采油工程.docx
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采油工程
第一章油井基本流动规律
1.油井流入动态：
在一定地层压力下，油井产量与井底流压的关系。
2.流入动态曲线，简称IPR曲线（InflowPerformanceRelationship）。
介绍：
（横坐标）油井产液量q（标准状态下），（纵坐标）井底流压Pwf（表压）。
当井底压力为平均地层压力（Pr）时（即生产压差Pr—Pwf=0）,无流体流入井筒，故产量为零。
随着井底流压降低，油井产量随生产压差的增大而增大。
当井底流压降至大气压（Pwf=0）时，油井产量达到最大qmax,它表示油层的潜在产能。
就单井而言，IPR曲线反映油层向井的供能能力（即产能）。
3.采油指数Jo：
其数值等于单位生产压差下的油井产量。
它反映油层性质、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。
4.与垂直井相比，水平井具有的优点：
①与直井相比，水平井大大增加了井眼与油藏接触面积，提高泄油效率，也增大了钻遇储层天然裂缝的机会；
②在同一井场上可以钻数口水平井，能控制更大的泄油面积，有利于环境敏感地区以及海上油田的开发；
③由于水平井在一长距离内形成一低压区，而直井是形成一个低压点，所以水平井在其长度上能保持流体较为均匀地流入井筒。
故它有利于开发薄油层和带底水、气顶的油层，可以减缓底水和气顶的锥进；
④从水平井中注入或采出流体能与直井的相应流体形成正交流动状态，有利于提高扫油效率和采收率。
主要缺点：
1钻井完井技术复杂
2工期较长
3水平井的成本和污染程度一般较直井高。
5.多层油藏油井流入动态的特点：
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。
6．气液两相管流（gasliquidtwo-phaseflowinpipes）:
游离气体和液体在圆管中同时流动的现象。
7.气液两相管流的滑脱现象（slipageeffect）：
由于两相物性差异所产生的气相超越液相流动的现象。
8.持液率Hl（holdupliquid）:
在气液两相流动状态（压力P和温度T）下，液相所占单位管段容积的份额。
表达式：
9.气液两相混合物速度：
表示两相混合物总体积流量qm与流通截面面积A之比。
表达式：
10.无滑脱持液率λl：
表示管流截面上液相体积流量与气相混合物总体积流量的比值，也称体积持液率。
表达式：
11.滑脱损失：
因滑脱而产生的附加压力损失。
12．垂直管气液两相流流型：
①泡状流②段塞流③过渡流④环雾流
注：
①段塞流是两相流中举升效率最高的流型；
②过渡流也称之为搅动流。
13．水平管气液两相流流型：
①层状流②间歇流③分散流
14.油嘴（choke），一些自喷井和气井在井口需要安装的节流装置。
①通过调节油嘴尺寸来控制油井油压和注气压力，达到限制和稳定油井产量和注气量的目的。
②对于油井还可以有效地控制底水锥进和地层出砂。
15.嘴流过程产生的压降⑴转化为速度损失⑵消耗于不可逆的涡流损失。
16.油嘴临界流速（chokecriticalflow）：
流体通过油嘴吼道高速流动时，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。
第二章自喷与气举采油
1.自喷（naturalflowing）：
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。
2.人工举升（artificallift）方法：
当油层能量不足时，人为地利用机械设备给井内液体补充能量的方法，将原油举升到地面。
亦称机械采油方法。
3.①节点分析的对象：
油藏至地面分离器的整个油气井生产系统；
②节点分析的基本思想：
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。
③节点分析的实质：
计算机程序化的单井动态模型。
借助与它可以帮助人们理解油气井生产系统中各个（可控制参数）与（环境因素）对整个生产系统产量的影响和变化关系，从而寻求优化油气井生产系统特性的途径。
4.在油气系统中，节点是一个位置的概念。
节点可分为普通节点和函数节点两类。
5.节点分析的基本步骤：
①建立油井模型并设置节点；
②解节点的选择；
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。
（次重点）P45系统分析曲线及其解。
6.节点分析方法及其应用（P46）
7.气举采油：
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。
8.气举采油原理：
基于“U”型管原理，通过地面向油套环空（反举）或油管（正举）注入高压气体，使之与地层流体混合，降低液柱密度和对井底的回压（井底流压），从而提高油井产量。
9.气举采油方式：
（按照注气方式）分为（连续气举）和（间歇气举）。
间歇气举又包括（柱塞气举）、（腔室气举）等特殊方式。
10.气举阀工作原理：
①一种用于井下的压力调节器；
