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1、采油工程原理采油工程原理与设计采油工程原理与设计油气畅流入井经济有效举升地面计量和分离经济有效地提高油井产量和原油采收率采油工采油工采油工采油工程目标程目标程目标程目标采油工采油工采油工采油工程任务程任务程任务程任务采油工程原理与设计采油工程原理与设计采采油油工工艺艺采油方法增产维护措施自喷采油气举采油有杆泵采油无杆泵采油注水酸化、酸压砂、蜡、水、稠、低工作原理工作原理计算方法计算方法工程设计工程设计 分分 析析水力压裂采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程课程内容第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算 重点掌握第二章 自喷与气举采油第三章 有杆泵采油 重点掌握第四章 无杆泵采油 重点掌
2、握 喷射泵第五章 水力压裂技术第六章 酸处理技术重点掌握重点掌握采油工程原理与设计采油工程原理与设计第一节 油井流入动态（IPR曲线） 油井流入动态曲线（IPR曲线）： 表示产量与井底流压关系的曲线，简称IPR曲线。油井流入动态： 油井产量与井底流动压力的关系。它反映了油藏向井的供油能力，反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响，是采油工程与油藏工程的衔接点。通过油井流入动态研究为油藏工程提供检验资料；为采油工程的下一步工作提供依据；检查钻井、固井、完井和各项工艺措施等技术水平的优劣。第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算采油工程原理与设计采油工程原理与设计图1-1
3、典型的流入动态曲线采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、 单相液体流入动态供给边缘压力不变圆形地层中心一口井的产量公式为：（1-1）圆形封闭油藏，拟稳态条件下的油井产量公式为：（1-2）采油工程原理与设计采油工程原理与设计图1-2 泄油面积形状与油井的位置系数对于非圆形封闭泄油面积的油井产量公式，可根据泄油面积和油井位置进行校正。采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油采油( (液液) )指数指数： 单位生产压差下的油井产油(液)量，反映油层性质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。单相流动时，油层物性及流体性质基本不随压力变化，产量公式可表示为:采油工程原理与设计
4、采油工程原理与设计采油指数J的获得： 油藏参数计算 试井资料：测得35个稳定工作制度下的产量及其流压，便可绘制该井的实测IPR曲线 对于单相液体流动的直线型IPR曲线，采油指数可定义为产油量与生产压差之比，或者单位生产压差下的油井产油量；也可定义为每增加单位生产压差时，油井产量的增加值，或油井IPR曲线斜率的负倒数。注意事项： 对于多相流动的非直线型IPR曲线，由于其斜率不是定值，按上述几种定义所求得的采油指数则不同。所以，对于具有非直线型IPR曲线的油井，在使用采油指数时，应该说明相应的流动压力，不能简单地用某一流压下的采油指数来直接推算不同流压下的产量。采油工程原理与设计采油工程原理与设计
5、当油井产量很高时，井底附近将出现非达西渗流非达西渗流：胶结地层的紊流速度系数：非胶结地层紊流速度系数：采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、油气两相渗流时的流入动态o、Bo、Kro都是压力的函数。用上述方法绘制IPR曲线十分繁琐。通常结合生产资料来绘制通常结合生产资料来绘制IPRIPR曲线。曲线。平面径向流，直井油气两相渗流时油井产量公式为：(一)垂直井油气两相渗流时的流入动态采油工程原理与设计采油工程原理与设计1.1.Vogel Vogel 方法方法假设条件：a.圆形封闭油藏，油井位于中心；b.均质油层，含水饱和度恒定；c.忽略重力影响；d.忽略岩石和水的压缩性； e.油、气组成及平衡不变
6、；f.油、气两相的压力相同；g.拟稳态下流动，在给定的某一瞬间，各点的脱气原油流量相同。采油工程原理与设计采油工程原理与设计Vogel方程图1-3 Vogel 曲线采油工程原理与设计采油工程原理与设计 a.计算c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。b.给定不同流压，计算相应的产量： 已知地层压力和一个工作点：已知地层压力和一个工作点：利用Vogel方程绘制IPR曲线的步骤采油工程原理与设计采油工程原理与设计 油藏压力未知，已知两个工作点油藏压力未知，已知两个工作点a. 油藏平均压力的确定 b.计算d.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线c. 给定不同流压，计算相应的产量采油
7、工程原理与设计采油工程原理与设计Vogel曲线与数值模拟IPR曲线的对比a.按Vogel方程计算的IPR曲线，最大误差出现在用小生产压差下的测试资料来预测最大产量。一般，误差低于5。虽然，随着采出程度的增加，到开采末期误差上升到20，但其绝对值却很小。b.如果用测试点的资料按直线外推时，最大误差可达 7080，只是在开采末期约30%。C.采出程度N对油井流入动态影响大，而kh/、B0、k、S0等参数对其影响不大。图1-4 不同方法计算的油井IPR曲线1-用测试点按直线外推；2-计算机计算的；3-用Vogel方程计算的采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.费特柯维奇方法溶解气驱油藏：假设 与压
8、力 成直线关系，则：采油工程原理与设计采油工程原理与设计式中：则：令：当 时：所以：采油工程原理与设计采油工程原理与设计3.非完善井Vogel方程的修正油水井的非完善性： 打开性质不完善；如射孔完成 打开程度不完善；如未全部钻穿油层 打开程度和打开性质双重不完善 油层受到损害 酸化、压裂等措施改变油井的完善性，从而增加或降低井底附近的压力降，影响油井流入动态关系。采油工程原理与设计采油工程原理与设计 图1-5 完善井和非完善井周围 的压力分布示意图采油工程原理与设计采油工程原理与设计完善井:非完善井:令：非完善井附加压力降:则：采油工程原理与设计采油工程原理与设计油井的流动效率（FE）：油井的
9、理想生产压差与实际生产压差之比。油层受污染的或不完善井，完善井,增产措施后的超完善井，采油工程原理与设计采油工程原理与设计利用流动效率计算非完善直井流入动态的方法图1-6 Standing 无因次IPR曲线 Standing方法(FE=0.51.5)采油工程原理与设计采油工程原理与设计Standing方法计算不完善井IPR曲线的步骤：a.根据已知Pr和Pwf计算在FE=1时最大产量b.预测不同流压下的产量c.根据计算结果绘制IPR曲线采油工程原理与设计采油工程原理与设计 Harrison方法图1-7 Harrison无因次IPR曲线(FE1)采油工程原理与设计采油工程原理与设计b.求FE对应的
10、最大产量，即Pwf=0时的产量Harrison方法计算超完善井IPR曲线的步骤：a.计算FE=1时的qomax(FE=1) 先求Pwf/Pr，然后查图1-7中对应的FE曲线上的相应值qo/qomax(FE=1)。则c.计算不同流压下的产量d.根据计算结果绘制IPR曲线采油工程原理与设计采油工程原理与设计 (二)斜井和水平井的IPR曲线 Cheng对溶解气驱油藏中斜井和水平井进行了数值模拟，并用回归的方法得到了类似Vogel方程的不同井斜角井的IPR回归方程：P=Pwf/Pr； q=qo/qomax ；A、B、C为取决于井斜角的系数。采油工程原理与设计采油工程原理与设计Bendakhlia等用两
11、种三维三相黑油模拟器研究了多种情况下溶解气驱油藏中水平井的流入动态关系。得到了不同条件下IPR曲线。Bendakhlia用公式来拟合IPR曲线图版，发现吻合很好。采油工程原理与设计采油工程原理与设计图1-8 拟合的IPR曲线与实际曲线的对比 _拟合的IPR曲线,实际曲线采油工程原理与设计采油工程原理与设计 图1-9 参数v、n与采收率系数之间的关系采油工程原理与设计采油工程原理与设计其它水平井产能计算模型：Borisov模型：Giger模型：Joshi模型：Renard & Dupuy模型：采油工程原理与设计采油工程原理与设计（1）基本公式 当油藏压力高于饱和压力，而流动压力低于饱和压力时，油
12、藏中将同时存在单相和两相流动，拟稳态条件下产量的一般表达式为:三、 时的流入动态采油工程原理与设计采油工程原理与设计图1-11 组合型IPR曲线（2）实用计算方法采油工程原理与设计采油工程原理与设计流压等于饱和压力时的产量为： 当 时，由于油藏中全部为单相液体流动。 当 后，油藏中出现两相流动。流入动态公式为：直线段采油指数采油工程原理与设计采油工程原理与设计四、油气水三相IPR 曲线Petrobras提出了计算三相流动IPR曲线的方法。综合IPR曲线的实质: 按含水率取纯油IPR曲线和水IPR曲线的加权平均值。当已知测试点计算采液指数时，是按产量加权平均；当预测产量或流压时是按流压加权平均。
13、 图1-12 油气水三相IPR 曲线采油工程原理与设计采油工程原理与设计(一)采液指数计算已知一个测试点( 、 )和饱和压力 及油藏压力 当 时：思考题：推导 时的采液指数计算式。 当 时： 当 时：其中：直线段采油指数采油工程原理与设计采油工程原理与设计 ，则： ，则按流压加权平均进行推导： (二)某一产量下的流压计算所以：采油工程原理与设计采油工程原理与设计因为：所以：若 ，则综合IPR曲线的斜率可近似为常数。思考题：试推导采油工程原理与设计采油工程原理与设计五、多层油藏油井流入动态（1）多油层油井流入动态迭加型IPR图1-13 多层油藏油井流入动态采油工程原理与设计采油工程原理与设计（2
14、）含水油井流入动态图1-14 含水油井流入动态与含水变化 ( )图1-15 含水油井流入动态曲线 ( )采油工程原理与设计采油工程原理与设计小 结(1) 上述介绍的方法阐明了油井流入动态的物理意义，也是目前现场最常用的计算方法。(2) 油井流入动态研究主要有三种途径： 基于Vogel、Fetkovich、Petrobras方法的完善。 建立不同类型油藏和井底条件的渗流模型。 利用单井流入动态的油藏数值模拟技术。(3) 油井流入动态是采油工程各项技术措施设计、分析与评价的依据。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第二节 井筒气液两相流基本概念井筒多相流理论井筒多相流理论：研究各种举升方式油井生产
15、规律基本理论研究特点研究特点：流动复杂性、无严格数学解研究途径研究途径：基本流动方程 实验资料相关因次分析 近似关系采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、井筒气液两相流动的特性(一)气液两相流动与单相液流的比较采油工程原理与设计采油工程原理与设计流动型态（流动结构、流型）： 流动过程中油、气的分布状态。(二)气液混合物在垂直管中的流动结构变化 纯液流 当井筒压力大于饱和压力时，天然气溶解在原油中，产液呈单相液流。影响流型的因素： 气液体积比、流速、气液界面性质等。采油工程原理与设计采油工程原理与设计泡流 井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中分离出来，气体都以小气泡分散在液相中。滑脱现象
16、： 混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象。 如：油气滑脱、气液滑脱、油水滑脱等。特点：气体是分散相，液体是连续相； 气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力影响不大； 滑脱现象比较严重。采油工程原理与设计采油工程原理与设计段塞流 当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，井筒内将形成一段液一段气的结构。特点：气体呈分散相，液体呈连续相； 一段气一段液交替出现； 气体膨胀能得到较好的利用； 滑脱损失变小； 摩擦损失变大。采油工程原理与设计采油工程原理与设计环流 油管中心是连续的气流而管壁为油环的
17、流动结构。特点：气液两相都是连续相； 气体举油作用主要是靠摩擦携带； 滑脱损失变小； 摩擦损失变大。采油工程原理与设计采油工程原理与设计雾流 气体的体积流量增加到足够大时，油管中内流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，绝大部分油以小油滴分散在气流中。特点：气体是连续相，液体是分散相； 气体以很高的速度携带液滴喷出井口； 气、液之间的相对运动速度很小； 气相是整个流动的控制因素。采油工程原理与设计采油工程原理与设计总结： 油井生产中可能出现的流型自下而上依次为：纯油(液)流、泡流、段塞流、环流和雾流。 实际上，在同一口井内，一般不会出现完整的流型变化。图1-17 油气沿井筒喷出时的
18、流型变化示意图纯油流；泡流；段塞流；环流；雾流采油工程原理与设计采油工程原理与设计实际计算：直接求存在滑脱混合物密度或包括滑脱在内的摩擦阻力系数。(三)滑脱损失概念因滑脱而产生的附加压力损失称为滑脱损失。单位管长上滑脱损失为：图1-18 气液两相流流动断面简图滑脱损失的实质： 液相的流动断面增大引起混合物密度的增加。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、井筒气液两相流能量平衡方程及压力分布计算步骤 两个流动断面间的能量平衡关系：(一)能量平衡方程推导采油工程原理与设计采油工程原理与设计图2-19 倾斜管流能量平衡关系示意图倾斜多相管流断面1和断面2的流体的能量平衡关系为：采油工程原理与设计采
19、油工程原理与设计适合于各种管流的通用压力梯度方程：则：令：采油工程原理与设计采油工程原理与设计以计算段下端压力为起点，重复步，计算下一段的深度和压力，直到各段的累加深度等于管长为止。(2)多相垂直管流压力分布计算步骤重复的计算，直至 。1)按深度增量迭代的步骤已知任一点(井口或井底)的压力作为起点，任选一个合适的压力降作为计算的压力间隔p。估计一个对应的深度增量h 。计算该管段的平均温度及平均压力，并确定流体性质参数。判断流型，并计算该段的压力梯度dp/dh。计算对应于的该段管长(深度差)h。计算该段下端对应的深度及压力。采油工程原理与设计采油工程原理与设计2)按压力增量迭代的步骤（略）思考题
