自噴采油和氣舉采油自噴采油和氣舉采油1采油機械課件—自噴采油和氣舉采油2一、自噴采油一、自噴采油3采油樹采油樹是指自噴井口裝置的地上部分，它用法蘭盤坐于油管頭之上。采油樹用于控制和調節升舉到井口的油氣流向，與大四通配合形成修井液和壓井液的正、反循環及進行測井作業以及關閉井口。

1-螺母；2-雙頭螺栓；3-套管法蘭頭；4-錐座式油管頭；6-鋼圈；7-卡箍；8-閘閥5-卡箍短節9-鋼圈；10-油管頭上法蘭；11-螺母；12-雙頭螺栓；13-節流器14-小四通；15-壓力表16-彎頭17-壓力表截止閥；18-接頭19-名牌采油樹示意圖采油樹1-螺母；2-雙頭螺栓；3-套管法蘭頭；4-錐座式油管4

采油樹是閥門和配件的組成總成，用于油氣井的流體控制，并為生產油管柱提供入口。它包括油管頭上法蘭上的所有裝備。可以應用采油樹總成進行多種不同的組合，以滿足任何一種特殊用途的需要。采油樹按不同的作用又分采油（自噴、人工舉升）、采氣（天然氣和各種酸性氣體）、注水、熱采、壓裂、酸化等專用井口裝置。并根據使用壓力等級不同而形成系列。

采氣樹及油管頭主要用于采氣和注氣。由于天然氣氣體相對密度低，氣注壓力低，不論采氣或注氣井口壓力都高，流速高，同時易滲漏，有時天然氣中會有H2S、CO2等腐蝕性介質，因而對采起樹的密封性及其材質要有更嚴格的要求。有時為了安全起見，油、套管均采用雙閥門，對于一些高壓超高壓氣井的閥門采用優質鋼材整體鍛造而成。采油（氣）樹及油管接頭主要用于控制生產井口的壓力和調節油（氣）流量；也可用于酸化壓裂、注水、測試等特殊作業。采油樹是閥門和配件的組成總成，用于油氣井的流體控制，并為5最常用的是KYS25／65DQ型自噴井口裝置。工作壓力：25MPa，聯接型式：井口閘門以卡箍型式聯接通徑：65mm適用53/4in油層套管。圖卡箍式采油樹采油樹主要由油管四通(小四通)、四個井口閘閥和節流器組成。油管四通下連總閘門、上連清蠟(測井)閘門，安裝在油管四通兩側的井口閘門稱生產閘門。在一側生產閘門連接有節流器(嘴子套)，節流器內裝有可更換的油嘴。節流器和油井出油管線連接。

工廠制造的井口裝置時將油管頭、采油樹及套管頭法蘭裝配成一個整體。常將這種成套的自噴井口裝置簡稱為采油樹。最常用的是KYS25／65DQ型自噴井口裝置。圖61-底法蘭，2-鋼圈，3-油管頭4-閘閥，5-上法蘭6-法蘭接頭7-節流器（針閥）8-四通9-截止閥10-壓力表緩沖器采氣樹采氣樹典型結構見圖。圖采氣井口裝置釆氣樹和采油樹結構相似，但考慮到天然氣的特點，對采氣樹要求更為嚴格：1)所有部件均采用法蘭連接；2)套管閘閥和總閘閥均成對配置，其中一個為備用；3)節流器采用針形閥，而不是固定孔徑的油嘴；4)全部部件均經抗硫化氫處理。1-底法蘭，2-鋼圈，3-油管頭4-閘閥，5-上法蘭6-法蘭7采油機械課件—自噴采油和氣舉采油81-套管短接；2-套管頭座；3-四通；4-大小頭；5-閥門；6-短接；7-油嘴套和井口油嘴8-由壬；9-放空閥10-壓力表11-導管；12-表層管水泥環；13-表層套管；14-技術套管；15-油層套管16-油管；17-高壓氣層；18-高壓水層19-易坍塌地層20-技術套管水泥環21-主油層22-油層套管水泥環圖自噴井采油裝置1-套管短接；2-套管頭座；3-四通；4-大小頭；5-閥門；9油田上的生產井，按其生產方式的不同，分為自噴采油和機械采油兩大類型。如果油層具有足夠的能量，不僅能將原油從油層內驅入井底，而且還能夠將其由井底連續不斷地舉升到地面上來。這樣的生產井，我們稱它為自噴井。用這種自噴的方式進行采油，稱其為自噴采油。油田上的生產井，按其生產方式的不同，分為自噴采油和機械采油101、自噴管柱井筒內只下油管柱，簡稱光油管，管鞋一般下至產層中部。油氣是沿油管被升舉到井口，所以該管柱常被稱為自噴管柱。油管是采油工業專用的高壓無縫鋼管，分平式和外加厚兩種。自噴管柱常用21/2in平式，外徑為73mm，內徑為62mm。1、自噴管柱113、四種流動過程原油從油層流到計量站，一般要經過四種流動過程：（1）原油沿油層流入井底；（2）從井底沿井筒流到井口；（3）通過油嘴；（4）沿地面管道流至計量站。