②它通过阀球的开启度来控制注气量的大小，阀球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。
③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）降到某一界面时，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。
11.连续气举卸载过程：
（结合图示）
①顶阀露出前，所有气举阀全打开，套管环空液体与油管连通。
此时，产量没有产生压降；
②顶阀露出，所有阀仍打开，注入气通过顶阀卸载；
③第二级阀露出，所有阀仍打开,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。
在第三极阀露出前，注入气通过第二级阀进入油管并卸载；
⑤第三极阀露出，顶阀仍关闭，第四级阀仍打开，注入气通过第二、三级阀进入油管；
⑥顶阀和第二级阀关闭；第三、四级阀仍打开，注入气通过第三极阀进入油管，卸载继续进行。
第四级阀（底阀）仍在液面以下，若在此注气压力和注气量条件下，排液压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。
第三章有杆泵采油
1.典型的有杆抽油生产系统（P68）
2.典型的有杆抽油装置主要由三部分构成：
①地面驱动设备②安装在油管柱下部的抽油泵③抽油杆柱。
3.按照基本结构分类，抽油机可分类为（游梁式）和（无游梁式）。
4.根据结构形式不同，游梁式抽油机分为（常规型即普通型）、（异相型）、（前置型）和（异型）等类型。
（常规型和异相型也称后置型）
5.各项抽油机特点。
⑴常规型游梁式抽油机。
结构特点：
支梁位于游梁的中部，驴头和曲柄连杆分别位于游梁的两端，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。
⑵异相型游梁式抽油机
结构特点：
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（曲柄平衡相位角）。
使得上冲程的曲柄转角明显大于下冲程，从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷，达到减少抽油机载荷、延长抽油杆寿命和节能的目的。
⑶前置型抽油机
①支架位于游梁的一端，驴头和曲柄连杆同位于另一端。
在相同曲柄半径下，前置型的冲程长度明显大于常规型，抽油机的规格尺寸较常规型小巧。
②这类抽油机上冲程运行时间长于下冲程运行时间，从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷。
③多为重型长冲程抽油机。
6.（P70）我国游梁式抽油机表示法
7.抽油泵冲程特点
8.抽油泵组成：
泵筒、柱塞、固定阀、游动阀。
9.抽油泵类型和结构：
①（按照在油管中的固定方式）管式泵、杆式泵。
②又可分为（整筒泵）和（组合泵）
10.抽油泵的型号及基本参数（P74）
11.抽油杆柱组成：
（主体）实心圆形截面的钢杆和（附属器具）例如：
光杆、加重杆、抽油杆扶正器、减振器和防脱器。
12.抽油杆柱特点：
结构简单、易制造、成本低。
13.抽油机悬点运动载荷（P75）
14.抽油机悬点所承受载荷，根据其性质分为（静载荷）、（动载荷）、（各种摩擦载荷）。
15.静载荷：
在同向冲程中保持不变的力（抽油杆柱自重、液柱重量、油压、套压等）所产生的悬点载荷。
16.抽油机上下冲程悬点静载荷表达式（P80）
17.静载荷作用下的理论示功图（P83）
18.抽油机悬点动载荷两种模拟方法名称：
①基于电模拟的API方法
②基于求解波动方程的数值模拟方法
19.悬点最大、最小载荷（P89）
20.抽油机平衡方式：
为了使抽油机工作达到平衡状态，在下冲程中把抽油杆自重做的功和电动机输出的能量储存起来的方式。
21.抽油机平衡方式分类：
⑴气动平衡⑵机械平衡（游梁平衡、曲柄平衡、复合平衡）
22.泵效：
抽油机的实际产液量Q一般小于泵的理论排量Qt，二者的比值称为泵的容积效率ηv，油田习惯称之为泵效。
表达式：
23.影响泵效的因素：
①抽油杆柱和油管柱的弹性变形对柱塞冲程Sp的影响；
②气体和泵充不满的影响；
③漏失的影响；
④经地面脱气和冷却后液体体积收缩的影响。
24.气锁：
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。
25.提高泵效的措施：
⑴选择合理的抽汲参数
抽汲参数一般是指（抽油机冲程S）、（冲次n）、（泵径D）；
⑵合理利用气体能量及减少气体影响；
⑶使用必要的井下工具。
例如：
油管锚、气锚、砂锚、气砂锚、抽油杆扶正器。
26.（P111）地面示功图分析
第四章无秆泵采油
1.无秆泵采油方式：
潜油电泵采油、螺杆泵采油、水力活塞泵采油、水力射流泵采油。
第五章注水
1.注水：
通过注水井，向油层注入满足一定水质标准的清水或污水，以补充油层能量，保持一定油层压力。
2.氯离子对缝隙腐蚀具有催化作用；氧腐蚀一般是点蚀。
3.油田注水中危害最严重的菌种：
硫酸盐还原菌SRB、铁细菌、腐生菌TGB.
