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1、第五章 采油工程 5.1概述 5.2采油方法 5.3增产措施 5.4提高采收率 5.5采油过程与环保,兴趣是最好的老师,什么是油气采收率？ 主要的采油方法有哪些？ 实现自喷采油的地层条件是什么？自喷采油经过哪几个步骤从油层到集油站？ 4、注水的作用是什么？为什么需要分层注水？ 5、什么是水力压裂？水力压裂增产的原理是什么？什么是酸化？酸化和压裂能否同时进行？ 6、何谓提高油气采收率？提高采收率的主要方法有哪些？一次采油、二次采油、三次采油的概念？ 7、化学驱油法的原理及种类？什么是热力采油法？热力开采的蒸汽吞吐、蒸汽驱有何不同？ 8、采油过程中的主要环境问题有哪些？ 9、采油废水的产生来源？采
2、油废水的特点有哪些？采油废水中污染物种类有哪些？原油在水中有几种存在状态？ 10、采油过程会产生的固体废物种类及其来源？ 11、采油过程产生的工艺废气中主要成分是什么？ 12、采油过程中主要的发声设备有哪些？居住及文教区执行的噪声标准昼夜量值为多少？,采油工程是根据油气和储层特性建立适宜的流动通道并优选举升方法，经济有效地将深埋于地下油气从油气藏中开采到地面所实施的一系列工程和工艺技术的总称。包括油藏、钻井、采油和采油地面工程等。,采油工程是集多种工艺技术和工程措施于一体，多种工艺技术相互配合、相互渗透、相互促进和发展的综合工程。,5.1.1采油工程的定义,5.1采油工程概述,勘探发现具有工业
3、油气流的含油气构造,制定合理的开发方案,进行合理的钻井设计和科学的钻井施工,5.1.2. 采油工 程的任务,制定采油工程方案，确定采油工艺技术,开发的动态监测与开发调整,采取有效措施，提高原油采收率,5.1采油工程概述,经济有效地提高油田产量 和原油采收率,5.1.3. 采油工 程的目标,5.1采油工程概述,5.1.4、采油工程系统的组成,人工建造系统：井底、井筒、井口装置、采油设备、注水设备以及地面集输、分离和储存设备等,油气藏：具有一定储存和流动特性的孔隙或裂缝介质系统,5.1采油工程概述,5.1.5、采油工程的方法,采油工程的方法,通过对注水井和采油井采取的一系列措施，保持油田的稳产、高
4、产，实现油田的开发指标,5.1采油工程概述,采油方法,5.1采油工程概述,1、采油方法 采油方法是指将流入井底的原油采到地面所采用的工艺方法和方式。,2、采油方法分类,人工举升采油,自喷采油,采油方法分类,人工给井筒流体增加能量将井底原油举升至地面的采油方式。,利用油层自身能量将原油举升到地面的采油方式。,5.2、采油方法,5.2.1自喷采油,1、自喷采油的定义,利用油层本身的能量将油举升到地面的方式。,2、自喷采油的特点,井筒和地面设备简单。,油井自喷的条件、产量,取决于地层中的石油所具有的能量是否大于自喷井中流动过程的能量损失之和。,地层能量与能量损失之和的差值越大，产量越大,一、油井流入
5、动态：,（1）从油层到井底的地下渗流； （2）从井底到井口的垂直管流； （3）经油嘴流出井口的嘴流； （4）通过井口地面出油管线流至 集油站分离器的水平管流。,5.2.1自喷采油,1、自喷井生成过程中，原油流至地面分离器一般要经过四个流 动过程：,井口装置,油层,自喷井,5.2.2、人工举升采油： 气举采油 有杆泵采油 无杆泵采油,人工举升（机械采油）,5.2.1.1气举采油,必须有足够的气源； 需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂； 一次性投资较大； 系统效率较低。,利用从地面向井筒注入高压气体,将原油举升至地面的一种人工举升方式。,气举定义：,优点：,井口和井下设备比较简单,缺点