四種流動過程各自遵循不同的規律:沿油層流動為滲流；沿井筒的流動為垂直多相或單相管流；通過油嘴的流動為嘴流；沿地面管道的流動一般為多相水平管流。3、四種流動過程四種流動過程各自遵循不同的規124、自噴能量的消耗自噴生產時，原油的流動主要是受地層滲流阻力、井筒液柱重力和原油與井筒管壁的摩擦阻力等因素的影響。(1)原油在地層中流動時，主要能量消耗是流體克服在多孔介質—巖石中的滲流阻力。(2)原油在井筒中流動時，主要是克服井筒內液柱重力和原油與井筒管壁的摩擦阻力。液柱重力受原油密度、含水量、溶解氣和浮力等影響。原油與井筒管壁的摩擦阻力主要與流體粘度大小有關。(3)原油通過油嘴時要消耗一定的能量。(4)在多相水平管流過程中主要的能量消耗是：流體通過各種管線時產生的局部水力損失和沿管線流動的沿程水力損失等。4、自噴能量的消耗自噴生產時，原油的流動主要13項目簡介**井口安全截斷系統項目簡介**井口安全截斷系統14石油、天然氣的采氣、集輸是天然氣開采過程中的一個重要環節。由于天然氣中含有水分、硫化氫、二氧化碳等成分，在采氣到集輸過程中，只要有一個環節引起故障或失控，均可釀成重大事故。在天然氣采氣及集輸過程中，除采氣工藝參數的自動控制外，設備及井口在生產過程中出現意外的自動保護系統也是采氣集輸中的一個重要環節。只有充分利用現在的自動控制及安全保障系統結合在一起，由ＰＬＣ集中控制，在出現故障時，各施其職，有效的保護現場及井口設備。我校研制的井口安全截斷保護裝置可配合電動截斷閥、電動調節閥等執行設備來集中控制集輸工藝，即具有現場參數檢測，又可對現場工藝路線控制、井口安全保障等功能于一體，對采氣工藝具有重要作用。石油、天然氣的采氣、集輸是天然氣開采過程中的一個重要環節15

系統功能與原理說明：具有完善的監測及執行能力，正常情況下，系統可實時對多路壓力、多路溫度、氣體濃度、火警信號、流量信息、閥位信息、閥位調節、控制等工藝信息進行現場及遠程監測、記錄、計算和判斷。并根據監測到的信息由現場ＰＬＣ或控制器進行控制，同時，通過現場總線直接傳送到中央控制站，可有效地確保油氣輸送及開采過程的安全。系統功能與原理說明：具有完善的監測及執行能力16單井現場安裝結構示意圖單井現場安裝結構示意圖17集輸站應用案例集輸站應用案例18無人值守單井-集輸站應用案例無人值守單井-集輸站應用案例19二、氣舉采油氣舉采油站二、氣舉采油氣舉采油站20

氣舉采油工藝過程是通過向井筒內注入高壓氣體的方法來降低井內注氣點至地面的液柱密度，以減小地層與井底的壓差，使油氣繼續流出，并舉升到地面。

氣舉是在油井停噴后恢復生產的一種機械采油方法，亦可作為自噴生產的能量補充方法——幫助實現自噴。

氣舉采油工藝過程是通過向井筒內注入高壓氣體的方法來降低井內21典型氣舉系統如圖所示。氣舉工藝所需設備：除地面管匯及一般的流量、壓力計量和監控的儀表外，主要是地面的壓縮機站和井中的氣舉閥。圖氣舉系統示意圖典型氣舉系統如圖所示。圖氣舉系統示意圖221．氣舉采油的優點和局限性氣舉采油的優點：（1）氣舉井井下設備的一次性投資低，尤其是深井，一般都低于其它機械采油方式的投資。（2）能延長油田開采期限，增加油井產量。（3）氣舉采油的深度和排量變化的靈活性大，舉升深度可以從井口到接近井底，日產量可從1m3以下到3000m3以上。（4）大多數氣舉裝置不受開采液體中腐蝕性物質和高溫的影響。（5）井下無摩擦件，故適宜于含砂含蠟和高含水(95％)的井。（6）易于在斜井、定向井、叢式井和井筒彎曲的井中使用，尤其適合于氣油比高的井。（7）維持生產的費用大大地低于其它類型機械采油方式，在深井中更為明顯。（8）產量可以在地面控制；氣舉的主要設備(壓縮機組)裝在地面，容易檢查修理和維護。（9）占地少，適合于居民區和海上油田。1．氣舉采油的優點和局限性23

氣舉局限性：(1)必須有充足的氣源。雖然可以使用氮氣或廢氣，但與使用當地產的天然氣相比成本高，且制備和處理困難。(2)氣體壓縮機站增加了投資，基本建設費用高。(3)采用中心集中供氣的氣舉系統不宜在大井距的井網中使用。但目前已有不少油層連通性較好的油田，釆用把氣頂作為氣源，氣舉后再通過注入井把氣注回到氣頂，解決了這個問題。(4)使用腐蝕性氣體氣舉時，需增加氣體的處理費用和防腐措施費用。(5)連續氣舉是在高壓下工作，安全性較差；在注氣壓力下，含水氣體易在地面管線和套管中形成水合物，影響氣舉的正常工作。(6)套管損壞了的高產井不宜采用氣舉。(7)乳化液和粘稠液難以氣舉，因此不適合用于原油含蠟高和粘度高的結蠟井和稠油井。(8)單獨用于小油田和單井的效果較差。氣舉局限性：242．氣舉方式根據補充能量是否連續進行，將氣舉井分為連續氣舉和間歇氣舉兩種。（１）連續流動氣舉

氣體連續地通過油、套環形空間注入，經過安裝在最深部的氣舉閥進入油管，使來自油層內的流體混氣。注入氣加上地層氣使進入油管柱內的總氣量增加，降低了注氣點以上的混合物密度，使流體被連續升舉到地面。連續氣舉機理類似于自噴井。圖連續氣舉裝置示意圖2．氣舉方式（１）連續流動氣舉圖連續氣舉裝置示意圖25（２）間歇氣舉周期性氣舉，即注入一定時間的氣體后停止注氣，液體段塞被升舉，并快速排出；同時地層油聚集在井底油管中，隨后又開始注氣，如此反復循環進行。間歇氣舉的注氣時間和注氣量一般由時鐘驅動機構或電子驅動進行控制。間歇氣舉井的生產是不連續的。連續氣舉適用于產液指數和井底壓力高的中高產量井。間歇氣舉適用于井底壓力低、產液指數較高的油井。連續氣舉井在油層供液能力下降、井底液量聚集太慢時，常會轉為間歇氣舉。圖間歇氣舉舉升過程（２）間歇氣舉間歇氣舉的注氣時間和注氣量一般由時鐘驅26

