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三、储集层的渗透性
储集层的渗透性是指在一定压差下，储集层本身允许流体通过的能力。
同孔隙性一样，渗透性也是储集层重要参数之一，它不仅控制着储能，还控制着产能。
岩石渗透性的好坏用渗透率来表示。
渗透率可分为绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率。
（一）绝对渗透率
当单相流体充满岩石孔隙，且流体不与岩石发生任何物理化学反应，流体的流动性符合达西直线渗透定律时，所测得的岩石对流体的渗透能力称为该岩石的绝对渗透率。
计算公式（达西公式）为：
Qµ
L
K=-----------（5-1-1）
AΔp
试中K——岩石的绝对渗透率，µ
m2；
A——岩样截面积，cm2；
L----岩样长度，cm；
µ
----流体粘度，mPa.s；
Δp---岩样两端压差，Mpa；
Q----压差为Δp下的流量，cm3/s。
渗透率的旧单位是达西，它的物理意义是：
当粘度为1mPa.s的液体在其两端的压差为0.1Mpa的压差作用下，经过长度为1cm、桔面积为1cm2的岩石（渗流），那么在1s内流过的液体体积为1cm3，则该岩石的渗透率为1D（1D=0.987µ
m2）。
绝对渗透率理论上讲它反映的是岩石本身属性。
如用空气测定的油层渗透率叫绝对渗透率，也叫空气渗透率。
它反映岩石的物理性质，其单位为微米平方（µ
（二）有效渗透率
在实际油层内，岩石孔隙并非只被单相流体所饱和，而是两相（油—水、气—水、油—气）或者是三相（油—气—水）流体共同存在。
它们不仅与岩石发生各种物理化学作用，而且各相流体之间相互干扰，岩石对每种相的渗透作用与单相流体有很大的差别。
为了表示岩石对每一种相流体的渗透性，提出了有效渗透率或相对渗透率的概念，其单位为微米平方（µ
所谓岩石有效渗透率是指当岩石孔隙为多相流体通过时，岩石对每一种流体的渗透率。
它既反映了油层岩石本身的属性，而且还反映了流体性质及其在岩石中的分布。
（三）相对渗透率
在实际应用中，为了应用方便，也为了便于对比出各相流体阻力的比例大小，提出了相对渗透率的概念。
某一相流体的相对渗透率是指该相流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值，它是衡量某一流体通过岩石的能力大小的直接指标，为无因次量。
大量的油田开发及实验证明：
有效渗透率和相对渗透率不仅与岩石性质有关，而且与流体的性质和饱和度有关。
这里先学习一个相关的重要概念：
岩石中所含油或水的体积与岩石孔隙体积的比值就叫含油饱和度或含水饱和度，常用百分数表示：
含油饱和度=岩石中含油的体积/岩石孔隙体积×
100%
含水饱和度=岩石中含水的体积/岩石孔隙体积×
相对渗透率曲线：
相对渗透率曲线就是把某相的相对渗透率与饱和度的关系用曲线表示出来，如图5-1-1所示：
从曲线中可以看出：
随着某相流体饱和度的增加，其有效渗透率和相对渗透率均增加，直到全部为该种单相流体的饱和度，此时其有效渗透率等于绝对渗透率，相对渗透率等于1。
四、孔隙度与渗透率的关系
孔隙度与渗透率是储集层岩石的两个基本属性，它们之间没有严格的函数关系，因为影响它们的因素很多，一般来说有效孔隙度大，则绝对渗透率也高，在有效孔隙度相同的条件下，孔隙直径小的岩石比直径大的岩石渗透率低，孔隙形状复杂的岩石比形状简单的岩石渗透率低。
第二节油层及其分类
前面介绍的储集层已是把油藏放大且拉近了一步，现在我们再把它拉近放大一次，即油层——这个油田开采过程中始终离不开的研究对象，详细地学习掌握有关油层的概念内涵。
油层广义概念是指，储集层内凡是含有油气条件的岩层都叫油（气）层。
在地质上又把它进一步划分为：
单油层、隔层、夹层、油层组、油砂体等，如图5-1-2所示。
单油层：
