采油工程一至五章

1、第一章 油井基本流動(dòng)規(guī)律一、概念及定義IPR：油井流入動(dòng)態(tài)是指在一定地層壓力下，油井產(chǎn)量與井底流壓的關(guān)系，簡(jiǎn)稱IPR（Inflow Performance Relationship）。（就單井而言，IPR曲線反映了油層向井的供給能力，即產(chǎn)能）采油指數(shù)（Productivity Index，PI）：地面產(chǎn)油量與生產(chǎn)壓差之比，是反映油層性質(zhì)、流體參數(shù)、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)。 IPR曲線斜率的負(fù)倒數(shù)即為采油指數(shù)。流動(dòng)效率（Flowing Efficiency，F(xiàn)E）：油井在同一產(chǎn)量下，理想完善情況的生產(chǎn)壓差與實(shí)際生產(chǎn)壓差之比。 完善井S=0，Ef=1；超完善井S1；不完善井S

2、0，EfL，這表明存在滑脫時(shí)的液相實(shí)際過流斷面AL較無滑脫理想情況的液相過流斷面增大了。無滑脫混合物密度 活脫損失：因滑脫而產(chǎn)生的附加壓力損失?？捎么嬖诨摃r(shí)的混合物密度與不考慮滑脫混合物密度之差表示單位管長的滑脫損失，即水力半徑 臨界流動(dòng)（Critical Flow）：流體通過油嘴孔道高速流動(dòng)時(shí)，速度達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度即聲速時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)。二、填空1、垂直管氣液兩相流流行有泡狀流（bubble flow）、段塞流（slug flow）、過渡流（transition flow）、環(huán)霧流（annular-mist flow）。三、簡(jiǎn)答1、兩相管流流態(tài)及特征。泡狀流：氣體為分散相，液體

3、是連續(xù)相；氣體主要影響混合物密度，對(duì)摩阻的影響不大，而滑脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重。段塞流：氣體為分散相，液體是連續(xù)相；氣、液相間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)較泡流小，滑脫也??；破漏活塞式舉油，是兩相流中舉升效率最高的流型。過渡流：液相從連續(xù)相過渡到分散相，氣相從分散相過渡到連續(xù)相。環(huán)霧流：液相是分散相，氣相是連續(xù)相，油氣相對(duì)速度很小。2、壓力梯度方程及思路 壓力梯度=位能增量+沿程摩阻+動(dòng)能增量單相流 水平管 多相流 m、fm、um都是溫度T、壓力P的函數(shù)，不同流態(tài)下的變化規(guī)律不同，有不同的求解方法。A）壓力增量迭代法（1） 以井口或井底為起點(diǎn)(由已知壓力的位置定)；（2） 選擇一個(gè)計(jì)算區(qū)間長度:H一般取50100m；（

4、3） 估計(jì)這一區(qū)間的壓降值P估計(jì)(由經(jīng)驗(yàn)定)；（4） 計(jì)算出區(qū)間的平均溫度和平均壓力Pav,Tav；（5） 確定Pav和Tav下的物性參數(shù)m、fm、um、m；（6） 判斷流態(tài)；（7） 計(jì)算dp/dz和P =H (dp/dz)；（8） 比較P與P估計(jì),若相差超過允許值,則賦值P估計(jì)=P，重復(fù)第4步到第8步，直到滿足精度；（9） 計(jì)算該區(qū)間末端點(diǎn)Hi和壓力Pi（10） 以該區(qū)間末端點(diǎn)Hi、Ti、Pi為起點(diǎn)，重復(fù)第2到第10步，計(jì)算下一點(diǎn)的Hi、Ti、Pi，直到HnH為止。B）Orkiszewski方法（1）確定定性溫度和壓力，求出相關(guān)物性參數(shù)及Wm、qG、A、P等；（2）變量無因次化；（3）判別流

5、型；（4）根據(jù)流型求出混合物平均密度m和摩阻壓力梯度f；（5）代入公式計(jì)算。C）Mukherjee和Brill方法（1）確定定性溫度和壓力，求出相關(guān)物性參數(shù)；（2）由M-B持液率公式計(jì)算持液率及m、vm、D、vSG、P等；（3）變量無因次化；（4）判別流型；（5）根據(jù)流型求出摩阻系數(shù)fm；（6）代入公式計(jì)算。3、油嘴作用，節(jié)流原理，嘴流特征，單相氣體和氣液混合物嘴流的主要影響因素。油嘴是一些自噴井和氣舉井在井口安裝的節(jié)流裝置。油嘴作用：（1）改變油氣井的工作制度，控制油氣井產(chǎn)量；（2）分隔嘴前嘴后流動(dòng)，保持油氣井生產(chǎn)穩(wěn)定。原理：通過調(diào)節(jié)油嘴尺寸來控制油井油壓和注氣壓力，限制和穩(wěn)定油井產(chǎn)量和注氣

6、量。嘴流特征：在臨界流狀態(tài)下，油嘴下游壓力變化對(duì)上游壓力沒有影響，因此對(duì)氣體流量也沒有影響。臨界壓力比 為臨界流，否則為亞臨界流。 氣體絕熱指數(shù) 空氣K=1.4，（P2/P1）c=0.528天然氣K=1.25，（P2/P1）c=0.555單相氣體：臨界流的影響因素有上游壓力、上游溫度、氣體種類、油嘴孔眼直徑，亞臨界流的影響因素還包括下游壓力。氣液混合物：油壓（上游壓力）、生產(chǎn)氣油比、油嘴孔眼直徑。4、多層油藏油井流入動(dòng)態(tài)特征。 隨流壓的降低，由于貢獻(xiàn)產(chǎn)量的小層數(shù)增多，產(chǎn)量將大幅度增加，采油指數(shù)也隨之增大。四、計(jì)算定壓邊界圓形油層中心井產(chǎn)量封閉邊界油層中心井產(chǎn)量（擬穩(wěn)態(tài)）非圓行封閉泄流區(qū)域 Vo