(3)腔式氣舉是一種閉式氣舉、間歇氣舉。實行腔室氣舉時，注入氣進入腔室后位于被舉升液體之上，在注入氣進入油管前液體段塞的速度就已經達到或接近舉升速度，從而可以減少注入氣的竄流，也就是減少了注入損失。大多數腔室氣舉裝置可分為雙封隔器及插入式單封隔器兩類。主要用于井底壓力低，采油指數高的油井。(3)腔式氣舉27A、雙封隔器腔室氣舉進行氣舉時：a.地面控制器和腔室閥打開。

b.井液通過打開的固定閥和帶眼短節進入腔室。c.此時排泄孔打開，使分離的溶解氣能從靠近腔室頂部位置進入油管，避免低壓氣被壓縮在腔室頂部而阻礙井液進入。

d.從地面注入的氣體在井下打開工作閥，從腔室內聚集的液體上部進入，并壓縮腔室內的液體段塞進入油管柱內，最后將液體段塞舉升到地面。這種氣舉裝置能確保集液容積大，同時對地層作用的回壓最小。A、雙封隔器腔室氣舉28B、插入式單封隔器腔室氣舉井下安裝有專用的腔室氣舉工作閥、排泄閥及集液腔室。這種裝置通常可用來代替雙封隔器腔室氣舉裝置用于裸眼完井或長射孔井段的油井，以確保最大限度地利用現有的井底壓力。但插入式單封隔器裝置的尺寸較小，這樣就影響了它的使用效率。B、插入式單封隔器腔室氣舉29（4）柱塞氣舉柱塞氣舉是一種特殊類型的間歇氣舉方式，是靠柱塞推動上部的液柱向上運動，防止氣體的竄流和減少液體的回落，提高氣體舉升效率。柱塞氣舉管柱的最下端為油管卡定器，上部為緩沖彈簧，用來緩解柱塞下行的沖擊力，再上部為柱塞。柱塞氣舉井井口有防噴管和手動捕捉器，用來回收和下入柱塞。圖柱塞氣舉裝置油管卡定器緩沖彈簧舉升氣體油管套管刷式柱塞液體段塞補充氣管線至分離器氣動薄膜閥時間周期控制器防噴管三通手動捕捉器雙針壓力記錄儀總閥門壓力表（4）柱塞氣舉圖柱塞氣舉裝置油管卡定器緩沖彈簧舉升氣體油管303、氣舉井下裝置1）井下注氣管柱

分單管注氣管柱和多管注氣管柱。A、單管注氣管柱開式管柱：底部敞開，沒有封隔器和單流閥，用于不能使用封隔器的井中。3、氣舉井下裝置開式管柱：底部敞開，沒有封隔器和單流閥，用于31半閉式管柱：下面有封隔器，但沒有單流閥，封隔器的作用是防止地層液體進入封隔器以上注氣部位，主要用于連續氣舉。半閉式管柱：下面有封隔器，但沒有單流閥，封隔器的作用是防止地32閉式管柱：下部有封隔器和單流閥，可防止注氣進入地層，主要用于間歇氣舉閉式管柱：下部有封隔器和單流閥，可防止注氣進入地層，主要用于33B、雙管注氣管柱多管注氣：可同時進行多層開采，下部為一單管封隔器，上部為一雙管封隔器。B、雙管注氣管柱多管注氣：可同時進行多層開采，下部為一34（2)氣舉閥

氣舉閥是氣舉采油系統的關鍵部件，主要是用啟動注氣壓力，把井內液面降至注氣點的深度，并在此深度上以正常工作所需的注氣壓力按預期的產量進行生產。氣舉閥基本上是一種井下壓力調節器。

閥的設定壓力在由彈簧或波紋管充氣來調節。啟閉控制方式有：A、套管壓力控制B、油管壓力控制C、油管和套管壓力兩者共同控制目前常用的氣舉閥是：A、充氣波紋管式氣舉閥B、彈簧負載式氣舉閥（2)氣舉閥35（1）注入壓力(氣力)操作氣舉閥A、工作原理

注入壓力操作氣舉閥通常也叫套壓操作閥，是最常用的氣舉閥。它是一種由注入氣壓力作用在波紋管有效面積上使閥打開的氣舉閥，其工作原理如右圖所示。注入壓力作用在大面積上，生產壓力作用在小面積上。（1）注入壓力(氣力)操作氣舉閥36B、開啟氣舉閥平衡方程式開啟氣舉閥時，力平衡方程式（閥的開啟公式）：式中pbt——氣舉閥在不同井溫下腔室內充氣壓力，MPa；pc——作用于波紋管的注氣壓力，MPa；pt——閥嘴處的生產壓力，MPa；Ab——波紋管有效面積，mm2；Av——閥嘴有效面積，mm2。式中1-Av/Ab和Av/Ab值由制造廠家提供B、開啟氣舉閥平衡方程式開啟氣舉閥時，力平衡方程式（37C、結構