是指上下泥岩分隔的具有含油条件的砂岩、粉砂岩等岩层，如图5-1-4所示，本图共有7个油层。
油层组：
是指油层分布状况、油层性质基本相同，在一套相似的沉积环境下形成的油层的组合，如图5-1-3所示，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ个油层组。
隔层：
是油层剖面中渗透率相对很低或不渗透的岩层。
在注水开发的油田中可以利用隔层来封隔开上下不同层系的油层而防止注入水时发生相互窜通，如图5-1-4所示，共有6个隔层。
夹层：
一是指油层以外的其他特低渗透或不渗透岩层；
二是指在较厚的油层内部有一段很薄的不渗透泥岩，或是有一段在物性上与油层本身相比，渗透率较低的物性夹层，如图5-1-4所示，为物性夹层，它是油田开发中后期调整挖潜的对象。
图5-1-2某油藏油层局部剖面图
图5-1-3图5-1-2的局部放大图
油层厚度：
一般是指某井某层段的砂岩（岩层）的厚度或油层组整体厚度。
有效厚度：
是指某一油层（或油层组）在现有开采工艺技术条件下能够开采出具有工业价值的原油的油层厚度。
它比油层厚度小，单位为米（m）。
有效厚度与有效渗透率是油田开发过程中方案调整、挖潜等两个非常重要参数；
两者之积叫地层系数，是油层（单井、区块等）产油能力的主要参数（标志）。
图5-1-4图5-1-3的局部又一次放大图
第二章油田开发方案
第一节开发层系的划分
一、开发层系划分的意义
开发层系的划分是非常重要的，特别是我国大多数油田是非均质多油层油田，各油层的特性往往彼此差异很大，合采是不行的。
其意义是：
（1）合理划分开发层系，有利于充分发挥各类油层的作用；
（2）划分开发层系是部署井网和规划生产设施的基础；
（3）采油工艺技术的发展水平要求进行划分开发层系等。
二、开发层系划分的原则
开发层系划分主要目的是把特征相近的油层合在一起，以注水开发油田为例，一般原则是（结合后面的开采方式理解）：
（1）独立的开发层系，必须具有一定的经济上允许的可采储量，满足一定的采油速度和稳产时间；
（2）独立的开发层系上下必须具有良好的隔层，确保层系间不发生窜通和干扰；
（3）同一开发层系内的各油层物性应尽可能接近，减少层间矛盾；
（4）同一开发层系的各油层，其构造形态、油水分布、压力系统和原油性质，应基本接近；
（5）同一开发层系必须具有经济上合理的、较稳定的生产能力，不宜过细以及满足采油工艺技术的要求。
第二节油藏驱动方式
油藏驱动就是油层采用什么能量来驱油。
一般油藏内油层中油、气、水构成一个统一的水运动系统，在油层未被打开时，油、气、水处于平衡状态，油层内部承受着较大压力而具有潜在的（天然）能源，这些潜在能量，在开采时就是油气在油层中流动的动力来源，而油层中这种天然能量有以下五种。
（1）边水或底水压头：
通常是油气流动的主要动力，在开采过程中，油水界面不断向油井方向移动，向油藏内部移动。
（2）气顶压头：
当地层压力下降时，依靠气顶气膨胀驱油，在开采过程中，油气界面下移，移向油井方向。
（3）溶解气：
当油层压力低于饱和压力时，气体从原油中逸出并不断膨胀，达到驱油目的。
随着原油中气体消耗增多，油层能量就逐渐趋近枯竭。
（4）流体和岩石的弹性：
当油层压力降低时，油层中的流体和岩石产生弹性膨胀，达到驱油的目的。
油层的含水区往往很大，它的膨胀总体积也就很大。
（5）石油的重力：
当地层倾角较大，渗透性较好时有驱油作用。
根据上述驱油能量，油藏驱动分为五种类型：
即水压驱动、弹性驱动、气压驱动、溶解气驱动和重力驱动。
一、水压驱动
水压驱动是靠油藏的边水、底水或注入水的压力作用把石油推向井底的，如图5-2-1所示。
在水压驱动方式下，当采出量不超过注入量时，油层压力、气油比比较稳定，油井生产能力旺盛，如图5-2-2所示的生产特征曲线。
图5-2-1油藏水压驱动示意图
二、弹性驱动
弹性驱动是钻开油层后，地层压力下降，引起地层及其中液体发生弹性膨胀，体积增大，从而把石油从油层推向井底，这种驱动方式称为弹性驱动，是油藏的主要驱油动力来源。