20、：根据上述步骤整理出计算压力分布的程序流程框图。说明：a. 计算压力分布过程中，温度和压力是相关的；b. 流体物性参数计算至关重要，但目前方法精度差；c. 不同的多相流计算方法差别较大，因此在实际应用中有必要根据油井的实际情况筛选精度相对高的方法。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第三节 Orkiszewski方法 综合了Griffith & Wallis 和 Duns & Ros 等方法 处理过渡性流型时，采用Ros方法(内插法) 针对每种流动型态提出存容比及摩擦损失的计算方法 提出了四种流型，即泡流、段塞流、过渡流及环雾流 把Griffith段塞流相关式改进后推广到了高流速区 1967年
21、提出，适用于垂直管流计算采油工程原理与设计采油工程原理与设计出现雾流时，气体体积流量远大于液体体积流量。根据气体定律，动能变化可表示为：一、压力降公式及流动型态划分界限由垂直管流能量方程可知，压力降是摩擦能量损失、势能变化和动能变化之和：所以压降计算式为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计表1-3 Orkiszewski方法流型划分界限不同流动型态下 和 的计算方法不同。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、平均密度及摩擦损失梯度的计算气相存容比气相存容比( (含气率含气率) )Hg ：管段中气相体积与管段容积之比值。液相存容比液相存容比( (持液率持液率) )HL ：管段中液相体积与管段
22、容积之比值。(1)泡流平均密度:采油工程原理与设计采油工程原理与设计滑脱速度：气相流速与液相流速之差。则：泡流摩擦损失梯度按液相进行计算：采油工程原理与设计采油工程原理与设计图1-21 摩擦阻力系数曲线（教材p37）图1-21采油工程原理与设计采油工程原理与设计(2)段塞流平均密度:段塞流的摩擦梯度：段塞流计算中，关键是滑脱速度vs的计算。目前， vs的计算方法有两种：查图迭代法和经验公式法。采油工程原理与设计采油工程原理与设计泡流雷诺数：图1-22 C1Nb曲线雷诺数：图1-23 C2NRe曲线滑脱速度的计算迭代法滑脱速度：采油工程原理与设计采油工程原理与设计滑脱速度的计算经验公式计算法详见
23、教材p3893公式（1-54）（1-58）。(3)过渡流 过渡流的混合物平均密度及摩擦梯度是先按段塞流和雾流分别进行计算，然后用内插方法来确定相应的数值。采油工程原理与设计采油工程原理与设计雾流混合物平均密度计算公式与泡流相同：由于雾流的气液无相对运动速度，即滑脱速度接近于零，基本上没有滑脱。雾流摩擦系数可根据气体雷诺数和液膜相对粗糙度查图得。摩擦梯度:(4)雾流所以：采油工程原理与设计采油工程原理与设计图1-24 Orkiszewski方法计算流程框图采油工程原理与设计采油工程原理与设计第四节 Beggs & Brill 方法 水和空气、聚丙烯管实验基础上总结的方法 建立流型分布图，将七种流
24、型归为三类，增加了过渡流 计算时先按水平管流计算，然后采用倾斜校正系数校正成相应的倾斜管流 倾斜度 -90 +90，分上坡和下坡流动 1973年提出，适用于水平、垂直和任意倾斜管流计算采油工程原理与设计采油工程原理与设计Beggs & Brill 两相水平管流型分离流分层流波状流环状流间歇流团状流段塞流分散流泡 流雾 流采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、基本方程 单位质量气液混合物稳定流动的机械能量守恒方程为：(1)位差压力梯度：消耗于混合物静水压头的压力梯度。(2)摩擦压力梯度：克服管壁流动阻力消耗的压力梯度。假设条件:气液混合物既未对外作功，也未受外界功。采油工程原理与设计采油工程原
25、理与设计(3)加速度压力梯度：由于动能变化而消耗的压力梯度。忽略液体压缩性、考虑到气体质量流速变化远远小于气体密度变化，则：(4)总压力梯度（Beggs-Brill方法的基本方程）采油工程原理与设计采油工程原理与设计图1-26 Beggs-Brill流型分布图（教材p45）二、 Beggs & Brill方法的流型分布图及流型判别式采油工程原理与设计采油工程原理与设计表2-4 Beggs-Brill法流型判别条件采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、持液率及混合物密度确定(1)持液率Beggs & Brill方法计算倾斜管流时首先按水平管计算,然后进行倾斜校正。表1-6 a、b、c常数表采油
26、工程原理与设计采油工程原理与设计 实验结果表明，倾斜校正系数与倾斜角、无滑脱持液率、弗洛德数及液体速度数有关。图图1-27 1-27 不同不同E EL L下的倾斜校正系数下的倾斜校正系数采油工程原理与设计采油工程原理与设计根据实验结果回归的倾斜校正系数的相关式为:对于垂直管:系数C与无滑脱持液率 、弗洛德数和液相速度数有关。表1-6 系数d、e、f、g其中：采油工程原理与设计采油工程原理与设计对于过渡流型，先分别用分离流和间歇流计算，之后采用内插法确定其持液率。利用持液率计算流动条件下混合物实际密度：采油工程原理与设计采油工程原理与设计四、阻力系数 气液两相流阻力系数与无滑脱气液两相流阻力系数
27、的比值与持液率和无滑脱持液率(入口体积含液率)之间的关系：当1y1.2时其中：采油工程原理与设计采油工程原理与设计两相流动的雷诺数：也可用Moody图上的光滑管曲线来确定:气液两相流阻力系数:Beggs & Brill方法计算流程框图(p49)采油工程原理与设计采油工程原理与设计小 结(1) 模拟计算多相管流规律的数学相关式及图版研究很多。纵观这许多数学相关式，其基本通式一般都是从基本能量守恒方程出发建立的：(2) 对Poettmann-Carpenter方法、Fanch-Brown相关式、Baxendell-Thomas 相关式、Hagedron-Brown 关系式、Duns-Ros相关式、
28、Orkiszewski相关式、Beggs-Brill 相关式、Dukler相关式、Mukherjee-Brill相关式、 Aziz相关式、Eaton相关式、Ansari相关式等十二种方法进行了对比分析，不同的方法有其适用条件和精度，可根据具体油田实际选用。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(3) 数学相关式大体分为三种类型：在计算井筒流体混合密度时不考虑液体滞留量的影响，而液体滞留量与管壁摩阻损失用一个经验摩阻系数来表达，不区分多相流体的流态分布情况。在计算多相流体混合物密度时考虑液体滞留量的影响，而摩阻系数要依据液体和气体的组成特征来确定考虑液体滞留量的影响，摩阻系数取决于多相流体中连续相
29、的特征。同时考虑了不同流态的影响，其中包括泡状流、段塞流、环流及雾状流。（完）采油工程原理与设计采油工程原理与设计3 3 举升工艺设计与分析举升工艺设计与分析采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、自喷井生产系统设计与分析 自喷井生产系统节点位置采油工程原理与设计采油工程原理与设计（一）井底为求解点的节点分析方法整个生产系统将从井底(节点6)分成两部分：（1）油藏中的流动；（2）从油管入口到分离器的管流系统。 求解点在井底的解节点（井底）流入曲线：油藏中流动的IPR曲线；节点（井底）流出曲线：以分离器压力为起点通过水平或倾斜管流计算得井口油压，再通过井筒多相流计算得油管入口压力与流量的关系曲线
30、。交点：在所给条件下可获得的油井产量及相应的井底流压。采油工程原理与设计采油工程原理与设计研究油井由于污染或采取增产措施对油井产量的影响选取井底为求解点的目的：预测油藏压力降低后的未来油井产量 预测未来产量 油井流动效率改变的影响采油工程原理与设计采油工程原理与设计 整个生产系统分为地面管线和分离器部分、油管和油藏部分两个子系统。（二）井口为求解点的节点分析方法 求解点在井口的解流入曲线流入曲线：油藏压力为起点计算不同流量：油藏压力为起点计算不同流量下的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。下的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。流出曲线：以分离器压力为起点计算地面管流动态曲线。交点：产量及井口压力
31、。采油工程原理与设计采油工程原理与设计求解点选在井口的目的：（1） 研究不同直径油管和出油管线对生产动态的影响，便于选择油管及出油管线的直径。 不同直径的油管和出油管线的井口解采油工程原理与设计采油工程原理与设计 油井生产过程中，Pr连续下降，相应的油管曲线要向横轴方向移动，若要求油压大于一定值生产，则在纵轴上沿油压值点做水平线，若水平线与油管曲线不相交，则表明油井不能自喷生产。（2）停喷压力预测 停喷压力预测采油工程原理与设计采油工程原理与设计（三）分离器为求解点的节点分析方法 分离压力与产量关系以油藏为起点，分离器为终点，计算并绘制分离器压力与产量关系曲线交点：已知的分离器压力，所给条件下
32、分离器压力及产量采油工程原理与设计采油工程原理与设计 分离器压力对不同油井产量的影响研究分离器压力油井生产的影响说明：分离器压力对后续工程设备选择和效率有影响，需要进行经济技术的综合考虑。求解点选在分离器处的目的：采油工程原理与设计采油工程原理与设计（四）平均油藏压力为求解点的节点分析方法 变化的影响以油藏压力为求解点的目的：研究在给定条件下油藏平均压力对油井生产的影响预测不同油藏平均压力下的油井产量。分离器压力井口压力井底压力油藏平均压力,油藏平均压力与流量关系曲线。假设一组产量采油工程原理与设计采油工程原理与设计 自喷井三个流动过程关系根据设定产量Q，在油井IPR曲线上找出相应的Pf；由Q
33、及Pf按垂直管流得出满足油嘴临界流动的QPt油管曲线B；油嘴直径d一定，绘制临界流动下油嘴特性曲线G；油管曲线B与油嘴特性曲线G的交点即为该油嘴下的产量与油压。 (五）以油嘴为求解点的节点分析方法油层渗流消耗的压力油管流动消耗的压力采油工程原理与设计采油工程原理与设计先绘出满足油嘴临界流动的PtQ油管工作曲线B；（1）不同油嘴下的产量预测与油嘴选择 不同油嘴直径时的产量作出相应的油嘴曲线；根据交点所对应的产量确定与之对应的(或较接近的)油嘴直径。以油嘴为求解点的目的：采油工程原理与设计采油工程原理与设计当油嘴直径不变时，油藏压力降低后产量随着降低，如果要保持原来的产量，就必须换用较大的油嘴直径
34、。（2）预测油藏压力变化对产量的影响 油藏压力下降对产量的影响采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、连续气举井生产系统设计与分析 气举采油系统示意图设计内容：气举方式和气举装置类型；气举点深度、气液比和产量；阀位置、类型、尺寸及装配要求等。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(1) 油层数据：油藏平均压力、油藏平均温度、油井流入动态设计所需基本资料(2) 油井基础数据：井身结构；油、套管尺寸(3) 油井生产数据：产量、含水、生产气油比、注气压力、 注气量、油压(4) 油井生产条件：出砂、结蜡等情况(5) 流体物性：饱和压力、地面原油密度、水的密度、天然气的相对密度、地面原油粘度、表面张力(6
35、) 地面管线和分离器数据：地面管线尺寸及长度、分离器压力采油工程原理与设计采油工程原理与设计气举阀位置确定方法 第一个阀的下入深度一般采用计算法或图解法来确定阀位置和数量。当井中液面较深，中途未溢出井口：当井筒中液面在井口附近，在压气过程中即溢出井口：采油工程原理与设计采油工程原理与设计 第二个阀的下入深度阀处压力平衡等式为： 凡尔深度计算示意图当第二个阀进气时，第一个阀关闭。阀处的环空压力为PaII，阀I处的油压为PtI。第i个阀的下入深度采油工程原理与设计采油工程原理与设计4 常规有杆泵采油主要内容：主要内容： 抽油装置及泵的工作原理 抽油机悬点运动规律及悬点载荷 抽油机平衡、扭矩及功率计
36、算 泵效计算 有杆抽油系统设计 有杆抽油系统工况分析附录A API RP 11L采油工程原理与设计采油工程原理与设计有杆泵采油典型特点： 地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体。(1) 常规有杆泵采油：抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。(2) 地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。有杆泵采油分类：常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式，大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第一节 抽油装置及泵的工作原理一、抽油装置抽油机抽油杆抽油泵其它附件设备组成抽油过程介绍 采油工程原理与设计采油工程原理与设计工作时
37、，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动。(一)抽油机有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，包括梁游式抽油机和无游梁式抽油机两种。游梁式抽油机组成游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置工作原理游梁式抽油机后置式和前置式采油工程原理与设计采油工程原理与设计运动规律不同后置式上、下冲程的时间基本相等；前置式上冲程较下冲程慢。图3-2 后置式抽油机结构简图图3-3 前置式气动平衡抽油机结构简图游梁和连杆的连接位置不同。不同点不同点：平衡方式不同后置式多采用机械平衡；前
38、置式多采用气动平衡。采油工程原理与设计采油工程原理与设计新型抽油机：为了节能和加大冲程。异相型游梁式抽油机异形游梁式抽油机双驴头游梁式抽油机链条式抽油机宽带传动抽油机液压抽油机节能加大冲程采油工程原理与设计采油工程原理与设计游梁式抽油机系列型号表示方法CYJ 123.370(H) F(Y，B，Q)游梁式抽油机系列代号游梁式抽油机系列代号CYJ-常规型CYJQ-前置型CYJY-异相型悬点最大载荷，悬点最大载荷，10 kN10 kN光杆最大冲程，光杆最大冲程，m m减速箱曲柄轴最大允许扭矩减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m,kN.m减减速速箱箱齿齿轮轮形形代代号号，H为点啮合双圆弧齿轮，省略渐开线
39、人字齿轮平衡方式代号平衡方式代号F：复合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：气动平衡减速箱曲柄轴最大允许扭矩减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m,kN.mF：复合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：气动平衡游梁式抽油机系列代号游梁式抽油机系列代号光杆最大冲程，光杆最大冲程，m m减减速速箱箱齿齿轮轮形形代代号号，H为点啮合双圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮平衡方式代号平衡方式代号减速箱曲柄轴最大允许扭矩减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m,kN.mF：复合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：气动平衡采油工程原理与设计采油工程原理与设计(2)抽油泵：机械能转化为流体压能的设备工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出
