采油工程一至五章
第一章油井基本流动规律
一、概念及定义
IPR：油井流入动态是指在一定地层压力下，油井产量与井底流压
的关系，简称IPR（Inflow Performance Relationship）。
（就单井而言，IPR曲线反映了油层向井的供给能力，即产能）
采油指数（Productivity Index，PI）：地面产油量与生产压差之比，
是反映油层性质、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量
之间关系的综合指标。
IPR曲线斜率的负倒数即为采油指数。
流动效率（Flowing Efficiency，FE）：油井在同一产量下，理想完
善情况的生产压差与实际生产压差之比。
完善井S=0，E f=1；超完善井S<0，E f>1；不完善井S>0，E f<1。
流态（Flow Regime，Flow Pattern）：油气混合物流动过程中油、气的分布形态。
滑脱现象（Slip Phenomenon）：气液混合物上升的垂直或倾斜管流中，由于气液密度差异造成气液速度差异而出现的气体超越液体上升的现象。
持液率（Liquid Holdup）：单位管长内液体体积与单位管长容积的比值。
真实速度（Actual Velocity）：气、液相在各自所占流通面积上的就地局部速度的平均值，也成平均速度。
表观速度（Superficial Velocity）：某相单独充满并流过管子截面的速度。
单相流，表观速度即为真实速度；两相流，表观速度必然小于真实速度。
两相混合物密度
两相混合物速度
滑脱速度（Slip Velocity）：气、液真实速度之差。
无滑脱持液率
存在滑脱时，H L>λL，这表明存在滑脱时的液相实际过流断面A L较无滑脱理想情况的液相过流断面增大了。
无滑脱混合物密度
活脱损失：因滑脱而产生的附加压力损失。
可用存在滑脱时的混合物密度与不考虑滑脱混合物密度之差Δρ表示单位管长的滑脱损失，即
水力半径
临界流动（Critical Flow）：流体通过油嘴孔道高速流动时，速度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。
二、填空
1、垂直管气液两相流流行有泡状流（bubble flow）、段塞流（slug flow）、过渡流（transition flow）、环雾
流（annular-mist flow）。
三、简答
1、两相管流流态及特征。
泡状流：气体为分散相，液体是连续相；气体主要影响混合物密度，对摩阻的影响不大，而滑脱现象比较严重。
段塞流：气体为分散相，液体是连续相；气、液相间的相对运动较泡流小，滑脱也小；破漏活塞式举油，是两相流中举升效率最高的流型。
过渡流：液相从连续相过渡到分散相，气相从分散相过渡到连续相。
环雾流：液相是分散相，气相是连续相，油气相对速度很小。
2、压力梯度方程及思路
压力梯度=位能增量+沿程摩阻+动能增量
单相流
水平管
多相流
ρm、f m、u m都是温度T、压力P的函数，不同流态下的变化规律不同，有不同的求解方法。
A）压力增量迭代法
（1）以井口或井底为起点(由已知压力的位置定)；
（2）选择一个计算区间长度:ΔH一般取50～100m；
（3）估计这一区间的压降值ΔP估计(由经验定)；
（4）计算出区间的平均温度和平均压力P av,T av；
（5）确定P av和T av下的物性参数ρm、f m、u m、μm；
（6）判断流态；
（7）计算dp/dz和ΔP' =ΔH × (dp/dz)；
（8）比较ΔP’与ΔP估计,若相差超过允许值,则赋值ΔP估计=ΔP′，重复第4步到第8步，直到满
足精度；
（9）计算该区间末端点Hi和压力Pi
（10）以该区间末端点Hi、Ti、Pi为起点，重复第2到第10步，计算下一点的Hi、Ti、Pi，直到Hn≥H 为止。
B）Orkiszewski方法
（1）确定定性温度和压力，求出相关物性参数及W m、q G、A、P等；
（2）变量无因次化；
（3）判别流型；
（4）根据流型求出混合物平均密度ρm和摩阻压力梯度τf；
（5）代入公式计算。
C）Mukherjee和Brill方法
（1）确定定性温度和压力，求出相关物性参数；
（2）由M-B持液率公式计算持液率及ρm、v m、D、v SG、P等；
（3）变量无因次化；
（4）判别流型；
（5）根据流型求出摩阻系数f m；
（6）代入公式计算。
3、油嘴作用，节流原理，嘴流特征，单相气体和气液混合物嘴流的主要影响因素。
油嘴是一些自喷井和气举井在井口安装的节流装置。
油嘴作用：（1）改变油气井的工作制度，控制油气井产量；（2）分隔嘴前嘴后流动，保持油气井生产稳定。
原理：通过调节油嘴尺寸来控制油井油压和注气压力，限制和稳定油井产量和注气量。
嘴流特征：在临界流状态下，油嘴下游压力变化对上游压力没有影响，因此对气体流量也没有影响。
临界压力比
为临界流，否则为亚临界流。
气体绝热指数
空气K=1.4，（P2/P1）c=0.528
天然气K=1.25，（P2/P1）c=0.555
单相气体：临界流的影响因素有上游压力、上游温度、气体种类、油嘴
孔眼直径，亚临界流的影响因素还包括下游压力。
气液混合物：油压（上游压力）、生产气油比、油嘴孔眼直径。
4、多层油藏油井流入动态特征。
随流压的降低，由于贡献产量的小层数增多，产量将大幅度增加，采油
指数也随之增大。
四、计算
定压边界圆形油层中心井产量
封闭边界油层中心井产量（拟稳态）
非圆行封闭泄流区域
Vogel方程
用以预测不同流压下的产量；最好是溶解气驱早期；不适合高粘度原油和严重污染或超完善的井；IPR不涉及流体和油藏参数，使用方便；绘制IPR曲线至少需要一个实测点。
Standing修正Vogel方程，0.5<= E f <=1.5
油气两相IPR曲线
P wf>=P b时，单相流
P wf=P b时，q b=J o(P r-P b)
P wf
P wftest>=P b时
P wftest
Fetkovich经验公式
（0.5 P wf=0时，最大产油量 以上两式相除 预测未来油井流入动态 1.Fetkovich方法 2.V ogel-Fetkovich组合方法 以上两式相除 若取n=1 代入V ogel方程 第二章自喷与气举采油 一、概念及定义 自喷（Natural Flowing）：当油层能量充足时，完全依靠油层本身能量将原油举升到地面的方法称为自喷。 这样的生产井叫做自喷井（Natural Flowing Well）。 油井生产系统：指从油层到地面油气分离器这一整个水力学系统。 节点（Node）： 气举采油（Gas Lift）：指人为地从地面将高压气体注入停喷（间喷或自喷能力差）的油井中，以降低举升管中的流压梯度（气液混合物密度），利用气体的能量举升液体的一类人工举升方法。 二、填空 1、节点可分为普通节点（normal node）、函数节点（f unction node）、解节点（solution node）。 2、气举分为连续气举（continuous gas lift）和间歇气举（intermittent gas lift）。 3、气举系统的构成为压缩站（compressor station）、地面配气站（ground distribution station）、单井生产系 统（production system of single well）、地面系统（surface facilities）。 4、气举管柱结构类型有开式（open installation）、半闭式（semiclosed installation）、闭式（closed installation）。 5、气举阀按压力控制方式可分为节流阀、气压阀（套压操作阀）、液压阀（油压操作阀）、复合控制阀； 按气举阀在井下所起的作用分为卸载阀、工作阀、底阀；按气举阀自身的加载方式分为充气波纹管气举阀、弹簧气举阀；按气举阀安装作业方式分为固定式气举阀、投捞式气举阀。 三、简答 1、节点系统分析原理，步骤，方法及应用。 原理：在某部位设置节点，将油气井系统隔离为相对独立的子系统，以压力和流量的变化关系为主要线索，把由节点隔离的各流动过程的数学模型有序地联系起来，以确定系统的流量。 步骤：（1）建立油井模型并设置节点；（2）选择解节点；（3）计算解节点上游的供液特征；（4）计算解节点下游的排液特征；（5）确定生产协调点；（6）进行动态拟合；（7）程序应用。 方法及应用： （1）井底为解节点 井底节点将整个油井系统隔离为油层和举升油管+地面管线两部分。节点流入部分即为油层渗流，用流入动态IPR曲线描述。从油层中部位置至地面分离器，其压降为举升油管压降与地面管线压降之和。 不相交，不能自喷 增加产量ΔP，可得产量q 交于一点，自喷产量q 用油嘴协调生产 交于两点 低产量点，不稳定 高产量点，协调点 应用：（1）预测未来产量（2）分析流动效率对系统的影响 （2）平均地层压力为解节点 节点流入 节点流出P r=常数 （3）井口为解节点（无油嘴） 井口解节点将油井系统隔离成两部分，即从分离器开始至井口部分与油层到井底再经举升油管到井口部分。 油压并不总是随产量的增加而降低，而是在q c时存在峰值。