7、gel方程用以預(yù)測(cè)不同流壓下的產(chǎn)量；最好是溶解氣驅(qū)早期；不適合高粘度原油和嚴(yán)重污染或超完善的井；IPR不涉及流體和油藏參數(shù)，使用方便；繪制IPR曲線至少需要一個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)。Standing修正Vogel方程，0.5= Ef =Pb時(shí)，單相流Pwf=Pb時(shí)，qb=Jo(Pr-Pb)Pwf=Pb時(shí)PwftestPb時(shí)Fetkovich經(jīng)驗(yàn)公式 （0.5n1）Pwf=0時(shí)，最大產(chǎn)油量 以上兩式相除 預(yù)測(cè)未來油井流入動(dòng)態(tài)1.Fetkovich方法 2.Vogel-Fetkovich組合方法 以上兩式相除 若取n=1 代入Vogel方程 第二章 自噴與氣舉采油一、概念及定義自噴（Natural Flowin

8、g）：當(dāng)油層能量充足時(shí)，完全依靠油層本身能量將原油舉升到地面的方法稱為自噴。這樣的生產(chǎn)井叫做自噴井（Natural Flowing Well）。油井生產(chǎn)系統(tǒng)：指從油層到地面油氣分離器這一整個(gè)水力學(xué)系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)（Node）：氣舉采油（Gas Lift）：指人為地從地面將高壓氣體注入停噴（間噴或自噴能力差）的油井中，以降低舉升管中的流壓梯度（氣液混合物密度），利用氣體的能量舉升液體的一類人工舉升方法。二、填空1、節(jié)點(diǎn)可分為普通節(jié)點(diǎn)（normal node）、函數(shù)節(jié)點(diǎn)（function node）、解節(jié)點(diǎn)（solution node）。2、氣舉分為連續(xù)氣舉（continuous gas lift）和間

9、歇?dú)馀e（intermittent gas lift）。3、氣舉系統(tǒng)的構(gòu)成為壓縮站（compressor station）、地面配氣站（ground distribution station）、單井生產(chǎn)系統(tǒng)（production system of single well）、地面系統(tǒng)（surface facilities）。4、氣舉管柱結(jié)構(gòu)類型有開式（open installation）、半閉式（semiclosed installation）、閉式（closed installation）。5、氣舉閥按壓力控制方式可分為節(jié)流閥、氣壓閥（套壓操作閥）、液壓閥（油壓操作閥）、復(fù)合控制閥；按氣舉閥在

10、井下所起的作用分為卸載閥、工作閥、底閥；按氣舉閥自身的加載方式分為充氣波紋管氣舉閥、彈簧氣舉閥；按氣舉閥安裝作業(yè)方式分為固定式氣舉閥、投撈式氣舉閥。三、簡(jiǎn)答1、節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析原理，步驟，方法及應(yīng)用。原理：在某部位設(shè)置節(jié)點(diǎn)，將油氣井系統(tǒng)隔離為相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，以壓力和流量的變化關(guān)系為主要線索，把由節(jié)點(diǎn)隔離的各流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)模型有序地聯(lián)系起來，以確定系統(tǒng)的流量。步驟：（1）建立油井模型并設(shè)置節(jié)點(diǎn)；（2）選擇解節(jié)點(diǎn)；（3）計(jì)算解節(jié)點(diǎn)上游的供液特征；（4）計(jì)算解節(jié)點(diǎn)下游的排液特征；（5）確定生產(chǎn)協(xié)調(diào)點(diǎn)；（6）進(jìn)行動(dòng)態(tài)擬合；（7）程序應(yīng)用。方法及應(yīng)用：（1）井底為解節(jié)點(diǎn) 井底節(jié)點(diǎn)將整個(gè)油井系統(tǒng)隔離為油層和

11、舉升油管+地面管線兩部分。節(jié)點(diǎn)流入部分即為油層滲流，用流入動(dòng)態(tài)IPR曲線描述。從油層中部位置至地面分離器，其壓降為舉升油管壓降與地面管線壓降之和。不相交，不能自噴增加產(chǎn)量P，可得產(chǎn)量q交于一點(diǎn)，自噴產(chǎn)量q用油嘴協(xié)調(diào)生產(chǎn)交于兩點(diǎn)低產(chǎn)量點(diǎn)，不穩(wěn)定高產(chǎn)量點(diǎn)，協(xié)調(diào)點(diǎn) 應(yīng)用： （1）預(yù)測(cè)未來產(chǎn)量 （2）分析流動(dòng)效率對(duì)系統(tǒng)的影響（2）平均地層壓力為解節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)流入 節(jié)點(diǎn)流出 Pr=常數(shù)（3）井口為解節(jié)點(diǎn)（無油嘴）井口解節(jié)點(diǎn)將油井系統(tǒng)隔離成兩部分，即從分離器開始至井口部分與油層到井底再經(jīng)舉升油管到井口部分。 油壓并不總是隨產(chǎn)量的增加而降低，而是在qc時(shí)存在峰值。這種現(xiàn)象符合氣液兩相管流規(guī)律。因產(chǎn)量較低時(shí)管內(nèi)流