分固定式和可投撈式。主要由充氣腔室、波紋管、閥桿及閥嘴和單流閥組成。C、結構主要由充氣腔室、波紋管、閥桿及閥嘴和38（2）生產壓力（液力）操作氣舉閥A、工作原理：生產壓力作用在大面積上，注入壓力作用在小面積上。生產壓力操作氣舉閥，通常也叫油壓操作閥，是一種對生產壓力(油管壓力)比較敏感的氣舉閥，它的打開和關閉主要由閥深度處的油管壓力所決定。生產壓力操作閥主要應用在：(1)采用同一環空氣源的多層氣舉；(2)間歇氣舉；(3)注氣點深、注氣壓力相對較低的井；(4)大尺寸油管井；(5)地面注氣壓力低的井；(6)舉升深度不清楚的井。（2）生產壓力（液力）操作氣舉閥A、工作原理：生39B、開啟氣舉閥的力平衡方程式：關閉時pbt=pt式中：pc——與閥嘴接觸的注入壓力，MPa；pt——與波紋管接觸的生產壓力，MPa；pbt——腔室內壓力或彈簧負載力，MPa；Av——閥嘴有效面積，mm2；Ab——波紋管有效面積，mm2。B、開啟氣舉閥的力平衡方程式：關閉時pbt=40C、結構與注入壓力操作閥基本相同（見右圖）。不同之處在于生產壓力操作閥具有一個反向閥座密封裝置。這種反向閥座密封裝置可以保證注入壓力作用于小閥孔面積上，生產壓力作用于波紋管大面積上。C、結構413）氣舉工作筒分為固定式工作筒和可撈式偏心工作筒，主要用來安裝氣舉閥。

固定式工作筒

氣舉閥裝在筒外，調整閥時必須起出油管；

偏心可投撈式

工作筒氣舉閥裝在筒內，調整閥時可用專用投撈工具進行，不用起出油管。

3）氣舉工作筒42（1）固定式工作筒由油管短節和連接固定式氣舉閥的上、下凸緣接頭組成，氣舉閥坐于兩個凸緣之間，通過凸緣與油管連通。（1）固定式工作筒43（2）可投撈式偏心工作筒

A、標準型偏心工作筒由主體、偏心塊、扶正體等部分組成。在閥筒外側壁上(即套管壁方向)有進氣孔，其下部與油管內腔連通。主體橫斷面成橢圓形，主體一側有一個側孔，作為安裝可投撈式氣舉閥的位置。

（2）可投撈式偏心工作筒44B、套管采油用偏心工作筒閥筒在內側壁上，即在油管方向有進氣孔，其下部與油、套管環空連通。B、套管采油用偏心工作筒454)偏心投撈工具為投撈式偏心氣舉閥配套使用工具。（1）偏心投撈工具組合4)偏心投撈工具46(2)投撈器(2)投撈器475)柱塞氣舉井下工具

A、柱塞采用尼龍毛刷軟密封結構，內有一單流閥。起舉升液體的作用。

B、卡定器起限定活塞運動深度的作用

5)柱塞氣舉井下工具48

C、緩沖器安裝在卡定器上面，用以緩沖柱塞下落井底的力，同時用來撞擊閥桿，關閉柱塞內部網孔。D、井口防噴盒緩沖柱塞上升至井口的沖擊力和避免撞擊柱塞內的閥，以打通柱塞通道，使柱塞順利下落，捕捉氣舉閥。

C、緩沖器496)壓縮機7）時間周期控制器間歇氣舉用來設定和調節注氣時間和注氣循環周期，有機械時和電子時。6)壓縮機508)氣動薄膜閥

與時間周期控制器配合，用于控制注氣量的大小或開關注氣管線。8)氣動薄膜閥519）注氣壓力控制閥穩定注氣壓力9）注氣壓力控制閥52三、氣舉采油地面流程及設備1．地面工藝流程氣舉采油的高壓氣源有兩種：一種是利用高壓氣井提供的天然氣優點是充分利用天然能量，投資少;缺點是隨著氣井壓力的下降，需要不斷地調整氣舉閥的設計數據，當氣井壓力下降到一定程度時，氣舉采油將被迫停止。三、氣舉采油地面流程及設備53氣舉原理及氣舉設備第二種是用壓縮機增壓氣舉，這是目前應用最普遍的一種方式。1）利用高壓氣井做氣源的地面工藝流程將一口或多口高壓氣井的天然氣集中進行處理后，再分到氣舉井，圖2—25為典型的利用高壓氣井作氣源的氣舉采油地面工藝流程示意圖氣源井的高壓天然氣通過分離器除去天然氣中的凝析油和水分，再通過壓力控制和流量控制將凈化的高壓天然氣送往氣舉井，流程中有加熱系統，以保證冬季正常生產。這種流程的特點是可充分利用氣源井的天然能量，投資少、成本低；缺點是氣舉生產受氣源井的供氣壓力影響，難以長期維持生產。氣舉原理及氣舉設備第二種是用壓縮機增壓氣舉，54氣舉原理及氣舉設備

圖2—25利用高壓氣井做氣源的氣舉采油地面工藝流程圖

1一高壓分離器；2一緩沖罐；3一熱水泵；4一水套爐氣舉原理及氣舉設備55氣舉原理及氣舉設備2)

增壓氣舉地面工藝流程增壓氣舉工藝，有開式增壓氣舉流程和閉式增壓氣舉循環流程兩種。前者是用壓縮機將低壓天然氣增壓后供氣舉井采油；后者將氣舉井分離出的天然氣再返回壓縮機站，經處理后，通過壓縮機增壓，供氣舉井使用。閉式增壓主要有低壓氣處理系統、壓縮機增壓系統、注氣分配系統三大部分組成，工藝流程如圖2—26所示。氣舉原理及氣舉設備2)增壓氣舉地面工藝流程56氣舉原理及氣舉設備

2—26增壓氣舉地面流程方框圖氣舉原理及氣舉設備57氣舉原理及氣舉設備(1)

低壓氣處理系統低壓氣處理系統包括氣液分離和天然氣處理。在氣舉工藝流程中，必須對天然氣進行脫水處理。常規的方法是用固體干燥劑吸附法和溶劑吸收法。固體干燥劑吸附法采用較多的是分子篩吸附脫水，特點是脫水效果好，但設備投資大、操作費用高、能耗高。吸收法目前廣泛使用的是三甘醇吸收脫水，它的能耗小、費用低，使用壽命長、損失量小、成本低，氣舉工藝氣的處理常采用三甘醇吸收脫水工藝。氣舉原理及氣舉設備(1)低壓氣處理系統58氣舉原理及氣舉設備

