1、石油工程基本知识石油工程基本知识主讲：陈义厚主讲：陈义厚20212021年年3 3月月主主 要要 内内 容容石油地质基本知识石油地质基本知识完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）采油方法采油方法注水工艺注水工艺增产（注）措施增产（注）措施复杂条件下的开采新技术复杂条件下的开采新技术 石油地质学主要是研究石油及天石油地质学主要是研究石油及天然气在地壳中的生成、运移、聚集及然气在地壳中的生成、运移、聚集及其分布规律的科学。其分布规律的科学。 这里主要介绍石油及天然气的组这里主要介绍石油及天然气的组成和性质、石油及天然气的生成、运成和性质、石油及天然气的生成、运移、聚集。移、聚集。石油地质基本知识
2、石油地质基本知识一、石油及天然气的组成和性质一、石油及天然气的组成和性质化学组成化学组成 石油：石油：元素组成主要是碳（约占元素组成主要是碳（约占84-85%84-85%）和氢（约占）和氢（约占12-14%12-14%），以烃），以烃的形式存在；化合物组成主要是烷烃、的形式存在；化合物组成主要是烷烃、环烷烃和芳香烃。环烷烃和芳香烃。 天然气：天然气：是由各种气态的碳氢化是由各种气态的碳氢化合物组成的混合气体，以甲烷为主。合物组成的混合气体，以甲烷为主。一、石油及天然气的组成和性质一、石油及天然气的组成和性质物理性质物理性质 石油：石油：颜色（无色到黑色）颜色（无色到黑色） 相对密度相对密度(0
3、.75-1.0)(0.75-1.0) 粘度粘度 荧光性荧光性 电性电性 溶解性溶解性 凝固点凝固点 一、石油及天然气的组成和性质一、石油及天然气的组成和性质物理性质物理性质 天然气：天然气： 颜色（无色，燃烧时呈不同颜色）颜色（无色，燃烧时呈不同颜色） 相对密度相对密度( (干气干气0.60.6、湿气、湿气1.0)1.0) 气味（无特殊气味）气味（无特殊气味） 溶解性（易溶于石油）溶解性（易溶于石油） 二、石油及天然气的生成二、石油及天然气的生成生油气物质生油气物质 生油物质是沉积岩中的有机物质。生油物质是沉积岩中的有机物质。主要是水生低等生物，如浮游生物、主要是水生低等生物，如浮游生物、珊瑚
4、、藻类；各种微体生物、有孔虫、珊瑚、藻类；各种微体生物、有孔虫、介形虫等。介形虫等。二、石油及天然气的生成二、石油及天然气的生成生油气条件生油气条件古地理环境和地质条件古地理环境和地质条件 浅海湾、海湾、泻湖及内陆湖泊的深浅海湾、海湾、泻湖及内陆湖泊的深湖湖半深湖地区；地壳长期稳定下沉，下降半深湖地区；地壳长期稳定下沉，下降幅度能不断被沉积物所补偿。幅度能不断被沉积物所补偿。物理化学条件物理化学条件 细菌作用、温度、压力、催化剂细菌作用、温度、压力、催化剂二、石油及天然气的生成二、石油及天然气的生成生油气过程生油气过程 初期生气阶段初期生气阶段 主要生油阶段主要生油阶段 热裂解生气阶段热裂解生
5、气阶段三、石油及天然气的运移三、石油及天然气的运移油气运移的方式油气运移的方式 渗滤（压差作用）渗滤（压差作用） 扩散（浓度差作用）扩散（浓度差作用）油气运移的外界条件油气运移的外界条件 地静压力地静压力 动压力动压力 水动力水动力 浮力浮力 毛细管力毛细管力四、石油及天然气的聚集四、石油及天然气的聚集 石油及天然气的生成、运移和聚集是石油及天然气的生成、运移和聚集是油、气藏形成过程中不可分割的三个阶油、气藏形成过程中不可分割的三个阶段。圈闭的存在是形成油、气藏的必要段。圈闭的存在是形成油、气藏的必要条件。它能阻止油气运移，并使油气聚条件。它能阻止油气运移，并使油气聚集起来形成油、气藏的场所，
6、其基本特集起来形成油、气藏的场所，其基本特点就是能够聚集油气。点就是能够聚集油气。主主 要要 内内 容容石油地质基本知识石油地质基本知识完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）采油方法采油方法注水工艺注水工艺增产（注）措施增产（注）措施复杂条件下的开采新技术复杂条件下的开采新技术采气工艺采气工艺垂直井完井垂直井完井水平井完井水平井完井试油（气）的基本原理和方试油（气）的基本原理和方法。法。 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式是指油层与井筒的连通方式，完井方式是指油层与井筒的连通方式，不同的油藏地质和开采条件，其完井方不同的油藏地质和开采条件，其完井方式不同。式不同。 目前完井方式