12、速低，滑脫損失嚴(yán)重；產(chǎn)量較高時(shí)，摩阻損失較大。這兩種情況均會(huì)使油管舉升的能量損失增大。而只有在某一產(chǎn)量范圍內(nèi)，滑脫與摩阻都不是很高時(shí)，達(dá)到較低的管流能量損耗。因此，油壓隨著產(chǎn)量的增加有高有低。應(yīng)用：井口解節(jié)點(diǎn)可以分析不同直徑的油管和地面管線對(duì)油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響。（4）井口為解節(jié)點(diǎn)（井口安裝油嘴）Pr-Pwf生產(chǎn)壓差Pwf-Pwh舉升壓降Pwh用于流過油嘴和地面管線的壓力降C點(diǎn)，全井協(xié)調(diào)點(diǎn)IPR曲線，CPR曲線，油管曲線應(yīng)用：油嘴直徑不同，嘴流曲線不同，得到不同的協(xié)調(diào)生產(chǎn)點(diǎn)?？刂朴途a(chǎn)量就是選擇合適的油嘴，達(dá)到合適的協(xié)調(diào)點(diǎn)。2、氣舉管柱類型及特點(diǎn)。開式管柱：無封隔器；容易造成注氣量的失控；地面注

13、氣壓力波動(dòng)會(huì)引起油套環(huán)空液面升降，每次關(guān)井后,必須重新卸載；適用于連續(xù)氣舉和無法下入封隔器的井半閉式管柱：?jiǎn)畏飧羝鞴苤?；注入氣不能從油管底部進(jìn)入油管，且油井一旦卸載，流體就無法回到油套環(huán)空，避免注氣量失控和每次關(guān)井后重新開舉；無法防止大量注入氣進(jìn)入油管后對(duì)地層的作用。適用于連續(xù)氣舉和間歇?dú)馀e,是常用的氣舉裝置。閉式管柱：?jiǎn)畏飧羝骷皢瘟鏖y管柱；與半閉式裝置類似，并在油管柱底端裝有固定單流閥；避免了開式裝置的弊端，使高壓氣體和井筒液體不能進(jìn)入地層；只適用于間歇?dú)馀e。3、氣舉的啟動(dòng)。油井停噴時(shí)，油管和環(huán)空液面處于同一位置。向環(huán)空注入壓縮氣時(shí)，環(huán)空液面被擠壓向下，油管中的液面則上升；當(dāng)環(huán)空液面下降到管

14、鞋時(shí)，壓縮機(jī)達(dá)到最大壓力，稱為啟動(dòng)壓力Pe（kick-off pressure）。壓縮氣進(jìn)入油管后，使油管內(nèi)原油充氣，液面不斷上升，直至噴出地面；混氣液密度降低，井底壓力下降，壓縮機(jī)壓力下降。由于油管內(nèi)m越來越低，油管鞋壓力急劇降低，當(dāng)PwfPt，過Pt作水平線EC與B相交。EC不能與B3相交，表明地層壓力下降到A3前,油井已不能正常自噴了。應(yīng)采取相應(yīng)措施維持生產(chǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)的調(diào)節(jié)方法：（1）改變地層參數(shù)，如注水、壓裂、酸化等；（2）改變油管工作參數(shù)，如管徑；（3）換油嘴，簡(jiǎn)單易行，故常用。8、簡(jiǎn)述各種氣舉采油方式的采油原理。（1）連續(xù)氣舉連續(xù)氣舉是常用的氣舉采油方式，它是從油套環(huán)空（或油管）將高

15、壓氣連續(xù)地注入井內(nèi)，使油管（或油環(huán)空）中的液體充氣以降低其密度，從而降低井底流壓，排出液體的一種人工舉升方式。連續(xù)氣舉適用于油層供液能力較好且能量較充足的油井，連續(xù)氣舉井的采油原理與自噴井相似，其區(qū)別是氣舉井需要人為注入高壓氣體補(bǔ)充能量；而自噴井則完全依靠油層本身能量。（2）間歇?dú)馀e間歇?dú)馀e是向油套環(huán)空內(nèi)周期性地注入高壓氣體，氣體迅速進(jìn)入油管內(nèi)形成氣塞，將停注期間井中的積液推至地面的非常規(guī)氣舉采油方式。采用間歇?dú)馀e時(shí)，地面一般需要配套使用間歇?dú)馀e控制器（周期時(shí)間控制器）。四、計(jì)算啟動(dòng)壓力如果壓縮機(jī)的額定壓力小于啟動(dòng)壓力PcPe，則氣體無法進(jìn)入油管舉出井筒中的液體，氣舉將無法啟動(dòng)。啟動(dòng)壓力的大小

16、與氣舉方式，油管下入深度L，油管沉沒深度h，油、套管直徑D、d，油層吸液能力有關(guān)。液體未流出井口 Pe=（h+h）Lg液體流出井口 Pe=LLg假設(shè)環(huán)空液體全部被吸入地層 Pe=hLg所以啟動(dòng)壓力范圍 hLg =Pe= LLg第三章 有桿泵采油一、概念及定義沖程（Stroke）：柱塞上下運(yùn)動(dòng)一次稱為一個(gè)沖程，也稱為一個(gè)抽汲周期。沖次：每分鐘內(nèi)完成上、下沖程的次數(shù)，n。光桿沖程：懸點(diǎn)在上、下死點(diǎn)間的位移S?；钊麤_程：活塞在上、下死點(diǎn)間的位移Sp。扭矩因數(shù)（Torque Factor）：?jiǎn)挝粦尹c(diǎn)載荷在曲柄軸上產(chǎn)生的扭矩。泵效PE（Pump Efficiency）：抽油井的實(shí)際產(chǎn)液量與泵的理論排量之

