抽油泵组成课件.ppt
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- 抽油泵 组成 课件
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1、School of Energy and Power Engineering 储集在储油层中的石油依靠天然能量或人工能量储集在储油层中的石油依靠天然能量或人工能量流至矿场油库和输气管首站的过程由三部分组成:流至矿场油库和输气管首站的过程由三部分组成:(1)石油由地层向井底的流动;石油由地层向井底的流动;(2)石油沿井筒由井底向井口的流动;石油沿井筒由井底向井口的流动;(3)石油在地面集输系统内的流动。石油在地面集输系统内的流动。第一章第一章 油田的开发和开采油田的开发和开采School of Energy and Power Engineering 第一节石油由地层向井底的流动School o
2、f Energy and Power Engineering(一一)石油的生成、运移和聚集石油的生成、运移和聚集(二二)油气藏的分类油气藏的分类(三三)油田、油层、油藏油田、油层、油藏 一、油田、油层、油藏School of Energy and Power Engineering 一、油田、油层、油藏 水中的微生物死后沉积于水域的底部,随后被沉积的泥砂所掩埋,这些尸体再地下高温、高压和缺氧的条件下分解成石油。石油是与有机生命无关的碳和氢在地壳内部的高温、高压下产生化学反应生成的。目前一般以为主。School of Energy and Power Engineering 一、油田、油层、油藏
3、 背斜构造 断层构造 不整合构造 透镜状储油构造 School of Energy and Power Engineering 一、油田、油层、油藏 School of Energy and Power Engineering 运移、聚集起来的并具有工业开采价值的油气藏有各种类型,如油藏、气藏等。通常是以在地面条件下每生产1 m3原油伴随生产出的天然气体积来分类的。具体的分类方法是:在地面条件下气、油体积比为R,当 R17800 -气藏 当 890R17800 凝析气藏 当 R890 油藏 但是这样的分类并不严格,较为科学的分类方法是应用石油的压力温度相态图来划分油气藏的分类。School o
4、f Energy and Power Engineering(二)油气藏的分类泡点线露点线School of Energy and Power Engineering 油层的厚度,薄的仅几厘米,厚的可达几百米。油层的厚度,薄的仅几厘米,厚的可达几百米。油层内并不是所有地方都含有石油,油层内独油层内并不是所有地方都含有石油,油层内独立的含油地区称为油藏,它是储油的最小单元立的含油地区称为油藏,它是储油的最小单元.(三)油田、油层、油藏School of Energy and Power Engineering 第一节石油由地层向井底的流动当前世界上已开采的石油绝大多数来自沉积岩油层,如砂岩、石灰
5、岩等。砂岩油藏主要是孔隙储油,石灰岩油藏主要是裂缝或溶洞储油。石灰岩的裂缝或溶洞很难找到代表性岩样,因而研究得还很差。School of Energy and Power Engineering :岩石的孔隙体积Vp同岩石总体积Vf之比,用 表示。fpVV :是岩石所具有的总孔隙体积Vtp同岩石总体积Vf之比,用a 表示。ftpaVVSchool of Energy and Power Engineering 砂岩的孔隙直径大于0.0002毫米的孔隙为有效孔隙,小于0.0002毫米的孔隙为无效孔隙。:有效孔隙体积Vep 同岩石总体积Vf 之比,用e 表示。(一)储油岩石的孔隙度fepeVVSc
6、hool of Energy and Power Engineering(1)含油饱和度:孔隙中原油总体积Vo与有效孔隙总体积Vop之比,用So表示。feoopooVVVVS(二)储油岩石中流体的饱和度School of Energy and Power Engineering(2)原始含油饱和度)原始含油饱和度:油藏开采前的含油饱和度。(3)含水饱和度)含水饱和度:岩石孔隙中水的总体积Vw占有效孔隙总体积Vep的分数,用Sw表示。feWWVVS(二)储油岩石中流体的饱和度School of Energy and Power Engineering 岩石允许流体通过的能力用渗透率表示,它决定于