这种现象符合气液两相管流规律。因产 量较低时管内流速低，滑脱损失严重；产量较高时，摩阻损失较大。这两种情况均会使油管举升的能量损失增大。而只有在某一产量范围内，滑脱与摩阻都不是很高时，达到较低的管流能量损耗。因此，油压随着产量的增加有高有低。 应用：井口解节点可以分析不同直径的油管和地面管线对油井生产动态的影响。 （4）井口为解节点（井口安装油嘴） P r-P wf生产压差 P wf-P wh举升压降 P wh用于流过油嘴和地面管线的压力降 C点，全井协调点 IPR曲线，CPR曲线，油管曲线 应用：油嘴直径不同，嘴流曲线不同，得到不同的协调生产点。控制油井产量就是选择合适的油嘴，达到合适的协调点。 2、气举管柱类型及特点。 开式管柱：无封隔器；容易造成注气量的失控；地面注气压力波动会引起 油套环空液面升降，每次关井后,必须重新卸载；适用于连续气举和无法下入封 隔器的井 半闭式管柱：单封隔器管柱；注入气不能从油管底部进入油管，且油井一旦 卸载，流体就无法回到油套环空，避免注气量失控和每次关井后重新开举；无法 防止大量注入气进入油管后对地层的作用。适用于连续气举和间歇气举,是常用 的气举装置。 闭式管柱：单封隔器及单流阀管柱；与半闭式装置类似，并在油管柱底 端装有固定单流阀；避免了开式装置的弊端，使高压气体和井筒液体不能进 入地层；只适用于间歇气举。 3、气举的启动。 油井停喷时，油管和环空液面处于同一位置。向环空注入压缩气时， 环空液面被挤压向下，油管中的液面则上升；当环空液面下降到管鞋 时，压缩机达到最大压力，称为启动压力P e（kick-off pressure）。压缩 气进入油管后，使油管内原油充气，液面不断上升，直至喷出地面； 混气液密度降低，井底压力下降，压缩机压力下降。由于油管内ρm越 来越低，油管鞋压力急剧降低，当Pwf 管内ρm稍有增加，致使压缩机压力复而上升；最后达到稳定生产时的 压缩机的压力称为工作压力P o（operating pressure）。 4、气举的卸载。 (1)顶阀露出前，所有气举阀全打开，套管环空液面与油管连通。此时，产层没有产生压降。 (2)顶阀露出，所有阀仍全打开，注入气通过顶阀卸载。 (3)第二级阀露出，所有阀仍全打开，注入气通过顶阀和第二级阀继续卸载。 (4)顶阀关闭，其余阀全打开。第三级阀露出前，注入气通过第二级阀进入油管并卸载。 (5)第三级阀露出，顶阀仍关闭，第四纪阀打开，注入气通过第二、三级进入油管。 (6)顶阀和第二级阀关闭；第三、四级阀仍打开，注入气通过第三级阀进入油管，卸载继续进行。第四纪阀（底阀）仍在液面以下，若在此注气压力和注气量条件下，排液能力已达到装置设计的生产能力，表明卸载成功，底阀不会露出液面。 5、气举阀的原理，作用，调试方法。 原理：气举阀实际上是一种用于井下的压力调节装置。地面上常用的简 单压力调节器的结构如图所示。它通过阀球的开启度来控制注气量的大小， 球阀的开启度不仅与上、下游压力有关，而且与加压元件压力有关，这是气 举阀和固定节流器的不同之处。当高压气体注入油套环空时，气体从阀孔进入油管，使阀孔上部油管内的混合液密度降低，油套环空中的液体进入油管，其液面也随之降低，当油管内压力（阀孔下游压力）降到某一界限时，阀孔关闭，高压气体推动环空液面下降到第二级阀孔。依此类推，直到油套环空的液面下降到油管管鞋，液体排出井筒，油井正常生产。 作用：（1）气体进入举升管柱的通道和开关；（2）降低启动压力，增加气举举升深度，从而增大油井的生产压差；（3）气举阀可灵活地改变注气深度，以适应油井供液能力的变化；（4）间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力影响下一注气周期，气举阀可控制周期注气量；（5）气举阀上的单流阀可以防止产液从举升管倒流。 调试方法：（1）充氮气:根据P tro给封包充气，约大于0.34MPa；（2）恒温处理：15.6°C下保持12hr；（3）检查打开压力：置于试验架，如果打开压力大于P tro，则从阀气门芯放气，然后再恒温，再测试，直到打开压力与P tro一样为止。（4）老化处理；（5）再恒温处理和确定打开压力。 6、连续气举设计。 A）计算法 （1）顶阀下入深度 根据压缩机最大工作压力P e确定。 注气时液体从井口流出L I=P e/ρL g-20 注气时液体为流出井口L I=L s+h’-20 P e=（Δh+h’）ρL g （2）第二级阀下入深度 第二级阀进气时，第一级阀关闭。 L II=L I+ΔZ-10 P tI+ΔZρL g=P e P tI是液面到阀II处时阀I处的油管压力。这时，我们要求阀I关闭， P a II-P t I叫关闭压差。PaII是阀II的环空压力P e。 （3）第i级阀下入深度 L i=L i-1+（P e-P ti-1）/ρL g-10 B）变地面注气压力方法 （1）绘制静液梯度曲线； （2）假设井筒温度分布呈直线并 图示； （3）从井口油压起，利用静压力 曲线作井口到注气点深度的最小油管 压力分布曲线，表示气举情况下气液比 最大时的油管压力梯度； （4）若井筒内充满压井液，根据 静液梯度G s由下式计算顶阀位置 L1=（P ko-P wh）/G s 也可以从井口油压处作压井液梯 度曲线与注气压力梯度曲线相交，交点 A’即顶阀位置；若压井液液面低于井 口，顶阀应置于静液面处； （5）从顶阀位置点向左作水平线 与最小油管压力线相交，交点A对应压 力即顶阀的最小油管压力； （6）将地面注气压力降低ΔP1， 作一条平行于注气压力梯度曲线的平行线； （7）从顶阀最小油压处开始作压井液梯度曲线与减去ΔP1的注气压力梯度曲线相交，交点对应深度 为第二级阀位置； （8）从第二级阀位置向左作水平线与最小油管压力线相交 B点，交点压力即为第二级阀的油管压力； （9）将地面注气压力降低ΔP1+ΔP2，作注气压力梯度曲线 的平行线； （10）重复第（6）至（8）步骤，用同样的方法确定一下 各级阀的位置，一直计算到注气点深度一下位置。 C）定地面注气压力方法 （1）按适当比例，建立起压力—深度、深度—流动温度的 坐标系。由给定的井口流压和设计产量的计算油管压力线A、 环空中注气压力分布线B和井筒内温度线C。 （2）确定注气点深度、流动压力、温度和环空注气压力。 （3）在井口处，取压力为P wh+0.2P so的点与注气点处的 油压连成直线，作为阀设计油压线D。由此，确定各级气举阀 处的流动油压。 （4）确定顶阀位置。从井口压力P wh开始作一条井内液体 的静压力梯度线4，此线交于注气启动压力梯度线（P ko下延线）分，其交点深度即为顶阀深度，由此可 确定顶阀的注气压力及井内温度。 （5）由上述交点处相左作水平线5，并与设计油压线相交，此交点处的压力即为顶阀的设计油压。从此交点起作一条与井内液体静压力梯度线平行的直线6，并与注气工作压力P so分布线相交。此交点处 的深度、压力和温度即分别为第二级阀的深度、注气压力和井内温度。 （6）重复第（5）步，即可取得第三级阀及以下各级阀的深度、注气压力和井内温度。 （7）归并与底阀。若注气点以下仍打算布一备用阀，则备用阀的位置应在注气点处的工作阀以下。为了保证有一只阀位于注气点以下，必要时需要将阀的分布进行调整分布归并。归并时应以气举阀的工作 特性参数阀距ΔP v或阀的工作压差ΔP为依据。h=ΔP/Gs 7、自喷井协调分析方法，应用，协调点的调节方法。 P r-P wf生产压差 P wf-P wh举升压降 P wh用于流过油嘴和地面管线的压力降 C点，全井协调点 IPR曲线，CPR曲线，油管曲线 应用： （1）利用油嘴控制生产 油嘴直径不同，咀流曲线不同，得不同的协调生产点。控制油井产 量就是选用合适的油嘴，达到合适的协调点。 （2）优选油管直径 当P t较低时，大直径油管的产量比小直径的高；当P t较高时，大直径 油管的产量比小直径的低。因此，大直径油管不一定好。高产井用大油管， 低产井用小油管。 （3）预测地层压力变化对产量的影响 当地层压力下降，IPR曲线下移，油管曲线随之下移，使协调点左 偏，产量下降。欲保持油井产量，需更换油嘴，使新的协调点的产量与 原来相同。若d1不变，则q1↓q2；若q1不变，则d1↑d2。 （4）预测停喷压力 若要求油压>P t，过P t作水平线EC与B相交。EC不能与B3相交， 表明地层压力下降到A3前,油井已不能正常自喷了。应采取相应措 施维持生产。 协调点的调节方法：（1）改变地层参数，如注水、压裂、酸 化等；（2）改变油管工作参数，如管径；（3）换油嘴，简单易行， 故常用。 8、简述各种气举采油方式的采油原理。 （1）连续气举 连续气举是常用的气举采油方式，它是从油套环空（或油管）将高压气连续地注入井内，使油管（或油环空）中的液体充气以降低其密度，从而降低井底流压，排出液体的一种人工举升方式。连续气举适用于油层供液能力较好且能量较充足的油井，连续气举井的采油原理与自喷井相似，其区别是气举井需要人为注入高压气体补充能量；而自喷井则完全依靠油层本身能量。 （2）间歇气举 间歇气举是向油套环空内周期性地注入高压气体，气体迅速进入油管内形成气塞，将停注期间井中的积液推至地面的非常规气举采油方式。