17、比稱為泵的容積效率，油田習(xí)慣稱之為泵效。v=Q/Qt氣鎖（Gas Locking）：在抽汲時(shí)由于氣體在泵內(nèi)的膨脹和壓縮，泵閥無法打開，始終處于關(guān)閉狀態(tài)，出現(xiàn)油井不出油的現(xiàn)象。動(dòng)液面（Dynamic Fluid Level）：油井生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)，油套管環(huán)行空間的液面。靜液面（Static Fluid Level）：關(guān)井后環(huán)形空間中液面恢復(fù)到靜止（與地層靜壓相平衡）時(shí)的液面。二、填空1、典型的有桿抽油裝置主要由三部分組成，即抽油機(jī)（pumping unit）、抽油泵（sucker rod pump）、抽油桿柱（sucker rod string），習(xí)慣上稱為“三抽”設(shè)備。2、抽油機(jī)按其基本結(jié)構(gòu)可分為游

18、梁式（俗稱磕頭機(jī)）和無游梁式兩大類。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，游梁式抽油機(jī)分為常規(guī)性、異相型、前置型、異型。3、抽油機(jī)主要有游梁-連桿-曲柄（四連桿）機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)（減速器）、動(dòng)力設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）和輔助裝置等四部分組成。4、抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定閥、游動(dòng)閥四部分組成。5、抽油泵按在油管中的固定方式分為管式泵、桿式泵，按泵筒結(jié)構(gòu)分為整筒泵、組合泵。6、抽油機(jī)平衡方式分為機(jī)械平衡（mechanical balance）和氣動(dòng)平衡（air balance）兩大類，機(jī)械平衡又分為游梁平衡（beam balance）、曲柄平衡（crank balance）、復(fù)合平衡（combined balance）。三、

19、簡(jiǎn)答1、“三抽”設(shè)備工作原理。抽油機(jī)：電動(dòng)機(jī)（或其他動(dòng)力機(jī)）通過傳動(dòng)皮帶將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給減速器的輸入軸，經(jīng)減速后由低速旋轉(zhuǎn)的曲柄通過四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)游梁作上下往復(fù)擺動(dòng)，游梁前端圓弧狀的驢頭經(jīng)懸繩器帶動(dòng)抽油桿住作上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。抽油泵：上沖程抽油桿柱向上拉動(dòng)柱塞，游動(dòng)閥因承受油管內(nèi)液柱壓力一開始就關(guān)閉；泵內(nèi)容積增大，壓力下降，固定閥打開，原油被吸入泵內(nèi)；柱塞上行時(shí)一段液體將排出井口；所以上沖程是泵內(nèi)吸入液體，井口排出液體的過程，造成吸液進(jìn)泵的條件是泵內(nèi)壓力（吸入壓力）低于沉沒壓力。下沖程抽油桿柱向下推動(dòng)柱塞，固定閥一開始就關(guān)閉；泵內(nèi)壓力增高，游動(dòng)閥被頂開，柱塞下面的液體進(jìn)入柱塞上面，由于有相

20、當(dāng)于沖程長度的一段光桿從井外進(jìn)入油管，井口將排擠出相當(dāng)于這段光桿體積的液體；所以下沖程是泵向油管內(nèi)排液的過程，造成泵排出液體的條件是泵內(nèi)壓力高于柱塞以上的液柱壓力。抽油桿柱：上經(jīng)光桿連接抽油機(jī)，下接抽油泵的柱塞，其作用是將地面抽油機(jī)懸點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞給井下抽油泵。2、游梁式抽油機(jī)類型及特點(diǎn)。常規(guī)性：曲柄軸中心基本位于游梁尾軸承的正下方，上下沖程運(yùn)行時(shí)間相等。異相型：曲柄軸中心與游梁尾軸承存在一定的水平距離，曲柄平衡重臂中心線與曲柄中心線存在偏移角；上沖程的曲柄轉(zhuǎn)角明顯大于下沖程，降低了上沖程的運(yùn)行速度、加速度和動(dòng)載荷，達(dá)到減小抽油機(jī)載荷、延長抽油桿壽命和節(jié)能的目的。前置型：支架位于游梁的一端，

21、驢頭和曲柄連桿同位于另一端；上沖程運(yùn)行時(shí)間長于下沖程運(yùn)行時(shí)間，降低了上沖程運(yùn)行速度、加速度和動(dòng)載荷；前置型多為重型長沖程抽油機(jī)，除采用機(jī)械平衡外還采用氣動(dòng)平衡。3、游梁式抽油機(jī)型號(hào)表示法。4、抽油機(jī)為什么要平衡？平衡的基本原理，平衡方式及適用條件。 （1）如果抽油機(jī)沒有平衡裝置，當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于上、下沖程中懸點(diǎn)載荷極不均衡，滿足上沖程載荷的電機(jī)，在下沖程中將做負(fù)功，從而造成抽油機(jī)在上下沖程中受力極不平衡。其后果是：嚴(yán)重降低電動(dòng)機(jī)的效率和壽命；使抽油機(jī)發(fā)生激烈振動(dòng)；會(huì)破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，惡化抽油桿和泵的工作條件。因此，抽油機(jī)必須采用平衡裝置。（2）平衡原則：電動(dòng)機(jī)在上下沖程中