如图5-2-3所示的生产特征曲线，其驱油特点是，开采过程中天然气处于溶解状态，日产油量不变，气油比稳定，油层压力逐渐下降。
图5-2-2水压驱动生产特征曲线图5-2-3弹性驱动生产特征曲线
三、溶解气驱动
溶解气驱动依靠石油中溶解气分离时所产生的膨胀力推动石油流向井底，叫溶解气驱动。
这种驱动方式驱油效果差，采收率低，一般不采用。
气压驱动和重力驱动不是通常采用的，此处略。
第三节油田的开发方式
井网布置及油田注水方式已经在初级部分介绍，本节重点介绍井网与层系的关系，及配产配注。
一、井网与层系的关系
井网与层系的关系实际是平面与剖面的关系，是学习掌握的难点。
在不同的油田、同一油田不同地质条件的各区块，井网与层系的关系都有差别，下面就以某油田EF区块的井网与层系为例详细介绍。
如图5-2-4、图5-2-5所示，该区块共分为三套井开发，均采用反九点法面积注水；
油层共有七组，其中最上一组有气顶没有射孔，最下面一组油层发育较差也没有射孔；
第三油层组发育较好，单独作为一个层系开采，即第一套井网（11、12、13、…、19井）；
第二、四油层组油层物性较接近合为一个层系开采，即第二套井网（21、22、23、…、29井）；
第五、六油层组油层发育都较差，故也划分为一个层系开采，即第三套井网（31、32、33、…、39井）。
图5-2-4某油田EF区块井网（共计三套反九点法）平面示意图
图5-2-5某油田EF区块层系注采关系（A1向）剖面示意图
二、配产配注
配产配注是油田开发过程中一项非常重要的工作内容，是油田开发原则、层系划分、井网布置及开采方式确定后的首要任务，即配产配注方案的编制。
配产配注就是对于注水开发的油田，为了保持地下流动处于合理状态，根据注采平衡、减缓含水率上升等开发原则，对全油田、层系、区块、井组、单井直至小层，确定其合理产量和合理注水量。
从开采过程和时间上配产配注可分为某一个时期（3-5年）的配产配注方案编制与某一个阶段（6-12月）配产配注方案的调整编制。
第三章机械采油
机械采油在各油田基本都是主力军，它是油田开发初期（无自喷能力的）、中后期的主要采油方式。
随着油田开采生产实践的不断深入以及科学的发展，机械采油的种类越来越多，一般分类如下：
机械采油
其中各油田应用最广的是游梁式抽油机井采油、电动潜油泵井采油以及电动螺杆泵井采油；
而水力活塞泵采油、射流泵采油、无梁式抽油机井采油只在特殊井上采用。
第一节抽油机—深井泵采油
抽油机—深井泵采油，由于其地面机械设备结构简单，机械性能稳定，并与井下深井泵通过高强度的抽油杆连接，故承载能力大，且操作简单，现在是油田上采油的绝对主力军，它由抽油机、深井泵、抽油杆三大部分组成的。
一、抽油机装置
抽油机结构装置，如图5-3-1所示，为常规游梁式曲柄平衡抽油机结构。
图5-3-1常规游梁式曲柄平衡抽油机结构示意图
从图中可以看出游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄机构、减速装置、电力设备和辅助设备四大部分组成，其各部分的作用如下：
动力设备：
动力设备主要是电动机、电动机以三相异步封闭式鼠笼型电动机为主。
减速装置：
减速装置的作用是将电动机的高速旋转运动变为减速箱输出轴的低速旋转运动。
它主要包括减速箱齿轮传动减速和皮带传动减速。
减速箱是抽油机的关键部件之一，它主要是把电动机的高速旋转降低到抽油机工作所需要的转速；
并把输入轴的低扭矩放大到抽油机提升液柱和抽油杆柱所要求的扭矩，通过减速箱把动力传给减速箱两侧输出轴上的曲柄连杆机构。
游梁—连杆—曲柄机构：
该机构主要包括曲柄、连杆、横梁、游梁、驴头等主要部件，其作用是将曲柄轴的旋转运动变为驴头随游梁绕支架轴承的上下往复运动。
（1）游梁：
它是装在支架轴承上，绕支点轴承做摇摆运动，其作用是传递动力、承受载荷的。