采用间歇气举时，地面一般需要配套使用间歇气举控制器（周期—时间控制器）。 四、计算 启动压力 如果压缩机的额定压力小于启动压力P c 出井筒中的液体，气举将无法启动。启动压力的大小与气举方式，油管下 入深度L，油管沉没深度h，油、套管直径D、d，油层吸液能力有关。 液体未流出井口P e=（h+Δh）ρL g 液体流出井口P e=LρL g 假设环空液体全部被吸入地层P e=hρL g 所以启动压力范围hρL g<=P e<= LρL g 第三章有杆泵采油 一、概念及定义 冲程（Stroke）：柱塞上下运动一次称为一个冲程，也称为一个抽汲周期。 冲次：每分钟内完成上、下冲程的次数，n。 光杆冲程：悬点在上、下死点间的位移S。 活塞冲程：活塞在上、下死点间的位移S p。 扭矩因数（Torque Factor）：单位悬点载荷在曲柄轴上产生的扭矩。 泵效PE（Pump Efficiency）：抽油井的实际产液量与泵的理论排量之比称为泵的容积效率，油田习惯称之为泵效。ηv=Q/Q t 气锁（Gas Locking）：在抽汲时由于气体在泵内的膨胀和压缩，泵阀无法打开，始终处于关闭状态，出现油井不出油的现象。 动液面（Dynamic Fluid Level）：油井生产稳定时，油套管环行空间的液面。 静液面（Static Fluid Level）：关井后环形空间中液面恢复到静止（与地层静压相平衡）时的液面。 二、填空 1、典型的有杆抽油装置主要由三部分组成，即抽油机（pumping unit）、抽油泵（sucker rod pump）、抽油 杆柱（sucker rod string），习惯上称为“三抽”设备。 2、抽油机按其基本结构可分为游梁式（俗称磕头机）和无游梁式两大类。根据结构形式不同，游梁式抽 油机分为常规性、异相型、前置型、异型。 3、抽油机主要有游梁-连杆-曲柄（四连杆）机构、减速机构（减速器）、动力设备（电动机）和辅助装置 等四部分组成。 4、抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定阀、游动阀四部分组成。 5、抽油泵按在油管中的固定方式分为管式泵、杆式泵，按泵筒结构分为整筒泵、组合泵。 6、抽油机平衡方式分为机械平衡（mechanical balance）和气动平衡（air balance）两大类，机械平衡又分 为游梁平衡（beam balance）、曲柄平衡（crank balance）、复合平衡（combined balance）。 三、简答 1、“三抽”设备工作原理。 抽油机：电动机（或其他动力机）通过传动皮带将高速旋转运动传递给减速器的输入轴，经减速后由低速旋转的曲柄通过四连杆机构带动游梁作上下往复摆动，游梁前端圆弧状的驴头经悬绳器带动抽油杆住作上下往复直线运动。 抽油泵：上冲程抽油杆柱向上拉动柱塞，游动阀因承受油管内液柱压力一开始就关闭；泵内容积增大，压力下降，固定阀打开，原油被吸入泵内；柱塞上行时一段液体将排出井口；所以上冲程是泵内吸入液体，井口排出液体的过程，造成吸液进泵的条件是泵内压力（吸入压力）低于沉没压力。下冲程抽油杆柱向下推动柱塞，固定阀一开始就关闭；泵内压力增高，游动阀被顶开，柱塞下面的液体进入柱塞上面，由于有相当于冲程长度的一段光杆从井外进入油管，井口将排挤出相当于这段光杆体积的液体；所以下冲程是泵向油管内排液的过程，造成泵排出液体的条件是泵内压力高于柱塞以上的液柱压力。 抽油杆柱：上经光杆连接抽油机，下接抽油泵的柱塞，其作用是将地面抽油机悬点的往复运动传递给井下抽油泵。 2、游梁式抽油机类型及特点。 常规性：曲柄轴中心基本位于游梁尾轴承的正下方，上下冲程运行时间相等。 异相型：曲柄轴中心与游梁尾轴承存在一定的水平距离，曲柄平衡重臂中心线与曲柄中心线存在偏移角；上冲程的曲柄转角明显大于下冲程，降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷，达到减小抽油机载荷、延长抽油杆寿命和节能的目的。 前置型：支架位于游梁的一端，驴头和曲柄连杆同位于另一端；上冲程运行时间长于下冲程运行时间，降低了上冲程运行速度、加速度和动载荷；前置型多为重型长冲程抽油机，除采用机械平衡外还采用气动平衡。 3、游梁式抽油机型号表示法。 4、抽油机为什么要平衡？平衡的基本原理，平衡方式及适用条件。 （1）如果抽油机没有平衡装置，当电动机带动抽油机运转时，由于上、下冲程中悬点载荷极不均衡，满足上冲程载荷的电机，在下冲程中将做负功，从而造成抽油机在上下冲程中受力极不平衡。其后果是：严重降低电动机的效率和寿命；使抽油机发生激烈振动；会破坏曲柄旋转速度的均匀性，恶化抽油杆和泵的工作条件。因此，抽油机必须采用平衡装置。 （2）平衡原则：电动机在上下冲程中做功相等。 下冲程过程中以某种方式把抽油杆柱所放出的能量、电动机提供的能量储存起来，到上冲程时再释放出来帮助电动机做功。简单的方法是在抽油机游梁后臂上加一重物，在下冲程中让抽油杆自重和电动机一起对重物做功；而在上冲程时，则让重物储存的能量释放出来帮助电动机做功。 A w=A md+A d A u=A w+A mu A u、A d—悬点在上、下冲程做的功；A mu、A md—电动机在上、下冲程做的功；A w—重物的能量 根据电动机上下冲程做功相等的平衡准则A md= A mu A w=（A u +A d）/2 （3）游梁平衡适用于小型抽油机，曲柄平衡适用于大型抽油机，复合平衡多适用于中型抽油机。 5、影响泵效的因素，提高泵效的措施 影响因素（1）环境因素：井深及井身结构、供液能力、流体物性（气油比、饱和压力、含水、粘度和流体密度、含砂量、含蜡量、腐蚀性介质等）。（2）机械因素（硬件）：泵（结构、质量、材料、安装、泵隙、抗腐性、耐磨性）、抽油杆（尺寸、强度）等。（3）工作方式（软件）：泵深、抽汲参数（D、S、n）、套压控制等。 措施：（1）选择合理的抽汲参数，一般是指冲程S、冲次n及泵径D。（2）合理利用气体能量及减少气体的影响，措施是确定合理的防冲距和沉没度。（3）使用必要的井下器具，如油管锚、气砂锚、砂锚、气锚或井下气液分离器。 6、示功图分析 静载荷作用下的理论示功图 B)气体和充不满对示功图的影响 上冲程时，固定阀打开滞后（B’点），加载变缓。下 冲程时，游动阀打开滞后（D’点），卸载变缓（CD’）。 泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD’线越长，示 功图 的“刀把”越明显。 充满系数β=AD’AD 泵效降低ηg’=DD’/S 卸载线较气体影响的卸载线陡而直。 因柱塞撞击液面（液击）在抽油泵上会造成很高的冲击应 力，使载荷线出现波浪。快速抽汲时往往因液击发生较大的冲 击载荷使图形变形得很厉害。 （2）泵漏失对示功图的影响 上冲程时，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢。上冲程后半冲程时，悬点载荷提前卸载，到上死点时悬点又降至C”点。 柱塞有效吸入行程S pef=B’C’ 泵效近似为ηv=B’C’/S 延缓了卸载过程，同时也使排出（游动）阀不能及时打开。下冲程的后半冲程使排出阀提前关闭（A’点），悬点提前加载。 柱塞有效排出冲程S pef=D’A’ 泵效近似为ηv= D’A’/S (3)柱塞遇卡 上冲程中，悬点载荷先是缓慢增加，将被压缩而弯曲的抽油杆柱拉直， 到达卡死点位置后，抽油杆柱受拉而伸长，悬点载荷以较大的比例增加。 下冲程中，先是恢复弹性变形，到卡死点后抽油杆柱被压缩而发生弯曲。 所以，在卡死点之前后悬点以不同的比例增载或减载，示功图出现两 个斜率段。 （4）带喷井的示功图 在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开状态，液柱载荷基本上不能作用于悬点。示功图 第一章油井流入动态 IPR曲线：表示产量与流压关系曲线。 表皮效应：由于钻井、完井、作业或采取增产措施，使井底附近地层的渗透率变差或变好，引起附加流动压力的效应。 表皮系数：描述油从地层向井筒流动渗流情况的参数，与油井完成方式、井底污染或增产措施有关，可由压力恢复曲线求得。 井底流动压力：简称井底流压、流动压力或流压。是油、气井生产时的井底压力。.它表示油、气从地层流到井底后剩余的压力，对自喷井来讲，也是油气从井底流到地面的起点压力。 流压：原油从油层流到井底后具有的压力。既是油藏流体流到井底后的剩余压力，也是原油沿井筒向上流动的动力。 流型：流动过程中油、气的分布状态。 采油指数：是一个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件与渗油面积与产量之间的关系的综合指标。可定义为产油量与生产压差之比，即单位生产压差下的油井产油量；也可定义为每增加单位生产压差时，油井产量的增加值；或IPR曲线的负倒数。 产液指数：指单位生产压差下的生产液量。 油井流入动态：在一定地层压力下油井产量和井底流压的关系，反应了油藏向该井供液能力。 气液滑脱现象：在气液两相流中，由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象。 