7、有多种类型，以满足各种目前完井方式有多种类型，以满足各种性质油气层有效开发的需要，但各自都性质油气层有效开发的需要，但各自都有其适用条件和局限性。不同完井方式有其适用条件和局限性。不同完井方式的井底结构和井口设备以及完井工艺方的井底结构和井口设备以及完井工艺方面都有所不同。面都有所不同。完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式1.垂直井完井方式垂直井完井方式 射孔完井方式射孔完井方式裸眼完井方式裸眼完井方式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式砾石充填完井方式砾石充填完井方式完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式1 1）套管射孔完井）套管射孔完井 套管射孔完井是钻穿
8、油层直至设计井深，套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管至油层底部注水泥固井，最后然后下油层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。层某一深度，建立起油流的通道。 套管射孔完井既可选择性射开不同压力、套管射孔完井既可选择性射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。件。 2
9、 2）尾管射孔完井）尾管射孔完井 尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管和技术套管的重合段一般不小于术套管上，尾管和技术套管的重合段一般不小于50m50m，再对尾管注水泥固井，最后射孔。，再对尾管注水泥固井，最后射孔。 尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固，因此可以采用与油层相配伍已被技术套管封固，因此可以采用与油层相配伍
10、的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油气井大多采用此方法完井。本。目前较深的油气井大多采用此方法完井。1.垂直井完井方式垂直井完井方式 射孔完井方式射孔完井方式裸眼完井方式裸眼完井方式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式砾石充填完井方式砾石充填完井方式完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式 裸眼完井方式分裸眼完井方式分先期裸眼完井方式先期裸眼完井方式、复
11、合型复合型完井方式完井方式和和后期裸眼完井方式后期裸眼完井方式。（1 1）先期裸眼完井：钻头钻至油层顶界附近后，下套管）先期裸眼完井：钻头钻至油层顶界附近后，下套管注水泥固井。水泥浆上返至预定的设计高度后，再从套注水泥固井。水泥浆上返至预定的设计高度后，再从套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。计井深完井。（2 2）复合型完井：有的厚油层适合于裸眼完成，但上部）复合型完井：有的厚油层适合于裸眼完成，但上部有气顶或顶界临近又有水层时，也可以将技术套管下过有气顶或顶界临近又有水层时，也可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的
12、上部，然后裸眼完井，必要油气界面，使其封隔油层的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段，此类完井称为复合型完井方式。时再射开其中的含油段，此类完井称为复合型完井方式。（3 3）后期裸眼完井：不更换钻头，直接钻穿油层至设计）后期裸眼完井：不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。1 1）裸眼完井的优点）裸眼完井的优点 油层完全裸露，不会因井底结油层完全裸露，不会因井底结构而产生油气流向井底的附加渗流构而产生油气流向井底的附加渗流阻力。这种井称为水动力学完善井，阻力。这种井称为水动力学完善井，其产能较高，完善程度高。
13、其产能较高，完善程度高。 2 2）裸眼完井的缺点）裸眼完井的缺点 不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响影响不能克服生产层范围内不同压力的油、气、不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰水层的相互干扰无法进行选择性酸化或压裂无法进行选择性酸化或压裂先期裸眼完井法在下套管固井时不能完全掌先期裸眼完井法在下套管固井时不能完全掌握该生产层的真实资料，以后钻进时如遇到握该生产层的真实资料，以后钻进时如遇到特殊情况，会给钻进和生产造成被动特殊情况，会给钻进和生产造成被动 1.垂直井完井方式垂直井完井方式 射孔完井方式射孔完井方式裸眼完井方式裸眼完井方