22、做功相等。下沖程過程中以某種方式把抽油桿柱所放出的能量、電動(dòng)機(jī)提供的能量?jī)?chǔ)存起來，到上沖程時(shí)再釋放出來幫助電動(dòng)機(jī)做功。簡(jiǎn)單的方法是在抽油機(jī)游梁后臂上加一重物，在下沖程中讓抽油桿自重和電動(dòng)機(jī)一起對(duì)重物做功；而在上沖程時(shí)，則讓重物儲(chǔ)存的能量釋放出來幫助電動(dòng)機(jī)做功。Aw=Amd+AdAu=Aw+AmuAu、Ad懸點(diǎn)在上、下沖程做的功；Amu、Amd電動(dòng)機(jī)在上、下沖程做的功；Aw重物的能量根據(jù)電動(dòng)機(jī)上下沖程做功相等的平衡準(zhǔn)則 Amd= Amu Aw=（Au +Ad）/2（3）游梁平衡適用于小型抽油機(jī)，曲柄平衡適用于大型抽油機(jī)，復(fù)合平衡多適用于中型抽油機(jī)。5、影響泵效的因素，提高泵效的措施影響因素（1）

23、環(huán)境因素：井深及井身結(jié)構(gòu)、供液能力、流體物性（氣油比、飽和壓力、含水、粘度和流體密度、含砂量、含蠟量、腐蝕性介質(zhì)等）。（2）機(jī)械因素（硬件）：泵（結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、材料、安裝、泵隙、抗腐性、耐磨性）、抽油桿（尺寸、強(qiáng)度）等。（3）工作方式（軟件）：泵深、抽汲參數(shù)（D、S、n）、套壓控制等。措施：（1）選擇合理的抽汲參數(shù)，一般是指沖程S、沖次n及泵徑D。（2）合理利用氣體能量及減少氣體的影響，措施是確定合理的防沖距和沉沒度。（3）使用必要的井下器具，如油管錨、氣砂錨、砂錨、氣錨或井下氣液分離器。6、示功圖分析靜載荷作用下的理論示功圖B) 氣體和充不滿對(duì)示功圖的影響上沖程時(shí)，固定閥打開滯后（B點(diǎn)），加載

24、變緩。下沖程時(shí)，游動(dòng)閥打開滯后（D點(diǎn)），卸載變緩（CD）。泵的余隙越大，進(jìn)入泵內(nèi)的氣量越多，則DD線越長，示功圖的“刀把”越明顯。充滿系數(shù) =ADAD泵效降低 g=DD/S卸載線較氣體影響的卸載線陡而直。因柱塞撞擊液面（液擊）在抽油泵上會(huì)造成很高的沖擊應(yīng)力，使載荷線出現(xiàn)波浪?？焖俪榧硶r(shí)往往因液擊發(fā)生較大的沖擊載荷使圖形變形得很厲害。（2）泵漏失對(duì)示功圖的影響 上沖程時(shí)，懸點(diǎn)載荷不能及時(shí)上升到最大值，使加載緩慢。上沖程后半沖程時(shí)，懸點(diǎn)載荷提前卸載，到上死點(diǎn)時(shí)懸點(diǎn)又降至C”點(diǎn)。柱塞有效吸入行程 Spef=BC泵效近似為 v=BC/S延緩了卸載過程，同時(shí)也使排出（游動(dòng)）閥不能及時(shí)打開。下沖程的后半沖

25、程使排出閥提前關(guān)閉（A點(diǎn)），懸點(diǎn)提前加載。柱塞有效排出沖程 Spef=DA泵效近似為 v= DA/S(3)柱塞遇卡上沖程中，懸點(diǎn)載荷先是緩慢增加，將被壓縮而彎曲的抽油桿柱拉直，到達(dá)卡死點(diǎn)位置后，抽油桿柱受拉而伸長，懸點(diǎn)載荷以較大的比例增加。下沖程中，先是恢復(fù)彈性變形，到卡死點(diǎn)后抽油桿柱被壓縮而發(fā)生彎曲。 所以，在卡死點(diǎn)之前后懸點(diǎn)以不同的比例增載或減載，示功圖出現(xiàn)兩個(gè)斜率段。（4）帶噴井的示功圖在抽汲過程中，游動(dòng)閥和固定閥處于同時(shí)打開狀態(tài)，液柱載荷基本上不能作用于懸點(diǎn)。示功圖的位置和載荷變化的大小取決于噴勢(shì)的強(qiáng)弱及抽汲液體的粘度。（5）抽油桿柱脫斷抽油桿斷脫后的懸點(diǎn)載荷實(shí)際上是斷脫點(diǎn)以上的抽油桿

26、柱重量。圖形的位置取決于斷脫點(diǎn)的深淺。脫斷位置 fd力比，N/mm（6）其他情況7、提高系統(tǒng)效率的措施（1）節(jié)能型技術(shù)裝備。1）節(jié)能型抽油機(jī)；2）節(jié)能電動(dòng)機(jī)；3）天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)；4）采用扶正器和滾輪接箍；5）玻璃鋼抽油桿（空心抽油桿、連續(xù)抽油桿）。（2）加強(qiáng)抽油機(jī)井的科學(xué)管理水平。1）對(duì)機(jī)桿泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)（參數(shù)設(shè)計(jì)）；2）調(diào)抽油機(jī)平衡；3）適當(dāng)調(diào)節(jié)皮帶及盤根盒的松緊程度。（3）采用監(jiān)測(cè)控制技術(shù)。1）泵空控制技術(shù)（啟、停）；2）變速控制技術(shù)（根據(jù)載荷）。8、抽油泵類型特點(diǎn)及適用條件管式泵：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，在相同直徑油管內(nèi)允許下入的泵徑較桿式泵大，因?yàn)榕帕看?。但起下泵作業(yè)時(shí)，需要起下全部油管，且修