滑脱损失：因滑脱而产生的附加压力损失。 流动效率：油井在同一产量下，该井的理想生产压差与实际生产压差之比，表示实际油井完善程度。 持液率：在气液两相管流中，单位管长内液相体积与单位管长的总体积之比。 Vogel 方法(1968) ①假设条件： a.圆形封闭油藏，油井位于中心；溶解气驱油藏。 b.均质油层，含水饱和度恒定； c.忽略重力影响； d.忽略岩石和水的压缩性； e.油、气组成及平衡不变； f.油、气两相的压力相同； g.拟稳态下流动，在给定的某一瞬间，各点的脱气原油流量相同。 ②Vogel方程 常用开发指标的计算方法 在油田开发过程中，油田开发指标具有非同寻常的意义，它是评价、衡量油田开发效果是否科学合理的重要依据与参数，因此，各项开发指标的正确计算就显得尤为重要。本章简单介绍动态分析中一些常用的开发指标计算方法。共分为四个部分：一是采油方面开发指标计算；二是注水方面的开发指标计算；三是压力指标开发的计算；四是其它开发指标计算。 一、采油方面的开发指标计算 1、采油速度：年采油量除以油田地质储量，它表示每年有多大一部分地质储量被采到地面上来，它也是衡量油田开发速度的一个很重要指标。 采油（液）速度=年产油（液）量/地质储量×100% 折算年产量=（月实际产量/该月日历天数）×365 折算采油速度=折算年产油量/地质储量×100% 例如：某油田地质储量800×104t，2005年生产原油20×104t。求2005年采油速度？ 采油速度=20/800×100%=2.5% 2、采出程度：是指一个油田任何时间内累积产油占地质储量的百分比。代表一个油田储量资源总的采出情况，用以检查各阶段采收率完成效果。 采出程度=截止到某一时间的累计产油量/地质储量×100% 例如：某油田地质储量1000×104t，截止到2003年累积生产原油280×104t。求截止到2003年的采出程度？ 采出程度=280/1000×100%=28% 3、产油指数：指单位采油压差下油井的日产油（液）量，它代表油井生产能力的大小，可用来判断油井工作状况及评价增产措施的效果。 产油指数=日产油量/生产压差 例如：某采油井日产油量12t，地层压力10.2 MPa，流动压力4.2 MPa。求该井产油指数？ 产油指数=12/（10.2-4.2）=2t/ MPa.d 4、产油强度：指单位有效厚度的日产油量，它是衡量油层生产能力的一个指标。 产油强度=日产油量/射开有效厚度 中国石油大学（北京）远程教育学院 期末考试 《采油工程》 学习中心：_______ 姓名：_李兵_ 学号：__936203__ 二、基础题（60分） 1、概念题（6题，每题5分，共30分） ①采油指数: 单位生产压差下的日产油量称为采油指数，即油井日产油量除以井底压力差，所得的商叫采油指数。是一个反映油层性质，厚度，流体参数，完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标，采油指数等于单位生产压差的油井日产油量，它是表示油井产能大小的重要参数。 ②IPR曲线 表示产量与流压关系的曲线称为流入动态曲线，简称IPR曲线，又称指示曲线。就单井而言，IPR曲线是油气层工作特性的综合反映，因此它既是确定油气井合理工作方式的主要依据，又是分析油气井动态的基础。 ③自喷采油 油田开发早期，油井依靠油层天然能量将油从井底连续举升到地面的采油方式。 ④冲程： 发动机的活塞从一个极限位置到另一个极限位置的距离称为一个冲程。 ⑤酸化压裂 用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。酸化压裂主要用于堵塞范围较深或者低渗透区的油气井。 ⑥吸水剖面： 指的是水井各个层位对于注入水的分配比例，也是应用于调剖堵水，防止水窜，提高注入水在各个层位的波及系数，提高油层的驱油效率，从而提高采收率。2、问答题（3题，每题10分，共30分） ①什么叫泵效，影响泵效的主要因素是什么？ 答：泵的实际排量与理论排量之比的百分数叫泵效。 影响泵效的因素有三个方面：（1）地质因素：包括油井出砂、气体过多、油井结蜡、原油粘度高、油层中含腐蚀性的水、硫化氢气体腐蚀泵的部件等；（2）设备因素：泵的制造质量，安装质量，衬套与活塞间隙配合选择不当，或凡尔球与凡尔座不严等都会使泵效降低。（3）工作方式的影响：泵的工作参数选择不当也会降低泵效。如参数过大，理论排量远远大于油层供液能力，造成供不应求，泵效自然很低。冲次过快会造成油来不及进入泵工作筒，而使泵效降低。泵挂过深，使冲程损失过大，也会降低泵效。 1、地层静压全称为地层静止压力，也叫油层压力，是指油井在关井后，待压力恢复到稳定状态时所测得的油层中部压力，简称静压。在油田开发过程中，静压是衡量地层能量的标志。静压的变化与注入和采出油、气、水体积的大小有关。 2、原始地层压力：油层在未开采前，从探井中测得的油层中部压力。 3、静水柱压力：井口到油层中部的水柱压力。 4、压力系数：原始地层压力与静水柱压力之比。等于1时，属于正常地层压力；大于1时，称为高异常地层压力，或称为高压异常；小于1时，称为低异常地层压力，或称低压异常。主要是用它来判别地层压力是否异常的一个主要参数。但是有人说用1来做标准就笼统了，不同的区块有不同的常压值，一般油田都是0.8-1.2是正常值，小于则是低压区，大于则是高压区。它对钻井、修井、射孔等工程有重要作用，油层高压异常地层钻井修井过程中要加大压井液的密度，防井喷；低压异常地层钻井修井时，要相应降低压井液的密度，防止井漏，污染地层。地层压力系数也是确定开发层系的一个重要依据，相同压力体系的地层可以用同一套井网开发，不同压力体系的地层需要不同的井网进行开发，否则层间干扰太大，不能有效发挥地层产能，有时可能造成井下倒灌现象的发生。 5、原油体积系数：是指地层条件下单位体积原油与地面标准条件下脱汽体积比值 6、井筒储存效应与井筒储存系数：在油井测试过程中，由于井筒中的流体的可压缩性，关井后地层流体继续向井内聚集，开井后地层流体不能立刻流入井筒，这种现象称为井筒储存效应。描述这种现象大小的物理量为井筒储存系数，定义为与地层相通的井筒内流体体积的改变量与井底压力改变量的比值。 7、原油的体积系数：原油在地面的体积与地下体积的比值。 8、微电极电阻率微梯度电阻率与深浅双侧向电阻率的区别 （1）深、浅侧向分别测量原状地层、侵入带电阻率，因为存在裂缝时泥浆侵入对深、浅侧向的影响不同，用其幅度差判断裂缝：通常正差异一般为高角度缝，负差异为低角度缝，无幅度差就没缝或者是非渗透层； （2）微电极系测井测量得到微梯度、微电位电阻率，微梯度一般反映泥饼、微电位一般反映冲洗带，二者之差主要用来判断是否为渗透性地层，裂缝发育时地层渗透性较好，从道理上讲是可以用微电极反映出来的。但因为二者测量探测深度都非常浅，对裂缝不够敏感，用得少。 （3）如果地层基质物性较好，即使没有裂缝发育，同样会造成深浅侧向差异，因此反映裂缝并不准。通常常规测井曲线判断裂缝很难。 目录 1.设计任务 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (1) 1.3设计原则 (1) 1.4设计步骤 (2) 2．基本数据 (2) 3．设计计算方法 (3) 3.1油井产能预测或流压的确定 (3) 3.1.1确定井底流压 (3) 3.1.2确定沉没压力 (3) 3.1.3确定下泵深度 (4) 3.2初选抽汲参数 (4) 3.2.1泵效 (4) 3.3初选抽油杆柱 (5) 3.4 有杆抽油装置的设计(API方法) (7) 3.4.1 S=3,N=8(Dp=44.45mm) (7) 3.4.2 S=2.67,N=9(Dp=44.45mm) (9) 3.4.3 S=2,N=12(Dp=44.45mm) (11) 3.4.4结论 (14) 4.参考文献 (14) 5.设计小结、体会与建议 (15) 1.设计任务 1.1设计目的 给定的新井和转抽井选定一套合理的机、杆、泵组合，并确定其合理的工作参数，并对目前的生产井调整工作参数。 1.2设计内容 在上述已知条件下，通过系统设计，最后可完成的设计内容包括以下三个方面： （1）确定油井产量或已知产量下的流压； （2）计算各种载荷并确定系统中各机械设备（主要指抽油机、抽油杆、抽油泵和原动机）的类型和规格； （3）确定系统的工作参数。 在确定系统中各机械设备的同时，还要选定系统的工作参数，这里只要指的是抽油机的冲程长度S、冲数n、所需的平衡力矩M。然后根据S，n，M即可进一步确定连杆销轴在曲柄上的位置、电动机小皮带带轮尺寸，以及平衡重的调整位置。 1.3设计原则 要合理地设计有杆抽油系统，应遵循以下几条基本原则： （1）符合油层及油井的工作条件。 所选的抽油设备，应该适合该井或该地区的自然条件和生产条件，诸如气候条件、地表条件、流体物性条件、生产维护条件等等。 （2）能充分发挥油层的生产能力。 所选择的抽油设备，应该在其经济寿命期内，能满足油井在开发界限上的最大供液能力，以防止因抽油设备的限制而是油井生产受到影响。 （3）设备利用率较高且能满足安全生产的需要。 