14、式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式砾石充填完井方式砾石充填完井方式完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式割缝衬管完井割缝衬管完井 割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空
15、间，上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。使油气通过衬管的割缝流入井筒。 1.垂直井完井方式垂直井完井方式 射孔完井方式射孔完井方式裸眼完井方式裸眼完井方式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式砾石充填完井方式砾石充填完井方式完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式砾石充填完井砾石充填完井 对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应采用砾石充填完井方式采用砾石充填完井方式/ /它是人为地在衬管它是人为地在衬管和井壁之间充填一定尺寸的砾石，使之起和井壁之间充填一定尺寸的砾石，使之起防砂和保护生产层的作用。防砂和保护生产层的作用。 为
16、了适应不同油层特性的需要，裸眼完为了适应不同油层特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石，分别称为井和射孔完井都可以充填砾石，分别称为裸眼砾石充填和套管砾石充填。裸眼砾石充填和套管砾石充填。 2.水平水平井完井方式井完井方式 裸眼完井方式裸眼完井方式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式射孔完井方式射孔完井方式管外封隔器完井方式管外封隔器完井方式 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式裸眼完井裸眼完井 裸眼完井是一种最简单的水平井完井裸眼完井是一种最简单的水平井完井方式。方式。 技术套管下至预计的水平段顶部，注技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔，然后换小一级钻头钻水水
17、泥固井封隔，然后换小一级钻头钻水平井段至设计长度完井。平井段至设计长度完井。 2.水平水平井完井方式井完井方式 裸眼完井方式裸眼完井方式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式射孔完井方式射孔完井方式管外封隔器完井方式管外封隔器完井方式 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式割缝衬管完井割缝衬管完井 割缝衬管完井是将割缝衬管悬挂在技割缝衬管完井是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间。环形空间。 2.水平水平井完井方式井完井方式 裸眼完井方式裸眼完井方式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式射孔完井方式射孔完井方式管外封隔器完井方式管
18、外封隔器完井方式 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式射孔完井射孔完井 技术套管下过直井段注水泥固井后，技术套管下过直井段注水泥固井后，在水平井段内下入完井尾管并注水泥固在水平井段内下入完井尾管并注水泥固井。井。 2.水平水平井完井方式井完井方式 裸眼完井方式裸眼完井方式割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式射孔完井方式射孔完井方式管外封隔器完井方式管外封隔器完井方式 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）完井方式完井方式管外封隔器管外封隔器完井完井 管外封隔器完井是依靠管外封隔器实施层段管外封隔器完井是依靠管外封隔器实施层段的分隔，它可以按层段进行作业和生产控制，的分隔，它可