40、阀)和固定阀(吸入阀)a.结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠；一般要求按照抽油泵在油管中的固定方式可分为：管式泵管式泵和杆式泵杆式泵主要组成分类b.制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长；c.规格类型能满足油井排液量的需要，适应性强；d.便于起下；e.结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅助设备。采油工程原理与设计采油工程原理与设计A-管式泵B-杆式泵管式泵：外筒和衬套在地面组装好接在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。杆式泵：整个泵在地
41、面组装好后接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油管。杆式泵特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(3)抽油杆：能量传递工具。1-外螺纹接头；2-卸荷槽；3-推承面台肩；4-扳手方径；5-凸缘；6-圆弧过渡区采油工程原理与设计采油工程原理与设计抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm，抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm，另外，为了调节抽油杆柱的长度，还有长度不等的抽油杆短节。接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连
42、接零件。按其结构特征可分为：普通接箍、异径接箍和特种接箍。普通接箍：普通接箍：连接等直径的抽油杆异径接箍：异径接箍：用于连接不同直径的抽油杆特种接箍：特种接箍：主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍，用于斜井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，减少对油管的磨损扶正器扶正器抽油杆的强度：C级杆(570MPa)、D级杆(810MPa)采油工程原理与设计采油工程原理与设计超高强度抽油杆玻璃钢抽油杆空心抽油杆电热抽油杆连续抽油杆柔性抽油杆：如钢丝绳抽油杆特种抽油杆采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、泵的工作原理(一)泵的抽汲过程 抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。泵吸入的
43、条件： 泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。A-上冲程1)上冲程 泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用下被打开。 泵内吸入液体、井口排出液体。采油工程原理与设计采油工程原理与设计B-下冲程2)下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵排出的条件： 泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱压力。 柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个冲程内完成进油与排油的过程。 光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离。 泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开。 柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。采油工程原理与设计采油工程原理与设计（二)泵的理论排
44、量 泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞在泵内让出容积，井内液体进泵和从泵内排出井内液体。 在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体体积都等于柱塞让出的体积： 每分钟的排量为： 每日排量:泵的理论排量冲次：一分钟的时间内抽油泵吸入与排出的周期数。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第二节 抽油机悬点运动规律及载荷一、抽油机悬点运动规律(一)简化为简谐运动时悬点运动规律假设条件：r/l0、r/b0图3-7 抽油机四连杆机构简图 游梁和连杆的连接点B的运动可看做简谐运动，即认为B点的运动规律和D点做圆运动时在垂直中心线上的投影(C点)的运动规律相同。则B点经过t时间(曲柄转角)时位移为：
45、采油工程原理与设计采油工程原理与设计 以下死点为坐标零点，向上为坐标正方向，则悬点A的位移为：A点的加速度为:A点的速度为:图3-8 简谐运动时悬点位移、速度、加速度曲线采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律假设条件：0r/l1/4 把B点绕游梁支点的弧线运动近似地看做直线运动，则可把抽油机的运动简化为曲柄滑块运动。图3-9 曲柄滑块机构简图A点加速度:A点位移：A点速度: 采油工程原理与设计采油工程原理与设计图3-10 悬点速度变化曲线 1-按简谐运动计算；2-精确计算；3-按曲柄滑块机构计算图3-11 悬点加速度变化曲线1-按简谐运动计算；2-精确计算；
46、3-按曲柄滑块机构计算采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、抽油机悬点载荷计算1.静载荷(一)悬点所承受的载荷包括：抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉没压力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响抽油杆柱载荷上冲程：上冲程：（即杆柱在空气中的重力）下冲程：下冲程：（即杆柱在液体中的重力）采油工程原理与设计采油工程原理与设计作用在柱塞上的液柱载荷上冲程 游动阀关闭，作用在柱塞上的液柱载荷为： 下冲程 游动阀打开，液柱载荷作用于油管，而不作用于悬点。沉没压力(泵口压力)对悬点载荷的影响上冲程 在沉没压力作用下，井内液体克服泵入口设备的阻力进入泵内，此时液流所具有的压力即吸入压力。吸入压力
47、作用在柱塞底部产生向上的载荷:下冲程 吸入阀关闭，沉没压力对悬点载荷没有影响。采油工程原理与设计采油工程原理与设计井口回压对悬点载荷的影响 液流在地面管线中的流动阻力所造成的井口回压对悬点将产生附加的载荷。 上冲程：上冲程：增加悬点载荷:下冲程：下冲程：减小抽油杆柱载荷:2.动载荷(惯性载荷、振动载荷)惯性载荷(忽略杆液弹性影响) 抽油机运转时，驴头带着抽油杆柱和液柱做变速运动，因而产生抽油杆柱和液柱的惯性力。采油工程原理与设计采油工程原理与设计抽油杆柱的惯性力：液柱的惯性力： 为油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数 上冲程:前半冲程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向下，从而增加悬点载荷
48、；后半冲程中加速度为负，即加速度向下，则惯性力向上，从而减小悬点载荷。悬点加速度在上、下冲程中大小和方向是变化的。下冲程:与上冲程相反，前半冲程惯性力向上，减小悬点载荷；后半冲程惯性力向下，将增大悬点载荷。采油工程原理与设计采油工程原理与设计抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷上冲程上冲程：取r/l=1/4时，下冲程下冲程：液柱引起的悬点最大惯性载荷上冲程：上冲程：下冲程下冲程中液柱不随悬点运动，没有液柱惯性载荷悬点最大惯性载荷上冲程：上冲程：下冲程：下冲程：采油工程原理与设计采油工程原理与设计振动载荷 抽油杆柱本身为一弹性体，由于抽油杆柱作变速运动和液柱载荷周期性地作用于抽油杆柱，从而引起抽油杆柱
49、的弹性振动，它所产生的振动载荷亦作用于悬点上。其数值与抽油杆柱的长度、载荷变化周期及抽油机结构有关。(在考虑抽油杆柱弹性时最大载荷计算时介绍)3. 摩擦载荷(1)抽油杆柱与油管的摩擦力 （杆管）上冲程主要受(1)、(2)、(4)影响，增加悬点载荷(2)柱塞与衬套之间的摩擦力 （柱塞与衬套）(3)液柱与抽油杆柱之间的摩擦力 （杆液）(4)液柱与油管之间的摩擦力 （管液）(5)液体通过游动阀的摩擦力 （阀阻力）下冲程主要受(1)、(2)、(3)、(5)影响，减小悬点载荷采油工程原理与设计采油工程原理与设计抽油杆柱与液柱之间的摩擦力 抽油杆柱与液柱间的摩擦发生在下冲程，摩擦力方向向上。阻力的大小随抽
50、油杆柱的下行速度而变化，最大值为：主要决定因素：液体粘度和抽油杆的运动速度。把悬点看做简谐运动，则液柱与油管间的摩擦力 上冲程时，游动阀关闭，油管内的液柱随抽油杆柱和柱塞上行，液柱与油管间发生相对运动而引起的摩擦力的方向向下，故增大悬点载荷。 下冲程液柱与抽油杆柱间的摩擦力约为上冲程中油管与液柱间摩擦力的1.3倍。即：采油工程原理与设计采油工程原理与设计杆管摩擦力：液体通过游动阀产生的阻力：柱塞与衬套之间的摩擦力： 抽油杆柱载荷、液柱载荷及惯性载荷是构成悬点载荷的三项基本载荷。稠油井内存在摩擦载荷及大沉没度的井沉没压力产生的载荷；在低沉没度井内，由于泵的充满程度差，会发生柱塞与泵内液面的撞击，
51、将产生较大冲击载荷，从而影响悬点载荷。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)悬点最大和最小载荷1.计算悬点最大载荷和最小载荷的一般公式最大载荷发生在上冲程，最小载荷发生在下冲程，其值为：在下泵深度及沉没度不很大，井口回压及冲数不高的稀油直井内，在计算最大和最小载荷时，通常可以忽略Pv、F、Pi、Ph及液柱惯性载荷，则：令：则：采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.考虑抽油杆柱弹性时悬点最大载荷的计算 初变形期之后，抽油杆柱带着活塞随悬点做变速运动。在此过程中，除了液柱和抽油杆柱产生的静载荷之外，还会在抽油杆柱上引起动载荷。初变形期末抽油杆柱运动引起的自由纵振产生的振动载荷初变形期：从上冲
52、程开始到液柱载荷加载完毕的过程。抽油杆柱做变速运动所产生的惯性载荷动载荷忽略液柱对抽油杆柱动载荷的影响采油工程原理与设计采油工程原理与设计抽油杆柱自由纵振产生的振动载荷 在初变形期末激发起的抽油杆的纵向振动微分方程为:边界条件初始条件抽油杆柱的自由纵振在悬点上引起的振动载荷为:用分离变量法求解为：坐标原点选在悬点采油工程原理与设计采油工程原理与设计图3-13 随 的变化悬点的的振动载荷是 的周期函数。所以，最大振动载荷发生在 处，实际上由于存在阻尼，振动将会随时间衰减，故最大振动载荷发生在 处，即：采油工程原理与设计采油工程原理与设计抽油杆柱的惯性载荷 惯性载荷的大小取决于抽油杆柱的质量、悬点
53、加速度及其在杆柱上的分布。悬点加速度的变化决定于抽油机的几何结构。简谐运动时，悬点加速度为：抽油杆柱距悬点x处的加速度为： 初变形期之后抽油杆柱随悬点做变速运动，必然会由于强迫运动而在抽油杆柱内产生附加的动载荷。为了使问题简化，把强迫运动产生的动载荷只考虑为抽油杆柱随悬点做加速度运动而产生的惯性载荷。采油工程原理与设计采油工程原理与设计在x处单元体上的惯性力将为：积分后可得任一时间作用在整个抽油杆柱L上的总惯性力：采油工程原理与设计采油工程原理与设计悬点最大载荷 初变形期后，悬点载荷P是抽油杆柱载荷、液柱载荷、及振动、惯性载荷叠加而成，即:t0为初变形期经历的时间 取最大振动载荷出现的时间为悬
54、点出现最大载荷的时间,则得到计算悬点最大载荷的公式：采油工程原理与设计采油工程原理与设计a.油管下端固定 在油管下端固定的情况下，初变形期末柱塞对悬点的相对运动速度等于悬点运动速度，即油管下端固定时悬点最大载荷为：b.油管下端未固定初变形期末悬点运动速度： 初变形期末柱塞对悬点的相对运动速度将小于悬点运动速度，并且：油管下端未固定时悬点最大载荷为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计3.计算悬点最大载荷的其它公式一般井深及低冲数油井简谐运动、杆柱和液柱惯性载荷简谐运动、杆柱惯性载荷简谐运动、杆柱和液柱惯性载荷采油工程原理与设计采油工程原理与设计第三节 抽油机平衡、扭矩与功率计算一、 抽油机平衡
55、计算不平衡原因 不平衡造成的后果 上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲程中所做的功不相等。上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命； 由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，而影响抽油装置的寿命。 破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正常工作。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(一)平衡原理 在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功，从而使电动机在上下冲程中都做相等的正功。 所以，为了使抽油机平衡，在下冲程中需要储存的能量或上冲程中需要释放的能量应该是悬点载荷在上下冲程中所做功之和的一半。下冲
56、程：上冲程：平衡条件：采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)平衡方式气动平衡：机械平衡游梁平衡：游梁尾部加平衡重；曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄上；复合平衡(混合平衡)： 游梁尾部和曲柄上都有平衡重。(1) 气包内的气体压缩与膨胀(2) 多用于大型抽油机；(3) 节约钢材；(4) 改善抽油机受力状况；(5) 加工质量要求高(如气包的密封性等)。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(三) 平衡计算1)复合平衡图3-14 复合平衡平衡半径公式:2)曲柄平衡平衡半径公式：图3-15 曲柄平衡采油工程原理与设计采油工程原理与设计3)游梁平衡达到平衡所需要的游梁平衡块重: 图3-16 游梁平衡
