1、第三章 采油工程基礎知識 引引 言言 油層 采油工程部分 水井油井 油藏 工程 部分 人工補 充能量 人工舉 升采油 液氣 集輸油氣 脫水處理 污水 原油 回注或排放液 氣（天然氣） 第一節 油水井結構 一、生產井井身結構 井身結構 是指完鉆井身和相應井段的鉆頭直徑、 下入的套管層數、直徑和深度、各層套管外的水泥 返高和人工井底等。 套補距：鉆 井時的方補 心與套管頭 的距離，單 位為米(m)。 套管深度： 下入油層套 管的深度， 單位為米 （m）。 套管直徑：下 入油層套管的 公稱直徑，單 位為毫米 （mm）。 人工井底深 度：完井時 套管內最下 部水泥頂界 面至方補心 的距離，單 位為米(

2、m)。 射開油層頂 部深度：射 開井段最上 部至方補心 的距離，單 位為米(m)。 射開油層底 部深度：射 開井段最下 部至方補心 的距離，單 位為米(m)。 二、注水井結構及生產原理 （一）注水井結構 注水井結構 是指在完鉆井基 礎上，在井筒套管內下 入油管、配水管柱，再 配以井口裝置。 注水井管柱示意圖 空心配水器 m Y341封隔器 m 空心配水器 m m 底篩堵 人工井底 注入層 注入層 停注層 Y341封隔器 m 35mm 10mm （1）套管規范：下入的套管直徑與壁厚，如141mm7.72mm。 （2）油管規范及下入深度：下入油管的直徑與壁厚 （62mm5.5mm）及下入油管的底部

3、到方補心的距離（米） 。 （3）注水管柱深度及級數：即下入管柱有幾級幾段封隔器。 （4）油層中部深度：主力油層深度至方補心的距離（米）。 （5）井口裝置：所采用的采油樹型號。 （二）注水井生產原理 p井口H井深r注入水p損失p油層 注水能量傳遞過程： 三、采油井結構及生產原理 （一）自噴井結構及生產原理 自噴井結構 是指在完鉆井基 礎上，在井筒套管內下 入油管及喇叭口，再配 以井口裝置。 井口裝置 油層 油管 套管 喇叭口 噴出液量 （一）自噴井結構及生產原理 自噴井生產原理 油層流體從油層 流到井底，依靠自身的 能量由喇叭口進入油管， 到達井口，通過油嘴噴 出。 能量傳遞過程： P井底流壓H

4、井深r混合液 p損失+p井口油壓 三、采油井結構及生產原理 （二）抽油機井結構及 生產原理 抽油機井結構 包括井口裝置、地面 抽油機設備、井下抽油 泵設備、抽油桿、油管、 套管等組成。 生產原理： 地面抽油機的機械能通過抽油桿帶動井下 抽油泵往復抽吸井筒內的液體降低井底壓力，從 而使油層內的液體不斷的流入井底，泵抽出的液 體由井口裝置不斷的抽出。 （二）抽油機井結構及生產原理 （1）抽油泵規格：泵徑，mm。 （2）抽油泵深度：泵筒下入深度，m。 （3）吸入口深度：泵進液孔深度，m。 （4）抽油桿深度及規范：活塞深度及抽油桿的直徑。 （5）油管規格：下入油管的直徑。 （6）套管規格及深度：下入套

5、管直徑及深度。 （7）采油樹型號：井口實際安裝的。 （8）抽油機型號：即井口實際安裝的抽油機型號。 三、采油井結構及 生產原理 （三）電動潛油泵井結構 及生產原理 電潛泵井結構 是指在完鉆井基 礎上，在井筒套管內下 入油管及電潛泵裝置， 再配以井口裝置及地面 電能輸入設備。 變壓器 控制屏 接線盒 潛油電機 電機保護器 電纜 多級離心泵 油氣分離器 單流閥 泄油閥 井口 生產原理： 地面電能通過電纜傳遞給井下潛油電機， 潛油電機再把電能轉換為機械能帶動多級離心泵， 把井內液體加壓通過油管經采油樹舉升到地面； 在多級離心泵不斷抽汲過程中，井底流壓降低， 從而使油層流體不斷流入井底。 （三）電動潛