7、岩石孔隙的结构。(1)绝对渗透率 在实验室中用空气测定出的岩石渗透率(或称空气渗透率,仅有单相流体)。(三)储油岩石的渗透率School of Energy and Power Engineering 对于单相流体,根据绝对渗透率的高低可将油层分为:低渗透率油层:0.1微米2 以下中渗透率油层:0.10.5 微米2 之间 高渗透率油层:0.5微米2 以上(2)有效渗透率)有效渗透率表示岩石中有多相流存在时,岩石允许每相流体通过的能力。(3)相对渗透率)相对渗透率表示岩石中有多相流存在时,每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率之比。School of Energy and Power Engin
8、eering 油藏枯竭时,已开采出来的原油累计数量与原油原始地质储油藏枯竭时,已开采出来的原油累计数量与原油原始地质储量之比。量之比。原始含油饱和度残余油饱和度原始含油饱和度原油采收率 通过计算结果可知,即使在最理想的情况下,油藏最终采收率也只能达到80%。被废弃的油藏中仍然含有大量的石油。依靠地层自身能量开采的油藏,其采收率一般仅为15%20%。(三)储油岩石的渗透率 前苏联的采收率:40年代20%;60年代44%;70年代50%;80年代60%65%;School of Energy and Power Engineering 随着油藏的开采,油层压力下降,在上覆岩层的压力下油层岩石颗粒变
9、形,使其间的孔隙体积减小。储油岩石的这种性质称为压缩性。储油岩石压缩性的大小以压缩系数Cf表示。pVVCfpf1式中:体积为Vf的岩石,压力改变时其孔隙体积的变化量。00tfewwggCCS CS CS C综合压缩系数CtSchool of Energy and Power Engineering (1)油藏压力 油藏深度与压力有一定的内在联系。三、油藏流体的物理性质School of Energy and Power Engineering (由于油藏上覆岩石中含有水分,因此油藏压力po大致可用同油藏埋深H相等的一段水柱压力来估算:45101010HHpo计算油藏压力误差范围约在20%之内。
10、三、油藏流体的物理性质School of Energy and Power Engineering 油藏温度随其埋深的增加而升高,平均每加深34米温度增高1。实际上,油藏埋深与温度的关系与上述平均值有一定差异。天然气的分子量约为1620,标准状态下的密度为0.730.9公斤/米3。天然气能溶解于原油内。它在低压下的溶解系数比高压下的溶解系数大得多。三、油藏流体的物理性质School of Energy and Power Engineering:压力增高一个单位,溶解于单位体积液体内气体体积称为溶解系数。(根据亨利定律,溶解于单位体积液体内单组分气体的体积与压力成正比。但天然气在原油中得溶解量
11、不遵循亨利定律。)油藏中气体全部溶解于原油中所需的最低压力称为油藏的饱和压力,即石油的泡点压力。油藏原油的密度和粘度取决于它本身的组成、油藏温度和压力以及原油中的溶气量。三、油藏流体的物理性质School of Energy and Power Engineering 由于油藏原油中溶有大量天然气,所以它比地面脱气原油具有更大得可压缩性。综上所述,油藏原油溶气后,密度降低、粘度减小,有利于原油在地层中流动,可提高油藏的采收率,因此采油时希望天然气尽量溶解于原油中,不让它分离出来。包括油藏的底水或边水、含油气区的束缚水,还有外来水等。油层水的成分复杂,由于同地层岩石及石油长期接触,一般总是含有相
12、当多的金属盐类。油层水可分为氯化钙型水(硬水)和碳酸氢钠型水(碱性水)两大类。三、油藏流体的物理性质School of Energy and Power Engineering 由于天然气在水中的溶解度很小,比如10MPa下溶解度仅12标米3/米3,因而其体积系数很小,这意味着油层水从油层流至地面的过程中其密度变化不大,油层水的体积压缩系数一般为(45)10-5 1/MPa。三、油藏流体的物理性质School of Energy and Power Engineering 油藏采收率取决于油藏的地质情况和开采油藏的方法,其变化范围为0.10.8之间。四、油藏的地质储量和可采储量00/(1000
13、)eGFhSBSchool of Energy and Power Engineering 五、油藏驱动能量及驱动方式 油井钻成后,当油井的井底压力足以克服石油沿井筒流至地面所需的能量时,油层中的石油就能自喷到地面。当驱使石油流出油层的能量称驱动能量。主要利用什么能量来开采石油油田的驱动方式。油田的驱动能量和驱动方式主要有以下几种。油层中有广大的含水区,如含水区和地面相通,School of Energy and Power Engineering 且连通性较好并有地面的补充,则随着石油的开采,油层内空出的体积被地下水所占据,这就形成了天然水压驱动。通过专门的注水井向油层补充水,以维持油层的压
