液深入縫中的能力 1)氫氟酸與硅酸鹽類(lèi)以及碳酸鹽類(lèi)反應(yīng)時(shí)，其生成物中有氣態(tài)物質(zhì)和可溶性物質(zhì)，也會(huì)生成不溶于殘酸液的沉淀。2HF+CaCO3=CaF2+CO2+H2O16HF+CaAl2Si2O8=CaF2+2AlF3+2SiF4+8H2O酸液濃度高，CaF2處于溶解狀態(tài)；酸液濃度低，產(chǎn)生沉淀。2)氫氟酸與石英的反應(yīng)6HF+SiO2=H2SiF6+2H

55、2O 氟硅酸(H2SiF6)在水中可解離為H+和SiF62+；后者與Ca2+、Na+、K+、NH4+等離子相結(jié)合，生成的CaSiF6、(NH4)2SiF6易溶于水，而Na2SiF6及K2SiF6均為不溶物質(zhì)，會(huì)堵塞地層。3)氫氟酸與砂巖中各種成分的反應(yīng)速度各不相同。氫氟酸與碳酸鹽的反應(yīng)速度最快，其次是硅酸鹽(粘土)，最慢是石英。鹽酸和碳酸鹽的反應(yīng)速度比氫氟酸與碳酸鹽的反應(yīng)速度還要快，因此土酸中的鹽酸成分可先把碳酸鹽類(lèi)溶解掉，從而能充分發(fā)揮氫氟酸溶蝕粘土和石英成分的作用。7.砂巖油氣層的土酸處理原理9.常用酸液種類(lèi)及性能 10.酸液添加劑主要作用11.酸處理井的排液8.影響土酸處理效果的因素及提

56、高酸處理效果的方法影響土酸處理效果的因素：(2)土酸的高溶解能力可能局部破壞巖石的結(jié)構(gòu)造成出砂；提高酸處理效果的方法（1）同時(shí)將氟化銨水溶液與有機(jī)脂(乙酸甲脂)注入地層，一定時(shí)間后有機(jī)脂水解生成有機(jī)酸(甲酸)，有機(jī)酸與氟化銨作用生成氫氟酸。（2）利用粘土礦物的離子交換性質(zhì)，在粘土顆粒上就地產(chǎn)生氫氟酸(自生土酸)。（4）國(guó)外采用互溶劑土酸處理等技術(shù)提高酸化效果。（3）使用替換酸，如氟硼酸。(1)在高溫油氣層內(nèi)由于HF的急劇消耗，導(dǎo)致處理的范圍很少；(3)反應(yīng)后脫落下來(lái)的石英和粘土等顆粒隨液流運(yùn)移，堵塞地層。第八章 復(fù)雜條件下的開(kāi)采技術(shù)主要內(nèi)容：1、防砂與清砂2、防蠟與清蠟3、油井堵水4、稠油與高

57、凝油開(kāi)采技術(shù)5、低滲透油田開(kāi)發(fā)技術(shù)6、井底處理新技術(shù)簡(jiǎn)介1.蠟的初始結(jié)晶溫度或析蠟點(diǎn)：當(dāng)溫度降低到某一值時(shí)，原油中溶解的蠟便開(kāi)始析出，蠟開(kāi)始析出的溫度。2.“底水錐進(jìn)”現(xiàn)象：當(dāng)油田有底水時(shí)，由于油井生產(chǎn)在油層中造成的壓力差，破壞了由于重力作用所建立起來(lái)的油水平衡關(guān)系，使原來(lái)的油水界面在靠近井底處呈錐形升高的現(xiàn)象。3.凝固點(diǎn)：在一定條件下原油失去流動(dòng)性時(shí)的最高溫度。名詞解釋砂橋： 是指地層砂運(yùn)移通過(guò)射孔孔眼或井眼壁面處空洞時(shí)，由于砂粒交織鎖緊作用和射孔孔眼開(kāi)端或井眼壁面處空洞開(kāi)口及其內(nèi)的砂粒間應(yīng)力遞變所致的地層砂橋堵。 砂拱： 懸空盤(pán)跨于空穴性射孔孔眼并能將垂直應(yīng)力（上覆地層應(yīng)力）分解成水平應(yīng)力

58、的彎曲地層介質(zhì)結(jié)構(gòu)。防砂定義：是指防止地層中承載固體砂粒的產(chǎn)出（不包括隨地層流體流動(dòng)的細(xì)砂的產(chǎn)出）。2、防砂方法 1.油層出砂原因、危害基本理論與分析4.沖砂方式（1）正沖砂（2）反沖砂（3）正反沖砂：沖砂液由沖砂管(或油管)泵入，被沖散的砂粒隨沖砂液一起沿油套環(huán)空返至地面的沖砂方法。：沖砂液由油套環(huán)空泵入，被沖散的砂粒隨沖砂液一起從油管返至地面的沖砂方法。：利用了正沖砂和反沖砂各自的優(yōu)點(diǎn)，其工藝過(guò)程為先用正沖砂將砂堵沖散，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，再迅速改為反沖砂，將沖散的砂粒從油管內(nèi)返出地面的沖砂方式。這種方式可迅速解除較緊密的砂堵，提高沖砂效率。采用正反沖砂方式時(shí)，地面相應(yīng)配套有改換沖洗方式的

59、總機(jī)關(guān)。（4）聯(lián)合沖砂：沖砂管柱距底端一定距離處裝有分流器，用以改變液流通道，沖砂液從油套環(huán)空進(jìn)入井內(nèi)，經(jīng)分流器進(jìn)入下部沖砂管沖開(kāi)砂堵，被沖散的砂粒隨同液體先從下部沖管與套管環(huán)空返至分流器后，便進(jìn)入上部沖砂管內(nèi)返至地面。相比較而言：正沖砂沖擊力大，易沖散砂堵，但因管套環(huán)空截面積大，液流上返速度小，攜砂能力低，易在沖砂過(guò)程中發(fā)生卡管事故，要提高液流上返速度就必須提高沖砂液的用量。反沖砂沖擊力小，但液流上返速度大，攜砂能力強(qiáng)。特點(diǎn)：這種沖砂方式可提高沖砂效率，既具有正沖砂沖擊力大的優(yōu)點(diǎn)，又具有反沖砂返液流速高、攜帶能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又不需要改換沖洗方式的地面設(shè)備。3.清砂方法5.油井結(jié)蠟的危害6.

60、油井結(jié)蠟的過(guò)程（1）影響著流體舉升的過(guò)流斷面，增加了流動(dòng)阻力；（2）影響抽油設(shè)備的正常工作。 （1）當(dāng)溫度降至析蠟點(diǎn)以下時(shí)，蠟以結(jié)晶形式從原油中析出；（2）溫度、壓力繼續(xù)降低和氣體析出，結(jié)晶析出的蠟聚集長(zhǎng)大形成蠟晶體；（3）蠟晶體沉積于管道和設(shè)備等的表面上。7.影響結(jié)蠟的因素(1) 原油的性質(zhì)及含蠟量(2) 原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 原油中含蠟量越高，油井就越容易結(jié)蠟。 原油中所含輕質(zhì)餾分越多，則蠟的初始結(jié)晶溫度就越低，保持溶解狀態(tài)的蠟就越多，即蠟不易出。膠質(zhì)含量增加，蠟的初始結(jié)晶溫度降低； 瀝青質(zhì)對(duì)石蠟結(jié)晶起到良好的分散作用，且使沉積蠟的強(qiáng)度將明顯增加，而不易被油流沖走。(3) 壓力和溶解氣(4