所选的抽油设备，应在使用周期中的大部分时间内有较高的载荷利用率、扭矩利用率、电 采油工程习题 第一章 一、单项选择题 （A）1．（）是指从钻开油层开始，直到油井正式投产为止所进行的一系列工艺措施。 （A）完井和试油（B）钻井和修井（C）投产（D）完井和修井 （A）2．下列选项中属于完井内容的是（）。 （A）钻开油气层（B）下泵（C）下防砂管柱（D）酸化 （C）3．井身结构中先下入井的第一层套管称为（）。 （A）技术套管（B）油层套管（C）导管（D）表层套管 （C）4．导管的作用：钻井开始时，保护井口附近的地表层不被冲垮，建立起（）循环。 （A）油、水（B）油、气、水（C）泥浆（D）井筒与地层 （B）5．导管的下入深度通常为（）m。 A、1～2 B、2～40 C、40～45 D、45～50 （C）6．导管的直径尺寸一般为（）。 （A）400mm和324mm （B）168mm和400mm （C）450mm和375mm （D）375mm和324mm （A）7．表层套管的作用是（）。 （A）封隔地下水层（B）封隔油层（C）封隔断层（D）堵塞裂缝 （D）8．表层套管的下入深度取决于上部疏松岩层的深度，下入深度一般为（）。 （A）2~40m （B）3~150m （C）30~40m （D）30~150m （A）9．表层套管的直径尺寸为（）。 （A）400mm和324mm （B）168mm和400mm （C）450mm和375mm （D）375mm和324mm （B）10．技术套管的作用是用来（）。 （A）加固油层井壁（B）保护和封隔油层上部难以控制的复杂地层 （C）封隔地下水层（D）保证井眼钻凿的垂直 （D）11．油井内最后下入的一层套管称为油层套管，又叫（）。 （A）表层套管（B）技术套管（C）导管（D）生产套管 （B）12．油层套管的尺寸一般是（）。 （A）400mm和324mm （B）168mm和140mm （C）450mm和375mm （D）375mm和324mm （D）13．固井是完井中一个重要的工序，下面选项中不属于固井作用的是（）。 （A）加固井壁（B）保护套管 （C）封隔井内各个油、气、水层使之互不串通，便于以后的分层采油 （D）保护裸眼井壁 （B）14．当下完各类套管并经过固井后，便在套管与井壁的环形空间形成了坚固的水泥环状柱体，称为（）。 （A）套管深度（B）固井水泥环（C）套补距（D）油补距 （B）15．裸眼完井法是指在钻开的生产层位，不下入（）的完井方式。 （A）油管（B）套管（C）抽油杆（D）导管 （D）16．裸眼完井固井时，为防止水泥浆损害套管鞋以下的油层，通常在油管段垫砂或者替入（），以防止水泥浆下沉。 （A）清水（B）高矿化度的钻井液 （C）低粘度的钻井液（D）低失水、高粘度的钻井液 采油工程基础知识 第一节完井基础知识 一、完井基础还是简介 完井：是指一口井按照地质设计的要求钻达目的层和设计井深后，直到交井之前所进行的工作。 （一）完井方法 我国主要的完井方法是以套管射孔为主的方法，约占完井井数的80%以上，个别灰岩产能用裸眼完井，少数热采式出砂油田用砾石充填完井。 套管完井：套管射孔完井、尾管射孔完井； 裸眼完井：先期裸眼完井、后期裸眼完井、筛管完井和筛管砾石充填完井。 1、套管射孔完井 1）、在钻穿油层后，下入油层套管并在环形空间注入水泥，用射孔器射穿套管、 水泥环，并射入生产层内一定深度，构成井筒与产层的通道，这种完井方法称 套管射孔完井。 2）、套管射孔井筒与产能的连通参数： （1）射孔孔径：正常探井和开发井为10mm，特殊作业井不大于25mm； （2）射孔孔眼几何形状：短轴与长轴之比不小于0.8； （3）射孔孔眼轨迹：沿套管表面螺旋状分布； （4）射孔密度：正常探井和开发井10~~20孔/m，特殊作业井可根据确定，一 般不超过30孔/m； （5）射孔深度：射孔深度除要求穿透套管和水泥环外，还要尽量通过油层损害 区进入无损害区。 （二）固井 向井内下入一定尺寸的套管串后，在井壁和套管间的环形空间内注入水泥的工作较固井。 固井的目的 （三）射孔 用聚能射孔弹将套管、水泥环和油层弹开，使油层中的油气流入井筒内，再借助油层的压力流（或抽汲）到地面，达到出油的目的。 影响因素：孔深、孔密、孔位、相位角。 二、油水井井身结构 1、井身中下入的套管：导管、表层套管、技术套管、油层套管。 2、采油需要掌握的完井数据 完钻井井深：裸眼井井底至方补心上平面的举例； 方补心：钻机正常钻井时，安装在钻台上的转盘能卡住方钻杆，使方钻杆与钻 盘一起转动的部件，简称补心； 套补距：钻井时的方补心上平面与套管头短节法兰平面的距离； 油补距：带套管四通的采油树，其油补距为四通上法兰平面至补心上平面的距 离，不带套管四通的采油树，其油补距是指有关挂平面至方补心上平面的距离； 套管深度：套补距、法兰短节与套管总长之和； 油管深度：油补距、油管头长与油管总长之和； 水泥返高：古井是油层套管与井壁之间环形空间内水泥上升高度，具体指水泥 1、 2、采油工程数据库所需报表及其数据源 工艺报表： 说明： （1）增油量：为恢复油量，应改为恢复油量； （2）数据来自管理科油水井大修效果统计数据（DDYB1、DDYB2）。 说明： （1）机械采油井总井数= 连开井数+间开井数+计关井数+自喷生产井数 （2）躺井率= 躺井井数/（机械采油井总井数－计关井数） （3）开井数= 连开井数+间开井数 （4）月理论排液量（吨）= 1440×3.14/4×泵径2×冲程×冲次×原油密度×30 （5）平均泵效= 月生产井核实产液量之和/月生产井的理论排量之和×100%（实际应为井口） （6）平均抽油时率= 开井数实际抽油时间和/开井数制度抽油时间和×100% （7）报表中涉及到的产量取自地质月报（其中产油量在地质报表数据的基础上乘以输差，即为核实产油量）； 说明： （1）转抽井：指历年的自喷井或注水井改为机械采油生产； （2） 上抽井：指当年投产的自喷井或注水井改为机械采油生产； （3） 增产液量、增产油量均来自地质报表（有些单位的增产油量乘了输差，即为核实增油量）； （4） 其它各数据项可直接统计。 4、 说明： （1）躺井分类均根据地质报表的备注分出。 5、 说明： （1） 调参：指调整机械采油井的生产参数，包括地面调参和井下调参两部分。在面调参指改变抽油机工作参数，或换其它型号抽油机；井下调参指泵型泵级的调整和泵挂深度的调整。 （2） 增产液量、增产油量来自地质报表； （3） 应测示功图井次：按资料录取要求应录取的资料次数； （4） 示功图测试率=实测示功图井次/应测示功图井次×100% （5） 应测动液面井次：按资料录取要求应录取的资料次数； （6） 动液面测试率=实测动液面井次/应测动液面井次×100% （7） 其它各数据项可直接统计。 该表中的各项数据来自《动态控制图软件》的计算结果。 表中有关计算方法： （1） 上图率（%）=—————————×100% （2） 合理区（%）=—————————×100% （3） 供液不足区（%）=—————————×100% （4） 潜力区（%）=—————————×100% 统计上图井数 连开井开井数 合理区井数 统计上图井数 供液不足区井数 统计上图井数 潜力区井数 统计上图井数 采油工程综合复习资料 一．名词解释 1.油井流入动态：指油井产量与井底流压的关系。表示油藏向该井供油的能力。 2.吸水指数：单位压差下的日注水量。 3.蜡的初始结晶温度：由于温度降低油气井开始结蜡时所对应的井底温度。 4.气举采油法:利用从地面注入高压气体将井原油举升到地面的一种人工采油方法。 5.等值扭矩：就是用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩,两种扭矩下电动机的发热 条件相同,此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。 6.气液滑脱现象：在气液两相流动中，由于气液密度差，产生气体流速超过液体流速的现 象。 7.扭矩因素：对扭矩的各种影响因素。 8.配注误差：配注误差等于实际注水量与设计配注量之差同设计配注量比值的百分数. 9.填砂裂缝的导流能力：流体通过裂缝的流动能力。 10.气举启动压力:在气举采油过程中，压缩机所对应的最大功率。 11.采油指数:单位生产压差下的产量。 12.注水指示曲线：表示注入压力与注入量的关系曲线。 13.冲程损失：抽油杆因弹性变性而引起的变化量。 14.余隙比：泵为充满的体积与整个泵体积之比。 15.流动效率：油井的理想生产压差与实际生产压差之比。 16.酸的有效作用距离：酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。 17.面容比：表面积与体积的比值。 二：填空题 1．自喷井井筒气液两相管流过程中可能出现的流型有（纯油流），（泡流），（段塞流），（环流），（雾流）。 2．气举采油法根据其供液方式的不同分为（自喷）和（人工举升）两种类型。 3．表皮系数S与流动效率FE的关系判断：S>0时，FE(<)1;S=0时，FE(=)1;S<0时，FE(>)0 4．