57、(四)抽油机平衡检验方法1)测量驴头上、下冲程的时间平衡条件下上、下冲程所用的时间基本相等。如果上冲程快，下冲程慢，说明平衡过量。2)测量上、下冲程中的电流平衡条件下上、下冲程的电流峰值相等。如果上冲程的电流峰值大于下冲程的电流峰值，说明平衡不够。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、曲柄轴扭矩计算及分析(一)计算扭矩的基本公式 抽油过程中减速箱输出轴(曲柄轴)的扭矩M等于曲柄半径与作用在曲柄销处的切线力T的乘积，即：复合平衡抽油机：曲柄平衡抽油机：游梁平衡抽油机：不同平衡方式的抽油机扭矩精确计算相关式不同平衡方式的抽油机扭矩精确计算相关式思考题：上述公式的推导。采油工程原理与设计采油工程原
58、理与设计简化条件：忽略游梁摆角和游梁平衡重惯性力矩的影响。复合平衡抽油机:曲柄平衡抽油机：游梁平衡抽油机：扭矩因数：悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩与悬点载荷的比值。抽油机结构不平衡值B：等于连杆与曲柄销脱开时，为了保持游梁处于水平位置而需要加在光杆上的力。(方向向下为正)不同平衡方式的抽油机扭矩简化计算相关式不同平衡方式的抽油机扭矩简化计算相关式采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)扭矩因数计算图3-17 抽油机几何尺寸与曲销受力图采油工程原理与设计采油工程原理与设计(三)悬点位移与曲柄转角的关系扭矩曲线驴头在下死点位置时的 角驴头在上死点位置时的 角随角而变的b和K之间的夹角冲程百分数：抽
59、油机运动规律实测示功图悬点载荷与曲柄转角的关系扭矩因素与曲柄转角的关系图3-18 濮1-3井扭矩曲线1.净扭矩；2.油井负荷扭矩；3.曲柄平衡扭矩采油工程原理与设计采油工程原理与设计(四)扭矩曲线的应用1.检查是否超扭矩及判断是否发生“背面冲突”2.判断及计算平衡平衡条件：3.功率分析减速箱输出的瞬时功率: 减速箱的平均输出功率：电动机输出的平均功率：电动机输入的平均功率：4.效率分析电机、皮带传动、减速箱的效率分析。“背面冲突”：抽油过程中曲柄轴上出现负扭矩现象时，减速箱的主动轮变为从动轮的现象。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(五)最大扭矩计算公式2.计算最大扭矩的近似公式(1) 抽油
60、机悬点运动简化为简谐运动(2) 忽略抽油机系统的惯性和游梁摆角的影响(3) 最大峰值扭矩发生在曲柄转角为90时简化条件：有效平衡值 ：抽油机结构不平衡重及平衡重在悬点产生的平衡力。它表示了被实际平衡掉的悬点载荷值。在平衡条件下：1.根据扭矩曲线计算最大扭矩采油工程原理与设计采油工程原理与设计3.计算最大扭矩的经验公式苏联拉玛扎诺夫于1957年提出：根据国内油井扭矩曲线的峰值建立的经验公式：采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、电动机选择和功率计算(一)电动机功率计算 电动机的选择关系到电能的利用效率和能否充分发挥抽油设备与油层生产能力。a.负荷是脉冲的，而且变化大；游梁式抽油装置的特点： 目
61、前国产抽油机所选配的电动机大多是高起动转矩系列的三相异步封闭式鼠笼型电动机。b.启动条件困难，要求有大的启动转矩；c.所用的电动机功率不太大，但总的数量大；d.在露天工作，要求电动机维护简单、工作可靠。采油工程原理与设计采油工程原理与设计电动机功率与曲柄轴上的扭矩关系式为：由于抽油机悬点载荷是变化的，所以电动机功率与传到曲柄轴上的扭矩也是变化的，因此在变负荷条件下，电动机选择的一般是根据扭矩的变化规律，按等值扭矩来计算，即：等值扭矩Me ：用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。采油工程原理与设计采油工程原理与设计等值扭矩与
62、最大扭矩之间的关系作简谐运动时，扭矩呈正弦规律变化：真实运动规律：考虑到不平衡等因素，实际计算时建议采用：电动机功率：采油工程原理与设计采油工程原理与设计（二）抽油效率计算(3) 光杆功率计算的近似计算：水力功率：在一定时间内将一定量的液体提升一定距离所需要的功率。光杆功率：通过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的功率。(1) 根据实测示功图准确计算：(2) 根据示功图绘制扭矩曲线准确计算光杆平均功率。采油工程原理与设计采油工程原理与设计地面效率：电动机效率皮带和减速箱效率四连杆机构效率盘根盒效率抽油杆效率抽油泵效率管柱效率井下效率：抽油效率：(结)采油工程原理与设计采油工程原理与设计第四节
63、泵效计算泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。影响泵效的因素(3) 漏失影响(1) 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩(2) 气体和充不满的影响(4) 体积系数的影响采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、柱塞冲程 液柱载荷交替地由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱转移到油管，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。(一)静载荷作用下的柱塞冲程柱塞冲程小于光杆冲程抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩泵效小于1交变载荷作用 抽油杆柱和油管柱的自重伸长在泵工作的整个过程中是不变的，它们不会影响柱塞冲程。采油工程原理与设计采油工程原理与设计冲程损失计算式： 柱塞冲程：冲程损失：图3-19 抽油杆和油管弹性伸缩示意
64、图抽油杆和油管弹性伸缩如图3-19所示。采油工程原理与设计采油工程原理与设计多级抽油杆的冲程损失：冲程损失的影响因素分析：(2) 抽油杆和油管的性质、组合；(3) 下泵深度；(4) 抽油泵的规格。(1) 油层供液状况和生产流体的性质；采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)考虑惯性载荷后柱塞冲程的计算 当悬点上升到上死点时，抽油杆柱有向下的(负的)最大加速度和向上的最大惯性载荷，抽油杆在惯性载荷的作用下还会带着柱塞继续上行 。 当悬点下行到下死点后，抽油杆的惯性力向下，使抽油杆柱伸长，柱塞又比静载变形时向下多移动一段距离 。柱塞冲程增加量：采油工程原理与设计采油工程原理与设计 由于抽油杆柱上
65、各点所承受的惯性力不同，计算中近似取其平均值，即： 根据虎克定律，惯性载荷引起的柱塞冲程增量为： 因此，考虑静载荷和惯性载荷后的柱塞冲程为：上冲程：下冲程：采油工程原理与设计采油工程原理与设计(三)抽油杆柱的振动对柱塞冲程的影响 理论分析和实验研究表明：抽油杆柱本身振动的相位在上下冲程中几乎是对称的，即如果上冲程末抽油杆柱伸长，则下冲程末抽油杆柱缩短。因此，抽油杆振动引起的伸缩对柱塞冲程的影响是一致 ，即要增加都增加，要减小都减小。其增减情况取决于抽油杆柱自由振动与悬点摆动引起的强迫振动的相位配合。液柱载荷交变作用抽油杆柱变速运动抽油杆柱振动抽油杆柱变形采油工程原理与设计采油工程原理与设计 因
66、此，抽油杆柱振动对柱塞冲程的影响存在着冲次、冲程配合的有利与不利区域。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、泵的充满程度气锁：抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀，吸入和排出阀无法打开，出现抽不出油的现象。图3-20 气体对冲满程度的影响余隙比：充满系数：充满系数推导过程p139。采油工程原理与设计采油工程原理与设计泵充满程度的影响因素分析：(1) 生产流体的性质气液比 R愈小，就越大。增加泵的沉没深度或使用气锚。(2) 防冲距 泵吸入口压力下死点静止状态下柱塞与泵吸入口的距离K值越小，值就越大。尽量减小防冲距，以减小余隙。 采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、泵的漏失(1) 排出部分漏失(2
67、) 吸入部分漏失(3) 其它部分漏失 如油管丝扣、泵的连接部分及泄油器不严等影响泵效漏失漏失很难计算，除了新泵可根据试泵实验测试结果和相关式估算外，泵由于磨损、砂蜡卡和腐蚀所产生的漏失以及油管丝扣、泵的连接部分和泄油器不严等所产生的漏失很难计算。采油工程原理与设计采油工程原理与设计柱塞与衬套间隙漏失计算静止条件下的漏失量：活塞向上运动时上带液量：总漏失量为： 所以只考虑柱塞间隙漏失时，漏失系数为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计四、提高泵效的措施(1)选择合理的工作方式选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷，特别是稠油的井。连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。深井抽汲时，
68、S和N的选择一定要避开不利配合区。(2)确定合理沉没度。(3)改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。(4)使用油管锚减少冲程损失(5)合理利用气体能量及减少气体影响采油工程原理与设计采油工程原理与设计气锚分离原理采油工程原理与设计采油工程原理与设计第五节 有杆抽油系统设计一、抽油杆强度计算及杆柱设计抽油杆设计：抽油杆柱的长度、直径、组合及材料。 抽油杆柱工作时承受着交变负荷所产生的非对称循环应力作用。 在交变负荷作用下，抽油杆柱往往是由于疲劳而发生破坏，而不是在最大拉应力下破坏。因此，抽油杆柱必须根据疲劳强度来进行计算采油工程原理与设计采油工程原理与设计1.奥金格公式采用下部加重杆柱，既可提
69、高抽油杆刚度和强度，又可克服活塞下行阻力，以减小弯曲。注意：对于深井，通常多级组合抽油杆柱。强度条件：(一)抽油杆强度计算方法采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.修正古德曼图图3-29 修正古德曼图安全区强度条件：应力范围比：抽油杆使用系数取决于流体的性质采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)抽油杆柱设计步骤(2) 等强度设计方法(1) 不等强度设计方法套管抽油泵油管采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、有杆抽油井生产系统设计有杆抽油系统组成：有杆抽油系统设计内容：(1) 油层(2) 井筒(4) 地面出油管线(3) 采油设备(机、杆、泵等)(4) 工况指标预测。(1) 油井流入动态计
70、算；(2) 采油设备(机、杆、泵等)选择；(3) 抽汲参数(冲程、冲次、泵径和下泵深度等)确定；有杆抽油系统设计目标：经济、有效地举升原油。IPR井筒多相流规律运动学和动力学规律地面多相流规律采油工程原理与设计采油工程原理与设计(1) 油井和油层数据；(2) 流体物性参数；(3) 油井生产数据。有杆抽油系统设计依据：有杆抽油系统设计理论基础：有杆抽油系统设计基础数据：油藏供液能力节点系统分析方法采油工程原理与设计采油工程原理与设计有杆抽油井生产系统设计思路：(1) IPR计算(3) 温度场计算(2)(4)(5) 计算(6)(7) 抽油杆柱设计(8) 泵效分析(9) 产量迭代计算(10) 工况指
71、标计算采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术玻璃钢杆优点(1) 重量轻，可减少设备投资，节省能源和增加下泵深度。(2) 弹性好，可以实现超冲程。(3) 耐腐蚀，可减少断脱事故。玻璃钢杆缺点(1) 价格贵：是钢质抽油杆的1.61.8倍。(2) 不能承受轴向压缩载荷，使用温度不能超过93.3。(3) 报废杆不能溶化回收利用。目前钢玻璃钢组合杆柱设计理论与普通全钢杆设计相同。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第六节 有杆抽油系统工况分析(1) 了解油层生产能力及工作状况，分析是否已发挥了油层潜力，分析、判断油层不正常工作的原因；(2) 了解设备能力及工作状况，分析设
72、备是否适应油层生产能力，了解设备潜力，分析判断设备不正常的原因；(3) 分析检查措施效果。分析目的：油层与抽油设备协调，油井高效生产。分析内容：采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、抽油井液面测试与分析（一）动液面、静液面及采油指数静液面（Ls或Hs）：对应于油藏压力。动液面（Lf或Hf）：对应于井底压力流压。生产压差：与静液面和动液面之差相对应的压力差。沉没度hs：根据气油比和原油进泵压力损失而定。图3-25 静液面与动液面的位置采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油指数：折算液面：把在一定套压下测得的液面折算成套管压力为零时的液面，即：？采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)液面位
73、置的测量测量仪器：回声仪测量原理：利用声波在环形空间流体介质中的传播速度和测得的反射时间来计算其位置： 1.有音标的井图3-26 声波反射曲线图3-25 静液面与动液面的位置采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.无音标井根据波动理论和声学原理，声波在气体中的传播速度为：利用气体状态方程确定气体密度：因为： 则：声波速度为：简化为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计(三)含水井油水界面及工作制度与含水的关系含水井正常抽油时，油水界面稳定在泵的吸入口处。低气油比含水油井：在泵下加深尾管来降低流压，提高产量。低含水高气油比井(除带喷者外)：加深尾管会降低泵的充满系数，因为进入尾管后从油中分出的气
74、体将全部进入泵内。图3-27 含水井的油水界面思考题：上述说法的理由？采油工程原理与设计采油工程原理与设计抽油井工作制度与含水的变化关系当油层和水层压力相同(或油水同层)时，油井含水不随工作制度而改变；当出油层压力高于出水层压力时，增大总采液量(降流压)，将引起油井含水量的上升；当水层压力高于油层压力时，加大总采液量，将使油井含水量下降。确定含水井工作制度时：对油水层压力相同及水层压力高于油层压力的井，把产液量增大到设备允许的抽汲量是合理的。利用油井在不同工作制度下产液量与含水的变化情况来判断油水层的压力关系。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、地面示功图分析示功图：载荷随位移的变化关系曲
