1、2022年10月6日星期四油井举升工艺技术油井举升工艺技术1.1.举升工艺概述举升工艺概述2.2.举升设计举升设计3.3.自喷井自喷井4.4.抽油机井抽油机井5.5.电泵井电泵井6.6.螺杆泵井螺杆泵井7.7.气举采油气举采油8.8.采油方式比较采油方式比较举升方法各有其特点和适应性，因此，根据油举升方法各有其特点和适应性，因此，根据油田实际情况选择最佳的人工举升方法，以发挥油田实际情况选择最佳的人工举升方法，以发挥油井的最大潜力，取得最佳的经济效益，是非常必井的最大潜力，取得最佳的经济效益，是非常必要的。要的。自喷采油设备简单、管理方便、经济效益高，自喷采油设备简单、管理方便、经济效益高，只
2、要地层能量允许，它就是首选的采油方法。因只要地层能量允许，它就是首选的采油方法。因此，此，采油方法的优选通常就是人工举升方法的优采油方法的优选通常就是人工举升方法的优选选。1 1举升工艺概述举升工艺概述 什么是人工举升？什么是人工举升？在地层的天然能量不足以维持自喷生产或者虽然可以在地层的天然能量不足以维持自喷生产或者虽然可以自喷但产量达不到要求时，在井筒中下入机械设备，对自喷但产量达不到要求时，在井筒中下入机械设备，对流体做功，使流体能够流到地面的工艺过程，称为流体做功，使流体能够流到地面的工艺过程，称为人工人工举升。举升。人工举升要研究的内容：举升方式选择；油管尺寸确人工举升要研究的内容：
3、举升方式选择；油管尺寸确定；选用举升设备并给出设备工作参数；举升设备工况定；选用举升设备并给出设备工作参数；举升设备工况诊断。诊断。选择举升方式应考虑的因素选择举升方式应考虑的因素油井的供液能力是选择人工举升方法的主要依据之一，油井的供液能力是选择人工举升方法的主要依据之一，举升方法举升方法的选择实质上就是选择能够发挥油井潜在产能的的选择实质上就是选择能够发挥油井潜在产能的经济有效的经济有效的举升手段举升手段。选择人工举升方法应考虑以下一些。选择人工举升方法应考虑以下一些因素：因素：油藏的驱动类型；油藏的驱动类型；油藏流体的性质；油藏流体的性质；油井的完井状况及生产动态油井的完井状况及生产动态
4、 ；油井生产中出现的问题；油井生产中出现的问题；油井所处的地面环境；油井所处的地面环境；油田开发中后期的开采方式（如注水、注气、注油田开发中后期的开采方式（如注水、注气、注聚合物、注蒸气及其它化学驱）；聚合物、注蒸气及其它化学驱）；各种采油方法的经济效果。各种采油方法的经济效果。选择举升方式的基本原则选择举升方式的基本原则 能够充分发挥油井的生产能力，满足能够充分发挥油井的生产能力，满足开发方案开发方案规定的配产任务；规定的配产任务；所选举升设备所选举升设备工作效率较高工作效率较高；所选举升方法可靠，对油井的生产状况具有较所选举升方法可靠，对油井的生产状况具有较强的强的适应性适应性；立足于减少
5、井下作业工作量，所选举升方法的立足于减少井下作业工作量，所选举升方法的油井油井维修与管理较方便维修与管理较方便；适合油田野外工作环境和动力供应条件；适合油田野外工作环境和动力供应条件；所选举升方法所选举升方法投资少、效益高投资少、效益高。2 2举升设计举升设计 举升设计的前提是确定油井产能。举升设计的前提是确定油井产能。油井产能通常用以下三种方法进行估算：油井产能通常用以下三种方法进行估算：产液指数法（产液指数法（PIPI法）法）VOGELVOGEL方程（方程（IPRIPR方法）方法）单相流与两相流的结合（单相流与两相流的结合（PIPIIPRIPR）方法）方法 油井生产的三个基本流动过程油井生
6、产的三个基本流动过程油层到井底的流动油层到井底的流动(地层渗流地层渗流)井底到井口的流动井底到井口的流动(井筒多相管流井筒多相管流)井口到分离器井口到分离器(地面水平或倾斜管流地面水平或倾斜管流)气液两相流气液两相流基本理论基本理论油井流入动态油井流入动态 IPRIPR曲线基本形曲线基本形状与油藏驱动类状与油藏驱动类型有关。即使在型有关。即使在同一驱动方式下，同一驱动方式下，还将取决于油藏还将取决于油藏压力、油层厚度、压力、油层厚度、渗透率及流体物渗透率及流体物理性质等。理性质等。prqomax 典型的流入动态曲线典型的流入动态曲线 这种方法在描述油井流入时，假设流入油井的这种方法在描述油井流
