石油工程_抽油井系统采油课程设计

石油工程_抽油井系统采油课程设计内容摘要：

⑵柱塞始终封住泵筒 ,使管柱内的砂粒不易在泵筒与柱塞之间沉积。 ⑶有独立的沉砂通道 ,避免了所沉砂粒再次被抽出。 ⑷如合同无规定我厂按 II级间隙。 上冲程时 ,抽油杆带动泵筒上行 ,出油阀关闭 ,泵筒腔内空间增大 ,压力下降 ,井内的液体启开进油阀进入到泵腔内。 下冲程时 ,泵筒下行 ,泵内压力增高 ,出油阀打开 ,进油阀关闭 ,泵内液体排入油管内。 动筒式防砂泵 工作原理 : 结构特点 : ⑴泵筒作上、下运动 ,而柱塞靠加长管固定在管柱上。 图 25 ⑵出油阀始终在泵筒之上 ,停抽时 ,避免砂埋、砂卡。 沉积到泵筒和外管环形空间的砂子可避免再次被抽出。 ⑶柱塞加长管属细长杆类 ,稳定性差 ,因此该泵不适宜作长冲程泵和在稠油井中使用。 ⑷泵筒在油管中上、下运动 ,运动空间受限制 ,该 泵的排量较小。 由于进油凡尔小于出油凡尔 ,对液流有阻抗作用。 过桥防气抽油泵 ?工作原理 : 上冲程时 ,柱塞在最底位置 ,由于上部油管的高液压 ,上、下游动阀关闭 ,柱塞上行 ,在压差的作用下使固定阀打开进油 ,井下压力驱使地层液体通过固定阀流入到泵筒内。 图 26 下冲程时 ,油液压力驱使和游动阀打开 ,油液从柱塞下面通过柱塞内孔游动阀流向柱塞上面 ,从而流入到油管内。 ?结构特点 : 过桥泵就是常规泵的上、下接箍之间搭一个受力桥 (过桥泵外管 ),而泵筒仅靠一端悬挂固定于外管内 ,这样就避免了因承受悬挂尾 管、锚定油管锚、坐封封 隔 器 产 生 的 拉 伸 力 而 使 泵 筒 发 生 缩 径 或 弯 曲 变 形。 Roman。 msohansifontfamily:Times New Roman39。 ⑷泵筒在油管中上、下运动 ,运动空间受限制 ,该泵的排量较小。 由于进油凡尔小于出油凡尔 ,对液流有阻抗作用。 防落物抽油泵 工作原理 : 当柱塞上行时 ,固定阀开启 ,游动阀关闭 ,油液会被提升至泵筒下腔室内。 柱塞继续上行 ,至规定冲程后 ,上冲程结束 ,油液充满整个泵腔室。 当柱塞下行时 ,固定阀关闭 ,游动阀开启 ,油液顺柱塞上行到泵筒上腔室内、油管。 下冲程结 束。 ?结构特点 : ⑴泵底部固定凡尔采用了环型空间设计 ,落物空间大 ,避免了因砂粒和残留物直接的下落导致进油口堵塞。 ⑵独特的固定凡尔进出油口设计 ,避免因柱塞的往复运动使砂粒和残留物做往复运动而导致的整泵进出油口堵塞现象发生。 图 27 双作用抽油泵 工作原理 : 上冲程时下部固定阀打开。 与此同时 ,上腔室体积减小 ,压力增大 ,上固定阀关闭 ,下游动阀关闭 ,上腔室的油流启开上游动阀 ,通过上柱塞排出地面。 图 28 下冲程时下固定阀关闭 ,下游动阀打开 ,上游动阀关闭 ,原油通过下柱塞、上柱塞 、进入油管。 与此同时 ,上腔室体积增大 ,压力降低 ,上固定阀打开 ,原油从油管与套管的环形空间进入汲油。 结构特点 : ⑴一个往复冲程可完成两次汲油和排油的过程 ,比泵径和工作参数完全相同的抽油泵提高了产液量。 ⑵因为下冲程时杆柱下行阻力较大 ,不宜在原油粘度过大而出砂严重的油井中使用 ,且抽油杆柱易断脱。 抽砂泵 工作原理 : 冲头、沉砂油管、抽砂泵、油管。 按下井次序接好后 ,随着动力油管的不断下入 ,冲头接触砂面 ,指重表悬重下降 ,当沉砂油管重量完全加在砂面上时 ,抽砂泵柱塞下行 ,这时指重表有一个稳定的指重值 ,就 是动力油管的重量 ,当抽砂泵的柱塞至下死点位置时 ,指重表悬重稍有下降既开始上提 ,上提过程中 ,砂子通过冲头被吸入沉砂油管 ,当上提至指重表的指重值大于动力油管指重值时立即下放 ,重复以上过程 ,完成抽砂作业。 ?结构特点 : ⑴安全 ,不污染油层 ,节约环境污染处理费用。 图 29 ⑵节约水泥车 ,罐车劳务 ,减轻工人劳动强度。 工人劳动强度比传统水力冲砂工艺低。 ⑶缩短作业周期 ,不等不靠水泥车、罐车。 ⑷减少泵站水处理费用。 ⑸特别对于漏失井 ,节约使用暂堵剂的费用。 工作原理 在泵工作时过程中 ,活塞是主动件 ,作用是通 过改变泵内的压力。 泵阀是从动件 ,仅当满足阀球下方的压力大于其上方压力时才打开 ,让液体通过阀座孔向上流 ,否则阀关闭阻止液体向下流。 上冲程 (左图 )抽油杆带着活塞向上运动 ,活塞上的游动阀受阀球自重和管内压力作用关闭。 