75、线所构成的封闭曲线图。地面示功图或光杆示功图：悬点载荷与位移关系的示功图。(一)理论示功图及其分析1.静载荷作用下的理论示功图循环过程：下死点A加载完成B上死点C卸载完成D下死点A图3-28 静载理论示功图ABC为上冲程静载荷变化线。AB为加载过程，加载过程中，游动凡尔和固定凡尔处于关闭状态；在B点加载完毕，变形结束，柱塞与泵筒开始发生相对位移，固定凡尔打开而吸入液体。BC为吸入过程（BC=sP为泵的冲程），游动凡尔处于关闭状态。CDA为下冲程静载荷变化线。CD为卸载过程，游动凡尔和固定凡尔处于关闭状态；在D点卸载完毕，变形结束，柱塞与泵筒发生向下相对位移，游动凡尔被顶开、排出液体。DA为排出
76、过程，固定凡尔处于关闭状态。采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.考虑惯性载荷后的理论示功图图3-29 考虑惯性和振动后的理论示功图S/2采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)典型示功图分析典型示功图：某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。1.气体和充不满对示功图的影响图3-30 有气体影响的示功图气体影响示功图充满系数：气锁采油工程原理与设计采油工程原理与设计充不满影响的示功图充不满现象：地层产液在上冲程末未充满泵筒的现象。液击现象：泵充不满生产时，柱塞与泵内液面撞击引起抽油设备受力急剧变化的现象。图3-31 充不满的示功图采油工程原理与设计采油工程原理与
77、设计2.漏失对示功图的影响 排出部分的漏失图3-32 泵排出部分漏失柱塞的有效吸入行程：泵效：采油工程原理与设计采油工程原理与设计 吸入部分漏失图3-33 吸入凡尔漏失柱塞的有效吸入行程：泵效：采油工程原理与设计采油工程原理与设计图3-34 吸入凡尔严重漏失采油工程原理与设计采油工程原理与设计吸入部分和排出部分同时漏失图3-35 吸入凡尔和排出凡尔同时漏失采油工程原理与设计采油工程原理与设计3.柱塞遇卡的示功图柱塞在泵筒内被卡死在某一位置时，在抽汲过程中柱塞无法移动而只有抽油杆的伸缩变形，图形形状与被卡位置有关。图3-36 活塞卡在泵筒中部采油工程原理与设计采油工程原理与设计4.带喷井的示功图
78、 在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开状态，液柱载荷基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。图3-37 喷势强、油稀带喷图3-38 喷势弱、油稠带喷采油工程原理与设计采油工程原理与设计5.抽油杆断脱 抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重量，只是由于摩擦力，才使上下载荷线不重合。图形的位置取决于断脱点的位置。抽油杆柱的断脱位置可根据下式来估算：图3-39 抽油杆断脱采油工程原理与设计采油工程原理与设计图3-40 出砂井6.其它情况图3-41 结蜡井图3-42 管式泵活塞脱出工作筒图3-43 防冲距过小活塞碰固定凡尔的示功图采油工程原理与设
79、计采油工程原理与设计三、抽油机井工况诊断技术抽油机井工况诊断技术：计算抽油杆柱断面上的应力分布和示功图；估算泵口压力；判断油井潜能；计算活塞冲程和泵效；检验泵及油管锚的机械状况；计算和绘制扭矩曲线，并进行平衡和功率的计算与分析。抽油井计算机诊断的内容：光杆示功图数学模型计算机井下示功图抽油设备工况采油工程原理与设计采油工程原理与设计(一)诊断技术的理论基础信号发送器信号接收器井下动态信号的传导线应力波设备工况信号记录采油工程原理与设计采油工程原理与设计应力波在抽油杆柱中传播过程可用带阻尼的波动方程描述： 用以截尾傅立叶级数表示的悬点动负荷函数D(T)及光杆位移函数U(T)作为边界条件：采油工程
80、原理与设计采油工程原理与设计 用分离变量法，可得抽油杆柱任意深度X断面的位移随时间的变化：根据虎克定律： 抽油杆柱任意深度断面上的动负荷函数随时间的变化为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计 抽油杆柱任意深度断面上的动负荷函数随时间的变化为：式中：采油工程原理与设计采油工程原理与设计抽油杆柱系统的阻尼力：粘滞阻尼力、非粘滞阻尼力。粘滞阻尼力：(1) 杆、接箍与液体之间的粘滞摩擦力；非粘滞阻尼力：(1) 杆、接箍与油管之间的非粘滞性摩擦力； 阻尼系数确定(2) 泵阀的流体压力损失等。(2) 光杆与盘根之间的摩擦力；(3) 泵柱塞与泵筒之间的摩擦损失等。采油工程原理与设计采油工程原理与设计真实阻
81、尼每一个循环中系统消除等值阻尼力时的能量与消除真实阻尼时的能量相同等值阻尼采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)诊断技术的应用1.判断泵的工作状况及计算泵排量2.计算各级杆柱的应力和分析杆柱组合的合理性3. 计算和分析抽油机扭矩、平衡及功率4.估算泵口压力及预测油井产量5.判断油管锚或封隔器固定油管的有效性采油工程原理与设计采油工程原理与设计(三)诊断技术的发展状况(1) Gibbs S G.一维带阻尼的波动方程(1966年）(2) Doty D R. & Smith Z.二维预测模型(1981年)(4) 示功图识别技术的发展主要特点：考虑了抽油杆的惯性，而忽略了液柱的惯性；目前计算机诊断
82、技术的理论基础。主要特点：同时考虑了抽油杆和液柱的惯性。(3) 余国安等三维振动预测模型(1989年)主要特点：同时考虑了杆、液、管的惯性与振动。人工智能(AI)技术。使用模式识别技术、专家系统及神经网络技术来判断泵的工作状况。采油工程原理与设计采油工程原理与设计附录A：API RP 11L 方法计算内容：(1)柱塞冲程；特点：(1) 经API专家组推荐，于1967年公开发表；(3) 由以无因次量表示的一系列图表和简单计算公式所组成；(2) 归纳和总结了电模拟研究成果；(4) 以公报形式发表了1100多张以无因次量表示的模拟示功图，可用类比分析。(2)泵排量； (3)光杆最大载荷；(4)光杆最
83、小载荷；(5)最大扭矩； (6)光杆马力；(7)有效平衡值。采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、基本假设(1) 普通型游梁式抽油机；(2) 低滑差，即转数随负载变化很小的硬特性电动机；(3) 模拟的是上粗下细的级次杆；(4) 泵完全充满(没有气体影响)；(5) 井下摩擦正常；(6) 油管锚定；(7) 抽油机完全平衡，且传动效率为100%；(8) 未考虑具体抽油机的几何特性；(9) 计算最大扭矩时，认为最大、最小载荷发生在曲柄位于75和285 处。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、基本示功图最大载荷最小载荷静载示功图考虑动载的示功图最大载荷系数最小载荷系数采油工程原理与设计采油工程原理
84、与设计三、自学要求(1) 基本示功图上各符号的意义；(2) 杆、管弹性常数和弹簧常数的物理意义；(3) 五个无因次变量的物理意义；(4) 图3-52图3-57的特征。例如：图3-52和图3-53(p174175)（结）采油工程原理与设计采油工程原理与设计地面驱动螺杆泵井生产系统优化设计技术 60年代中期以来，随着石油钻采机械和采油工艺技术的发展，螺杆泵采油技术得到了迅速发展。地面驱动螺杆泵采油与其它采油方式相比，具有结构简单、运动部件少、液流平稳、系统效率高和能耗小等特点，且对稠油井、出砂井及含气井等有很好的适应性。地面驱动螺杆泵采油方式在全国许多油田中得到了越来越多的应用，但地面驱动螺杆泵抽
85、油井的设计理论却不够完善，矿场生产系统设计及抽汲参数的选择等长期处于半经验状态，致使油井生产能力得不到充分发挥，并造成系统资源和能源的浪费。采油工程原理与设计采油工程原理与设计1 1 节点系统的划分求解点设置在下泵深度处。油层、井筒与抽油设备的协调条件：k质量守恒k能量守恒k热量守恒采油工程原理与设计采油工程原理与设计2 主要计算模型 通过对地面驱动螺杆泵井生产系统工作的分析，相对于常规有杆泵井而言，其不同点主要表现在泵的工作特性、抽油杆柱运动规律和受力状况以及地面设备工作原理等三个方面，所以在其生产系统优化设计中的计算模型特殊性主要在于泵效组成分析和抽油杆柱设计(组合)计算方法。采油工程原理
86、与设计采油工程原理与设计2.1 抽油杆柱轴向力计算模型杆柱载荷：折算液柱载荷：杆液的摩擦载荷：井口轴向力：采油工程原理与设计采油工程原理与设计u举升井筒流体的扭矩：u启动时驱动抽油杆柱的扭矩：u正常生产时驱动抽油杆柱的扭矩：2.2 抽油杆柱扭矩计算模型u杆液的摩擦扭矩：u启动时，抽油杆柱井口总扭矩：u正常生产时，抽油杆柱井口总扭矩：采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.3 抽油杆柱设计强度理论 对抽油杆截面的力学分析可知，其危险点为二向应力状态，根据第四强度理论，抽油杆柱的强度条件为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.4 泵效组成分析b实际泵效b气体的影响b体积系数变化的影响b漏失的影
87、响(结)采油工程原理与设计采油工程原理与设计第四章 无杆泵采油采油工程原理与设计采油工程原理与设计第一节 电动潜油离心泵采油(1) 能量传递过程潜油电机保护器分离器多级离心泵潜油电缆井下机组部分变压器控制屏接线盒地面控制部分泄油阀单流阀电力传输部分(2) 地层流体举升过程采油工程原理与设计采油工程原理与设计电潜泵举升方式的主要优点：(1) 排量大；(2) 操作简单，管理方便；(3) 能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；(4) 在防蜡方面有一定的作用。电潜泵举升方式的主要缺点：(1) 下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制；(2) 比较昂贵，初期投资高；(3) 作业费用高和停产时
88、间过长；(4) 电机、电缆易出现故障；(5) 日常维护要求高。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(一) 潜油电机一、电潜泵采油装置作用：产生旋转磁场。(2) 转子系统：转子铁芯、转子绕组、转轴、扶正轴承、短路环(3) 止推轴承：作用：承受电机的轴向力。(4) 润滑油循环系统：轴孔、定转子间隙、通油孔(1) 定子系统：定子铁芯、定子绕组、电机壳体作用：产生感应电流而受力转动，并输出机械扭矩。作用：电机运行时，润滑油从空心轴内流入，从轴承处各通油孔流出，润滑各轴承；然后进入定转子间隙。由于转子的高速旋转，润滑油获得离心力以及润滑油重力作用，从而使润滑油下降到电机底部，补充到空心轴内反复循环，起到
89、润滑和冷却作用。主要结构组成及其作用采油工程原理与设计采油工程原理与设计(2) 外廓尺寸细长；(3) 转子和定子分节；(4) 保证潜油电机的严格密封；(5) 润滑油循环系统比较特殊。(1) 两极、三相鼠笼式异步感应电机；潜油电机主要结构特点：采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二) 多级离心泵 潜油多级离心泵的工作原理与地面离心泵相同。当充满在叶轮流道内的液体在离心力作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液体受叶片的作用，使压力和速度同时增加，并经导轮的流道被引向次一级叶轮，这样，逐级流过所有的叶轮和导轮，进一步使液体的压能增加获得一定的扬程。1 .泵的增压原理采油工程原理与设计采
90、油工程原理与设计2.泵的结构图4-2 潜油多级离心泵结构示意图上接头壳 体叶 轮导 轮转 轴轴 套下接头泵吸入口采油工程原理与设计采油工程原理与设计结构特点：(1) 直径小、级数多、长度大；(2) 轴向卸载、径向扶正；(3) 泵吸入口装有特殊装置，如油气、油砂分离器等；(4) 泵出口上部装有单流阀和泄油阀。采油工程原理与设计采油工程原理与设计3.泵的工作特性离心泵的特性曲线：扬程、功率和泵效随排量的变化关系曲线。图4-3 潜油离心泵特性曲线图采油工程原理与设计采油工程原理与设计(三) 保护器 保护器是利用井液与电机油的密度差异，以防止井液进入电机造成短路而烧毁电机的装置。主要是通过隔离腔连接井
91、液与电机油来完成这一功能。保护器类型：连通式、沉淀式和胶囊式保护器(四) 油气分离器 油气分离器安装在泵的液体吸入口处，当混气流体进入多级离心泵之前，先通过分离器，把自由气体分离出来，防止和减少气体进泵，保证电潜泵具有良好的工作特性。常用的分离器有两种：沉降式和旋转（离心）式采油工程原理与设计采油工程原理与设计(五) 潜油电缆潜油电缆结构特点 要求便于起下，且不易损坏； 要求耐油、气、水，耐高温、高压； 电缆终端有与电机插配的特殊密封接头电缆头； 为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆一般采用圆型和扁型，扁型和扁型联接在一起的复合结构； 要能适应施工和环境温度，进行起下作业时，电缆保护套层不破裂
92、。作用：地面向井下机组传输电力。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、电潜泵油井生产系统设计节点系统分析方法。（一）电潜泵油井生产系统组成(1) 油层系统(2) 井筒流动系统(3) 潜油离心泵系统流入动态（IPR）气液多相管流流动规律HQ和Q特性曲线采油工程原理与设计采油工程原理与设计（二）电潜泵油井生产系统设计方法1.设计任务： 确定下泵深度，选择泵型、电机、电缆和地面设备等。2.目标：满足配产要求，效率最高、能耗最小。3.约束条件：(1) 泵的实际排量在所选泵的推荐范围内；(2) 下泵深度不大于油层中部深度；(3) ；(4) 进泵气液比 。采油工程原理与设计采油工程原理与设计4.设计步骤
93、：(10) 电潜泵抽油井生产工况参数的预测与优化。(2) 抽油设备的初选，包括离心泵、电机、电缆等；(7) 计算设计排量和扬程下所需要的泵的级数；(1) 油层产能分析；(3) 井筒流体压力、温度、流体物性分布计算；(4) 下泵深度的确定；(6) 泵的增压要求量计算；(5) 离心泵特性曲线的校正；(8) 电缆电压降计算，确定地面电压，选择控制屏；(9) 计算变压器的容量，确定变压器的型号和规格；采油工程原理与设计采油工程原理与设计1、含气液体对电泵工作特性的影响（三）影响电泵工作特性的因素分析 扬程、排量及效率下降； 游离气体过多时，叶轮流道的大部分空间被气体占据，将会使离心泵停止排液。2、液体