6、油泵井結構及生產原理 （1）多級離心泵排量：離心泵的最大排量，m3/d。 （2）潛油電機功率：潛油電機額定功率，kW。 （3）下泵深度：離心泵下入深度，m。 （4）吸入口深度：油氣分離器進液口深度，m。 （5）油管規格：下入油管的公稱直徑及壁厚，mmmm。 （6）套管規格：下入套管公稱直徑及壁厚，mmmm 。 （7）井下電纜：隨電機下入并附在油管外壁的電纜。 （8）采油樹型號：井口采油控制裝置。 第二節 井口設備及維護保養 一、采油樹的結構 總閘門：裝在油管頭的上面，是 控制油、氣流入采油樹的主要通 道。 生產閘門：安裝在油管四通 或三通的側面，控制油、氣 流向出油管線。 測試閘門：裝在采油樹

7、的最上 端，在進行清蠟或測試時，將 其打開，清蠟和測試完畢后， 再將它關閉。 一、采油樹的結構 油嘴：安裝在采油樹一側的油嘴套內，在生產過 程中，直接控制油層的合理的生產壓差，調節油 井產量。 取樣閘門：安裝在油嘴后面的出油管線上，用來 取樣或檢查、更換油嘴時放空的。 回壓閘門：在檢查、更換油嘴、維修生產閘門及 井下作業時，防止集油管線的流體倒流。 一、采油樹的結構 套管四通：是油管套管匯集分流的主要部件， 通過它密封油套環空，油套分流。下部連接 套管短接。 油管四通：用以連接測試閘門與總閘門及左 右生產閘門，它是油井出油，水井測試等必 經通道。 二、采油樹的作用 懸掛油管、承托井內全部油管的

8、 重量；密封油、套管之間的環形空間； 控制和調節油井的生產；錄取油、套 壓力資料，測試，清蠟等日常管理； 保證各項作業的順利進行。 三、采油樹的維護保養 保持設備清潔無滲漏、無油污、 無銹 、無松動、無缺件、各部件開關 靈活好用。 第三節 抽油機設備與保養 一、抽油機的組成 主機： 底座 減速箱 曲柄 平衡快 連桿 橫梁 支架 游梁 驢頭 懸繩器剎車裝置 各種連接軸承 輔機： 電動機 電路控制系統 結構特點： 曲柄連桿機構和驢頭分 別位于支架的前后兩邊，曲 柄軸中心基本上位于游梁尾 軸承的正下方。 新系列游梁式抽油機代號 CYJ 3 1.2 7 （H） F 減速箱結構型式代號（H點嚙合雙圓 弧

9、齒輪傳動；漸開線齒輪傳動省略） 減速箱曲柄軸最大允許扭矩，KNm 光桿最大沖程，m 懸點最大載荷，10KN 游梁式抽油機系統代號 平衡方式 F復合平衡 B曲柄平衡 Y游梁平衡 Q氣動平衡 平衡方式 二、游梁式抽油機主要部件的作用 1、底座：擔負著抽油機的全部重量，通過螺栓，下 部與水泥混凝土基礎連接成一體，上部與支架、減 速器連接成一體。 2、電機座：承載電機的重量，通過螺絲與抽油 機底座連接。上面有井字鋼，目的是為了調整電 機的前、后、左、右位置，保證電機輪與減速器 輪的“四點一線”。 3、電機：電機是抽油機動力的來源，一般采用 感應式三相交流電動機。 4、剎車裝置： 有內脹式和外抱式兩種，

10、是靠剎車片和車 輪轂接觸時發生摩擦而起到制動作用。 外抱式剎車裝置內脹式剎車裝置 5、減速箱： 作用是將電動機的高速轉動，通過三軸 二級減速轉變成曲柄軸的低速轉動，同時支 撐平衡塊。 6、大皮帶輪： 作用電動機通過皮帶將旋轉的動力傳給 大皮帶輪，再由大皮帶輪帶動輸入軸，是減 速器作功的橋梁。 7、曲柄： 裝在減速器的輸出軸上，在曲柄上開有調節 沖程用的沖程孔。兩側外緣有牙槽并有刻度標記。 側面開有凹槽是裝配配重塊所用，尾部有一吊孔。 曲柄頭部開有與減速器輸出軸直徑相匹配的孔， 并開有鍵槽，與輸出軸連接。 8、平衡塊 通過螺絲固定在曲柄上，當驢頭下行時儲存 能量，上行時釋放能量，幫助電機作功。

11、通過平衡塊在曲柄上前后的調整，可達到 抽油機前后的平衡。 9、連桿 是曲柄與尾梁之間的連接桿件，上部與尾梁 連接，下部與曲柄連接。 10、游梁 裝在支架軸承（中軸承）上，可繞支架軸承 上下擺動傳遞動力，尾端與尾梁連接，前部焊有 驢頭座，承擔驢頭重量，游梁可前后左右移動調 節，以便使驢頭始終對準井口中心。 11、驢頭： 作用將游梁前端 的往復圓弧運動變 為抽油桿柱的垂直 直線往復運動，同 時可保證抽油時光 桿始終對準井口中 心，承擔井下各種 載荷的作用。 12、懸繩器： 是連接光桿和驢頭的柔性連接件，可供動 力儀測示功圖用。 13、曲柄銷： 將曲柄和連桿連接在一起，它在沖程孔的 位置決定了抽油機