19、以按层段进行作业和生产控制，这对于注水开发的油田尤为重要。管外封隔这对于注水开发的油田尤为重要。管外封隔器完井方法可分为三种形式：器完井方法可分为三种形式：（1 1）套管外封隔器及割缝衬管完井）套管外封隔器及割缝衬管完井（2 2）套管外封隔器及滑套完井）套管外封隔器及滑套完井（3 3）套管外封隔器及衬管射孔完井）套管外封隔器及衬管射孔完井 对可能出油（气）的生产层，在降低对可能出油（气）的生产层，在降低井内液柱压力的情况下诱导油气入井，然井内液柱压力的情况下诱导油气入井，然后对生产层的油、气、水产量，地层压力后对生产层的油、气、水产量，地层压力及油、气的物化性质等进行测定，这一整及油、气的物化
20、性质等进行测定，这一整套工艺技术称为试油（气）。套工艺技术称为试油（气）。 试油（气）的目的是为了认识和鉴别油试油（气）的目的是为了认识和鉴别油气层，为油、气田的正常生产和开发提供气层，为油、气田的正常生产和开发提供可靠的依据。可靠的依据。 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）试油（气）试油（气）1.1.诱导油气流诱导油气流 油、气井因其地层能量不同，在钻开生产层油、气井因其地层能量不同，在钻开生产层或射孔后，可遇到两种情况：一种是在一定的或射孔后，可遇到两种情况：一种是在一定的液柱压力下，油、气井能自喷；一种是不能自液柱压力下，油、气井能自喷；一种是不能自喷。对于自喷井，可进行放喷测试；
21、对于不能喷。对于自喷井，可进行放喷测试；对于不能自喷的井，则必须进行诱导油、气流的工作。自喷的井，则必须进行诱导油、气流的工作。 油、气入井不畅的原因一般是：油气层原始油、气入井不畅的原因一般是：油气层原始渗透率低；油气层地层压力偏低；油气流动性渗透率低；油气层地层压力偏低；油气流动性差或井内液柱压力过高；油气层受污染堵塞等。差或井内液柱压力过高；油气层受污染堵塞等。 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）试油（气）试油（气）对于因井筒内液柱压力大，不能自喷的井，对于因井筒内液柱压力大，不能自喷的井，应采取降低井筒内液柱压力的办法诱导油气应采取降低井筒内液柱压力的办法诱导油气入井。入井。 方
22、法的方法的实质实质：是：是降低井筒内液柱高度降低井筒内液柱高度或或洗洗井液密度井液密度。主要包括以下几种方法：。主要包括以下几种方法：（1 1）替喷法替喷法（2 2）抽汲法抽汲法（3 3）提捞法提捞法（4 4）气举法气举法（5 5）混气水排液法混气水排液法 2.增大油、气流通道增大油、气流通道有些油、气井，由于生产层严重地受到钻井有些油、气井，由于生产层严重地受到钻井液和水泥浆的污染，导致孔隙或裂缝通道被液和水泥浆的污染，导致孔隙或裂缝通道被严重堵塞；另有一些油、气井生产层的原始严重堵塞；另有一些油、气井生产层的原始渗透率低，采用前述的诱导油气流方法仍然渗透率低，采用前述的诱导油气流方法仍然不
23、能明显有效时，必须采取人工强化措施，不能明显有效时，必须采取人工强化措施，增大油气流通道，改善油气层的渗透性，使增大油气流通道，改善油气层的渗透性，使油气流能畅流入井甚至喷出地面。油气流能畅流入井甚至喷出地面。 通常采用较多的人工强化措施是水力压裂通常采用较多的人工强化措施是水力压裂和酸化处理。和酸化处理。 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）试油（气）试油（气）3.完井测试完井测试完井测试的主要任务是通过地下资料的收集和完井测试的主要任务是通过地下资料的收集和分析，确定油气层的工业价值，为油气井正常生分析，确定油气层的工业价值，为油气井正常生产和制定合理的开发方案提供可靠的依据。测试产和
24、制定合理的开发方案提供可靠的依据。测试时，要取全取准下述几方面的资料：时，要取全取准下述几方面的资料：（1 1）油、气、水产量）油、气、水产量（2 2）原始地层压力、井口油管压力和套管压力）原始地层压力、井口油管压力和套管压力（3 3）油、气层中部温度及地热增温率）油、气层中部温度及地热增温率（4 4）油、气、水样）油、气、水样 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）试油（气）试油（气）4.中途测试中途测试每钻穿一油气层，即停钻对油气层进行测每钻穿一油气层，即停钻对油气层进行测试。测试完后，视情况而定，或者恢复钻进，试。测试完后，视情况而定，或者恢复钻进，或者在获得高产油气流的情况下，就此完