7、入时，假设流入油井的产产量与生产压差成正比量与生产压差成正比，并引入采油指数的概念。，并引入采油指数的概念。PI PI法法 Vogel Vogel方程方程当油井中当油井中含有气体含有气体时，用时，用PIPI法估算油井产能法估算油井产能误差较大。误差较大。19681968年，年，VogelVogel提出了无因次的流入提出了无因次的流入动态（动态（IPRIPR）曲线方程。）曲线方程。a.a.计计算算c.c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPRIPR曲线曲线b.b.给定不同流压，计算相应的产量：给定不同流压，计算相应的产量：已知地层压力和一个工作点已知地层压力和
8、一个工作点(q qo o(test)(test),p pwfwf(test)(test)绘制绘制IPRIPR曲线的步骤曲线的步骤单相流与两相流的结合（单相流与两相流的结合（PIPIIPRIPR）方法）方法 当油藏压力和井底流压当油藏压力和井底流压高于饱合压力时，油流入高于饱合压力时，油流入曲线在曲线在PrPr和饱合压力和饱合压力PbPb之之间为间为一直线一直线，当，当PwfPbPwf2500M2500Mu工作压力工作压力25MPa25MPau温度温度150150潜油电机的外形为细长潜油电机的外形为细长圆柱体，分单节和多节，节圆柱体，分单节和多节，节中分段，每段相当一个小电中分段，每段相当一个小
9、电机。机。每节电机由多个相同的每节电机由多个相同的小电机组成小电机组成。在单节电机内。在单节电机内是由同一个外壳、同一个绕是由同一个外壳、同一个绕组、同一根轴组装而成的。组、同一根轴组装而成的。它主要由定子、转子、止推它主要由定子、转子、止推轴承、油路循环系统组成。轴承、油路循环系统组成。（3 3）潜油电机）潜油电机保护器分为沉淀（沉降）保护器分为沉淀（沉降）式保护器和胶囊式保护器。式保护器和胶囊式保护器。胶囊式保护器胶囊式保护器上部为胶囊上部为胶囊式结构，内装有润滑油，下部式结构，内装有润滑油，下部为沉降式结构。特点：密封可为沉降式结构。特点：密封可靠，寿命长；电机油漏失少；靠，寿命长；电机
10、油漏失少；机械密封分散，散热性好。机械密封分散，散热性好。l保护器原理保护器原理（5 5）油气分离）油气分离器器油气分离器是为了将油气分离器是为了将井液中的气体分离出，保井液中的气体分离出，保证泵正常运转的装置。证泵正常运转的装置。常用的分离器有沉降常用的分离器有沉降式和旋转式两种：沉降式式和旋转式两种：沉降式分离器出现较早，但目前分离器出现较早，但目前由于分离效率低、适用范由于分离效率低、适用范围小已逐渐被围小已逐渐被旋转式分离旋转式分离器器所取代。所取代。潜油离心泵就是一个多级离潜油离心泵就是一个多级离心泵（心泵（一般为196394级,扬程一般为154500m）。由多个叶轮和导轮）。由多个
11、叶轮和导轮组成，分多节串联。其转动部分主组成，分多节串联。其转动部分主要有轴、键、叶轮、垫片、轴套和要有轴、键、叶轮、垫片、轴套和定位卡簧等，固定部分主要有壳体、定位卡簧等，固定部分主要有壳体、泵头、泵座、导轮和扶正轴承等。泵头、泵座、导轮和扶正轴承等。相邻两节泵的泵壳用法兰连接，轴相邻两节泵的泵壳用法兰连接，轴用花键套连接。用花键套连接。（6 6）潜油离心）潜油离心泵泵（7 7）潜油电）潜油电缆缆潜油电缆分为圆型和扁型两种。潜油电缆分为圆型和扁型两种。1-1-导体导体 2-2-绝缘层绝缘层3-3-护套层护套层4-4-衬垫层或护套衬垫层或护套层层 5-5-铠装层铠装层 （8 8）变压器、控制柜