12、產出的大小，因此可通過 調整他的位置來調整抽汲參數。 抽油機是24h連續運轉的采油機械設備。抽油機 在工作中除承受液拄和抽油桿柱的靜載荷外，還承 受著 慣性、摩擦和振動等一系列交變載荷，容易造 成機件磨損，連接零件松動等現象，長期野外工作 也容易造成潤滑油料的損耗或變質。 要保證抽油機能夠長期正常工作，延長使用壽 命，就需要定期進行維護保養，維護保養工作可以 概括為十個字：“緊固、潤滑、調整、清洗、防緊固、潤滑、調整、清洗、防 腐腐”。 第三節 抽油機設備與保養 三、抽油機保養 緊固緊固是指緊固各部件間的連接螺栓。 潤滑潤滑各軸承處加注黃油，檢查減速箱機油是否足夠。 調整調整檢查剎車片磨損情況

13、，并調整張合度。 調整皮帶松緊度。 檢查減速箱齒輪有無損壞、破裂等傷痕。 對電器設備應檢查接地、絕緣、觸點接觸情況等。 清洗清洗清洗呼吸閥、剎車片。 防腐防腐對脫漆、生銹部位進行除銹、刷漆或涂油。 （一）例行保養 例行保養是由采油工每班或每日進行的檢查保養，其 保養內容如下： 1、檢查各部位緊固螺栓，用手錘擊打一下主要部位 的螺栓，應無松動、滑扣現象。 2、檢查減速箱、中軸、尾軸、曲柄銷應無異常聲響， 不缺油、不漏油。 3、保持抽油機清潔、無油污。 （二）一級保養 當抽油機運行一個月（一個月（800h）時，由大班工人在小隊 維修班的協助下進行一級保養，其保養內容如下： 1、進行例行保養的全部內

14、容。 2、打開減速箱上部視孔，檢查齒輪嚙合情況，并檢 查齒輪磨損和損壞情況，分析磨損和損壞原因。檢查清 洗呼吸閥應卸開清洗。 3、檢查減速箱油面并加（補）足機油到規定位置： 上液面不高于2/3位置，下液面不低于1/3位置，即齒輪 齒剛浸沒為宜。檢查減速箱是否有滲漏，判斷滲漏的原 因，并維修和控制。 4、各軸承處加注潤滑油。要加足、加滿，如果油脂 變質應全部更換。 5、檢查抽油機的平衡情況。 6、檢查抽油機的緊固情況。對各部位的緊固螺栓應 逐一檢查緊固，關鍵部位如曲柄銷、中央軸承座、尾軸、 底座緊固螺栓及減速箱緊固螺栓，必須緊固并畫好安全 檢查線。 7、檢查三角皮帶，應無損傷。電動機輪與減速箱輪

15、 端面應在一條直線上，各皮帶的松緊應一致。 8、檢查剎車片的磨損情況，檢查剎車形成與剎車間 隙，檢查剎車可靠性。如果磨損嚴重，斷裂等，應更換 剎車片，并調節剎車的松緊度。剎車銷鎖死牙塊應卡在 剎車槽的1/32/3之間。 9、檢查驢頭中心與井口中心對中情況。如不對中應 進行調整。 10、檢查毛辮子，有起刺、斷股現象應更換；檢查懸 繩器，上下夾板應完好，繩辮子的斷股在同部位斷三絲 的鋼繩就需要更換，鋼繩粗細不均勻應更換，鋼繩生銹 應加油潤滑和外部抹黃油潤滑。 11、檢查電動機運行聲音及溫升，檢查電動機軸承、 風扇，檢查配電箱線路、啟動器、過電流保護裝置及儀 表，檢查接地裝置及電纜等。 第四節 計量

16、間及其輔助設備 一、分離器的種類 按外形可分為：立式、臥式、球形。 按用途可分為：生產分離器、計量分離器、 三相分離器。 按壓力大小可分為：真空分離器、低壓分離器、 中壓分離器、高壓分離器。 按內部結構分為：傘狀和箱傘狀 分分 離離 器器 的的 分分 離離 原原 理理 碰撞分離碰撞分離 離心分離離心分離 重力沉降重力沉降 依靠油氣混合物作回轉運動依靠油氣混合物作回轉運動 時產生的離心力使油氣分離。主時產生的離心力使油氣分離。主 要用來分離大量液體和大直徑的要用來分離大量液體和大直徑的 液滴，適應于初分離段。液滴，適應于初分離段。 主要靠氣液相對密度不同實主要靠氣液相對密度不同實 現氣液分離，它