抽油机型号CYJ3-1.2-7HB中，“3”代表（悬点载荷30KN），“1.2”代表（最大冲程长度1.2米），“7”代表（减速箱额定扭矩7KN.M）和“B”代表（曲柄平衡）。 5．常规有杆抽油泵的组成包括（工作筒）（活塞）（阀）三部分。 6．我国研究地层分层吸水能力的方法主要有两大类，一类是（早期注水），另一类是（注水井调剖）。 7．影响酸岩福相反应速度的因素有（面容比）（流速）（酸液类型）（盐酸质量分数）（温度）。8．为了获得更好的压裂效果对支撑剂的性能要求包括（粒度均匀密度小）（强度大）（破碎率小）（圆度和球度高）（杂质含量少）。 9．测量动液面深度的仪器为（回声仪），测量抽油机井地面示功图的仪器为（示功仪）10．目前常用的防砂方法主要有（冲砂）和（捞砂）两大类。 11．根据压裂过程中作用不同，压裂液可分为（前置液）（携砂液）（顶替液）。12．抽油机悬点所承受的动载荷包括（惯性载荷）（振动载荷）和摩擦载荷。 13．压裂液滤失于地层主要受三种机理的控制：（压裂液粘度）（油藏中岩石和流体的压缩性）（压裂液的造壁性）。 14．自喷井生产过程中，原油由地层流至地面分离器一般要经过四个基本流动过程是（油层中的渗流）（井筒中的流动）（嘴流）（地面上的管流）。 15．目前常用的采油方式包括（自喷采油）（气举采油）（电潜泵采油）（水利活塞泵采油）（水利射流泵采油）。 16．常规注入水水质处理措施包括（沉淀）（过滤）（杀菌）（脱氧）（暴晒）。 17．根据化学剂对油层和水层的堵塞作用而实施的化学堵水课分为（非选择性堵水）和 油田开发要紧工艺技术指标计算方法 （征求意见稿） 一、机械采油指标的确定及计算方法 通过研究分析石油行业、集团公司、油田公司的相关标准、规范及要求，经论证优选，打算以石油行业标准《抽油机和电动潜油泵油井生产指标统计方法》（SY/T 6126-1995）为基础，参考其他相关标准及规范，确定出采油工艺指标12项：油井利用率、采油时率、泵效、检泵周期、抽油机井系统效率、平衡度、冲程、冲次、抽油泵径、泵挂深度、动液面、沉没度、动态操纵图上图率，具体见下表。 机械采油指标论证确定结果表 1、油井利用率 油井利用率指油井实际开井数与油井应开井数的比值。 %100?-= y z x c n n n K (1) 式中：K c ——油井利用率，%； n x ——开井数，口； n z ——总井数，口； n y ——打算关井数，口。 注： ① 开井数指当月累积产油达到1吨以上（含1吨）的油井（含在册捞油井），或当月累积伴生气达到1千立方米以上（含1千立方米）的油井，为采油开井。 ② 打算关井包括测压或钻井关井，方案或试验关井，油田内季节性关井或压产关井。 ③ 油井利用率按月度统计，季度油井利用率按季度最后一个月（即3月、6月、9月、12月）的油井利用率为准，半年油井利用率以6月的油井利用率为准，年度油井利用率以12月的油井利用率为准。 2、采油时率 采油时率指开井生产井统计期内生产时刻之和与日历时刻之和的比值。 % 100?-= ∑∑∑r w r r D D D f …………… (2) 24 ∑∑= L w T D ………… (3) 式中：f r ——采油时率，%； ∑r D ——统计期内统计井的日历天数之和，d ； ∑w D ——统计期内统计井的无效生产天数之和，d ； ∑L T ——开井生产井累计停产时刻，h 。 注： ①采油时率统计基数为所有开井生产井，其中新投产井在投产第一个月不予统计。 ②开井生产井累计停产时刻包括停电、洗井、停抽、维修保养等时刻，不包括测压停产、措施、大修等正常安排的停井时刻。 ③间开井等待液面上升的时刻应计入生产时刻内（即间开井应按照正常生产井来计算采油时率）。 名词解释 1油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。 2滑脱损失：由于油井井筒流体间密度差异，在混合物向上流动过程中，小密度流体流速大于大密度流体流速，引起的小密度流体超越大密度流体上升而引起的压力损失。 3气举启动压力：气举井启动过程中，当环形空间内的液面将最终达到管鞋处时的井口注入压力。 4扭矩因数：悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。 5速敏：在流体与地层无任何物理化学作用的前提下，当液体在地层中流动时，会引起颗粒运移并堵塞孔隙和喉道，引起地层渗透率下降的现象。 6基质酸化：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油层渗透性的工艺。 7吸水剖面：一定注入压力下各层段的吸水量的分布。 8填砂裂缝的导流能力：油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。 9酸压裂缝的有效长度：酸压过程中，由于裂缝壁面被酸不均匀溶蚀，施工结束后仍具有相当导流能力的裂缝长度。 10蜡的初始结晶温度：当温度降到某一数值时，原油中溶解的蜡开始析出时的温度。 11:采油指数：是指单位压差下的油井产量，反映了油层性质、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量的关系。 12气举采油：是指人为地从地面将高压气体注入停喷的油井中，以降低举升管中的流压梯度，利用气体的能量举升液体的人工举升方法。 13吸水指数：表示注水井在单位井底压差下的日注水量。 14沉没度：泵下入动液面以下深度位置。 15原油的密闭集输：在原油的集输过程中，原油所经过的整个系统都是密闭的，既不与大气接触。 16滤失系数：压裂液在每一分钟内通过裂缝壁面1m^3面积的滤失量， 17滑脱现象：气液混流时，由于气相密度明显小于液相密度，在上升流动中，轻质气相其运动速度会快于重质液相，这种由于两相间物性差异所产生的气相超越液相流动。 18酸液有效作用距离：当酸液浓度降低到一定程度后（一般为初始浓度的10%），酸液变为残酸，酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。 19破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。************************* 7分析常规有杆泵生产过程中抽油杆柱下端受压的主要原因。 答：（1）柱塞与泵筒的摩擦力；（2）抽油杆下端处流体的压强产生的作用力；（3）流体通过游动阀孔产生的阻力；（4）抽油杆柱与井筒流体的摩擦力；（5）抽油杆柱与油管间的摩擦力；（6）抽油杆柱和井筒流体的惯性力和振动力等。 8作出自喷井油层-油管-油嘴三种流动的协调曲线，并说明各曲线的名称，标出该油井生产时的协调点及地层渗流和油管中多相管流造成的压力损失。 答：自喷井油层-油管-油嘴三种流动的协调曲线： 曲线A：流入动态曲线；表示地层渗流压力损失，为地层静压； 曲线B：满足油嘴临界流动的井口油压与产量关系曲线；表示油管中多相管流造成的压力损失，为井底压力； 曲线C：嘴流特性曲线；表示井口压力。 曲线B与曲线C的交点G为协调点 《采油工程方案设计》综合复习资料参考答案 一、名词解释 1．油气层损害2．吸水指数3．油井流入动态 4. 蜡的初始结晶温度5．面容比 6.化学防砂 7. 破裂压力梯度8.财务内部收益率9.油田动态监测 10. 单位采油（气）成本 二、填空题 1.砂岩胶结方式可分为、、、。 2.油气层敏感性评价实验有、、、、和等评价实验。 3.常用的射孔液有、、、和等。 4.油田常用的清防蜡技术，主要有、、、、和等六大类。 5.碳酸盐岩酸化工艺分为、和三种类型。 6.目前常用的出砂预测方法有、、和等四类方法。 7.采油工程方案经济评价指标包括、、、、、和等。8．按防砂机理及工艺条件，防砂方法可分为、、和等。9．电潜泵的特性曲线反映了、、和之间的关系。 10．酸化过程中常用的酸液添加剂有、、、等类型。 11．水力压裂常用支撑剂的物理性质主要包括、、、等。 三、简答题 1.简述采油工艺方案设计的主要内容。 2.简述油井堵水工艺设计的内容。 3.试分析影响酸岩复相反应速度的因素。 4.简述完井工程方案设计的主要内容。 5.简述注水井试注中排液的目的。 6.试分析影响油井结蜡的主要因素。 7. 简述油水井动态监测的定义及其作用。 8. 简述采油工程方案经济评价进行敏感性分析的意义。 9. 简述注水工艺方案设计目标及其主要内容。 10. 简述低渗透油藏整体压裂设计的概念框架和设计特点。 《采油工程方案设计》综合复习资料参考答案 一、名词解释 1.油气层损害：入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带油层渗透率下降的现象。 2.吸水指数：单位注水压差下的日注水量。 3.油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系。 4.蜡的初始结晶温度：随着温度的降低，原油中溶解的蜡开始析出时的温度。 5. 面容比：酸岩反应表面积与酸液体积之比。 6.化学防砂：是以各种材料(如水泥浆、酚醛树脂等)为胶结剂，以轻质油为增孔剂，以硬质颗粒为支撑剂，按一定比例搅拌均匀后，挤入套管外地层中，凝固后形成具有一定强度和渗透性的人工井壁，阻止地层出砂的工艺方法。 