12、）变压器、控制柜l 变压器的作用是将电源电压变为电机所需电压。变压器的作用是将电源电压变为电机所需电压。l 控制屏的作用是控制电机运行，短路、过载、欠控制屏的作用是控制电机运行，短路、过载、欠载保护。载保护。电泵最早是由苏联人电泵最早是由苏联人A.S.A.S.艾鲁托诺夫于艾鲁托诺夫于19231923年年研究发明的，并且把这种泵的概念介绍到美国。研究发明的，并且把这种泵的概念介绍到美国。19261926年年美国第一台潜油电泵在洛杉机问世，从此开美国第一台潜油电泵在洛杉机问世，从此开始了潜油电泵用于原油生产的历史。美国在潜油电始了潜油电泵用于原油生产的历史。美国在潜油电泵的研究制造和使用方面已有近
13、八十年的历史，无泵的研究制造和使用方面已有近八十年的历史，无论是在制造工艺，还是在应用技术方面都居世界领论是在制造工艺，还是在应用技术方面都居世界领先地位。先地位。我国是从我国是从19641964年开始进行潜油电泵的研制和抽年开始进行潜油电泵的研制和抽油试验，于油试验，于19811981年年由天津电机厂首先研制成功排量由天津电机厂首先研制成功排量200m3/d,200m3/d,扬程为扬程为800m800m的潜油电泵机组。的潜油电泵机组。（9 9）潜油电泵发展历史）潜油电泵发展历史l 潜油电泵具有排量大、地面设备及向井下传递潜油电泵具有排量大、地面设备及向井下传递能量的方式简单等特点，常作为高产
14、井及中、高能量的方式简单等特点，常作为高产井及中、高含水期油井提高排液量的一种采油方式。含水期油井提高排液量的一种采油方式。l 电泵的优点：电泵的优点：大排量大排量，操作简单，自动化程度，操作简单，自动化程度高，高，适合斜井和水平井，容易清蜡适合斜井和水平井，容易清蜡，检泵周期比，检泵周期比较长等。较长等。l 电泵的缺点：下深受电机功率和耐温等级的限电泵的缺点：下深受电机功率和耐温等级的限制，可选排量受套管尺寸的限制，一次制，可选排量受套管尺寸的限制，一次投资高投资高，维修成本高，气体影响泵效等。维修成本高，气体影响泵效等。（1010）潜油电泵的特点）潜油电泵的特点螺杆泵是一种内啮螺杆泵是一种
15、内啮合偏心回转的合偏心回转的容积泵容积泵，可以将介质连续地，均可以将介质连续地，均速地、而且容积恒定地速地、而且容积恒定地从吸入口送到压出端。从吸入口送到压出端。6 6螺杆泵井螺杆泵井单螺杆泵由法国人勒内单螺杆泵由法国人勒内莫依诺发明莫依诺发明,距今距今已有已有7070多年的历史。螺杆泵应用于原油开采是最多年的历史。螺杆泵应用于原油开采是最近二十几年的事情，它是为开采高粘度原油而设近二十几年的事情，它是为开采高粘度原油而设计的。计的。我国从我国从 80 80 年代末期开始研究和应用螺杆泵年代末期开始研究和应用螺杆泵举升技术，进入举升技术，进入 90 90 年代以后螺杆泵的研究与应年代以后螺杆泵
16、的研究与应用开始加快。目前已形成用开始加快。目前已形成排量为排量为2-800m3/d2-800m3/d、扬、扬程为程为500-2000m500-2000m的系列产品，并已在国内各大油的系列产品，并已在国内各大油田推广应用。田推广应用。（1 1）螺杆泵技术的发展）螺杆泵技术的发展（2 2）单螺杆泵工作原理）单螺杆泵工作原理 由于螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的由于螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间分隔成多个密封空间。吸入口和排出口之间分隔成多个密封空间。随着螺杆的转动，这些密封空间在泵的吸入随着螺杆的转动，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中并端不断形成，将