25、井或者在获得高产油气流的情况下，就此完井投产。这种自上而下逐层钻穿、逐层测试的投产。这种自上而下逐层钻穿、逐层测试的方法称为中途测试。方法称为中途测试。 中途测试在探井中应用较广泛。其优点是中途测试在探井中应用较广泛。其优点是能迅速发现油气流，并可初步确定油气层压能迅速发现油气流，并可初步确定油气层压力和生产能力。力和生产能力。 完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）试油（气）试油（气）主主 要要 内内 容容石油地质基本知识石油地质基本知识油藏岩石和流体的基本性质油藏岩石和流体的基本性质完井方式与试油（气）完井方式与试油（气）采油方法采油方法注水工艺注水工艺增产（注）措施增产（注）措施复杂条
26、件下的开采新技术复杂条件下的开采新技术采气工艺采气工艺通过勘探、钻井、试油之后，将通过勘探、钻井、试油之后，将具有工业开采价值的油（气）井交给具有工业开采价值的油（气）井交给采油队，那么采油的基本任务是什么采油队，那么采油的基本任务是什么呢？呢？ 采油的基本任务就是采油的基本任务就是在经济条件在经济条件许可的情况下，最大限度地将地下原许可的情况下，最大限度地将地下原油开采到地面上来，并实现合理、高油开采到地面上来，并实现合理、高产、稳产。产、稳产。采采 油油 方方 法法自喷采油法自喷采油法（Flowing Production ）人工举升法人工举升法（Artifical Lift ）游梁式深井
27、泵采油游梁式深井泵采油（Beam PumpingBeam Pumping） 有杆泵采油有杆泵采油 螺杆泵螺杆泵（Screw PumpingScrew Pumping） 气举气举（Gas LiftGas Lift） 无杆泵采油无杆泵采油 电潜泵电潜泵（ESPESP） 水力活塞泵水力活塞泵（Hydraulic PumpingHydraulic Pumping） 射流泵射流泵（Jet PumpingJet Pumping） 采采 油油 方方 法法采油方法采油方法自喷采油法自喷采油法 利用油层本身的能量使地层原油喷到地利用油层本身的能量使地层原油喷到地面的方法称为面的方法称为自喷采油法自喷采油法。自喷
28、采油原理自喷采油原理：主要依靠溶解在原油中：主要依靠溶解在原油中的气体随压力的降低分离出来而发生的膨的气体随压力的降低分离出来而发生的膨胀。胀。在整个生产系统中，原油依靠油层所提在整个生产系统中，原油依靠油层所提供的压能克服重力及流动阻力自行流动，供的压能克服重力及流动阻力自行流动，不需人为补充能量，因此自喷采油是不需人为补充能量，因此自喷采油是最简最简单单、最方便最方便、最经济最经济的采油方法。的采油方法。 1.自喷井生产系统的基本流动过程自喷井生产系统的基本流动过程（1 1）地层中的渗流：）地层中的渗流：10-15%10-15% （2 2）井筒中的流动：）井筒中的流动：30-80%30-8
29、0% （3 3）嘴流：）嘴流：5-30%5-30% （4 4）地面管线流动：）地面管线流动：5-10%5-10% 采油方法采油方法自喷采油法自喷采油法2.气液混合物通过油嘴的流动规律（气液混合物通过油嘴的流动规律（choke flow） 油嘴是调节和控制自喷井产量的装置。一般情况下，油嘴是调节和控制自喷井产量的装置。一般情况下，在选择井口的油嘴大小时，除要求保证油井高产稳产外，在选择井口的油嘴大小时，除要求保证油井高产稳产外，还要求油井的生产能够稳定，即地面管线的压力波动不还要求油井的生产能够稳定，即地面管线的压力波动不影响油井的产量。影响油井的产量。当气液混合物通过油嘴时，由于直径较小，流速
30、极高，当气液混合物通过油嘴时，由于直径较小，流速极高，所以有可能达到临界状态。所以有可能达到临界状态。 临界状态临界状态：油气混合物的流速达到压力波在该介质：油气混合物的流速达到压力波在该介质中的传播速度（声速）时的流动状态。中的传播速度（声速）时的流动状态。 采油方法采油方法自喷采油法自喷采油法在临界状态下在临界状态下：下游压力（嘴后压力）的波动不会下游压力（嘴后压力）的波动不会影响上游压力（嘴前压力）；油井产量只取决于嘴前影响上游压力（嘴前压力）；油井产量只取决于嘴前压力。压力。 要求要求：油气混合物通过油嘴时必须达到临界状态。油气混合物通过油嘴时必须达到临界状态。 采油方法采油方法自喷采