27、井作業(yè)時(shí)間長，費(fèi)用高。適用于下入深度不大，產(chǎn)量較高的井。桿式泵：與管式泵相比結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，在相同直徑油管內(nèi)允許下入的泵徑較管式泵小。但桿式泵是整泵通過油管下井，泵內(nèi)各精密部件得到良好保護(hù)，不易損傷柱塞；起下泵時(shí)無需起下油管，檢泵方便；可用于深井；形式多樣，選擇余地大。組合泵：為了便于加工和保證質(zhì)量，襯套分段加工，然后組裝在泵筒內(nèi)，這類泵稱為襯套泵或組合泵。在長途運(yùn)輸和使用中易發(fā)生“錯(cuò)缸”，即襯管錯(cuò)位。整筒泵：與組合泵相比，具有泵效高、沖程長、形式多、規(guī)格全、重量輕、裝卸方便、不會(huì)發(fā)生“錯(cuò)缸”等優(yōu)點(diǎn)。9、抽油桿柱與液柱之間摩擦的主要影響因素，稠油井如何減小其摩擦力？（1）主要影響因素是井

28、液粘度和抽油桿本體的運(yùn)動(dòng)速度。（2）在抽油井中，為了減小摩擦力，可采取摻稀油或加熱以降低井液粘度，加大油管降低井液流速等措施。此外，盡可能減小下沖程時(shí)的動(dòng)載荷，以免下行程載荷過小。故抽油井更宜采用低沖次、長沖程的工作方式。10、抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮如何影響柱塞沖程？在上沖程初期，光桿從下死點(diǎn)A向上移動(dòng)，由于桿柱伸長和油管柱縮短，柱塞與泵筒之間沒有相對(duì)位移。此時(shí)，游動(dòng)閥和固定閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，抽油泵不出油。只有當(dāng)光桿從位置A上移到位置B之后，即光桿上行距離超過這段無效行程之后，隨光桿上行，柱塞才相對(duì)于泵筒向上移動(dòng)，讓出泵筒空間。當(dāng)泵內(nèi)壓力低于泵口沉沒壓力時(shí)，固定閥被頂開，這時(shí)才開始吸液進(jìn)泵

29、。同理，在下沖程初期，光桿從上死點(diǎn)C向下移動(dòng)，由于桿柱縮短和油管伸長，柱塞與泵筒之間沒有相對(duì)位移。此時(shí)，游動(dòng)閥和固定閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。只有當(dāng)光桿從位置C下移到位置D后，即光桿下行距離超過之后，隨光桿繼續(xù)下行，柱塞才相對(duì)于泵筒向下移動(dòng)，擠壓泵內(nèi)液體，泵壓增高到大于柱塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)閥被頂開，這時(shí)泵內(nèi)液體才被排到柱塞上面。11、抽油桿柱的自重伸長會(huì)影響柱塞沖程嗎？為什么？會(huì)。在抽油桿上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其自身的慣性力會(huì)周期性的變化，結(jié)果是在上沖程的前半沖程和下沖程的后半沖程桿柱伸長量增加，而在上沖程的后半沖程和下沖程的前半沖程桿柱伸長量減少。四、計(jì)算泵的理論排量（pump displacement

30、）假設(shè)活塞沖程等于光桿沖程，活塞讓出的體積完全被原油充滿，抽油系統(tǒng)無損失。Qtm3/d；Ap柱塞截面積，m2；D泵徑，m；S光桿沖程，m；n沖次，min-1懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與D點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)的投影C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)相同 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)：0r/l=0.7認(rèn)為基本達(dá)到平衡平衡調(diào)整方法：游梁平衡，調(diào)整平衡重；復(fù)合平衡和曲柄平衡，優(yōu)先改變平衡半徑。R0時(shí)，平衡塊向外移；R0時(shí)，平衡塊向里移。Wcb曲柄平衡塊重電動(dòng)機(jī)功率 zc傳動(dòng)效率等值扭矩Me：用一個(gè)固定扭矩代替變化的實(shí)際扭矩，使其電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件相同，則此固定扭矩稱為實(shí)際變化扭矩的等值扭矩。 MekMmax 取k=0.6泵效分析v=sL/BLBL=

31、Bo（1-fw）+Bwfws柱塞沖程系數(shù)；泵的充滿系數(shù)；L漏失系數(shù)；BL液體的體積系數(shù)由于慣性力作用產(chǎn)生柱塞沖程增量 考慮靜載荷和桿柱慣性力柱塞沖程 Sp=S+i-柱塞沖程系數(shù) API方法 Kt=EAt/LpF0=WLSKr=S/(ErLp)N0=74520/Lp 單級(jí)桿柱Fc=1 N0=FcN0充滿系數(shù) =VL/VpVL上沖程吸入泵內(nèi)的液體體積Vp上沖程活塞所讓出的體積 Vg泵內(nèi)氣體體積VL泵內(nèi)液體體積Vs 下死點(diǎn)泵內(nèi)剩余體積泵內(nèi)油氣比 R= Vg / VL泵余隙比 K= Vs / Vp氣鎖=0減小K和R值是減小氣體影響，提高充滿系數(shù)的兩個(gè)重要途徑。減小K，減小防沖距，增大柱塞沖程。降低R，