對需要進行脫輕烴處理，目前大都采用冷凝法：一種是用致冷劑致冷，油田上常用氨作致冷劑，其優點是價格便宜，單位容量致冷量大，泄漏時容易發現；缺點是氨在空氣中達到一定濃度時會燃燒爆炸，且對人有一定毒性，對銅和銅合金有腐蝕作用。二是氣體膨脹致冷，將具有一定壓力、一定溫度的天然氣經過節流閥或膨脹機急劇膨脹，使其壓力降低，溫度降低，然后再用降低了溫度的天然氣與燃料氣換熱，在低溫下使燃料氣中的C3以上重組分凝析脫出。由于膨脹致冷工藝流程簡單、致冷量大，因此國內外各油田廣泛用于天然氣的脫輕烴處理。氣舉原理及氣舉設備對需要進行脫輕烴處理，目前59氣舉原理及氣舉設備(2)壓縮機增壓系統

主要由壓縮機、風動儀表輔助系統、穩壓閥、閥組等組成。低壓天然氣經壓縮機增壓后，經閥組輸往各輸氣干線，各輸氣干線設有穩壓閥和流量計，用以穩定輸氣壓力和計量輸氣量。壓縮機站為易燃易爆場所，所有儀器儀表及控制系統均應盡量采用氣動裝置，另外天然氣發動機的啟動也需氣體，因此，風動儀表輔助系統是不可少的。氣舉原理及氣舉設備(2)壓縮機增壓系統60氣舉原理及氣舉設備(3)

注氣分配系統

注氣分配系統一般設置在計量站，由壓縮機站供給的高壓氣經輸氣干線輸送到計量站，經注氣分配閥組分配到氣舉井去，注氣分配閥組主要由高壓閥門、氣體流量計量儀表、氣體流量控制閥等組成。氣舉原理及氣舉設備(3)注氣分配系統61氣舉原理及氣舉設備2．氣舉壓縮機

壓縮機是氣舉采油系統的“心臟”，是氣舉采油的主要設備。氣舉壓縮機一般選用往復式壓縮機，它的特點是壓比高、排量大、適應性強。往復式壓縮機有整體式和分體式兩種，整體式壓縮機的壓縮機和發動機連在一起，用同一根曲軸工作，特點是轉速低、功率大、質量大、運輸困難；分體式壓縮機的壓縮機和發動機是分開的，中間用聯軸器連接，優點是轉速較高，壓縮機、發動機、空氣冷卻器可拆卸，便于運輸。目前，我國現場使用的大部分為分體式往復壓縮機。氣舉原理及氣舉設備2．氣舉壓縮機62Thispartisend！Thispartisend！63自噴采油和氣舉采油自噴采油和氣舉采油64采油機械課件—自噴采油和氣舉采油65一、自噴采油一、自噴采油66采油樹采油樹是指自噴井口裝置的地上部分，它用法蘭盤坐于油管頭之上。采油樹用于控制和調節升舉到井口的油氣流向，與大四通配合形成修井液和壓井液的正、反循環及進行測井作業以及關閉井口。

1-螺母；2-雙頭螺栓；3-套管法蘭頭；4-錐座式油管頭；6-鋼圈；7-卡箍；8-閘閥5-卡箍短節9-鋼圈；10-油管頭上法蘭；11-螺母；12-雙頭螺栓；13-節流器14-小四通；15-壓力表16-彎頭17-壓力表截止閥；18-接頭19-名牌采油樹示意圖采油樹1-螺母；2-雙頭螺栓；3-套管法蘭頭；4-錐座式油管67

采油樹是閥門和配件的組成總成，用于油氣井的流體控制，并為生產油管柱提供入口。它包括油管頭上法蘭上的所有裝備。可以應用采油樹總成進行多種不同的組合，以滿足任何一種特殊用途的需要。采油樹按不同的作用又分采油（自噴、人工舉升）、采氣（天然氣和各種酸性氣體）、注水、熱采、壓裂、酸化等專用井口裝置。并根據使用壓力等級不同而形成系列。

采氣樹及油管頭主要用于采氣和注氣。由于天然氣氣體相對密度低，氣注壓力低，不論采氣或注氣井口壓力都高，流速高，同時易滲漏，有時天然氣中會有H2S、CO2等腐蝕性介質，因而對采起樹的密封性及其材質要有更嚴格的要求。有時為了安全起見，油、套管均采用雙閥門，對于一些高壓超高壓氣井的閥門采用優質鋼材整體鍛造而成。采油（氣）樹及油管接頭主要用于控制生產井口的壓力和調節油（氣）流量；也可用于酸化壓裂、注水、測試等特殊作業。采油樹是閥門和配件的組成總成，用于油氣井的流體控制，并為68最常用的是KYS25／65DQ型自噴井口裝置。工作壓力：25MPa，聯接型式：井口閘門以卡箍型式聯接通徑：65mm適用53/4in油層套管。圖卡箍式采油樹采油樹主要由油管四通(小四通)、四個井口閘閥和節流器組成。油管四通下連總閘門、上連清蠟(測井)閘門，安裝在油管四通兩側的井口閘門稱生產閘門。在一側生產閘門連接有節流器(嘴子套)，節流器內裝有可更換的油嘴。節流器和油井出油管線連接。