31、油法自喷采油法3.自喷井的管理自喷井的管理 自喷井管理的基本内容包括：自喷井管理的基本内容包括： 管好采油压差管好采油压差 取全取准资料取全取准资料 保证油井正常生产保证油井正常生产 这三个方面是相互联系和相互促进的，缺一都不这三个方面是相互联系和相互促进的，缺一都不能使油井获得高产稳产。能使油井获得高产稳产。 油井生产资料是油井分析、管理的依据，也是判油井生产资料是油井分析、管理的依据，也是判断静态资料可靠性的依据，因此要取全取准所要求的断静态资料可靠性的依据，因此要取全取准所要求的资料项目。这里重点讨论如何管好采油压差。资料项目。这里重点讨论如何管好采油压差。采油方法采油方法自喷采油法自喷
32、采油法 正常情况下，采油压差的控制是通过地面改换正常情况下，采油压差的控制是通过地面改换油嘴的大小油嘴的大小来实现的。但在生产工程中有许多其它来实现的。但在生产工程中有许多其它因素影响油井在规定的压差下生产，如油井结蜡、因素影响油井在规定的压差下生产，如油井结蜡、砂堵、设备故障等。砂堵、设备故障等。 油井的合理采油压差就是油井的合理工作制度。油井的合理采油压差就是油井的合理工作制度。确定合理工作制度的原则：确定合理工作制度的原则：1 1）保证较高的采油速度；）保证较高的采油速度；2 2）保持注、采平衡；）保持注、采平衡；3 3）保持采油指数稳定；）保持采油指数稳定； 4 4）保证水线均匀推进；
33、）保证水线均匀推进；5 5）合理生产压差的选择，应充分利用地层能量又不）合理生产压差的选择，应充分利用地层能量又不破坏油层结构；破坏油层结构；6 6）合理控制流饱压差）合理控制流饱压差采油方法采油方法自喷采油法自喷采油法采油方法采油方法有杆泵采油有杆泵采油有杆泵采油的优点：有杆泵采油的优点： 设备简单；结构牢固；性能可靠；管理设备简单；结构牢固；性能可靠；管理经验比较完善经验比较完善有杆泵采油的缺点：有杆泵采油的缺点： 设备笨重；仅适用于浅井、中深井；对设备笨重；仅适用于浅井、中深井；对特殊井（斜井、弯井、海上油井）有困难；特殊井（斜井、弯井、海上油井）有困难；对砂、蜡、盐、水、稠的适应性差对
34、砂、蜡、盐、水、稠的适应性差一、深井泵采油一、深井泵采油（“三抽三抽”设备）设备）（一）抽油机（一）抽油机1、分类分类：游梁式和无游梁式：游梁式和无游梁式2、组成组成：四大部分：四大部分 游粱连杆曲柄机构、减速装置、游粱连杆曲柄机构、减速装置、动力设备和辅助装置动力设备和辅助装置采油方法采油方法有杆泵采油有杆泵采油减速器的扭矩可达减速器的扭矩可达76KN.m结构特点结构特点： 曲柄连杆机构和驴头均位于支架的前边，曲柄连曲柄连杆机构和驴头均位于支架的前边，曲柄连杆机构存在一定的相位夹角（杆机构存在一定的相位夹角（1515度左右）和平衡相位度左右）和平衡相位角（角（2020度左右）。度左右）。前置
35、型游梁式抽油机优点前置型游梁式抽油机优点： 动载较小；悬点最大载荷较小；减速箱峰值扭矩动载较小；悬点最大载荷较小；减速箱峰值扭矩降低；扭矩变化均匀；电动机动力降低，有明显的节降低；扭矩变化均匀；电动机动力降低，有明显的节能效果。主要适用于悬点载荷大于能效果。主要适用于悬点载荷大于120120kNkN、冲程大于、冲程大于3.6m3.6m的油井。的油井。前置型游梁式抽油机缺点前置型游梁式抽油机缺点： 结构不平衡大大增加；工作时间前冲力较大，影结构不平衡大大增加；工作时间前冲力较大，影响基架的稳定性。因此，在我国前置型游梁式抽油机响基架的稳定性。因此，在我国前置型游梁式抽油机应用尚不广泛。应用尚不广
36、泛。结构特点结构特点： 实际上是一种前置型游梁式抽油机，不同之处在实际上是一种前置型游梁式抽油机，不同之处在于曲柄上无平衡块。于曲柄上无平衡块。优点优点： 无无平衡块，整机重量减轻约平衡块，整机重量减轻约1/3；可根据油井工况；可根据油井工况的变化来调整平衡，操作方便；具有气体的软特性，的变化来调整平衡，操作方便；具有气体的软特性，平衡效果好平衡效果好缺点缺点： 平衡缸加工制造费用增加，又附加了一套补气装平衡缸加工制造费用增加，又附加了一套补气装置，使生产成本增加；平衡气缸系统在运转中易出故置，使生产成本增加；平衡气缸系统在运转中易出故障，维修费用高，对操作和维修人员的技术要求高。障，维修费用
37、高，对操作和维修人员的技术要求高。 异相型游梁式抽油机是近二十年异相型游梁式抽油机是近二十年 来发展起来的来发展起来的一种性能较好的抽油机。从外形上看，它与常规型游一种性能较好的抽油机。从外形上看，它与常规型游梁式抽油机没有显著的差别。其梁式抽油机没有显著的差别。其特点特点是：是：1）上冲程曲柄转角（约上冲程曲柄转角（约192）大于下冲程的曲柄转角）大于下冲程的曲柄转角（约（约168），因此上冲程悬点运动较下冲程缓慢，降），因此上冲程悬点运动较下冲程缓慢，降低了上冲程悬点的加速度，从而降低了上冲程悬点的低了上冲程悬点的加速度，从而降低了上冲程悬点的惯性载荷，提高了抽油机的承载能力。惯性载荷，提