94、粘度对电泵工作特性的影响 液体粘度大使得泵的举升功率增加； 同时泵的扬程、排量和效率也有所下降。采油工程原理与设计采油工程原理与设计3、温度对电泵工作特性的影响4、砂、蜡等对电泵工作特性的影响 流体温度对电机和电缆的绝缘程度有较大的影响； 流体温度高需要选择耐温等级高的电机和电缆，增加采油成本。 电泵生产要求含砂小于0.05%；含砂后，泵叶轮磨损，排量下降。 蜡沉积堵塞叶导轮流道，井液阻力增加。电机负荷增加，严重时过载停机。泵排量下降。5、其它如沉没度、井下压力等与气体影响有关。采油工程原理与设计采油工程原理与设计图4-8 开式水力活塞泵采油系统第二节 水力活塞泵采油液马达一、水力活塞泵采油系
95、统举升原理高压泵机组井下器具管柱结构井口高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线抽油泵滑阀控制机构系统组成油井装置地面流程水力活塞泵井下机组采油工程原理与设计采油工程原理与设计工作原理：动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下液马达处；滑阀控制机构换向；动力液驱动液马达；液马达做往复运动；液马达通过活塞杆带动抽油泵做往复运动；原油被增压举升。采油工程原理与设计采油工程原理与设计适适应应条条件件主要缺点：主要缺点：主要缺点：主要缺点：油层深度与排量范围大；油层深度与排量范围大；含蜡；含蜡；稠油；稠油；井斜。井斜。(1) (1) 机组结构复杂，加工精度要求高；机组结构复杂，加工精
96、度要求高；(2) (2) 地面流程大，投资高地面流程大，投资高( (规模效益规模效益) )；采油工程原理与设计采油工程原理与设计(2) 按动力液循环分类(3) 按动力液性质分类水力活塞泵采油系统类型分类：(1) 按系统井数分类乏动力液不与产出液混合。乏动力液与产出液混合。单井流程系统；多井集中泵站系统；大型集中泵站系统。闭式循环方式：开式循环方式：原油动力液水力活塞泵采油系统水基动力液水力活塞泵采油系统采油工程原理与设计采油工程原理与设计(4) 按井下泵的安装方式分类固定式安装：整个泵随油管下入井内，优点是泵径大、排量大，缺点是起泵必须起油管。插入式安装：泵工作筒随大直径油管下入井内，而沉没泵
97、机组则用小直径油管下入，插到泵工作筒内。投入式安装：又分单管封隔式和平行管柱式，泵工作筒随油管下至井底，沉没泵机组则从油管中投入，使用液力下泵和起泵，优点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制，排量较小。采油工程原理与设计采油工程原理与设计最常用的三种水力活塞泵抽油装置(1) 开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵采油系统；(2) 闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统；(3) 开式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统。平行旁通管为乏动力液的流道。平行管通到封隔器下部，以排放封隔器下部聚集的气体。采油工程原理与设计采油工程原理与设计图4-8 开式水力活塞泵采油系统图4-9 闭式水力活塞泵采油系统采油工
98、程原理与设计采油工程原理与设计二、水力活塞泵井下机组(1) 液马达：将动力液的压能转换为机械能带动泵工作。(2) 泵：将液马达传递给它的机械能转换成液体的压能，用来提高油层产出液的压能。(3) 主控滑阀：利用液压差动原理控制液马达和泵柱塞做往复运动的换向控制机构。采油工程原理与设计采油工程原理与设计单作用泵工作原理示意图采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、水力活塞泵油井生产系统设计(2) 决定开式或闭式系统；(3) 决定油井气体全部泵出，还是放气；(4) 选择合适的井下装置；(5) 系统工况参数确定；(6) 决定建设泵站还是单井系统；(7) 选择地面泵组；(8) 设计动力液系统。(1) 油
99、井产能分析；井筒流体物性分布下泵深度井筒压力分布井筒温度分布动力液排量泵效功率与举升效率采油工程原理与设计采油工程原理与设计图4-16 射流泵采油井下系统示意图第三节 水力射流泵采油一、水力射流泵采油系统高压泵机组井下器具管柱结构井口高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线系统组成油井装置地面流程射流泵采油工程原理与设计采油工程原理与设计通过注入井内的高压动力液的能量传递给井下油层产出液。优点：(1) 没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大(2) 由于可利用动力液的热力及化学特性，适用于高凝油、稠油、高含蜡油井。水力射流泵举升原理(3) 对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适应性。采油工
100、程原理与设计采油工程原理与设计图4-17 井下射流泵工作示意图二、水力射流泵工作特性(一)射流泵工作原理动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下喷嘴；通过喷嘴将压能转换动能；嘴后形成低压区；动力液与油层产出液在喉管中混合；经扩散管动能转换成压能；混合液的压力提高后被举升到地面。水力射流泵排量、扬程取决于喷嘴面积与喉管面积的比值。采油工程原理与设计采油工程原理与设计（二）射流泵基本方程(1) 井筒流体温度分布计算：(2)泵效：(3) 喷嘴与喉管直径：与水力活塞泵井筒流体温度分布计算相同。地层液与动力液得失能量之比。喷嘴:喉管:面积比采油工程原理与设计采油工程原理与设计环空过流面积
101、越小，油井产出流体流过该面积的速度就越高。流体的压力随其流速增加而下降，在高流速下压力将下降到流体的蒸汽压，导致蒸汽穴的形成，该过程称之为气蚀。(4) 气蚀：气蚀节流作用气蚀损害极限环空过流面积采油工程原理与设计采油工程原理与设计（三）射流泵特性曲线图4-18 射流泵无量纲特性曲线（p211)采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、 水力射流泵油井生产系统设计步骤(7) 水力射流泵油井工况参数预测。(2) 从井底向上计算井筒压力分布，由泵的泵入口压力确定下泵深度(考虑到极限气蚀泵吸入口压力的影响)。(4) 井筒流体温度分布计算。(3) 根据泵特性曲线的最佳点确定动力液的排量。(5) 由混合液井
102、口压力计算泵的混合液出口压力。(6) 由混合液出口压力计算动力液的井口压力。(1) 油层IPR曲线计算，并确定设计产液量下的井底流压。(完)采油工程原理与设计采油工程原理与设计第五章 水力压裂技术主要内容：主要内容：(4) (4) 压裂设计压裂设计(1) (1) 造缝机理造缝机理(2) (2) 压裂液压裂液(3) (3) 支撑剂支撑剂采油工程原理与设计采油工程原理与设计利用100%的液体二氧化碳和石英砂进行压裂，无水无任何添加剂，压后压裂液几乎完全排出地层，可避免地层伤害。其关键技术是混合砂子进入液体二氧化碳中的二氧化碳混合器。适用于对驱替液、冻胶或表面活性剂的伤害敏感的地层，适合的储层包括渗
103、水层、低压层及有微粒运移的储层以及水敏性储层。压裂的定义：压裂的定义： 用压力将地层压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。压裂的种类：压裂的种类：( (根据造缝介质不同根据造缝介质不同) )水力压裂水力压裂高能气体压裂高能气体压裂干法压裂干法压裂利用特定的发射药或推进剂在油气井的目的层段高速燃烧，产生高温高压气体，压裂地层形成多条自井眼呈放射状的径向裂缝，清除油气层污染及堵塞物，有效地降低表皮系数，从而达到油气井增产的目的的一种工艺技术。采油工程原理与设计采油工程原理与设计 利用地面高压泵组，将高
104、粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压；当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的工艺措施。水力压裂：水力压裂的工艺过程：憋压造逢裂缝延伸充填支撑剂裂缝闭合采油工程原理与设计采油工程原理与设计(2) 降低了井底附近地层中流体的渗流阻力：裂缝内流体流动阻力小。水力压裂增产增注的原理:(1) 改变流体的渗流状态：使原来径向流动改变为油层与裂缝近似的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了
105、径向节流损失，降低了能量消耗。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第一节 造缝机理裂缝形成条件裂缝的形态裂缝的方位井网部署提高采油速度提高原油采收率 所以，有利的裂缝状态及参数能够充分发挥其在增产、增注的作用。采油工程原理与设计采油工程原理与设计 造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。图6-1 压裂过程井底压力变化曲线a致密岩石 b微缝高渗岩石破裂压力延伸压力地层压力采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、油井应力状况(一)地应力垂向应力：上覆层的岩石重量。有效垂向应力：如果岩石处于弹性状态，可根据广义虎克定律建立岩石
106、的有效水平应力与有效垂向应力的关系：在三向应力作用下，x轴方向上的应变分别为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计令： 得：由于存在侧向应力的约束，则：侧压系数考虑到构造应力等因素的影响，可以得到最大、最小水平主应力为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计1.井筒对地应力及其分布的影响(二)井壁上的应力图6-2 无限大平板中钻一圆孔的应力分布地层三维应力问题转化为二维方法处理圆孔周向应力：(1) 当 ， 时， ， 说明圆孔壁上各点的周向应力相等，且与值无关。(2) 当 ， 时， 说明最小周向应力发生在 方向上，而最大周向应力却在 的方向上。(3) 随着 的增加，周向应力迅速降低。采油工程原理与
107、设计采油工程原理与设计2.井眼内压所引起的井壁应力 压裂过程中，向井筒内注入高压液体，使井内压力很快升高。井筒内压必然导致井壁上产生周向应力。根据弹性力学中的拉梅公式(拉应力取负号)： 当re=、Pe=0及r=ra时，井壁上的周向应力为： 即由于井筒内压而导致的周向应力与内压大小相等，方向相反。采油工程原理与设计采油工程原理与设计3.压裂液径向渗入地层所引的井壁应力 由于注入井中的高压液体在地层破裂前，渗入井筒周围地层中，形成了另外一个应力区，它的作用是增大了井壁周围岩石中的应力。增加的周向应力值为：4.井壁上的最小总周向应力 在地层破裂前，井壁上的最小总周向应力应为地应力、井筒内压及液体渗滤
108、所引起的周向应力之和：采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、造缝条件（一）形成垂直裂缝的条件 当井壁上存在的周向应力达到井壁岩石的水平方向的抗拉强度时，岩石将在垂直于水平应力的方向上产生脆性破裂，即在与周向应力相垂直的方向上产生垂直裂缝。造缝条件为： 当产生裂缝时，井筒内注入流体的压力即为地层的破裂压力：采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)形成水平裂缝的条件 当井壁上存在的垂向应力达到井壁岩石的垂向的抗张强度时，岩石将在垂直于垂向应力的方向上产生脆性破裂，即在与垂向应力相垂直的方向上产生水平裂缝。造缝条件为： 当产生水平裂缝时，井筒内注入流体的压力等于地层的破裂压力：实验修正：采油工程
109、原理与设计采油工程原理与设计(三)破裂压力梯度(破裂梯度)破裂梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。各油田根据大量压裂施工资料统计出来的破裂梯度值为： (1518)(2225)深地层垂直裂缝 浅地层水平裂缝根据破裂梯度的大小估计裂缝的形态：小于1518时形成垂直裂缝大于23时形成水平裂缝采油工程原理与设计采油工程原理与设计第二节 压裂液压裂液任务：压裂液任务：破裂地层、造缝、降温作用。一般用未交联的溶胶。携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷却地层作用。必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。末尾顶替液：替液入缝，提高携砂液效率和防止井筒沉砂。前置液前置液携砂液携砂液顶替液顶替液中间顶替液：携砂液、防砂卡；采
110、油工程原理与设计采油工程原理与设计压裂液的性能要求：压裂液的性能要求：滤失少：悬砂能力强：摩阻低：稳定性好：配伍性好：低残渣：易返排：货源广、便于配制、价钱便宜。造长缝、宽缝取决于它的粘度与造壁性取决于粘度摩阻愈小，用于造缝的有效功率愈大热稳定性和抗机械剪切稳定性不应引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率减少压裂液的损害采油工程原理与设计采油工程原理与设计 一、压裂液类型水基压裂液：油基压裂液：泡沫压裂液：用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂交链后形成的冻胶。施工结束后，为了使冻胶破胶还需要加入破胶剂。不适用于水敏性地层。多用稠化油，遇地层水后自动破胶。缺点是悬砂能
111、力差、性能达不到要求、价格昂贵、施工困难和易燃等。基液多用淡水、盐水、聚合物水溶液；气相为二氧化碳、氮气、天然气；发泡剂用非离子型活性剂。特点是易于返排、滤失少以及摩阻低等。缺点是砂比不能过高、井深不能过大。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、压裂液滤失性压裂液滤失到地层受三种机理控制：压裂液的粘度、压裂液的粘度、油藏岩石和流体的压缩性、油藏岩石和流体的压缩性、 压裂液的造壁性压裂液的造壁性(一)受压裂液粘度控制的滤失系数C 当压裂液粘度大大超过油藏流体的粘度时，压裂液的滤失速度主要取决于压裂液的粘度，由达西方程可以导出滤失系数为：滤失速度为：采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)受储
112、层岩石和流体压缩性控制的滤失系数C 当压裂液粘度接近于油藏流体粘度时，控制压裂液滤失的是储层岩石和流体的压缩性。根据体积平衡方程可得到表达式：Cf油藏综合压缩系数图6-3 滤失后地层中压力分布示意图使压裂液滤失于储层内的压差压缩并使油藏流体流动的压差裂缝壁面滤饼的压力差采油工程原理与设计采油工程原理与设计（三）具有造壁性压裂液滤失系数C滤失系数C是由实验方法测定图6-4 静滤失仪示意图加压口筛座（含滤纸或岩心片）出液口图6-5 静滤失曲线滤失速度造壁液体的滤失系数则采油工程原理与设计采油工程原理与设计实验压差与实际施工过程中裂缝内外压力差不一致，则应进行修正：图6-6 动滤失仪示意图图6-7