工廠制造的井口裝置時將油管頭、采油樹及套管頭法蘭裝配成一個整體。常將這種成套的自噴井口裝置簡稱為采油樹。最常用的是KYS25／65DQ型自噴井口裝置。圖691-底法蘭，2-鋼圈，3-油管頭4-閘閥，5-上法蘭6-法蘭接頭7-節流器（針閥）8-四通9-截止閥10-壓力表緩沖器采氣樹采氣樹典型結構見圖。圖采氣井口裝置釆氣樹和采油樹結構相似，但考慮到天然氣的特點，對采氣樹要求更為嚴格：1)所有部件均采用法蘭連接；2)套管閘閥和總閘閥均成對配置，其中一個為備用；3)節流器采用針形閥，而不是固定孔徑的油嘴；4)全部部件均經抗硫化氫處理。1-底法蘭，2-鋼圈，3-油管頭4-閘閥，5-上法蘭6-法蘭70采油機械課件—自噴采油和氣舉采油711-套管短接；2-套管頭座；3-四通；4-大小頭；5-閥門；6-短接；7-油嘴套和井口油嘴8-由壬；9-放空閥10-壓力表11-導管；12-表層管水泥環；13-表層套管；14-技術套管；15-油層套管16-油管；17-高壓氣層；18-高壓水層19-易坍塌地層20-技術套管水泥環21-主油層22-油層套管水泥環圖自噴井采油裝置1-套管短接；2-套管頭座；3-四通；4-大小頭；5-閥門；72油田上的生產井，按其生產方式的不同，分為自噴采油和機械采油兩大類型。如果油層具有足夠的能量，不僅能將原油從油層內驅入井底，而且還能夠將其由井底連續不斷地舉升到地面上來。這樣的生產井，我們稱它為自噴井。用這種自噴的方式進行采油，稱其為自噴采油。油田上的生產井，按其生產方式的不同，分為自噴采油和機械采油731、自噴管柱井筒內只下油管柱，簡稱光油管，管鞋一般下至產層中部。油氣是沿油管被升舉到井口，所以該管柱常被稱為自噴管柱。油管是采油工業專用的高壓無縫鋼管，分平式和外加厚兩種。自噴管柱常用21/2in平式，外徑為73mm，內徑為62mm。1、自噴管柱743、四種流動過程原油從油層流到計量站，一般要經過四種流動過程：（1）原油沿油層流入井底；（2）從井底沿井筒流到井口；（3）通過油嘴；（4）沿地面管道流至計量站。

四種流動過程各自遵循不同的規律:沿油層流動為滲流；沿井筒的流動為垂直多相或單相管流；通過油嘴的流動為嘴流；沿地面管道的流動一般為多相水平管流。3、四種流動過程四種流動過程各自遵循不同的規754、自噴能量的消耗自噴生產時，原油的流動主要是受地層滲流阻力、井筒液柱重力和原油與井筒管壁的摩擦阻力等因素的影響。(1)原油在地層中流動時，主要能量消耗是流體克服在多孔介質—巖石中的滲流阻力。(2)原油在井筒中流動時，主要是克服井筒內液柱重力和原油與井筒管壁的摩擦阻力。液柱重力受原油密度、含水量、溶解氣和浮力等影響。原油與井筒管壁的摩擦阻力主要與流體粘度大小有關。(3)原油通過油嘴時要消耗一定的能量。(4)在多相水平管流過程中主要的能量消耗是：流體通過各種管線時產生的局部水力損失和沿管線流動的沿程水力損失等。4、自噴能量的消耗自噴生產時，原油的流動主要76項目簡介**井口安全截斷系統項目簡介**井口安全截斷系統77石油、天然氣的采氣、集輸是天然氣開采過程中的一個重要環節。由于天然氣中含有水分、硫化氫、二氧化碳等成分，在采氣到集輸過程中，只要有一個環節引起故障或失控，均可釀成重大事故。在天然氣采氣及集輸過程中，除采氣工藝參數的自動控制外，設備及井口在生產過程中出現意外的自動保護系統也是采氣集輸中的一個重要環節。只有充分利用現在的自動控制及安全保障系統結合在一起，由ＰＬＣ集中控制，在出現故障時，各施其職，有效的保護現場及井口設備。我校研制的井口安全截斷保護裝置可配合電動截斷閥、電動調節閥等執行設備來集中控制集輸工藝，即具有現場參數檢測，又可對現場工藝路線控制、井口安全保障等功能于一體，對采氣工藝具有重要作用。石油、天然氣的采氣、集輸是天然氣開采過程中的一個重要環節78

系統功能與原理說明：具有完善的監測及執行能力，正常情況下，系統可實時對多路壓力、多路溫度、氣體濃度、火警信號、流量信息、閥位信息、閥位調節、控制等工藝信息進行現場及遠程監測、記錄、計算和判斷。并根據監測到的信息由現場ＰＬＣ或控制器進行控制，同時，通過現場總線直接傳送到中央控制站，可有效地確保油氣輸送及開采過程的安全。系統功能與原理說明：具有完善的監測及執行能力79單井現場安裝結構示意圖單井現場安裝結構示意圖80集輸站應用案例集輸站應用案例81無人值守單井-集輸站應用案例無人值守單井-集輸站應用案例82二、氣舉采油氣舉采油站二、氣舉采油氣舉采油站83

氣舉采油工藝過程是通過向井筒內注入高壓氣體的方法來降低井內注氣點至地面的液柱密度，以減小地層與井底的壓差，使油氣繼續流出，并舉升到地面。

氣舉是在油井停噴后恢復生產的一種機械采油方法，亦可作為自噴生產的能量補充方法——幫助實現自噴。

氣舉采油工藝過程是通過向井筒內注入高壓氣體的方法來降低井內84典型氣舉系統如圖所示。氣舉工藝所需設備：除地面管匯及一般的流量、壓力計量和監控的儀表外，主要是地面的壓縮機站和井中的氣舉閥。圖氣舉系統示意圖典型氣舉系統如圖所示。圖氣舉系統示意圖851．氣舉采油的優點和局限性氣舉采油的優點：（1）氣舉井井下設備的一次性投資低，尤其是深井，一般都低于其它機械采油方式的投資。（2）能延長油田開采期限，增加油井產量。（3）氣舉采油的深度和排量變化的靈活性大，舉升深度可以從井口到接近井底，日產量可從1m3以下到3000m3以上。（4）大多數氣舉裝置不受開采液體中腐蝕性物質和高溫的影響。（5）井下無摩擦件，故適宜于含砂含蠟和高含水(95％)的井。（6）易于在斜井、定向井、叢式井和井筒彎曲的井中使用，尤其適合于氣油比高的井。（7）維持生產的費用大大地低于其它類型機械采油方式，在深井中更為明顯。（8）產量可以在地面控制；氣舉的主要設備(壓縮機組)裝在地面，容易檢查修理和維護。（9）占地少，適合于居民區和海上油田。1．氣舉采油的優點和局限性86