38、高了抽油机的承载能力。2）曲柄中心线与平衡重力臂中心线之间设置了一特曲柄中心线与平衡重力臂中心线之间设置了一特殊的相位角，可降低净扭矩峰值，改善了减速箱的工殊的相位角，可降低净扭矩峰值，改善了减速箱的工作条件；同时可降低电机功率。据美国同类产品的资作条件；同时可降低电机功率。据美国同类产品的资料报道，与常规式抽油机相比，可节省电机功率料报道，与常规式抽油机相比，可节省电机功率15%。 随着下泵深度和排液量的不断增加，同时随着下泵深度和排液量的不断增加，同时经常出现稠油、高粘、多砂、水淹和强腐蚀经常出现稠油、高粘、多砂、水淹和强腐蚀等情况，因此采油工艺对抽油机提出了长冲等情况，因此采油工艺对抽油
39、机提出了长冲程、低冲次、大泵深抽的要求，游梁式抽油程、低冲次、大泵深抽的要求，游梁式抽油机受其结构的限制，不能满足上述要求。为机受其结构的限制，不能满足上述要求。为此，国内外研制了许多不同类型的无游梁式此，国内外研制了许多不同类型的无游梁式抽油机。目前，国内正在使用的无游梁式抽抽油机。目前，国内正在使用的无游梁式抽油机主要有油机主要有链条式抽油机、增距式长冲程抽链条式抽油机、增距式长冲程抽油机、宽带式抽油机油机、宽带式抽油机几种。几种。 为了节能为了节能, ,目前开发了目前开发了直线电机抽油机直线电机抽油机、皮带式抽油机皮带式抽油机。 链条式抽油机的链条式抽油机的特点特点：1 1）冲程长，有利
40、于稠油井开采；）冲程长，有利于稠油井开采；2 2）采用气动平衡，因而电机工作平稳，且平）采用气动平衡，因而电机工作平稳，且平衡效果好；衡效果好；3 3）钢丝绳使用寿命短，易造成断链条事故。）钢丝绳使用寿命短，易造成断链条事故。 增距式长冲程抽油机的增距式长冲程抽油机的特点特点：1 1）冲程长度调节方便，适应于深井、大排量）冲程长度调节方便，适应于深井、大排量抽油的需要；抽油的需要；2 2）悬点运动规律近似简谐运动，变速加速度）悬点运动规律近似简谐运动，变速加速度小，动载小，整机运转平稳；小，动载小，整机运转平稳；3 3）平衡效果好，节电；）平衡效果好，节电；4 4）重量轻，占地面积小。）重量轻
41、，占地面积小。 宽带式抽油机的宽带式抽油机的特点特点：1 1）冲程长、冲次低、尤其适用于深井、稠油开采；）冲程长、冲次低、尤其适用于深井、稠油开采；2 2）结构紧凑，布局合理，体积小，重量轻，尤其运用）结构紧凑，布局合理，体积小，重量轻，尤其运用于海洋采油；于海洋采油；3 3）可不停机六级调节工程冲程；）可不停机六级调节工程冲程；4 4） 采用直接平衡，效果恒下；采用直接平衡，效果恒下；5 5）运动特性好，与常规型抽油机相比，扭矩减少）运动特性好，与常规型抽油机相比，扭矩减少50%50%，动载减少动载减少1/2-1/31/2-1/3，实际承载能力增加；，实际承载能力增加；6 6） 采用同频自动
42、控制损局，整机运行平稳，噪音低，采用同频自动控制损局，整机运行平稳，噪音低，节电达节电达10-35%10-35%。 直线电机抽油机直线电机抽油机 悬点载荷最大达到悬点载荷最大达到200千牛，电动机推力达到千牛，电动机推力达到50千牛，最大冲程已达到千牛，最大冲程已达到8 米，只要其他工艺设备配套，米，只要其他工艺设备配套，冲程长度可以赶上美国的冲程长度可以赶上美国的24.4米。米。 直线电机抽油机直线电机抽油机的特点：的特点： 改变了过去各种抽油机都是先将电能改变了过去各种抽油机都是先将电能转变为旋转运动，再通过机械方式转变为直转变为旋转运动，再通过机械方式转变为直线往复运动的能量转换模式，克
43、服了过去抽线往复运动的能量转换模式，克服了过去抽油机机械效率低的弱点。直线电机抽油机将油机机械效率低的弱点。直线电机抽油机将电能直接转变为直线往复运动，不但提高了电能直接转变为直线往复运动，不但提高了效率，而且能实现抽汲参数无级调整，进而效率，而且能实现抽汲参数无级调整，进而能根据采油需要调整悬点运动规律，为智能能根据采油需要调整悬点运动规律，为智能化创造了很好的条件；有效降低启动载荷，化创造了很好的条件；有效降低启动载荷，降低机型重量，克服了降低机型重量，克服了“大马拉小车大马拉小车”现象。现象。 直线电机抽油机直线电机抽油机的特点：的特点： 直线电机抽油机具有作业方便、整机结构简单、直线电