113、动静滤失曲线比较图采油工程原理与设计采油工程原理与设计(四)综合滤失系数压裂液的滤失同时受三种机理控制，综合滤失系数如下：C由滤失带压力差控制的，C是由压缩带压力差控制的，C由滤饼内外压力差控制的。根据分压降公式可以得到综合滤失系数的另一表达式：推导过程详见王鸿勋主编的水力压裂设计数值计算方法(石油工业出版社，1998.6)采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、压裂液流变性 (一)各类压裂液的流变曲线1.牛顿压裂液(A曲线)图6-8 压裂液流变曲线剪切速度剪切应力2.假塑型压裂液(B曲线)假塑型流体也称为幂律流体，随剪切速率的增加，其斜率变小。视粘度3.其它流动类型的压裂液宾汉型流体(C曲线
114、)屈服假塑型流体(D曲线)胀流型流体(E曲线)采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)幂律液体流动过程中的视粘度计算 从地面到地下裂缝中基本上可分为四种流动过程，即地面管线、井筒、射孔孔眼和裂缝中的流动。这四种流动基本上分为两大类，即管流及缝流。1.1.管流管流幂律液体在圆管内流动的本构方程：视粘度:2.2.缝流缝流幂律液体在裂缝中流动的本构方程：视粘度:(三)摩阻计算油管内摩阻、射孔孔眼摩阻、裂缝内摩阻压力降根据多相流理论计算比较复杂经验公式计算简化为无限大平板之间的层流处理采油工程原理与设计采油工程原理与设计第三节 支撑剂填砂裂缝的导流能力：填砂裂缝的导流能力： 在油层条件下，填砂裂缝渗
115、透率与裂缝宽度的乘积，常用FRCD表示，导流能力也称为导流率。一、支撑剂的性能要求(1)粒径均匀，密度小(2)强度大，破碎率小(3)园度和球度高(4)杂质含量少(5)来源广，价廉 闭合压力采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、 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）。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(一)天然砂主要矿物成分是粗晶石英适用于浅层或中深层的压裂，成功率很高。(二)人造支撑
116、剂(陶粒)矿物成份是氧化铝、硅酸盐和铁钛氧化物形状不规则，强度很高，适用于深井高闭合压力的油气层压裂。陶粒的密度很高，特别在深井条件下由于高温和剪切作用，对压裂液性能的要求很高。(三)树脂包层支撑剂中等强度，密度小，便于携砂与铺砂。采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、支撑剂在裂缝内的分布支撑剂在裂缝内的分布规律随裂缝类型(水平、垂直缝)和携砂液性能而异。(一)全悬浮型支撑剂分布高粘压裂液高粘压裂液：压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充满整个裂缝内，因而携砂液到达的位置就是支撑裂缝的位置。裂缝内的砂浓度裂缝内的砂浓度(裂缝内砂比)：是指单位体积
117、裂缝内所含支撑剂的质量。裂缝闭合后的砂浓度裂缝闭合后的砂浓度(铺砂浓度)：指单位面积裂缝上所铺的支撑剂质量。地面砂比地面砂比：单位体积混砂液中所含的支撑剂质量。或支撑剂体积与压裂液体积之比。采油工程原理与设计采油工程原理与设计 假设地面每注入体积为VF(m3)的含砂液体为一个处理单元，时间t是注入此单元所需的时间。单元含砂液中滤失的体积百分数：滤失体积百分数：经滤失后的缝内砂浓度：采油工程原理与设计采油工程原理与设计 在忽略裂缝内流动阻力的情况下，可以认为裂缝内的FRCD从缝端到井底是线性增加的，因而要求砂浓度呈线性增加。支撑面积很大，能最大限度地将压开的面积全部支撑起来。全悬浮型支撑剂分布特
118、点：适合于低渗透率地层，不需要很高的填砂裂缝导流能力就能有很好的增产效果。(二)沉降型支撑剂分布由于剪切和温度等降解作用,携砂性能并不能达到全悬浮 部分支撑剂随携砂液一起向缝端运动，部分可能沉降下来。支撑剂沉降速度、砂堤堆起高度等都与裂缝参数有关。目前的研究仍是基于60年代巴布库克的实验结果。采油工程原理与设计采油工程原理与设计1.支撑剂在缝高度上的分布 进入裂缝的固体颗粒主要受到水平方向液体携带力、垂直向下重力以及向上浮力的作用。 颗粒相对于携带液有沉降运动 粘滞阻力作用平衡状态:当液体的流速逐渐达到使颗粒处于悬浮状态的能力时，颗粒处于停止沉降的状态。平衡流速：平衡时的流速，也即携带颗粒最小
119、的流速。采油工程原理与设计采油工程原理与设计注入浓度图6-10 颗粒在缝高上的浓度分布沉降下来的的砂堤，在平衡状态下砂堤的高度为平衡高度砂堤面上的颗粒滚流区悬浮区，颗粒分布不均匀，存在浓度梯度无砂区增加地面排量 、与区均将变薄，区则变厚流速足够大 区可能完全消失再增加排量 浓度梯度剖面消失，成为均质的悬浮流采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.平衡流速平衡流速砂堤的平衡高度汤姆斯解法：利用颗粒自由沉降速度与阻力速度的比值，先得到阻力速度，再求出平衡流速。阻力速度牛顿液体非牛顿液体采油工程原理与设计采油工程原理与设计阻力速度与平衡流速的关系:层流紊流混砂液密度砂比S表示加砂浓度，砂比是砂堆体积
120、与压裂液体积之比。采油工程原理与设计采油工程原理与设计3.砂堤的堆起速度当缝中流速达到平衡流速时，砂堤停止增高，处于平衡状态砂堤的堆起速度与砂堤上面过流高度的变化方向相反4.平衡时间假设砂堤达到平衡高度的95，认为已达到平衡高度采油工程原理与设计采油工程原理与设计四、支撑剂的选择支撑剂的选择主要是指选择其类型和粒径。选择的目的是为了达到一定的裂缝导流能力。对低渗地层，水力压裂应以增加裂缝长度为主。对中高渗地层，水力压裂应以增加裂缝导流能力为主。影响支撑剂选择的因素：1）支撑剂的强度2）粒径及其分布3）支撑剂类型与铺砂浓度4）其它因素 如支撑剂的质量、密度以及颗粒园球度等研究表明采油工程原理与设
121、计采油工程原理与设计第四节 压裂设计压裂设计的任务：优选出经济可行的增产方案压裂设计的原则： 最大限度发挥油层潜能和裂缝的作用使压裂后油气井和注入井达到最佳状态压裂井的有效期和稳产期长压裂设计的方法： 根据油层特性和设备能力，以获取最大产量或经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。压裂设计方案的内容： 裂缝几何参数优选及设计；压裂液类型、配方选择及注液程序；支撑剂选择及加砂方案设计；压裂效果预测和经济分析等。区块整体压裂设计还应包括采收率和开采动态分析等。采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、影响压裂井增产幅度的因素油层特性油层特性裂缝几何参数裂缝几何参数指压裂层的渗透
122、率、孔隙度、流体物性、油层能量、含油丰度和泄油面积等指填砂裂缝的长、宽、高和导流能力麦克奎尔与西克拉用电模型研究了垂直裂缝条件下增产倍数与裂缝几何尺寸和导流能力的关系。假设：拟稳定流动；定产或定压生产；正方形泄油面积；外边界封闭；可压缩流体；裂缝穿过整个产层。采油工程原理与设计采油工程原理与设计图6-12 麦克奎西克拉垂直裂缝增产倍数曲线相对导流能力无因次增产倍数裂缝导流能力愈高，增产倍数也愈高；造缝愈长，倍数也愈高左边 要提高增产倍数，则应以增加裂缝导流能力为主右边 曲线趋于平缓，增产主要靠增加缝的长度低渗油藏 增加裂缝长度比增加裂缝导流能力对增产更有利高渗油藏 应以增加导流能力为主对一定的
123、裂缝长度，存在一个最佳的裂缝导流能力采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、裂缝几何参数计算模型二维(PKN、KGD)、拟三维(P3D)和真三维模型主要差别是裂缝的扩展和裂缝内的流体流动方式不同： 二维模型假设裂缝高度是常数，即流体仅沿缝长方向流动。 真三维模型认为缝高沿缝长方向是变化的，在缝长、缝高方向均有流动(即存在压力降)。 拟三维模型认为缝高沿缝长方向是变化的，但裂缝内仍是一维流动(缝长)。采油工程原理与设计采油工程原理与设计（一）卡特模型（裂缝面积公式）基本假设：裂缝是等宽的；滤失量QL(t)+=裂缝体积变化QF(t)压裂液从缝壁面垂直而又线性地渗入地层；缝壁上某点的滤失速度取决于此
124、点暴露于液体中的时间；缝壁上各点的速度函数是相同的；裂缝内各点压力相等，等于井底延伸压力。采油工程原理与设计采油工程原理与设计（二）PKN模型（缝宽公式）基本假设：岩石是弹性、脆性材料，当作用于岩石上的张应力大于某个极限值后，岩石张开破裂； 缝高在整个缝长方向上不变，即在上、下层受阻；造缝段全部射孔，一开始就压开整个地层；裂缝断面为椭园形，最大缝宽在裂缝中部；缝内流体流动为层流；缝端部压力等于垂直于裂缝壁面的总应力；不考虑压裂液滤失于地层。裂缝面积根据导出的裂缝面积公式，如果已知缝宽，则可求出水平裂缝半径和垂直裂缝长度。采油工程原理与设计采油工程原理与设计对非牛顿液液体，最大缝宽为：裂缝的平均
125、宽度：PKN缝宽公式与卡特面积公式联立，给定一个缝宽，通过迭代求解缝宽和缝长。采油工程原理与设计采油工程原理与设计（三）KGD模型基本假设：地层均质，各向同性；线弹性应力一应变；裂缝内为层流，考虑滤失；缝宽截面为矩形，侧向为椭园形。缝宽：缝长：采油工程原理与设计采油工程原理与设计（四）吉尔兹玛模型 该模型以牛顿液体为基础，流动方程采用了泊稷叶理论，岩石破裂方程采用英格兰格林公式。假设缝端部的闭合圆滑，并考虑液体的滤失作用。在岩石泊松比=0.25时，吉尔兹玛方程为：缝长：缝宽：采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、压裂效果预测效果预测有增产倍数和产量预测两种垂直缝的增产倍数一般可用麦克奎尔西克
126、拉增产倍数曲线确定；水平缝可用解析公式计算。产量、压裂的有效期和累积增产量等的预测可用典型曲线拟合和数值模拟方法。（一）增产倍数计算垂直缝压裂井用麦克奎尔西克拉增产倍数曲线确定水平缝压裂井仅适用于稳定和拟稳定生产阶段，对低渗透地层压裂后采用增产倍数法预测的结果将会有很大的误差。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二) Agarwal典型曲线预测压裂井产量图6-15 Agarwal曲线基本假设：油层流体微可压缩，粘度为常数；导流能力为常数；不存在井筒存储和井筒附近的油层损害；忽略边界影响；忽略气体紊流影响。油气无因次导流能力采油工程原理与设计采油工程原理与设计四、裂缝参数设计方法基本步骤：基本
127、步骤：预测不同裂缝长度和导流能力下的产量，并绘制产量与缝长和无因次导流能力关系曲线根据产量要求，优选裂缝参数选择支撑剂类型确定尾随支撑剂体积和尾随比根据地层条件选择压裂液课本p290给出了实例说明。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第六章 酸处理技术主要内容：主要内容：1、碳酸盐岩地层盐酸处理、碳酸盐岩地层盐酸处理2、酸化压裂技术、酸化压裂技术3、砂岩油气层的土酸处理、砂岩油气层的土酸处理4、酸液及添加剂、酸液及添加剂5、酸处理工艺、酸处理工艺采油工程原理与设计采油工程原理与设计酸化原理：酸化原理： 通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的
128、渗透性。 酸酸 洗洗 基质酸化基质酸化 压裂酸化压裂酸化将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层主要成分：方解石和白云石目的：目的： 解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应2HCl+CaCO3CaCl2+H2O
129、+CO24HCl+MgCa(CO3)2CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中，有助于残酸溶液从油气层中排出。采油工程原理与设计采油工程原理与设计高浓度盐酸处理的优点：高浓度盐酸处理的优点：(1) 浓度越高，其溶蚀能力越强，溶解一定体积的碳酸盐岩石所需要的浓酸体积较少，残酸溶液也较少，易于从油、气层中排出。(2) 能解决酸化中的腐蚀问题，可获得较好的酸化效果。(3) 高浓度盐酸活性耗完时间相对长，酸液渗入油气层的深度也较大，酸化效果好。采油工程原理与设计采油工程原理与设计图7-1 酸岩反应系统示
130、意图酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面；H+在岩面与碳酸盐进行反应；反应生成物Ca2+、Mg2+和CO2气泡离开岩面。酸岩反应速度：酸岩反应速度：指单位时间内酸浓度降低值或单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量。表面反应采油工程原理与设计采油工程原理与设计图7-2 扩散边界层的浓度分布溶液内部：没有离子浓度差边界层内部：存在离子浓度差由于边界层内存在离子浓度差，反应物和生成物在各自的离子浓度梯度作用下向相反的方向传递。这种由于离子浓度差而产生的离子移动，称为离子的扩散作用离子的扩散作用。酸液中H+的传递方式：对流和扩散对流和扩散H+的传质速度： H+透过边界层达到岩面的速度。影响反应速度因素：H+传质
131、速度、H+反应速度和生成物离开岩面速度采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、影响酸岩反应速度的因素(一)酸岩复相反应速度表达式 根据菲克定律，导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内离子浓度梯度的关系式：酸岩瞬间的反应速度H+的传质系数面容比酸液浓度梯度面容比：面容比： 岩石反应表面积与酸液体积之比采油工程原理与设计采油工程原理与设计（二）影响酸岩复相反应速度的因素分析1、面容比面容比越大，反应速度也越快2、酸液的流速酸液流动速度增加，反应速度加快3、酸液的类型强酸反应速度快，弱酸反应速度慢4、盐酸的质量分数图7-3 盐酸质量分数对反应速度的影响盐酸浓度增加，反应速度增加2425盐酸浓度增加，反应
132、速度反而降低相同浓度条件下，初始浓度越大，余酸的反应速度越慢，因此浓酸的反应时间长，有效作用范围越大采油工程原理与设计采油工程原理与设计5、温度温度升高，H+热运动加剧，传质速度加快，酸岩反应速度加快图7-4 温度对反应速度的影响6、压力压力增加，反应速度减慢图7-5 压力对反应速度的影响7、其它因素 岩石的化学组分、物理化学性质、酸液粘度等提高酸化效果的措施提高酸化效果的措施：降低面容比，提高酸液流速，使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸，以及降低井底温度等。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第二节 酸化压裂技术酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。作用原理作用原理： (1) 靠水力