6、：,高产量的深井；气油(液)比高的油井；定向井和水平井等。,适用条件：,一、气举采油原理,依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流到井内的原油举升到地面。,5.2.1.1气举采油,向井筒周期性地注入气体，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面，从而排出井中液体。,气举分类,连续气举,将高压气体连续地注入井内，排出井筒中液体。,间歇气举,适用条件：供液能力较好、产量较高的油井。,适用条件：油层供给能力差，产量低的油井。,5.2.1.1气举采油,a停产时；b环形液面到达管鞋；c气体进入油管,连续气举 间歇气举,5.2.1.1气举采
7、油,一、抽油装置,其它附件,5.2.1.2有杆泵采油,抽油机是有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。,1、抽油机,5.2.1.2有杆泵采油,抽油井井口装置,盘根盒,光杆,胶皮闸门,工作时，动力设备将高速旋转运动通过减速箱传递给曲柄，带动曲柄作低速旋转；曲柄通过连杆带动游梁作上下摆动；挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动井下深井泵作上下往复运动，把油抽到地面。,工作原理,5.2.1.2有杆泵采油,2、抽油泵,工作筒(外筒和衬套) 柱塞 游动凡尔(排出阀) 固定凡尔(吸入阀),主 要 组 成,抽油泵是将机械能转化为流体压能的设备。,柱塞,游动凡尔,工
8、作筒,固定凡尔,5.2.1.2有杆泵采油,工作筒,游动凡尔,拉杆,活塞,固定凡尔,电 潜 泵 采 油 系 统 示 意 图,电潜泵,5.2.1.3无杆泵采油,电潜泵它是将电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下采油设备。地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。,5.2.1.3无杆泵采油,5.3增产措施： 5.3.1注水工艺 5.3.2水力压裂 5.3.3酸化 5.3.4酸化压裂,5.3.1注水开发,（1）、提高采收率 油田依靠地层能量采油，除少数有边水补充能量外，一般采收率不到10%（20），而利
9、用注水，采收率可达20%30%（3550）。 （2）、高产稳产 采用注水，能保持或提高油层压力，保证油流在油层中有足够的能量，维持油田的合理开采速度，使其长期稳产高产。 （3）、改善油井生产条件 对于高饱和压力的溶解气驱油田，使井下流动压力高于天然气溶解于原油中的饱和压力，使天然气在油井中的上升过程中携油上升，延长自喷期。 （4）、变废为利，保护环境 随着油田开发，含油污水日益增多，将其处理后回注地下，既防止了环境污染，又充分节省了水资源，变废为利，利国利民。,一、注水的作用,注采系统简易流程图,二、注水的方式,水井,油井,注水井在油藏所处的部位和注水井与生产井之间的排列关系。,二、注水方式,
10、油田的油层性质和构造条件,确定注水方式的主要依据：,目前国内外油田所采用的注水方式,二、注水的方式,注水井分布在含油区上,1、边缘注水,注水井部署在含水区内或油水过渡带上或含油边界以内不远处。,注水井分布在含水区,边（缘）外注水,分类,缘上注水,注水井分布在油水过渡带上,边（缘）内注水,边缘注水示意图,二、注水的方式,二、注水的方式,利用注水井排将含油面积切割成许多块（切割区），每个切割区可以作为一个独立的开发单元。,2、切割注水,切割注水示意图,将注水井和生产井按一定的几何形状和密度均匀地布置在整个含油面积进行开发。,3、面积注水,注采井数比为1：1,（1）线状注水系统,注水井和生产井都等距
11、地沿着直线分布，一排注水井对应一排生产井。,注水井与生产井即可以正对也可以交错。,（2）强化面积注水系统,根据油水井相互位置和所构成的井网形状不同,五点法,七点法,九点法,反九点法,四点法,三、分层注水、分层调剖和分层增注,三大矛盾,层与层之间由于渗透率差异达几百上千倍，注水后，各层受效时间、地层压力、产油速度、含水率都不一样。,层间矛盾,三大矛盾,平面矛盾,一口注水井要对应两口以上的油井注水，由于沉积相的影响，各油井受效情况差异很大。,三、分层注水、分层调剖和分层增注,三大矛盾,层内矛盾,在同一油层内，由于油层的非均匀质存在，影响该层的注水采收率。,大厚油层层内矛盾,岩性变压的层内矛盾,三、