通过调整游梁前后、左右，就可以校准驴头中心与井口中心一致。
（2）驴头：
装在游梁最前端，通过悬绳器将光杆、抽油机、活塞等杆柱悬挂在抽油机上，作用是保证抽油时，光杆始终对准井口中心位置，为此驴头的前端是圆弧。
它是以游梁支点为圆心，以轴承到驴头前端长为半径画圆弧。
这样可以保证抽油机在工作时，驴头前端中心点投影与井眼（口）中心基本重合。
辅助装置：
辅助装置主要是基础、底座、支架、及固定螺丝等零部件，它的主要作用是连接和固定抽油机各部件，是抽油机不可缺少的部分。
二、抽油机的工作原理
抽油机由电动机供给动力，经减速箱将电动机高速旋转变为抽油机曲柄的低速运动，并由曲柄—连杆—游梁机构将旋转运动变为抽油机驴头的往复运动，通过抽油杆带动深井泵（抽油泵）工作。
也就是电动机将高速旋转运动传递给减速箱的输入轴，经中间轴和输出轴减速后带动曲柄低速旋转运动，同时曲柄通过连杆经横梁拉着游梁后端上下摆动。
游梁前端装有驴头，活塞以上液柱及抽油杆等载荷均通过悬绳器挂在驴头上，由于驴头随游梁一起上下摆动，驴头便带动深井泵活塞做上下垂直往复运动，这样就将油抽出井筒。
三、新系列游梁式抽油机代号
目前国内各油田矿场使用的游梁式抽油机类型很多，但基本结构与图5-3-1所示相同，只是外形尺寸或某些部位略有区别；
常见的游梁式抽油机还有异相型、前置型等。
（一）前置型游梁式抽油机
常规游梁式抽油机的特点为结构简单、制造容易、维修方便，可全天候运转；
缺点是平衡效果差，效率低。
而前置型游梁式抽油机结构特点是曲柄连杆机构与驴头均位于支架前边，存在一定的极位夹角（15º
左右）和平衡相位角（20º
左右），上冲程时曲柄旋转约195º
，下冲程时约165º
，这样不但光杆加速度小，还降低了悬点载荷，而且使减速器输出扭矩在上冲程时滞后，下冲程时超前，降低了电动机功率，具有节能效果。
缺点是：
不平衡重加大，减速器需安装在支架下面，维修不方便，工作时前冲力较大，影响了机架的稳定性。
（二）异相型游梁式抽油机
异相型游梁式抽油机与常规游梁式抽油机主要有以下两点不同：
一是将减速器背离支架后移，形成较大的极位夹角；
二是平衡块重心与曲柄轴中心连线和曲柄销中心与曲柄轴中心连线之间构成一定的夹角，即平衡相位角。
四、抽油机规格系列标准
按照抽油机规格系列标准，如CYJ12-3.3-70（H）B（F，QY）抽油机型号说明如下（见下页）。
最大冲程为3m，其减速箱曲柄轴最大扭矩为（37×
100）kN·
m，减速箱齿轮为见开线齿轮传动型式，平衡方式为曲柄平衡。
另外还有一些其他特殊系列型号：
CYJQ—前置型、CYJY—异相型、YCYJ—双驴头型、CYJBZ—双摆增程型、CYJP—偏轮式、XCYJ—斜直井可调式等。
特殊代号：
465-365B-120型（最早国内仿美系列型号），其中，465表示最大允许扭矩（465×
1000）1b·
in（35.60kN·
m）；
365表示悬点最大载荷为（365×
100）1b·
in（143.08kN）；
120表示光杆最大冲程（in），120in=3.048m。
CYJ12—3.3—70（H）B（F，Q，Y）
F—复合平衡；
Y—游梁平衡；
B—曲柄平衡；
Q—气动平衡
点啮合圆弧齿轮（无H时为渐开线齿轮传动形式）
减速箱曲柄轴最大允许扭矩，×
100，kN•m
光杆最大冲程，m
选点最大载荷，kN
游梁式抽油机系列代号
五、无游梁式抽油机简介
无游梁式抽油机优点是：
一是长冲程，可满足深井、大排量抽油的需要；
二是悬点运动规律近似简谐运动，变向加速小，动载小，机器运转平稳；
三是平衡效果好；
四是占地面积小。
机型高度较高；
顶部较重；
不太适合高冲次。
第二节抽油泵与抽油杆
抽油泵也称深井泵，它是抽油井装置中的一个重要组成部分，是通过油管和抽油杆下到井中，沉没在液面以下一定深度，靠抽汲作用将油抽至地面的井下设备。
一、抽油泵的类型与结构
根据油井的深度、生产能力、原油性质不同，所需要的抽油泵的类型也不同。