133、作用形成裂缝；(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。酸压与水力压裂相比：酸压与水力压裂相比：相同点：相同点：基本原理和目的相同。不同点：不同点：实现其导流性的方式不同。采油工程原理与设计采油工程原理与设计裂缝有效长度导流能力酸液的滤失特性取决于酸液对地层岩石矿物的溶解量以及不均匀刻蚀的程度酸压效果酸岩反应速度裂缝内的流速控制采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、酸液的滤失滤失主要受酸液的粘度控制压裂液的滤失系数CI公式控制酸液的滤失常用的方法和措施控制酸液的滤失常用的方法和措施(1)固相防滤
134、失剂硅粉：添满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。刺梧桐胶质：在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒，在裂缝壁面形成桥塞，阻止酸蚀孔道的发展，降低滤失面积。大颗粒桥塞大的孔隙；亲油的树脂形成更小的颗粒，变形后堵塞大颗粒的孔隙，从而有效地降低酸液的滤失。粒径大小不等的油溶树脂：采油工程原理与设计采油工程原理与设计(2)前置液酸压优点：(1) 采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼，可以降低活性酸的滤失；(2) 冷却井筒和地层，减缓酸液对油管的腐蚀，降低酸岩反应速度，增大酸液有效作用距离。(3)胶化酸以某些表面活性剂作酸液的稠化剂，能够形成类似于链状结构的胶束稠化酸。优点：(1）受剪切后胶束链能很快重新形成
135、，稳定性好；(2）粘度大，在形成废酸前能有效地防止酸液的滤失。(4)乳化酸和泡沫酸采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、酸液的损耗影响酸沿碳酸盐岩地层裂缝行进距离的因素： 酸液的类型、酸液浓度、注入速度、地层温度、裂缝宽度及地层矿物成分等图7-6 注入速率对酸穿透距离影响注入速率增加，穿透距离增加采油工程原理与设计采油工程原理与设计图7-8 温度及酸浓度与酸穿透距离关系图7-7 裂缝宽度对酸穿透距离影响裂缝宽度增加，穿透距离增加温度增加，穿透距离减小浓度增加，穿透距离增加采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、酸岩复相反应有效作用距离残酸残酸：当酸浓度降低到一定浓度时，酸液基本上失去溶蚀能力
136、。活性酸的有效作用距离：活性酸的有效作用距离：酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。裂缝的有效长度：裂缝的有效长度：活性酸的有效作用距离内仍具有相当导流能力的裂缝长度。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(一)酸岩反应的室内试验方法简介静态试验静态试验动态试验动态试验恒温、恒压、恒面容比；静止反应；定时测量酸浓度和岩石溶蚀量流动模拟试验流动模拟试验动力模拟试验动力模拟试验模拟酸液在地下流动反应的情况岩心转动而酸液静止，利用相似模拟处理方法采油工程原理与设计采油工程原理与设计(二)裂缝中酸浓度的分布规律研究方法研究方法数学模拟求出裂缝中酸浓度分布的数学规律物理模拟确定H+传质系数DH+1.酸
137、液在裂缝中流动反应的偏微分方程基本假设：恒温恒压下，酸沿裂缝呈稳定层流状态；酸液为不可压缩液体；酸密度均一；传质系数与浓度无关。对流扩散偏微分方程：采油工程原理与设计采油工程原理与设计2.酸浓度分布规律及计算图的应用边界条件裂缝入口端酸浓度为初始浓度C0裂缝壁面处，对盐酸与石灰岩反应来说，表面反应速度与传质速度相比，可视为无限大，故壁面上的酸浓度C=0裂缝中心位置且垂直于壁面的方向上，酸浓度梯度为零图7-9 酸沿平板流动反应俯视示意图采油工程原理与设计采油工程原理与设计图7-10 有滤失情况下酸液有效作用距离计算图采油工程原理与设计采油工程原理与设计图版应用方法：图版应用方法：方法一方法一：（
138、已知断面位置x）1）根据物理参数计算皮克利特数NP2）根据给定裂缝中任意断面的位置x，计算相应的无因次距离LD3）利用计算图，两坐标位置的垂线相交，得到x位置的无因次酸浓度值，即任意断面位置x的酸浓度C值。方法二方法二：（已知C/C0）根据皮克利特数NP ，给定的C/C0值，利用图版查出相应的无因次距离LD 。从而算出酸浓度降至预定的C/C0时，活性酸的有效作用距离x值。采油工程原理与设计采油工程原理与设计破裂地层后某一时间时活性酸有效作用距离的步骤：由滤失系数C计算酸液平均滤失速度 ；计算时间t时的动态裂缝尺寸（长度L及平均缝宽W）；根据排量Q、油层有效厚度h及缝宽W求裂缝入口端平均流速u0
139、；根据H+有效传质系数求皮克利特数NP；根据图版查无因次距离数LD；求酸液有效作用距离x。采油工程原理与设计采油工程原理与设计3.确定有效传质系数的物理模拟原理物理模型的简化 图7-11 无滤失情况下酸沿裂缝流动反应示意图假设岩板不滤失对流扩散微分方程简化偏微分方程的解用分离变量法和傅立叶级数，得到x方向任一横断面上的平均酸浓度为：令x=L，则裂缝出口酸浓度与入口酸浓度比值采油工程原理与设计采油工程原理与设计4.有效传质系数曲线图图7-12 有效传质系数与雷诺数关系曲线图注意事项：1）必须选用实际产层温度条件下的曲线；2）岩性不同，传质系数值不同。因此各油气田应用本产层的岩心作流动模拟试验，作
140、出有效传质系数与流动雷诺数关系曲线，其它油气田的试验结果只能作为参考。采油工程原理与设计采油工程原理与设计增加酸液有效作用距离的方法或措施增加酸液有效作用距离的方法或措施：(1) 在地层中产生较宽的裂缝(2) 较低的氢离子有效传质系数(3) 采用较高的排量(4) 采用尽可能小的滤失速度矿场措施矿场措施：(1) 采用泡沫酸、乳化酸或胶化酸等以减少氢离子传质系数(2) 采用前置液酸压的方法以增加裂缝宽度(3) 适当提高排量及添加防滤失剂以增加有效酸液深入缝中的能力采油工程原理与设计采油工程原理与设计四、前置液酸压设计方法前置液酸压：在酸压过程中，用高粘液体当作前置液，先把地层压开裂缝，然后再注入酸
141、液的这样一种压裂工艺。优点： 粘度高，滤失量小，可形成较宽、较长的裂缝作用机理：减少裂缝的面容比，从而降低酸液的反应速度，增大酸的有效作用距离预先冷却地层，岩石温度下降，起缓蚀作用酸液在高粘液体中指进现象。图7-15 酸液指进示意图采油工程原理与设计采油工程原理与设计设计步骤：设计步骤：(1)计算裂缝几何尺寸(2)计算缝中酸液温度(3)计算酸液有效作用距离(4)计算酸压后裂缝导流能力(5)计算增产比简化计算方法：认为缝的几何尺寸由注入的前置液造成。简化为在某一平均温度下的酸的反应。用上一节的酸液有效作用距离计算方法。先求出在壁面上均匀溶蚀的缝宽和缝的理论导流能力，再考虑裂缝在应力作用下的导流能
142、力。课本中(p314)用一例题说明了酸压的计算步骤(自学)。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第三节 砂岩油气层的土酸处理砂岩砂岩砂 粒粒间胶结物石英和长石硅酸盐类(如粘土)和碳酸盐类物质砂岩油气层的酸处理砂岩油气层的酸处理 通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或孔隙中的泥质堵塞物，或其它酸溶性堵塞物以恢复、提高井底附近地层的渗透率。采油工程原理与设计采油工程原理与设计一、砂岩地层土酸处理原理影响砂岩反应因素一是化学组成，二是表面积采油工程原理与设计采油工程原理与设计表7-2 典型砂岩矿物的化学组成采油工程原理与设计采油工程原理与设计酸化原理：酸化原理： 1)氢氟酸与硅酸盐类以及碳酸盐类
143、反应时，其生成物中有气态物质和可溶性物质，也会生成不溶于残酸液的沉淀。2HF+CaCO3=CaF2+CO2+H2O16HF+CaAl2Si2O8=CaF2+2AlF3+2SiF4+8H2O酸液浓度高，CaF2处于溶解状态；酸液浓度低，产生沉淀。2)氢氟酸与石英的反应6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O 氟硅酸(H2SiF6)在水中可解离为H+和SiF62+；后者与Ca2+、Na+、K+、NH4+等离子相结合，生成的CaSiF6、(NH4)2SiF6易溶于水，而Na2SiF6及K2SiF6均为不溶物质，会堵塞地层。采油工程原理与设计采油工程原理与设计3)氢氟酸与砂岩中各种成分的反应速度各不相
144、同。氢氟酸与碳酸盐的反应速度最快，其次是硅酸盐(粘土)，最慢是石英。盐酸和碳酸盐的反应速度比氢氟酸与碳酸盐的反应速度还要快，因此土酸中的盐酸成分可先把碳酸盐类溶解掉，从而能充分发挥氢氟酸溶蚀粘土和石英成分的作用。二、土酸处理设计1015的HCl及38的HF混合成的土酸当泥质含量较高时，氢氟酸浓度取上限，盐酸浓度取下限当碳酸盐含量较高时，盐酸浓度取上限，氢氟酸浓度取下限逆土酸：氢氟酸浓度超过盐酸浓度(如6HF+3HCl)。采油工程原理与设计采油工程原理与设计（一）土酸酸化设计步骤1.确信处理井是由于油气层损害造成的低产或低注入量2.选择适宜的处理液配方3.确定注入压力或注入排量，以便在低于破裂压
145、力下施工4.确定处理液量前置液(预冲洗液）酸化液替置液(后冲洗液)避免地层水与HF接触；防止HF与碳酸盐反应生成沉淀；以提高HF的酸化效果。根据损害半径来确定。用经验方法确定将正规处理酸液驱离井筒半径1215倍以外。 根据公式计算。采油工程原理与设计采油工程原理与设计（二）提高土酸处理效果的方法影响土酸处理效果的因素：在高温油气层内由于HF的急剧消耗，导致处理的范围很少；土酸的高溶解能力可能局部破坏岩石的结构造成出砂；反应后脱落下来的石英和粘土等颗粒随液流运移，堵塞地层。提高酸处理效果的方法提高酸处理效果的方法（1）同时将氟化铵水溶液与有机脂(乙酸甲脂)注入地层，一定时间后有机脂水解生成有机酸
146、(甲酸)，有机酸与氟化铵作用生成氢氟酸。（2）利用粘土矿物的离子交换性质，在粘土颗粒上就地产生氢氟酸(自生土酸)。（4）国外采用互溶剂土酸处理等技术提高酸化效果。（3）使用替换酸，如氟硼酸。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第四节 酸液及添加剂一、常用酸液种类及性能( (一一) )盐酸盐酸高浓度盐酸处理的优点酸岩反应速度相对变慢，有效作用范围增大；单位体积盐酸可产生较多的，利于废酸的排出；单位体积盐酸可产生较多氯化钙、氯化镁，提高了废酸的粘度，控制了酸岩反应速度，并有利于悬浮、携带固体颗粒从地层中排出；受到地层水稀释的影响较小。采油工程原理与设计采油工程原理与设计主要缺点：与石灰岩反应速度快
147、，特别是高温深井，由于地层温度高，盐酸与地层作用太快，因而处理不到地层深部；盐酸会使金属坑蚀成许多麻点斑痕，腐蚀严重；含量较高的井，盐酸处理易引起钢材的氢脆断裂。(二)甲酸和乙酸优点有机弱酸，反应速度比同浓度的盐酸要慢几倍到十几倍，适用于高温深井。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(三)多组分酸多组分酸是一种或几种有机酸与盐酸的混合物，主要起缓速作用，可以得到较大的有效酸化处理范围。(四)乳化酸乳化酸即为油包酸型乳状液，其外相为原油。要求：要求： 在地面条件下稳定(不易破乳)和在地层条件下不稳定(能破乳)。主要作用（或优点）粘度较高，能形成较宽的裂缝，减少裂缝的面容比，有利于延缓酸岩的反应速
148、度。酸滴不会立即与岩石接触，油酸乳状液可把活性酸携带到油气层深部，扩大了酸处理的范围。酸液并不与井下金属设备直接接触，可很好地解决防腐问题。采油工程原理与设计采油工程原理与设计主要缺点摩阻较大，施工注入排量受到限制(五)稠化酸指在盐酸中加入增稠剂(或称胶凝剂)，使酸液粘度增加。主要作用降低氢离子向岩石壁面的传递速度；由于胶凝剂的网状分子结构，束缚了氢离子的活动，从而起到缓速的作用。主要优点能压成宽裂缝、滤失量小、摩阻低、悬浮固体微粒的性能好等特性。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(六)泡沫酸用少量泡沫剂将气体(一般用氮气)分散于酸液中所制成。主要优点由于滤失量低而相对增加了酸液的溶蚀能力；
149、排液能力大，减少了对油气层的损害；粘度高，在排液中可携带出对导流能力有害的微粒。(七)土酸泥质含量高，碳酸盐岩含量少，油井泥浆堵塞较为严重而泥饼中碳酸盐含量又较低的油井。适用范围采油工程原理与设计采油工程原理与设计 二、酸液添加剂(一)缓蚀剂主要作用 减缓局部的电池的腐蚀作用机理 抑制阴极腐蚀； 抑制阳极腐蚀；在金属表面形成一层保护膜。(二)表面活性剂主要作用可以降低酸液的表面张力；减少注酸和排出残酸时的毛细管阻力；防止在地层中形成油水乳状物便于残酸的排出。采油工程原理与设计采油工程原理与设计(三)稳定剂主要作用防止氢氧化铁沉淀，避免发生地层堵塞现象(四)增粘剂和减阻剂主要作用延缓酸岩反应速度
150、，增大活性酸的有效作用范围可使稠化酸的摩阻损失低于水的摩阻损失。(五)暂时堵塞剂主要作用堵塞高渗透层段孔道，溶蚀低渗透层段。采油工程原理与设计采油工程原理与设计第五节 酸处理工艺酸处理效果影响因素井层选择、酸化技术选择、酸化工艺参数选择及施工质量等。一、酸处理井层的选择应优先选择在钻井过程中油气显示好、而试油效果差的井层。应优先选择邻井高产而本井低产的井层。对于多产层的井，一般应进行选择性(分层)处理，首先处理低渗透地层。对于生产历史较长的老井，应临时堵塞开采程度高、油藏压力已衰减的层位，选择处理开采程度低的层位。靠近油气或油水边界的井，或存在气水夹层的井，一般只进行常规酸化，不宜进行酸压。对
151、套管破裂变形，管外串槽等井况不适宜酸处理的井，应先进行修复，待井况改善后再处理。采油工程原理与设计采油工程原理与设计二、酸处理方式分类常规酸化(又称孔隙酸化)与酸压(1) (1) 常规酸化：常规酸化：在低于地层破裂压力、不压开裂缝的情况下，把酸液挤入地层的一种酸处理方式。主要作用解除井底附近地层的堵塞主要缺点面容比很大，酸岩反应速度很快，酸的有效作用范围很小。不适用于堵塞范围较大的油气层以及对于低产油井。(2) (2) 酸酸 压：压：在高于地层破裂下进行的一种酸化作业工艺。一般应用于碳酸盐岩地层，其核心问题是提高酸液的有效作用距离和裂缝的导流能力采油工程原理与设计采油工程原理与设计三、酸处理井的排液剩余压力(井底压力)大于井筒液柱压力自喷方式自喷方式剩余压力(井底压力)小于井筒液柱压力人工排液法人工排液法人工排液法人工排液法以降低液柱高度或密度的抽汲、气举法以助喷为主的增注液体二氧化碳或液氮法(结)