44、机抽油机具有作业方便、整机结构简单、启动电流低、高运行稳定、占地小、噪声低、运行维启动电流低、高运行稳定、占地小、噪声低、运行维护费用低、节能良好护费用低、节能良好(比旧抽油机节电比旧抽油机节电47.47%)、运、运动轨迹合理等优点。抽油机还具有动轨迹合理等优点。抽油机还具有“上快下慢上快下慢”、“上慢下快上慢下快”、“上下同速上下同速 ”和和“换向时停滞间抽换向时停滞间抽”四种运动模式四种运动模式 皮带式抽油机皮带式抽油机的原理：的原理： 由电机驱动，经传动部分减速后，驱动下链轮旋转，由电机驱动，经传动部分减速后，驱动下链轮旋转，使垂直布置的环形闭合轨迹链条在上、下链、链轮之使垂直布置的环形
45、闭合轨迹链条在上、下链、链轮之间运转。装在轨迹链条的特殊链节与往返架上滑块中间运转。装在轨迹链条的特殊链节与往返架上滑块中的主轴销相连，使往返架随轨迹链条周而复始的上下的主轴销相连，使往返架随轨迹链条周而复始的上下运动。由往返架上的上横梁连接着绕过顶部皮带滚筒运动。由往返架上的上横梁连接着绕过顶部皮带滚筒的负荷皮带来带动光杆（抽油杆、抽油泵）往复运动的负荷皮带来带动光杆（抽油杆、抽油泵）往复运动抽油。井下配套工具可根据井筒的环境和设计的要求，抽油。井下配套工具可根据井筒的环境和设计的要求，进行杆、管的合理组合和井下工具的配套，并根据油进行杆、管的合理组合和井下工具的配套，并根据油井的供液能力合
46、理选择抽吸参数。井的供液能力合理选择抽吸参数。 皮带式抽油机皮带式抽油机的特点：的特点：1 1）、可进行大泵深下、小泵深抽、稠油开采）、可进行大泵深下、小泵深抽、稠油开采由于该机型最大负荷由于该机型最大负荷16.3116.31t t（目前生产国外还有（目前生产国外还有1100 1100 型（型（2222t t）、）、1200 1200 型（型（2828t t），设计中受扭矩影响因），设计中受扭矩影响因素小，力臂短（素小，力臂短（0.460.46m m），负荷利用率可达），负荷利用率可达95%95%，可进，可进行大泵深下、小泵深抽，与其它抽油机配同直径的泵行大泵深下、小泵深抽，与其它抽油机配同直
47、径的泵相比可多下深相比可多下深10%-15%10%-15%。2 2）、泵效高）、泵效高该机冲程长，冲程相对损失小、冲次小，泵的充满系该机冲程长，冲程相对损失小、冲次小，泵的充满系数高，可达到数高，可达到80%80%。3 3）、工况好）、工况好因皮带具有吸收振动的作用，又为均速运转，换向时因皮带具有吸收振动的作用，又为均速运转，换向时瞬间加速，冲次又慢，所以机、杆、泵的惯性载荷、瞬间加速，冲次又慢，所以机、杆、泵的惯性载荷、动载荷减小，可减小抽油杆、油管的磨损，延长油井动载荷减小，可减小抽油杆、油管的磨损，延长油井免修期。免修期。 皮带式抽油机皮带式抽油机的特点：的特点：4 4）、节能节电）、节
48、能节电由于该机扭矩臂小，对抽油机扭矩要求较小，又因为由于该机扭矩臂小，对抽油机扭矩要求较小，又因为匀速运动，瞬间加速，平衡效果好，所以所需电机功匀速运动，瞬间加速，平衡效果好，所以所需电机功率小，省电率小，省电30%-50%30%-50%，节能节电效果好。与普通游梁式，节能节电效果好。与普通游梁式抽油机相比节电效果明显。抽油机相比节电效果明显。5 5）、总机效益高）、总机效益高因为抽油机节能节电，泵效高，机器磨损小等特点，因为抽油机节能节电，泵效高，机器磨损小等特点，所以总机效率高。所以总机效率高。6 6）、与电泵对比，用电量小（是电泵井用电量的）、与电泵对比，用电量小（是电泵井用电量的1/3
49、1/3）、维护作业费用低、施工方便（不需专业化作业）、维护作业费用低、施工方便（不需专业化作业队伍）。队伍）。7 7 ）、维护工作量少，调整平衡方便（每块）、维护工作量少，调整平衡方便（每块1515公斤），公斤），整体运输，安装方便。整体运输，安装方便。 皮带式抽油机皮带式抽油机的特点：的特点： 8 8）、整箱式减速箱运行平稳，噪音小，使用寿命长）、整箱式减速箱运行平稳，噪音小，使用寿命长。9）、）、100%机械传动，可靠性高、耐用，整机受力均机械传动，可靠性高、耐用，整机受力均匀，润滑系统完善，维护要求低。后续投入少。匀，润滑系统完善，维护要求低。后续投入少。 一、抽油装置（一、抽油装置（机
50、、杆、泵机、杆、泵） 1.抽油机抽油机（3）平衡方式平衡方式：机械平衡和气动平衡：机械平衡和气动平衡 机械平衡又分为曲柄平衡、游粱平机械平衡又分为曲柄平衡、游粱平衡和复合平衡衡和复合平衡第一节第一节 抽油装置和泵的工作原理抽油装置和泵的工作原理一、抽油装置（一、抽油装置（机、杆、泵机、杆、泵） 1.抽油机抽油机（4）型号说明型号说明：（：（CYJ10-3-48(H)B）CYJ游粱式抽油机系列代号；游粱式抽油机系列代号；10悬点最大悬点最大载荷载荷(10KN)；3光杆最大冲程光杆最大冲程(m)；48减速箱减速箱输出轴最大扭矩输出轴最大扭矩(KNm)；H减速箱齿轮齿形减速箱齿轮齿形代号；代号；B平