12、分层注水、分层调剖和分层增注,这三大矛盾，使所有注水开发的油田都是躲不过绕不开的问题。因此，地质家和工程师都在忙此事。解决这三大矛盾的关键是：就如何改善出油剖面和调整吸水剖面，以达到稳产、增产、提高采收率的目的。 因此在注水井中，对各油层要进行分层定量注水，即分层注水；对完不成配注的个别层要进行分层改造（压裂或酸化）；对特高渗透层除实行分层配注手段外，还要进行单独注调剖剂，限制水的推进进度，同时达到提高存水率和扩大波及体积的目的。 为解决三大矛盾，也要同时在油井上采取分层堵水、分层压裂、分层酸化、分层采油等技术措施。,三大矛盾,三、分层注水、分层调剖和分层增注,一、什么是压裂？,用压力将地层压
13、开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减小油、气、水的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的效果。,5.3.2水力压裂,水力压裂增产增注的原理:,（1）由于压裂在井底附近形成了具有一定规模高导流能力的裂 缝，改善了油层的导流能力，从而降低井底附近地层中流体 的渗流阻力;,（2）改变了流体的渗流状态，由径向流变成双线性流（地层线性 流向裂缝，裂缝内流体线性流入井筒），消除了径向节流损 失，大大降低了能量消耗。,5.3.2水力压裂,支撑剂的类型：,按其力学性质分为两大类：,脆性支撑剂,如石英砂、玻璃球等,特点是硬度大，变形小，在高闭合压力下易破碎,韧性支撑剂,如
14、核桃壳、铝球等,特点是变形大，承压面积大，在高闭合压力下不易破碎,目前矿场上常用的支撑剂有两种：一是天然砂；二是人造支撑剂（陶粒）。,5.3.2水力压裂,水力压裂施工现场,水力压裂施工现场,水力压裂施工现场,油层酸化处理是利用酸液能溶解岩石中所含盐类物质（岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等）的特性，扩大近井地带油层的孔隙度，提高地层渗透率，改善油、气流动状况，以增加油气产量的一种增产措施。,5.3.3酸化,酸压与水力压裂相比：,相同点：（基本原理和目的均相同）,不同点：实现其导流性的方式不同,目标均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。,水力压裂：裂缝内的支撑剂阻止停泵
15、后裂缝闭合； 酸压：一般不适用支撑剂，而是依靠酸液对裂缝壁面的不均 匀溶蚀产生一定的导流能力。,5.3.3酸化压裂,5.4提高采收率技术： 5.4.1概述、基本概念 5.4.2化学驱油法 5.4.3混相驱油法 5.4.3热力采油法 5.4.5微生物采油法,三次采油:也称提高原油采收率(或“强化开采”“Enhanced Oil Recovery”,即EOR或Improvement Oil Recovery，即IOR)。,概 述,一次采油：原油是利用天然能量来开采的,其最终采收率一般只能达到15%左右。,二次采油：当天然能量衰竭时,通过注水（或注气）向油层提供补充能量，采收率远比能量衰竭法高,最终
16、采收率通常为30%40%。,5.4.1概述、基本概念,2、提高原油采收率 在我国各油田的潜力非常大。 原油可采储量的补充，越来越多地依赖于已探明地质储量中采收率的提高。 注水开采只是整个油田开发全过程度一个阶段，而提高采收率则是油田开发永恒的主题。,新增原油可采储量的方法,1、新增地质储量（新油田、新油藏、油藏扩边） 原油增产和稳产最直接、最有效的途径越来越难，潜力越来越小。,5.4.1概述、基本概念,一、提高石油采收率（EOR）,向地层中注入驱油剂，改善油藏及其流体的物理化学性质，提高宏观与微观驱油效率的采油方法统称为提高石油采收率方法。,5.4.1概述、基本概念,基本概念,“提高采收率”作为一个术语，已被广泛普遍接受和使用。近几年在国际上，“提高采收率”逐渐取代了“三次采油”。,提高采收率方法可以包括除了利用天然能量开采和以补充地层能量、保持地层压力为目的的注水（注气）开采以外的各种采油方法。,基本概