泵内 (活塞下方 )容积增大压力降低 ,固定阀在环形空间液柱压力 (沉没压力 )与泵内压力差的作用下被打开 ,原油进泵 ,同时井口排出液体。 下冲程 (右图 ) 图 210 抽油泵工作原理 抽油杆带着活塞向下运动 ,固定阀关闭 ,活塞挤压泵中液体使泵内压力升高到高于活塞上 方压力时 ,游动阀被顶开 ,泵中液体排到活塞上方的油管中同时由于光杆进入井筒 ,在井口挤出相当于光杆体积的液体。 油井产能计算 采油指数 oil well production index 通常以油层厚度除采油指数得到单位厚度的采油指数 ,也称比采油指数 ,用以比较不同油井的生产能力。 采油指数 oil productivity index 油井日产油量除以井底压力差 ,所得的商叫采油指数。 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。 单位生产压差Δ p 下的油井日产油 量 qo,即 Jo qo /Δp 采油设备或井底流压 pwf 改变 1MPa 时的油井日产油量 qo 的变化值 ,即 Jo(qo2 qo1 )/(pwf1 pwf2) 常用单位为 m3/d/MPa。 是表示油井产能大小的重要参数 ,其值根据流入动态曲线 (IPR)的形状 ,可以是常数 ,也可能随着流动压力而变化。 采油指数 :在油层物理一书中指出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 ,其数值等于单位生产压差下的油井产油量 单相液体渗流时的流入动态 性渗流规律时的流入动态 根据达西定律 ,定压边界圆形油层中心一口井产量为 : 圆形封闭地层中心和一口井的产量为 :式中 ??油井产量 (地面 ),m3/S。 ??油层的有效渗透率 ,m3。 h??油层有效厚度 ,m。 ??底层油的粘度 ,Pa?s。 ??原油体积系数。 ??供给边缘压力 ,Pa。 ??井底流动压力 ,pa。 ??油井 (泄油 )半径 ,m。 ??井底半径 ,m。 S??表皮因子 ,与油井完善程度有关。 实际生产中 ,油井的平均地层压力有时比供给边缘压力易求得 : 单相液体渗流条件下 ,油层及流体物性基本不随压力变化 ,于是 ,上述产量公式又可 写成此式亦称为油井的流动方程 ,其中 : 由式可得 单相气体渗流时的流入动态 根据达西定律 ,定压边界、圆形气层中心有一口气井稳定生产时 ,距井轴 r处的流量为 : 式中 r??距井轴的任意半径 ,m。 ??半径为 r 处的气体流量 ,m3/s。 p??半径为 r 处的压力 ,Pa。 ??气层有效渗透率 ,m2。 ??气体粘度 ,Pa?s。 h??气层有效厚度 ,m。 对于定压边界、稳定流动 ,各过流断面的质量不变 ,根据气体连续方程和状态方程 ,将半径 r处的流量折算为标准状态下的气井 产量 ,并积分得 : 式中 ??标准状态下气井的产量 ,m3/s。 T??气层温度 ,K。 ??标准温度 ,K。 ??标准压力 ,pa。 Z??气体压缩因子。 ??标准状态下气体的压缩因子。 油气两相渗流时流入动态的基本公式 根据达西定律 ,平面径向渗流的油井产量公式为 : 因油相渗透率 ,代入上式求积分得 : 由于 ,及都是压力的函数 ,所以应先确定它们与压力之间的具体关系后 ,方可求积得出油井流入动态。 这种绘制 IPR 曲线的方法 ,虽然具有可靠理论基础 ,但一般需要用数值方法计算积分 ,计算过程较繁杂 ,因此在工程中常用简便的近 似方法来绘制 IPR 曲线。 采油指数 称为采油指数 ,它是一个表示油井产能大小的指标 ,这一指标综合反映了油层性质、流体性质、完井条件及泄油面积等与油井产量之间的关系。 在单相渗流条件下 ,采油指数的数值等于单位生产压差下的油井生产能力强 ,反之生产能力弱。 在对比不同油层的生产能力时 ,为了消除油层厚度因素 ,常用单位油层厚度的采油指数 ,即比采油指数。 比采油指数的数值等于采油指数除以油层有效厚度 ,因此也称为每米采油指数。 通常用系统试井资料来求得采油指数 ,只需测得 3至 5个稳定工作制度下的产量及 其相应的井底流压 ,便可绘制出该井的 IPR 曲线。 由于单相液体渗流时的 IPR 曲线为一直线 ,所以斜率的负倒数便是采油指数。 在纵坐标 (压力坐标 )上的截距即为油层压力。 求得采油指数后便可用式子预测不同流压下的产量及推算油层的有关参数。