7.破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。 8．财务内部收益率：项目在计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率。 9．油田动态监测：通过油水井所进行的专门测试与油藏和油、水井等的生产动态分析工作。 10．单位采油（气）成本：指油气田开发投产后，年总采油（气）资金投入量与年采油（气）量的比值。表示生产1t原油（或1m3天然气）所消耗的费用。 二、填空题 1.砂岩胶结方式可分为基质胶结、接触胶结、充填胶结、溶解胶结。 2.油气层敏感性评价实验有速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏和应力敏等评价实验。 3.常用的射孔液有无固相清洁盐水射孔液、聚合物射孔液、油基射孔液、酸基射孔液、乳化液射孔液等。 4.油田常用的清防蜡技术，主要有机械清蜡技术、热力清防蜡技术、表面能防蜡技术、化学药剂清防蜡技术、磁防蜡技术、微生物清防蜡技术等六大类。 1.何谓采油指数的物理意义？如何获取？影响单相渗流和油气两相渗流采油指数的主要因素有何异同？ 解： 物理意义：地面产油量与生产压差之比，是反映油层性质、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。 获取方法：a.IPR曲线直线段斜率的负导数b.试井资料图解法获得 影响因素： 单相渗流：油层性质、流体参数、完井条件及泄油面积等 油气两相渗流：油层性质、流体参数、完井条件及泄油面积以及气液两相组成 2.已知A井位于面积4.5×104m2的正方形泄流区域中心，井眼半径r w为0.1m，根据高压物性资料B o为1.15，μo为4mPa.s；由压力恢复试井资料获得S=3。试根据下表中测试资料绘制IPR曲线，并求采油指数J o及油层参数Kh。 流压,Mpa 11.15 10.26 9.74 9.15 产量，m3/d 17.4 34.1 45.6 56.8 解： 由曲线得： 3 1 19.84/() 0.0504 o J m d MPa == 查图表得： 0.571 C= 1 (ln()) 2 o e o o w CKh J r B S r μ = -+ 即 0.571 19.84 1 4 1.15(ln1211.273) 2 Kh ? = ??-+ 采油指数： 2 1534.39 Kh m m μ = 6.采用习题5数据计算油层厚度分别为10，20和60m ，β取为1，井长500m ，水平井的采油指数J h 。并在相同油藏条件下与垂直井采油指数J v 进行比较（计算采油指数倍比J h /J v ）。 （习题5：某水平井长度为600m ，r eh 为400m ，K h 为8.1?10-3μm 2，K v 为0.9?10-3μm 2，μo 为1.7mPa s ，B o 为1.1，r w 为0.1m ，h 为20m 。计算其理想情况下（S=0）的采油指数。） 解：由题可知： 328.110h K m μ-=? 320.910V K m μ-=? 1β= （3β= ==） 500L m = 400eh r m = 水平井所形成的椭球形泄流区域的长半轴： 500440.762a m = == 1.7o mPa s μ= 1.1o B = 0h S = 采油指数、采油指数倍比计算公式： h w J = h v w J J =110h m =时，采油指数为 310.019/()h J m d MPa = 采油指数倍比 6.781h v J J = 采油工程复习题答案 一、填空题 1、井身结构下入的套管有导管、表层套管、技术套管和油层套管。 2、完井方式有裸眼完井、射孔完井、衬管完井、砾石充填完井四种。 3、射孔参数主要包括射孔深度、孔径、孔密。 4、射孔条件是指射孔压差、射孔方式、射孔工作液。 5、诱喷排液的常用方法有替喷法、抽汲法、气举法和井口驱动单螺杆泵排液法。 6、采油方法分为自喷井采油、机械采油两大类。 7、自喷井的分层开采有单管封隔器分采、双管分采、油套分采三种。 8、自喷井的四种流动过程是地层渗流、井筒多项管流、嘴流、地面管线流。 9、气相混合物在油管中的流动形态有纯油流、泡流、段塞流、环流、雾流五种。 10、自喷井的井口装置结构有套管头、油管头、采油树三部分组成。 11、压力表是用来观察和录取压力资料的仪表。 12、压力表进行检查校对的方法有互换法、落零法、用标准压力表校对三种。 13、油嘴的作用是控制和调节油井的产量。 14、井口装置按连接方式有法兰式、卡箍式、螺纹式。 15、采油树主要有总闸门、生产闸门、油管四通、清蜡闸门和附件组成。 16、机械采油法分为有杆泵采油、无杆泵采油。 17、抽油装置是由抽油机、抽油杆和抽油泵所组成的有杆泵抽油系统。 18、游梁式抽油机主要有动力设备、减速机构、换向机构、辅助装置四大部分组成。 19、抽油泵主要有泵筒、吸入阀、活塞、排出阀四部分组成。 20、抽油泵按井下的固定方式分管式泵和杆式泵。 21、抽油杆是抽油装置的中间部分。上连抽油机下连抽油泵起到传递动力的作用。 22、抽油机悬点所承受的载荷有静载荷、动载荷。 23、抽油机悬点所承受的静载荷有杆柱载荷、液柱载荷。 24、1吋=25.4毫米。 25、抽油机的平衡方式主要有游梁式平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡。 26、泵效是油井日产液量与_泵的理论排量的比值。 27、影响泵效的因素归结为地质因素、设备因素、工作方式三方面。 28、光杆密封器也称密封盒，起密封井口和防喷的作用。 29、生产压差是指油层静压与井底流压之差。 30、地面示功图是表示悬点载荷随悬点位移变化的封闭曲线.以悬点位移为横坐标，以悬点载 荷为纵坐标 31、电潜泵由井下部分、中间部分、地面部分组成。 32、电潜泵的井下部分由多级离心泵、保护器、潜油电动机三部分组成。 33、电潜泵的中间部分由油管、电缆组成。 34、电潜泵的地面部分由变压器、控制屏、接线盒组成。 35、电潜泵的油气分离器包括沉降式、旋转式。 二、选择题(每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项号填入括号内) 1．井身结构中先下入井的第一层套管称为（ C ）。 A、技术套管 B、油层套管 C、导管 D、表层套管 2．导管的作用：钻井开始时，保护井口附近的地表层不被冲垮，建立起（ C ）循环。 A、油、水 B、油、气、水 C、泥浆 D、井筒与地层 3．表层套管的作用是（ A ）。 A、封隔地下水层 B、封隔油层 C、封隔断层 D、堵塞裂缝 4．油井内最后下入的一层套管称为油层套管，又叫（ D ）。 A、表层套管 B、技术套管 C、导管 D、生产套管 5．固井是完井中一个重要的工序，下面选项中不属于固井作用的是（ D ）。 A、加固井壁 B、保护套管 采油工程基础知识 采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项工程技术措施的总称。以下是由整理关于采油工程基础知识，提供给大家参考和了解，希望大家喜欢! 采油工程基础知识 1、什么叫地静压力、原始地层压力、饱和压力、流动压力? 答：地静压力：由于上覆地层重量造成的压力称为地静压力。 原始地层压力：在油层未开采前，从探井中测得的地层中部压力叫原始地层压力。 饱和压力：在地层条件下，当压力下降到使天然气开始从原油中分离出来时的压力叫饱和压力。流动压力：油井在正常生产时测得的油层中部压力叫流动压力。 2、什么叫生产压差、地饱压差、流饱压差、注水压差、总压差? 答：生产压差：静压(即目前地层压力)与油井生产时测得的井底流压的差值。地饱压差：目前地层压力与原始饱和压力的差值叫地饱压差。 流饱压差：流动压力与饱和压力的差值叫流饱压差。 注水压差：注水井注水时的井底压力与地层压力的差值叫注水压差。 总压差：原始地层压力与目前地层压力的差值叫总压差。 3、什么叫采油速度、采出程度、含水上升率、含水上升速度、采油强度? 答：采油速度：是指年产油量与其相应动用的地质储量比值的百分数。 采出程度：累积采油量与动用地质储量比值的百分数。 含水上升率：是指每采出1%地质储量的含水上升百分数。 含水上升速度：是指只与时间有关而与采油速度无关的含水上升数值。 采油强度：单位油层有效厚度的日产油量。 4、什么叫采油指数、比采油指数? 答：采油指数：单位生产压差下的日产油量。 比采油指数：单位生产压差下每米有效厚度的日产油量。 5、什么叫水驱指数、平面突进系数? 答：水驱指数是指每采出1吨油在地下的存水量单位为方/吨。 边水或注入水舌进时最大的水线推进距离与平均水线推进距离之比，叫平面突进系数。 6、什么叫注采比? 答：注采比是指注入剂所占地下体积与采出物(油、气、水)所占地下体积之比值。 7、什么叫累积亏空体积? 答：累积亏空体积是指累积注入量所占地下体积与采出物(油、气、水)所占地下体积之差。 8、什么叫层间、层内平面矛盾? 