4.目前作为注水用的水源主要有：
地下水、地表水、含油污水、海水。
5.加快沉降速度的方法是在沉降过程中加入絮凝剂。
6.过滤的目的是除铁或除悬浮固体。
7.吸水指数：
注水井在单位井底压差下的日注水量，单位为，表征油层吸水能力的大小。
8.注水工艺按照注入通道可分为三种：
油管注水（正注）、套管注水（反注）、油套管同时注水（合注）。
9.粘土防膨剂分为：
①无机盐类
②无机物表面活性剂
③离子型表面活性剂
④无机物离子型表面活性剂复配物
10.注水过程中造成油层堵塞的各种堵塞物大体可分为两类：
①无机物堵塞；
②有机堵塞物，即藻类和细菌。
第六章水力压裂
1.降低破裂压力的途径：
①改善射孔参数②酸化预处理③高能气体压裂
2.压裂液（fracturingfluid）：
是水力压裂过程中的工作液，起着传递压力、形成和延伸裂缝、携带支撑剂的作用。
3.压裂液的类型：
①水基压裂液②油基压裂液③乳化压裂液④泡沫压裂液
4.滤失系数（P216）
5.压裂液对地层的伤害（damagemechanism）：
①液体伤害②压裂液固相堵塞③压裂液浓缩
6.支撑剂类型：
⑴硬脆性支撑剂①石英砂②人造陶粒
⑵韧性支撑剂①核桃壳②树脂包层砂（超级砂）【⒈预固化树脂包层砂⒉固化树脂包层砂】
7.支撑剂性能包括（物理性能）和（导流能力）。
8.支撑剂选择：
①支撑剂类型选择②支撑剂粒径选择③支撑剂铺置浓度
9.水力压裂评价包括①水力裂缝评估②工艺效果评价③开发效果评价④经济效益分析
10.分层及选择性压裂：
①封隔器分层压裂②限流法分层压裂③蜡球选择性压裂④堵塞球选择压裂
11.对比【整体压裂】和【开发压裂】
整体压裂的核心：
针对给定井网类型，优化裂缝长度和导流能力，为单井实施提供依据；
开发压裂：
将井网部署与整体压裂结合考虑，根据油气藏中的裂缝方位，优化井网类型和井网密度，进而优化水力裂缝参数和相应的注采压差，以最终经济效益为目标，进行整体方位优化，提出合理开发方案，指导油田生产。
12.重复压裂方式：
①层内压出新裂缝②继续延伸原有裂缝③改向重复压裂
第七章酸化
1.根据实施方法和原理，酸化可分为（酸洗）、（基质酸化）、（酸化压裂）。
2.酸化增产原理与水力压裂增产原理比较：
基本原理和目的相同，目标是为了产生有足够长度和导流能力的裂缝，减少油气水渗流阻力；
主要差别在于（如何实现其导流性）。
3.酸压的应用通常局限于碳酸盐岩地层，很少用于砂岩地层。
4.与水力压裂技术类似，酸压的增产原理主要表现在：
①酸压裂缝增大油气向井内渗流的渗流面积，改善油气的流动方式，增大井附近油气层的渗流能力；
②消除井壁附近的储层污染；
③沟通远离井筒的高渗透带、储层深部裂缝系统及油气区。
5.酸化过程中，酸液与地层岩石矿物发生的化学反应是酸化技术的核心和关键。
6.酸液消耗或矿物溶解的总速度决定于两个因素：
①酸通过扩散或对流传到矿物表面的速度；
②在矿物表面上的实际反应速度。
7.酸液中的H+是通过对流【因为密度差异】（包括自然对流和一定条件下的强迫对流）和扩散【由于离子浓度差】两种形式，透过边界层传递到岩面。
8.H+透过边界层达到岩面的速度，称为H+的传质速度。
9.影响酸--岩反应速度的因素：
①温度的影响②面容比的影响③酸液浓度的影响④酸液流速的影响⑤酸液类型的影响⑥储层岩性的影响⑦压力的影响
10.控制酸压效果的主要参数（酸蚀裂缝导流能力）和（酸蚀缝长）。
第八章油井防砂、防蜡与堵水工艺技术
1.影响出砂的因素：
①油井本身地质因素（内因）②开采因素（外因）
2.胶结类型：
基底胶结；接触胶结；孔隙胶结；杂乱粒状胶结。
3．出砂地层分类：
①流砂地层（未胶结地层）②部分胶结地层③脆性砂地层
4.机械防砂分类：
①绕丝筛管砾石充填防砂②滤砂管反防砂③割缝衬管防砂④水平井机械防砂.
5.影响油井结蜡的因素：
①原油性质与含蜡量②温度③原油中胶质和沥青量④压力和溶解气⑤原油中机械杂质和水⑥流速和管壁特性⑦举升方式
6.防蜡方法：
①机械清蜡②油管内衬和涂层防蜡③强磁防蜡④化学剂清、防⑤蜡微生物防蜡。
第九章稠油及高凝油开采技术
1.国内称粘度高、相对密度大的原油为稠油，国外称为重油。
2.稠油与常规轻质原油相比具有以下特点：
⑴粘度高、密度大、流动性差。
⑵稠油中轻质组分含量低，而胶质、沥青质含量高。
3.高凝油（highpourpointoil）：
蜡含量高、凝固点高的原油。
4.蒸汽吞吐（huff-puff）是在同一口油井中主蒸汽和采油，又称为单井吞吐采油。
5.在每一个吞吐周期过程中，包括（注气）、（焖井）、（采油）。
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