目前国内各油田采用的抽油泵基本都是管式泵和杆式泵，如图5-3-2所示。
（一）管式泵
管式泵的结构特点泵筒连接在油管下部。
按阀的数目分为双阀和三阀管式泵。
双阀管式泵结构简单，如图5-3-2所示。
在活塞上部只有一个排出阀（游动阀），而三阀管式泵在活塞上装有两个排出阀。
它的优点是：
泵径较大、排量大，适用于产量高，油井较浅含砂较多，气量较小的井中；
结构简单，加工方便，价格便宜。
不适用于深井；
由于管式泵工作筒接在油管下端，所以检泵和换泵时需要起出油管。
（二）杆式泵
杆式泵是把活塞、阀及工作筒装配成一个整体，可以用抽油杆直接起下。
杆式泵的结构和管式泵相似，但它多一个外工作筒，外工作筒和油管连接，并带有卡簧和锥体座。
内工作筒卡在卡簧处坐在锥体座上。
当活塞上下运行时，内工作筒固定不动，这样工作与管式泵相同。
检泵方便，起出抽油杆即可起出泵来；
由于杆式泵固定没有打捞装置，所以余隙小了，因此适用于气较大的井；
泵径小，适用于产量低的井；
在下泵前可以试抽，保证了下泵质量。
泵结构复杂，加工难度大，成本高；
由于多一个工作筒，所以泵径小，排量低；
不能用于出砂的井，内外工作筒之间容易因砂堵而把泵卡在油管内。
（四）抽油泵组成部件
抽油泵是由许多零部件组成的，它的质量好坏直接影响着抽油泵的使用期限和排油效率的高低。
图5-3-2抽油泵结构及简化示意图
1、工作筒
工作筒是抽油泵的主体，它由外管、衬套、接箍组成。
外管也叫泵筒，外管内装有多节同心圆柱管的衬套，上、下两端靠压紧接箍压紧，上接箍上连油管，下接箍接固定阀及进油设备。
2、活塞
活塞也叫柱塞，是用无缝钢管制成的空心圆柱体，两端有内螺纹，用以连接游动阀或其他零件。
柱塞两端均有倒角，便于组装，表面镀铬并有环状防砂槽。
3、游动阀
游动阀也叫排出阀，一般油田现场习惯称游动阀，它由阀球、阀座及阀罩组成。
双阀泵只有一个游动阀装在活塞的上端，三阀泵有两个游动阀，分别装在活塞的上下端。
4、固定阀
也叫吸入阀，固定阀等。
它除了有阀球、阀座、阀罩外还有打捞头，供油井作业时捞出或便于其他作业等。
（四）抽油泵型号
抽油泵型号的表示方法如下：
CYB57RHAM4.51.50.6
加长短节长度，m
柱塞长度，m
泵筒长度，m
定位部件型式：
C—皮碗式；
M—机械式
定位部件：
A—顶部定筒式；
B—底部定筒式；
C—底部动筒式
泵筒型式：
H—厚壁泵筒；
L—组合泵筒；
W—薄壁泵筒（金属柱塞泵）；
P—组合泵筒；
S—薄壁泵筒（软密封柱塞泵）
抽油泵型式：
R—杆式泵；
T—管式泵
公称直径，mm
抽油泵代号
抽油泵基本参数，见表5-3-1。
表5-3-1抽油泵基本参数
基本公式
甭的直径mm
柱塞长度系列m
加长短节长度m
连接油管外径mm
柱塞冲程长度范围m
理论排量m3/d
连接抽油杆螺纹直径mm
（SY/T5029-2003）
公称直径
基本直径
杆
式
泵
32
31.8
0.6
0.3
48.3，60.3
1.2-6
14-69
23.813
38
38.1
0.9
60.3．73.0
20-112
26.988
44
44.5
1.2
73.0
27-138
51
50.8
1.5
35-173
57
57.2
1.8
88.9
44-220
63
63.5
2.1
54-259
30.163
管式泵
整
体
筒
60.3，73.0
0.6-6
7-69
10-112
14-138
45.2
22-220
70
69.9
33-328
83
101.6
93-467
95
114.3
112-613
34.925
组
合
10-128
13-138
56
21-220
二、抽油泵工作原理
抽油泵工作原理如图5-3-3所示，当活塞上行[见（a）图]时，游动阀受油管内液柱压力的作用而关闭，排出活塞上部泵筒内液体。
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