17、吸入室中的液体封入其中并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出。将封闭在各空间中的液体不断排出。l优点：优点：螺杆泵运动部件少，没有阀件和复杂的流道，螺杆泵运动部件少，没有阀件和复杂的流道，吸入性能好，水力损失小，介质吸入性能好，水力损失小，介质连续均匀连续均匀吸入和排吸入和排出，出，砂粒不易沉积砂粒不易沉积，不易结蜡，不易结蜡，不会产生气锁不会产生气锁现象现象，同时螺杆泵采油系统又具有结构简单、体积小、，同时螺杆泵采油系统又具有结构简单、体积小、重量轻、耗能低、投资低、使用和安装维修保养方重量轻、耗能低、投资低、使用和安装维
18、修保养方便等特点，在举升条件相同的情况下，与抽油机和便等特点，在举升条件相同的情况下，与抽油机和电泵相比，一次性投资少、电泵相比，一次性投资少、能耗低能耗低、适应性强，具、适应性强，具有明显的优势。有明显的优势。（3 3）螺杆泵的主要特点）螺杆泵的主要特点l 缺点：缺点：定子最容易损坏，每次检泵，必须起下管柱；定子最容易损坏，每次检泵，必须起下管柱；泵需要流体润滑，定子弹性体易老化；泵需要流体润滑，定子弹性体易老化；不适合在注蒸汽井应用；不适合在注蒸汽井应用；对对井斜井斜要求比较高。要求比较高。总压头较小，总压头较小，下泵深度下泵深度受限制。受限制。地面电控箱地面电控箱地面驱动装置地面驱动装置
19、驱动杆驱动杆螺杆泵螺杆泵螺螺杆杆泵泵装装置置（4 4）螺杆泵装置的组成）螺杆泵装置的组成详细结构详细结构7 7气举采油气举采油气举是一种对油井适应性较强的机械采气举是一种对油井适应性较强的机械采油方式。它的举升深度大，生产范围大，井油方式。它的举升深度大，生产范围大，井下测试工艺简单。在有足够气源的条件下，下测试工艺简单。在有足够气源的条件下，通常被选为通常被选为高油气比、高产深井及定向井高油气比、高产深井及定向井，特别是特别是丛式井丛式井的采油方式。的采油方式。（1 1）气举原）气举原理理（2 2）气举采油特）气举采油特点点u气举采油的优点：气举采油的优点：排量大排量大，小井眼中更优越。，小
20、井眼中更优越。调整排量简便调整排量简便，适应广泛的排量变化。，适应广泛的排量变化。井下设备简单井下设备简单，效率高，不受井温限制，可进行综合，效率高，不受井温限制，可进行综合试井研究，适于高度自动化管理。试井研究，适于高度自动化管理。免修期长，操作及维修费用低，可用于免修期长，操作及维修费用低，可用于斜井、小井眼斜井、小井眼井井，可进行同井开采。，可进行同井开采。防腐和防垢简便。防腐和防垢简便。（2 2）气举采油特）气举采油特点点u气举采油的缺点：气举采油的缺点：投资较高投资较高，须建压气站，循环管线，钢材消耗大、利用，须建压气站，循环管线，钢材消耗大、利用率低，因此大井距大油田不宜采用，操作
21、费用也很高。率低，因此大井距大油田不宜采用，操作费用也很高。双层分采井内，如两层距离大，井底压力低，则气举下双层分采井内，如两层距离大，井底压力低，则气举下层困难。层困难。套管损坏井不宜采用。套管损坏井不宜采用。采用腐蚀性气源时，举身成本高。采用腐蚀性气源时，举身成本高。高压气举高压气举不安全不安全。易形成乳化物，给原油处理带来一定困难。易形成乳化物，给原油处理带来一定困难。低排量时能量利用效率低。低排量时能量利用效率低。u三种常见的气举采油井下管柱三种常见的气举采油井下管柱 各种采油方式有各自的工作原理、举升能力各种采油方式有各自的工作原理、举升能力和对油井开采条件的适应性。采油方式的选择与和对油井开采条件的适应性。采油方式的选择与油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及地面环境等密切相关，它直接影响原油产量和及地面环境等密切相关，它直接影响原油产量和油田开发效果。油田开发效果。8 8采油方式比较采油方式比较一、采油工程概述一、采油工程概述二、完井工艺二、完井工艺三、举升工艺三、举升工艺四、举升配套技术四、举升配套技术五、机采井工况诊断五、机采井工况诊断六、油井管理六、油井管理提提 纲纲