17、只能除去現氣液分離，它只能除去100um 以上的液滴。以上的液滴。 氣體遇到障礙撞擊、改變流氣體遇到障礙撞擊、改變流 向和流速，使氣體中的液滴與障向和流速，使氣體中的液滴與障 礙面內的液膜凝聚，小油滴聚結礙面內的液膜凝聚，小油滴聚結 成大油滴，靠重力沉降下來。成大油滴，靠重力沉降下來。 二、油氣分離器的基本原理 三、立式分離器的工作原理 當油氣混合物沿著切線方向進入分當油氣混合物沿著切線方向進入分 離器后，立即沿著分離器壁旋轉散開，離器后，立即沿著分離器壁旋轉散開， 油的相對密度大，被甩到分離器壁上而油的相對密度大，被甩到分離器壁上而 下滑，氣的相對密度小則集中上升，部下滑，氣的相對密度小則集

18、中上升，部 分小液滴落在擋油帽上散開，油、氣進分小液滴落在擋油帽上散開，油、氣進 一步分離，油沿擋油帽下滑，氣上升。一步分離，油沿擋油帽下滑，氣上升。 上升的氣體經下層分離傘收集集中，從上升的氣體經下層分離傘收集集中，從 頂部開口處上升進入上層分離傘，沿上頂部開口處上升進入上層分離傘，沿上 層分離傘面上升，這樣一收一擴并幾次層分離傘面上升，這樣一收一擴并幾次 改變流動方向，尤其在通過傘斜面過程改變流動方向，尤其在通過傘斜面過程 中，使初分離出來的氣體中攜帶的小油中，使初分離出來的氣體中攜帶的小油 滴吸附在分離傘的斜面上，聚集成較大滴吸附在分離傘的斜面上，聚集成較大 的油滴而下滑落入分離器的下部

19、，然后的油滴而下滑落入分離器的下部，然后 經油出口排出分離器。而經兩次分離脫經油出口排出分離器。而經兩次分離脫 出的比較純凈的天然氣則從分離器頂部出的比較純凈的天然氣則從分離器頂部 的氣排出口排出。的氣排出口排出。 四、安全閥 工作原理： 分離器內壓力較低時，壓縮 的彈簧具有彈性能量使閥關閉。 當分離器中氣體作用在閥芯上的 壓力大于彈簧對閥芯的壓力時， 安全閥被頂開，氣體沖出，安全 閥發出叫聲，分離器內壓力降低， 達到安全工作壓力，防止由于分 離器憋壓超過安全壓力而損壞。 五、閥組 集油流程： 單井來油氣集油匯管外輸至中轉站 單井油氣計量流程： 單井來油氣計量匯管計量分離器 油水混合物量油外輸

20、 天然氣 測氣外輸 摻水流程： 中轉站來摻水摻水匯管井口（進出油管） 熱洗流程： 中轉站來熱洗水熱洗匯管井口 第四章 油水井站管理 第一節 油水井開關 一、油水井開關的概念 地質（資料）關井：油井連續24h無產量，不 管井是否處在采油狀態；注水井連續24h不吸水均稱 為關井，與流程無關。 生產關井：油井生產閘門或總閘門關死；注水 井井口閘門或配水間注水閥門關死稱為關井。井間 生產流程不通。 暫閉井：關井時間超過48h。 計劃關井：在開發中把油井因高含水等原因指 令性的關井。 二、抽油機井的生產流程 生產總閥 生產閥 回壓閥 套管熱洗閥 套管測試閥 油壓閥 封井器 直通閥 摻水閥 井下管柱 生產

21、管 摻水管 生產管 直通閥 1、正常生產流程： 正常生產時井口關閉的閘閥有：套管熱洗閥、 直通閥。半開的閥有：套管測試閥、油壓閥。全開 的閥有：生產總閥、生產閥、回壓閥。控制的閥： 摻水閥。 2、雙管生產流程： 如果抽油機井產能較高，不需要摻水伴熱，就可 改為雙管生產流程，在正常生產流程狀態下打開直通 閥（注意：在計量間及時打開雙管生產回油閥，同時 關閉摻水總閥），關閉摻水閥就可出油生產。 3、熱洗流程： 在正常生產流程狀態下，先打開直通閥（目的 是使地面雙管暢通），再關閉摻水閥，打開套管熱 洗閥，關直通閥。 4、壓井流程： 壓井目的：一是井口某部件需要卸壓并防止井 噴而進行的洗井，二是因井下