14、力,这称为人工水压驱动。当水的供应十分充足,采出原油所亏空的体积能及时而充分地被水所补充,油层压力基本不变,没有弹性能量出现时,称为刚性水压驱动。五、油藏驱动能量及驱动方式School of Energy and Power Engineering 刚性水压驱动的特点:当以高于油藏饱和压力的刚性水压驱动方式开采石油时,油层中石油以单相流向井底,油井附近的油层压力、油井产量和气油比在开采过程中基本保持不变。(3)弹性水压驱动)弹性水压驱动 当进入油藏的水量不足以补偿油井的产油量时,油层压力和油井产量下降,岩石、油、水的体积膨胀,弹性能量参加了驱油,称为弹性水压驱动。如在开采的某一阶段油藏压力高于
15、石油泡点压力,则气油比也基本不变。五、油藏驱动能量及驱动方式School of Energy and Power Engineering 水压驱动的特点:由于油层的能量不断得到补偿,油藏的采收率较高。刚性水压驱动的以上。2.气压驱动气压驱动 带有气顶的油藏,依靠气顶的膨胀能量来开采石油称为气压驱动。在气驱过程中,油气界面不断向下推移,含油部分逐渐缩小,在油藏内部是单相的石油流向井底,井底内的附近岩石内的含油饱和度近似不变,因此其生产特点和水驱油藏相似。气压驱动也分为和。五、油藏驱动能量及驱动方式School of Energy and Power Engineering(1)刚性气驱:当在气顶
16、上注入气量和产油量相当,油层压力基本不变时,称为刚性气驱。(2)弹性气驱)弹性气驱:当注入气量不足以补偿出油量或未注气当注入气量不足以补偿出油量或未注气时,油藏压力下降,岩石、油、水体积膨胀而产生的弹性力也时,油藏压力下降,岩石、油、水体积膨胀而产生的弹性力也参加驱油,此时称为弹性气压驱动。参加驱油,此时称为弹性气压驱动。气压驱动的气压驱动的低于水压驱动,一般为低于水压驱动,一般为30%30%。3.溶解气驱溶解气驱没有气顶的封闭油藏,若边水或底水不够活跃,不能有力地驱没有气顶的封闭油藏,若边水或底水不够活跃,不能有力地驱使石油流向井底,即没有任何外界能量来源,仅依靠溶解于原使石油流向井底,即没
17、有任何外界能量来源,仅依靠溶解于原油中气体的能量开采石油的方式称为溶解气驱。油中气体的能量开采石油的方式称为溶解气驱。五、油藏驱动能量及驱动方式School of Energy and Power Engineering 开采初期随着石油的开采,油藏压力下降,岩石、油水的弹性能量驱使石油流向井底。当油藏压力下降至油藏饱和压力以下时,原油中便有溶解气分离出来,在油藏中出现许多分散的小气泡,体积增大,把油推向油井。随着开采时间的延续,油藏压力进一步下降,从原油中析出的气体逐渐增多,使油气混合物不断流向井底。溶解气驱的特点溶解气驱的特点:由于在开采过程中没有外界能量的补充,其油藏压力下降很快。五、油
18、藏驱动能量及驱动方式School of Energy and Power Engineering 在油藏压力下降至石油饱和压力以下时,气油比急剧上升,直至油藏的枯竭阶段气油比才急剧下降,油藏产量在短期内能维持在一定水平,以后即急剧下降,然后在很低的水平上能维持较长的一段时间。溶解气驱开采的有效期很短,因此不论从资源利用或生产上来看均十分不利。另外,由于油藏开采其间产量和气油比变化较大。溶解气驱开采只适用于油层内油藏极其分散的透镜状小油藏。五、油藏驱动能量及驱动方式School of Energy and Power Engineering 4.重力驱动重力驱动 依靠原油本身所受的地心引力驱动的
19、称为重力驱动。重力驱动开采的油藏,原油只能流至井筒内的某一高度,需借助外界的能源来使油流至地面。这类油井以开采成本高于油井产值而终止其生产。在油田开采过程中往往是各种能量的综合利用。驱动方式是指整个油田上主要依靠的哪一种能量来把石油开采出来的方式。在油田开采过程中,应力求把油田驱动方式转变为最有力的压力驱动方式,使产量稳定,采收率提高。School of Energy and Power Engineering 六、石油向井底的流动 由于油层岩石物性的不均匀性,油层中又同时存在多种流体,因而石油向井底的流动规律极其复杂。下面仅讨论一种最简单、最理想的情况即单相均质不可压缩流体的稳定流动:油层岩
20、石的物性是均匀的;油井供油范围内的油层中只有溶气原油和束缚水,其物性(密度、粘度等)不随流体在油层中所处位置的不同而变化;流体在油层中的压力和流速也不随时间而改变。油层压力高于石油饱和压力,且在刚性水压驱动方式下,石油向井底流动就近似于上述的流动。School of Energy and Power Engineering 七、油井增产措施 油井附近油层岩石的渗透率是影响油井产量的重要因素。对于渗透率低的油层或在钻井过程中受到泥浆侵害降低了井底附近油层岩石渗透率的油井,常采用水力压裂和酸化处理等措施提高油井产量。1.油层的酸化处理油层的酸化处理 酸化处理是将按要求配置的酸液从地面经井筒注入油层
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