氣舉局限性：(1)必須有充足的氣源。雖然可以使用氮氣或廢氣，但與使用當地產的天然氣相比成本高，且制備和處理困難。(2)氣體壓縮機站增加了投資，基本建設費用高。(3)采用中心集中供氣的氣舉系統不宜在大井距的井網中使用。但目前已有不少油層連通性較好的油田，釆用把氣頂作為氣源，氣舉后再通過注入井把氣注回到氣頂，解決了這個問題。(4)使用腐蝕性氣體氣舉時，需增加氣體的處理費用和防腐措施費用。(5)連續氣舉是在高壓下工作，安全性較差；在注氣壓力下，含水氣體易在地面管線和套管中形成水合物，影響氣舉的正常工作。(6)套管損壞了的高產井不宜采用氣舉。(7)乳化液和粘稠液難以氣舉，因此不適合用于原油含蠟高和粘度高的結蠟井和稠油井。(8)單獨用于小油田和單井的效果較差。氣舉局限性：872．氣舉方式根據補充能量是否連續進行，將氣舉井分為連續氣舉和間歇氣舉兩種。（１）連續流動氣舉

氣體連續地通過油、套環形空間注入，經過安裝在最深部的氣舉閥進入油管，使來自油層內的流體混氣。注入氣加上地層氣使進入油管柱內的總氣量增加，降低了注氣點以上的混合物密度，使流體被連續升舉到地面。連續氣舉機理類似于自噴井。圖連續氣舉裝置示意圖2．氣舉方式（１）連續流動氣舉圖連續氣舉裝置示意圖88（２）間歇氣舉周期性氣舉，即注入一定時間的氣體后停止注氣，液體段塞被升舉，并快速排出；同時地層油聚集在井底油管中，隨后又開始注氣，如此反復循環進行。間歇氣舉的注氣時間和注氣量一般由時鐘驅動機構或電子驅動進行控制。間歇氣舉井的生產是不連續的。連續氣舉適用于產液指數和井底壓力高的中高產量井。間歇氣舉適用于井底壓力低、產液指數較高的油井。連續氣舉井在油層供液能力下降、井底液量聚集太慢時，常會轉為間歇氣舉。圖間歇氣舉舉升過程（２）間歇氣舉間歇氣舉的注氣時間和注氣量一般由時鐘驅89

(3)腔式氣舉是一種閉式氣舉、間歇氣舉。實行腔室氣舉時，注入氣進入腔室后位于被舉升液體之上，在注入氣進入油管前液體段塞的速度就已經達到或接近舉升速度，從而可以減少注入氣的竄流，也就是減少了注入損失。大多數腔室氣舉裝置可分為雙封隔器及插入式單封隔器兩類。主要用于井底壓力低，采油指數高的油井。(3)腔式氣舉90A、雙封隔器腔室氣舉進行氣舉時：a.地面控制器和腔室閥打開。

b.井液通過打開的固定閥和帶眼短節進入腔室。c.此時排泄孔打開，使分離的溶解氣能從靠近腔室頂部位置進入油管，避免低壓氣被壓縮在腔室頂部而阻礙井液進入。

d.從地面注入的氣體在井下打開工作閥，從腔室內聚集的液體上部進入，并壓縮腔室內的液體段塞進入油管柱內，最后將液體段塞舉升到地面。這種氣舉裝置能確保集液容積大，同時對地層作用的回壓最小。A、雙封隔器腔室氣舉91B、插入式單封隔器腔室氣舉井下安裝有專用的腔室氣舉工作閥、排泄閥及集液腔室。這種裝置通常可用來代替雙封隔器腔室氣舉裝置用于裸眼完井或長射孔井段的油井，以確保最大限度地利用現有的井底壓力。但插入式單封隔器裝置的尺寸較小，這樣就影響了它的使用效率。B、插入式單封隔器腔室氣舉92（4）柱塞氣舉柱塞氣舉是一種特殊類型的間歇氣舉方式，是靠柱塞推動上部的液柱向上運動，防止氣體的竄流和減少液體的回落，提高氣體舉升效率。柱塞氣舉管柱的最下端為油管卡定器，上部為緩沖彈簧，用來緩解柱塞下行的沖擊力，再上部為柱塞。柱塞氣舉井井口有防噴管和手動捕捉器，用來回收和下入柱塞。圖柱塞氣舉裝置油管卡定器緩沖彈簧舉升氣體油管套管刷式柱塞液體段塞補充氣管線至分離器氣動薄膜閥時間周期控制器防噴管三通手動捕捉器雙針壓力記錄儀總閥門壓力表（4）柱塞氣舉圖柱塞氣舉裝置油管卡定器緩沖彈簧舉升氣體油管933、氣舉井下裝置1）井下注氣管柱