22、泵、管、桿燈有問題 需要檢泵等作業時進行洗井，最終達到增加井液密 度和沖洗干凈井下泵、管、桿等。壓井流程與熱洗 流程完全一樣，區別只是對洗井時的壓力、溫度、 排量要求不一樣。 5、憋壓流程： 通過抽憋和停憋兩種情況來分析和判斷抽油泵 的工作狀況，油管漏等。 抽憋：抽油井運行中關閉回壓閘門和連通閘門 ， 然后在井口觀察油管壓力變化情況（最高憋到 2.5MPa），從壓力上升情況可以分析判斷井下故 障。 停憋：當抽憋壓力達到2.5MPa時停抽，再憋10 15min，觀察壓力的下降情況，若壓力不變或略 有下降，說明沒有漏失；若壓力下降快，說明漏失 越嚴重。 5、憋壓流程： 在正常生產流程狀態下，關生產

23、閥或回壓閥和 摻水閥，待壓力上升到一定值時，停止抽油機，觀 察壓力變化。 6、關井： 短期關井：指臨時處理井口或流程中的其他問 題關井，需關生產閥或回壓閥。 長期關井：指根據油田開發或生產管理需要有 計劃地關井，關閉生產閥即可。 共同點：關閉閥門前都必須先停機。 不同點：短期關井不需要掃線，長期關井必 須掃線。 三、電動潛油泵井的生產流程 生產 總閥 1、正常生產流程： 正常生產時井口關閉的閘閥有：套管熱洗閥、 直通閥、測試閥。半開的閥有：套管測試閥、油壓 閥。全開的閥有：生產總閥、生產閥、回壓閥、雙 管出油閥。 2、摻水伴熱流程： 在正常生產流程狀態下打開計量間摻水閥同時關閉 計量間雙管出油

24、閥。根據生產實際情況用雙管出油閥 調節摻水量。 3、壓井（洗井）流程： 壓井目的：一是防止井噴，二是沖洗井下機組， 便于檢泵作業。 洗井流程：在正常生產流程狀態下，打開套管 熱洗閥，關閉雙管出油閥。 4、套管放氣流程： 在正常生產流程狀態中用套管定壓放氣閥直接 把套管氣放至生產管中。 5、憋壓流程： 在正常生產流程狀態下，關生產閥，待壓力上 升到一定值時迅速打開生產閥（最大位置），恢復 正常生產。 四、注水井的生產流程 1、正常注水流程： 正常注水流程井口關閉的閘閥有：油套連通閥、 油管放空閥、測試閥。半開的閥有：套壓閥。全開 的閥有：注水上流閥、來水閥、注水總閥；控制的 閥：注水下流閥。 2

25、、洗井流程： 洗井流程：在正常注水流程狀態下，關來水閥， 開油管放空閥，再開油套連通閥。 3、吐水流程： 吐水流程：在正常注水流程狀態下，關來水閥， 開油管放空閥。 4、關井（降壓）流程： 關井（降壓）流程：關來水閥或注水下流閥。 第二節 油水井資料錄取及整理分析 一、油水井資料全準的內容、標準 （一）抽油機井資料九全九準 （1）油壓、套壓全準： 正常情況下油壓、套壓按規定天數錄取。特殊情況加密錄取。以每月 不少于規定次數的具有代表性的壓力資料為全。錄取壓力所用儀表量程必 須再量程的1/32/3范圍之內，且以每月校對一次合格的壓力表為準。 （2）電流全準： 每天測一次上下沖程電流，正常生產井每

26、月有25d以上資料為全，達 到測量儀表規范為準。 （3）產量全準： （玻璃管量油）按規定每n天量油一次，每月量油不少于規定次數， 正常每兩次之間間隔不少于n天為全，每次量油按產量多少量m遍，且取 平均值為準，若措施井開井后應加密量油 。 （4）氣油比全準： 正常生產井每月必須測氣兩次并且與量油同步，兩次測氣間隔不少于 10d，使用雙波紋管壓差計每10s記錄一次壓差數，共取10個數值，求平均 數并于當日產量計算出氣油比為全，雙波紋管壓差計必須是校驗合格的為 準。 （5）原油含水全準： 見水井每n天取樣一次，且至少有兩次與量油同步進行，化驗含水分析 為全。含水不小于40的前后兩次波動不超過5，含水小于40%的前 后兩次波動不超過10為準 。 （6）示功圖全準： 示功圖每月測試兩次，其中有一次必須與動液面同時測試為全