32、增加沉沒深度以提高泵的沉沒壓力，使用氣錨使氣體在泵外分離。泵內(nèi)條件下（P0.5MPa以上,稠油則更高些沉沒壓力 忽略余隙和泵吸入壓降，則Zg和BL1Tsc、Psc標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，20，101.325kPaA)折算應(yīng)力強(qiáng)度條件應(yīng)力幅 a=（max-min）/2折算應(yīng)力 B)API最大許用應(yīng)力強(qiáng)度條件（修正Goodman法）許用應(yīng)力 Sall=（b/4+0.5625min）SF b抽油桿柱抗張強(qiáng)度，SF使用系數(shù)應(yīng)力范圍比 =（max-min）/（Sall -min） 要求小于1環(huán)空液面探測(cè)生產(chǎn)壓差 H=Hs-Hf QL=K（Hs-Hf）=K(Lf-Ls)Hs、Ls靜液面的高度、深度Hf、Lf動(dòng)液面的高度

33、、深度折算液面 Pc測(cè)液面時(shí)的套管壓力采液指數(shù) （使用折算液面）單聲道回聲儀 L、Ly液面深度、音標(biāo)深度 S、Sy液面波長度、音標(biāo)波長度 A為井口反射波記錄點(diǎn)，B為音標(biāo)反射波記錄點(diǎn)，C為液面反射波記錄點(diǎn)雙聲道回聲儀：A筆為液面反射曲線，B筆為油管接箍的反射線系統(tǒng)效率分析抽油系統(tǒng)效率（total efficiency of the pumping system）：系統(tǒng)有效功率P有與系統(tǒng)輸入功率P入的比值。井下效率井：指抽油系統(tǒng)的有效功率（水功率）P有與光桿功率P光的比值。地面效率地：即為抽油機(jī)效率，是指光桿效率P光與抽油機(jī)出入功率P入的比值。K-有效載荷系統(tǒng)系數(shù)，1、2、3電動(dòng)機(jī)、皮帶及減速器、

34、四連桿機(jī)構(gòu)的效率有效功率（effective power）：指在一定揚(yáng)程下，以一定排量將井下液體舉升到地面所需的功率，也稱水功率（hydraulic power）。 Lf動(dòng)液面深度，Pt、Pc油壓、套壓電動(dòng)機(jī)輸入功率：拖動(dòng)抽油機(jī)所用電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸入功率。光桿功率（polished rod power）：抽油機(jī)傳遞給光桿的功率。包括光桿提升液體和克服井下各種阻力所消耗的功率。 A示功圖面積，mm2；sd示功圖減程比，m/mm；fd示功圖力比，N/mm第四章 無桿泵采油一、概念及定義泵的特性曲線（Pump Performance Curve）：指泵的排量、壓頭、功率、效率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。二、

35、填空1、無桿泵類型有潛油電泵（ESP，electric submersible pump）、螺桿泵（PCP，progressing cavity pump）、水力活塞泵（HP，hydraulic pump）、水利射流泵（JP，jet pump）。2、螺桿泵采油系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)方式可分為地面驅(qū)動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩大類，地面驅(qū)動(dòng)按不同驅(qū)動(dòng)形式又可分為皮帶傳動(dòng)和直接傳動(dòng)兩種形式，井下驅(qū)動(dòng)也可分為電驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種形式。3、潛油螺桿泵類型有單螺桿、雙螺桿、三螺桿。三、簡(jiǎn)答1、ESP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：（1）井下機(jī)組部分：電機(jī)、保護(hù)器、氣液分離器、多級(jí)離心泵；（2）電力傳輸部分：潛油電纜；（3）地面控制

36、部分：接線盒、控制屏和變壓器；（4）附屬部件：?jiǎn)瘟鏖y、泄油閥、扶正器、井下壓力測(cè)量?jī)x表和變速驅(qū)動(dòng)裝置。工作原理：地面電源通過變壓器、控制屏和電纜將電能輸送給井下電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)多級(jí)離心泵葉輪旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把井液舉升到地面。2、PCP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工作原理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：（1）地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵主要由電控箱、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、聯(lián)接器、抽油桿及井下抽油裝置，輔助器具組成。（2）井下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由四極潛油電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、行星齒輪減速器、減速器保護(hù)器、吸入口、螺桿泵組成。工作原理：當(dāng)螺桿在襯套內(nèi)偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成一系列密封腔，流體就是通過這些密封腔從泵吸入口到排出口的。當(dāng)泵吸入端第一個(gè)密封腔的容積增大時(shí)，壓力下降，

37、流體進(jìn)入這個(gè)腔室，隨著螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)腔室開始封閉，并向排出口移動(dòng)，流體通過密封腔壓力不斷上升。3、HP工作原理高壓動(dòng)力液經(jīng)動(dòng)力液管柱注入井中，驅(qū)動(dòng)水力活塞泵上的液馬達(dá)，使動(dòng)力液高壓勢(shì)能變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。液馬達(dá)驅(qū)動(dòng)泵，泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的靜壓，使產(chǎn)出流體采到地面。4、JP工作原理 射流泵通過噴嘴將動(dòng)力液高壓勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚賱?dòng)能。在喉管內(nèi)，高速動(dòng)力液與低速產(chǎn)液混合，進(jìn)行動(dòng)量交換。通過擴(kuò)散管將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，將混合物采到地面。四、計(jì)算ESP特性：在給定轉(zhuǎn)速（60Hz，3500r/min），在相對(duì)密度為1、粘度為1mPas的清水測(cè)試條件下測(cè)取，也稱為泵的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線。額定工作點(diǎn)：效率最高點(diǎn)軟啟動(dòng)：