分單管注氣管柱和多管注氣管柱。A、單管注氣管柱開式管柱：底部敞開，沒有封隔器和單流閥，用于不能使用封隔器的井中。3、氣舉井下裝置開式管柱：底部敞開，沒有封隔器和單流閥，用于94半閉式管柱：下面有封隔器，但沒有單流閥，封隔器的作用是防止地層液體進入封隔器以上注氣部位，主要用于連續氣舉。半閉式管柱：下面有封隔器，但沒有單流閥，封隔器的作用是防止地95閉式管柱：下部有封隔器和單流閥，可防止注氣進入地層，主要用于間歇氣舉閉式管柱：下部有封隔器和單流閥，可防止注氣進入地層，主要用于96B、雙管注氣管柱多管注氣：可同時進行多層開采，下部為一單管封隔器，上部為一雙管封隔器。B、雙管注氣管柱多管注氣：可同時進行多層開采，下部為一97（2)氣舉閥

氣舉閥是氣舉采油系統的關鍵部件，主要是用啟動注氣壓力，把井內液面降至注氣點的深度，并在此深度上以正常工作所需的注氣壓力按預期的產量進行生產。氣舉閥基本上是一種井下壓力調節器。

閥的設定壓力在由彈簧或波紋管充氣來調節。啟閉控制方式有：A、套管壓力控制B、油管壓力控制C、油管和套管壓力兩者共同控制目前常用的氣舉閥是：A、充氣波紋管式氣舉閥B、彈簧負載式氣舉閥（2)氣舉閥98（1）注入壓力(氣力)操作氣舉閥A、工作原理

注入壓力操作氣舉閥通常也叫套壓操作閥，是最常用的氣舉閥。它是一種由注入氣壓力作用在波紋管有效面積上使閥打開的氣舉閥，其工作原理如右圖所示。注入壓力作用在大面積上，生產壓力作用在小面積上。（1）注入壓力(氣力)操作氣舉閥99B、開啟氣舉閥平衡方程式開啟氣舉閥時，力平衡方程式（閥的開啟公式）：式中pbt——氣舉閥在不同井溫下腔室內充氣壓力，MPa；pc——作用于波紋管的注氣壓力，MPa；pt——閥嘴處的生產壓力，MPa；Ab——波紋管有效面積，mm2；Av——閥嘴有效面積，mm2。式中1-Av/Ab和Av/Ab值由制造廠家提供B、開啟氣舉閥平衡方程式開啟氣舉閥時，力平衡方程式（100C、結構

分固定式和可投撈式。主要由充氣腔室、波紋管、閥桿及閥嘴和單流閥組成。C、結構主要由充氣腔室、波紋管、閥桿及閥嘴和101（2）生產壓力（液力）操作氣舉閥A、工作原理：生產壓力作用在大面積上，注入壓力作用在小面積上。生產壓力操作氣舉閥，通常也叫油壓操作閥，是一種對生產壓力(油管壓力)比較敏感的氣舉閥，它的打開和關閉主要由閥深度處的油管壓力所決定。生產壓力操作閥主要應用在：(1)采用同一環空氣源的多層氣舉；(2)間歇氣舉；(3)注氣點深、注氣壓力相對較低的井；(4)大尺寸油管井；(5)地面注氣壓力低的井；(6)舉升深度不清楚的井。（2）生產壓力（液力）操作氣舉閥A、工作原理：生102B、開啟氣舉閥的力平衡方程式：關閉時pbt=pt式中：pc——與閥嘴接觸的注入壓力，MPa；pt——與波紋管接觸的生產壓力，MPa；pbt——腔室內壓力或彈簧負載力，MPa；Av——閥嘴有效面積，mm2；Ab——波紋管有效面積，mm2。B、開啟氣舉閥的力平衡方程式：關閉時pbt=103C、結構與注入壓力操作閥基本相同（見右圖）。不同之處在于生產壓力操作閥具有一個反向閥座密封裝置。這種反向閥座密封裝置可以保證注入壓力作用于小閥孔面積上，生產壓力作用于波紋管大面積上。C、結構1043）氣舉工作筒分為固定式工作筒和可撈式偏心工作筒，主要用來安裝氣舉閥。

固定式工作筒

氣舉閥裝在筒外，調整閥時必須起出油管；

偏心可投撈式

工作筒氣舉閥裝在筒內，調整閥時可用專用投撈工具進行，不用起出油管。

3）氣舉工作筒105（1）固定式工作筒由油管短節和連接固定式氣舉閥的上、下凸緣接頭組成，氣舉閥坐于兩個凸緣之間，通過凸緣與油管連通。（1）固定式工作筒106（2）可投撈式偏心工作筒

A、標準型偏心工作筒由主體、偏心塊、扶正體等部分組成。在閥筒外側壁上(即套管壁方向)有進氣孔，其下部與油管內腔連通。主體橫斷面成橢圓形，主體一側有一個側孔，作為安裝可投撈式氣舉閥的位置。

（2）可投撈式偏心工作筒107B、套管采油用偏心工作筒閥筒在內側壁上，即在油管方向有進氣孔，其下部與油、套管環空連通。B、套管采油用偏心工作筒1084)偏心投撈工具為投撈式偏心氣舉閥配套使用工具。（1）偏心投撈工具組合4)偏心投撈工具109(2)投撈器(2)投撈器1105)柱塞氣舉井下工具

A、柱塞采用尼龍毛刷軟密封結構，內有一單流閥。起舉升液體的作用。

B、卡定器起限定活塞運動深度的作用

5)柱塞氣舉井下工具111

C、緩沖器安裝在卡定器上面，用以緩沖柱塞下落井底的力，同時用來撞擊閥桿，關閉柱塞內部網孔。D、井口防噴盒緩沖柱塞上升至井口的沖擊力和避免撞擊柱塞內的閥，以打通柱塞通道，使柱塞順利下落，捕捉氣舉閥。

C、緩沖器1126)壓縮機7）時間周期控制器間歇氣舉用來設定和調節注氣時間和注氣循環周期，有機械時和電子時。6)壓縮機1138)氣動薄膜閥

與時間周期控制器配合，用于控制注氣量的大小或開關注氣管線。8)氣動薄膜閥1149）注氣壓力控制閥穩定注氣壓力9）注氣壓力控制閥11