采油工程作业计划 第1章：；；；； 第2章：；； 第3章：；；； 第5章:； 第6章：； 第7章：； 采油工程作业答案 题 解： 由上表数据做IPR 曲线如下图1－1(a)： 图1－1(a) 由IPR 曲线可以看出，该IPR 曲线符合线性规律， 令该直线函数为b KQ P += 则由给定的测试数据得： 98.154 52 .1237.1491.1611.20=+++= p 1.454 4 .621.535.404.24=+++= q 2 2222 )98.1552.12()98.1537.14()98.1591.16()98.1511.20()(-+-+-+-=-=∑p P S wfi qq 4855.32=qq S 427 .162)1.454.62()98.1552.12()1.451.53()98.1537.14()1.455.40()98.1591.16()1.454.24()98.1511.20()()(0-=-?-+-?-+ -?-+-?-=--=∑q Q p P S i wfi pq 2.0427 .1624855 .32-=-= = pq qq S S K 25=-=q K p b 所以252.0+-=Q P )./(81.5860 10005)./(52.0113MPa d m MPa d t K J =?==--=- = 25|0===Q r P P (MPa) 油井位于矩形泻油面积中心，矩形长宽比为2:1，井径0.1米，由此可得： 14171 .045000 668.0668.02 1 =?== w r A X 由) 4 3(ln 2000s X B ha k J +-= μπ可得 a s X B J h k πμ2)43 (ln 000+- = 0μ=，0B ＝，a =，s =2，代入上式可得： m m h k .437.020μ= 注：本题也可以在坐标纸上根据测试数据通过描点绘制IPR 曲线（直线），根据直线斜率的负倒数等于J 求得采油指数,如图1－1（b ）。 图1－1(b) 题 解：由Vogel 方程得： 油田开发指标定义计算方法 教学内容：1、油田各主要开发指标的概念 2、油田各主要开发指标的计算公式 3、油田各主要开发指标的计算方法 教学目的：1、掌握油田各主要开发指标的概念 2、掌握油田各主要开发指标的计算公式 3、能熟练地应用计算公式计算油田各主要开发指标 教学重点：1、油田各主要开发指标的概念 2、油田各主要开发指标的计算公式 教学难点：1、灵活应用计算公式计算油田各主要开发指标 教学方式：多媒体讲授 教学时数：45分钟 授课提纲： 油田开发指标 油田开发指标是指根据油田开发过程中实际生产资料，统计出一系列能够评价油田开发效果的数据，常规注水开发油田的主要指标有：原油产量、油田注水、地层压力。下面主要讲解原油产量、油田注水等主要的开发指标。 1、采油速度 1）定义：年产油量与其相应动用地质储量之比。分为折算采油速度和实际采油速度。 2）计算公式： 折算采油速度=（十二月份的日产油水平×365/动用地质储量）×100% 实际采油速度= 实际年产油量/动用地质储量×100% 3）应用： ①计算年产油量 ②计算动用的地质储量 ③配合其它资料计算含水上升率 例1：江汉油田06年动用石油地质储量10196.5×104t，实际生产原油78.5016×104t，求06年实际采油速度？解：实际采油速度=实际年产油量/动用地质储量×100% =78.5016×104/（10196.5×104）×100% =0.77% 答：06年实际采油速度0.77%。 2、采出程度 1）定义：累计产油量与其相应动用地质储量之比。表示从投入开发以来，已经从地下采出的地质储量，符号为R。 2）计算公式： 采出程度（R）=累计产油量/动用地质储量×100% 例2：江汉油田06年动用石油地质储量10196.5×104t，截止06年12底累计产油2982.35×104t，求截止06年12底采出程度？ 解：采出程度（R）=累计产油量/动用地质储量×100% =2982.35×104/（10196.5×104）×100% =29.25% 答：截止06年12底采出程度29.25%。 3、综合含水率 第一题 生产初期假设该井可以自喷生产，井筒中的流动可以分为两段。下部分泡点压力以下为纯液流，上端低于泡点压力之后为气液两相流。忽略加速度压力梯度部分。 为了简化计算，大概确定摩阻压力梯度的比例，讲井筒管流分为两部分，纯液流和气液两相流。以第一组数据为例，根据混合液的密度可以得到液柱高600.92m ，气液混合物高度899.08m 。 （1） 纯液柱段摩阻压降和总压降计算： 油藏条件下的原油密度： o a s g oi o R B ρργρ+= 根据油层物理第一章的内容，我们可以得到油藏条件下的溶解气油比 33 25.94/s R m m = 于是可得油藏条件下的原油密度： 3 831.88/oi kg m ρ= 原油析出气体前可忽略压力所引起的密度变化，因此该段原油密度可近似取原始条件下的原油密度。于是该段的平均密度： 3(110%)10%848.7/m oi w kg m ρρρ=-+?= 重力压力梯度： /h m dp dh g ρ=? 原油流速： ()/86400 m o o w w q q B q B =+ 雷诺数： Re m m m Dv N ρμ= 其中粘度为油水的体积加权平均值，原油的粘度根据油层物理学中相关公式得到。 根据雷诺数的大小，所给四组生产条件下的流动皆为水力光滑区。故有： 10.3164 f = 摩擦损失梯度： 2 /2m m f v dp dh f D ρ= （2） 气液共存段摩阻压降及总压降计算： 为简化运算，气液共存段不分段，使用Orkiszewski 方法进行计算。该段平均压力为：（9+0.1）/2=4.505MPa ，按照温度梯度计算中点温度值作为该段平均温度。 、填空题 井身结构下入的套管有导管、表层套管、技术套管和油层套管。 完井方式有裸眼完井、射孔完井、衬管完井、砾石充填完井四种O 4、射孔条件是指射孔压差、射孔方式、射孔工作液0 5、诱喷排液的常用方法有 替喷法、抽汲法、气举法和井口驱动单螺杆泵排液法。 6采油方法分为自喷井采油、机械采油两大类。 7、自喷井的分层开采有单管封隔器分采、双管分采、油套分采三种。 8、自喷井的四种流动过程是 地层渗流、井筒多项管流、嘴流、地面管线流。 9、气相混合物在油管中的流动形态有 纯油流、泡流、段塞流、环流、雾流五种。 10、自喷井的井口装置结构有 套管头、油管头、采油树三部分组成。 11、压力表是用来 观察和录取压力资料的仪表。 12、压力表进行检查校对的方法有 互换法、落零法、用标准压力表校对三种。 13、油嘴的作用是控制和调节油井的产量。 14、井口装置按连接方式有 法兰式、卡箍式、螺纹式。 15、采油树主要有 总闸门、生产闸门、油管四通、清蜡闸门和附件组成。 16、机械采油法分为有杆泵采油、无杆泵采油。 17、抽油装置是由抽油机、抽油杆和抽油泵所组成的有杆泵抽油系统。 18、游梁式抽油机主要有动力设备、减速机构、换向机构、辅助装置四大部分组成。 19、抽油泵主要有 泵筒、吸入阀、活塞、排出阀四部分组成。 壬 口 程 1、 2、 3、 射孔参数主要包括射孔深度、孔径、孔密。 20、 抽油泵按井下的固定方式分 管式泵和杆式泵。 抽油杆是抽油装置的中间部分。上连 抽油机下连抽油泵起到传递动力的作用。 抽油机的平衡方式主要有 游梁式平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡。 影响泵效的因素归结为 地质因素、设备因素、工作方式三方面。 地面示功图是表示悬点载荷随悬点位移变化的封闭曲线 .以悬点位移为横坐标, 以悬点载荷为纵坐标 35、电潜泵的油气分离器包括 沉降式、旋转式。 、选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项号填入括号内） 井身结构中先下入井的第一层套管称为（C ）。 A 、技术套管B 、油层套管C 导管D 表层套管 导管的作用：钻井开始时，保护井口附近的地表层不被冲垮，建立起（ C ）循环。 A 、油、水 B 油、气、水 C 泥浆 D 井筒与地层 A 封隔地下水层 B 封隔油层 C 、封隔断层 D 堵塞裂缝 21、 22、 抽油机悬点所承受的载荷有 静载荷、动载荷。 23、 抽油机悬点所承受的静载荷有 杆柱载荷、液柱载荷。 24、 1寸=25.4毫米。 25、 26、 泵效是油井日产液量与 泵的理论排量的比值。 27、 28、 光杆密封器也称密封盒，起密封 井口和防喷的作用。 29、 生产压差是指 油层静压与井底流压 之差。 30、 31、电潜泵由井下部分、 中间部分、地面部分组成。 32、电潜泵的井下部分由 多级离心泵、保护器、潜油电动机三部分组成。 33、电潜泵的中间部分由 油管、电缆组成。 34、电潜泵的地面部分由 变压器、控制屏、接线盒组成。 1. 2. 3. 表层套管的作用是（A ）。采油工程知识点整理
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