38、啟動(dòng)泵時(shí)緩慢增加排量仿射定律：轉(zhuǎn)速、相對(duì)密度，粘度對(duì)泵特性的影響選泵設(shè)計(jì) 應(yīng)滿足：（1）必需使泵在最高效率點(diǎn)附近工作，至少不應(yīng)超出最佳排量范圍；（2）泵的額定排量必須和井的產(chǎn)能協(xié)調(diào)，額定壓頭必須等于井的總動(dòng)壓頭；（3）電動(dòng)機(jī)功率必須滿足泵舉升流體所需的功率。（1）確定泵吸入口壓力假設(shè)不同的泵吸入壓力Pi，計(jì)算相應(yīng)的進(jìn)泵含氣率fg地層原油飽和壓力下的溶解氣油比 Rsb=0.02124g（Pb101.76875/o-0.001638T）1.205 PbMPa，T由校正得到原油溶解氣油比Rs泵口條件下的天然氣體積系數(shù) Bg=3.44710-4Z（T+273）/P原油體積系數(shù) 進(jìn)泵含氣率 Rgo進(jìn)泵氣

39、油比得到不同泵吸入口壓力Pi與含氣率fg的表，如圖如果潛油電泵機(jī)組使用旋轉(zhuǎn)式分離器，應(yīng)取進(jìn)泵含氣率0.25，從上表得出對(duì)應(yīng)的泵吸入口壓力。（2）計(jì)算油層中部流壓忽略氣體影響，按單相流計(jì)算L=fww+（1-fw）oPwf=P+（H中-Lp）L/100（3）根據(jù)油井產(chǎn)能確定其產(chǎn)液量（油、氣、水三相IPR）（4）多級(jí)離心泵的選擇根據(jù)垂直管單相液流方法計(jì)算泵排出口壓力（從井口計(jì)算）油井總動(dòng)壓頭 H=100（Pd-Ps）/L由泵的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線，選擇排量接近最高效率點(diǎn)的最高泵效的泵，讀出單級(jí)泵的壓頭、功率和效率。泵級(jí)數(shù) 由分離器的分離效率，選擇分離器。（5）電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)功率 HpkW，qL井液流量，

40、m3/s選擇電動(dòng)機(jī)。選擇保護(hù)器：保護(hù)器應(yīng)根據(jù)電機(jī)和泵的規(guī)格、電機(jī)功率和井溫進(jìn)行選擇。（6）選擇電纜：壓降損失應(yīng)小于21V/304.8mU=21/304.8L（7）選擇變壓器變壓器容量 BYQkVA，U、I電動(dòng)機(jī)的額定電壓、電流（8）選擇附屬部件，如根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓、電流選擇控制柜。第五章 注水一、概念及定義水質(zhì)（Water Quality）：是水和其雜質(zhì)共同表現(xiàn)的綜合性特性，它又是描述水體質(zhì)量的指標(biāo)。水質(zhì)指標(biāo)（Water Quality Specifications）設(shè)計(jì)必須根據(jù)油層配伍性要求，從注入水油層防堵、注水系統(tǒng)防腐和防垢的機(jī)理出發(fā)，根據(jù)大量的模擬試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果，提出配伍性注水水質(zhì)方

41、案。油田注入系統(tǒng)是油田注水地面系統(tǒng)和井筒流動(dòng)系統(tǒng)的總稱。吸水指數(shù)（Injectivity Index）：表示注水井在單位井底壓差下的日注水量，表征油層吸水能力的大小。視吸水指數(shù)（Apparent Warer Injectivity Index） 相對(duì)吸水量（Relative Water absorbing rate）：表示在同一注水壓力下，某一層吸水量占全井吸水量的份額。分層注水指示曲線：注水層段注入壓力與注水量的關(guān)系曲線。嘴損曲線：配水嘴尺寸、配水量和通過配水嘴的節(jié)流損失三者之間的定量關(guān)系。二、填空1、油田注水系統(tǒng)可分為油田供水系統(tǒng)、油田注水地面系統(tǒng)、井筒流動(dòng)系統(tǒng)、油藏流動(dòng)系統(tǒng)。2、注入系統(tǒng)

42、由注水站（waterflood station）、配水間（water distribution station）、注水井（water injection well，WIW）、注水管網(wǎng)等組成。3、分層注水管柱一般分為兩類，同心式注水管柱和偏心式注水管柱。按配水器結(jié)果一般分為三類，即固定配水管柱、活動(dòng)配水管柱、偏心配水管柱。4、測(cè)定分層吸水能力的方法有同位素載體法，投球測(cè)試法，浮子式流量計(jì)。三、簡(jiǎn)答1、注水引起油層傷害的主要原因是什么？ （1）注入水與油層水不配伍；（2）注入水與油層巖石礦物不配伍；（3）注入水中懸浮物造成的油層堵塞；（4）注入條件變化，如流速、溫度變化和壓力變化的影響。2、油田生產(chǎn)對(duì)注水水質(zhì)的基本要求是什么？ 水質(zhì)穩(wěn)定，與油層水相混不產(chǎn)生沉淀；水注入油層后不使粘土礦物產(chǎn)生水化膨脹或懸濁；采用二種水源混合時(shí)，應(yīng)實(shí)驗(yàn)證明配伍性好；低腐蝕、低懸??；水源評(píng)價(jià)與選擇符合標(biāo)準(zhǔn)。3、油田注水