石油工程概论

第二章

1、石油的定义：石油是多种碳氢化合物的复杂混合物，或是多种烃的混合物。

1、什么叫地质作用？地质作用可分为哪两大类？

答：由于自然力引起的地壳物质组成、内部结构、地表形态变化和发展的作用称为地质作用。

分为内力地质作用和外力地质作用。

2、地壳中分布着哪三大类岩石？他们之间是如何循环和转化的？

答：分为岩浆岩，沉积岩，变质岩。石油主要存在沉积岩中。

3、地质构造有哪些基本类型？

答：4个基本类型：倾斜岩层，褶曲构造，断层，裂缝。

4、什么叫地质时代和地质时代单位？地质时代单位有哪些级别？

答：表明地层形成先后顺序的时间概念叫地质时代。地质时代单位用来划分地球的历史时期。地质时代单位有五个级别：宙、代、纪、世、期。

5、简述地质时代和地质时代单位之间的关系。

答：地层单位是把对应的地质时代单位代、纪、世改为界、系、统，同时把早、中、晚或早、晚字样改为下、中、上或下、上。

6、什么叫生油层、储集层和盖层？储集层分为哪几大类？

答：生油层：由能够生成石油和天然气的岩层组成的地层。

储集层：具有一定的孔隙度和渗透性，能够储存油气等流体，并可在其中流动的岩层。

盖层：位于储集层之上能够封隔储集层，避免其中的油气向上逸散的保护层。

储集层分为3类：碎屑岩储集层，碳酸盐岩储集层，其他类型的储集层。

7、什么叫岩石的孔隙度？什么叫含油饱和度？

答：孔隙度：储集层岩石中孔隙的总体积占岩石总体积的比值。

含油饱和度：油层中含油体积与孔隙体积的比值。

8、什么叫岩石的渗透率？什么叫有效渗透率？什么叫相对渗透率？

答：渗透率：是岩石允许流体通过能力的一种度量。

有效渗透率：多相流体共存时，岩石对其中每种流体的渗透率。

相对渗透率：有效渗透率与绝对渗透率的比值。

9、圈闭可以分为哪三大类？

答：分为构造圈闭，地层圈闭，岩性圈闭。

10、什么叫油气运移和油气聚集？什么叫油气藏？

答：油气在地层内的任何移动都称为油气运移。

油气聚集：油气在圈闭中聚集，形成油气藏的过程。

油气藏：指在单一圈闭中具有相同压力系统的油气的基本聚集。

11、什么叫溶解气油比？

答：通常把某一压力温度下的地层原油在地面进行脱气后，得到1m3地面原油时所分出的气体体积称为该压力、温度下地层原油的溶解汽油比。

第三章

1、什么叫油气田？什么叫含油气盆地？

答：油气田指受同一局部构造面积控制的油气藏的总和。

含油气盆地是指在地质历史上曾经发生过油气生成、运移、聚集的沉积盆地。2、区域勘探和工业勘探分别可划分为哪两个阶段？

答：区域勘探分为普查和详查两个阶段。

工业勘探分为构造预探和油田详探。

3、地球物理勘探法分别包括哪些方法？

答：主要包括四类：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探。

4、地球化学勘探法的主要原理是什么？具体包括哪些方法？

答：通过检测地下油气向地表扩散的烃类物质以及油气在运移过程中与周围物质发生各种物理化学变化的产物，就可以研究地下油气的分布。

具体包括气测法、细菌法、土壤盐法等。

5、地质录井包括哪些方法？

答：5种：岩心录井、岩屑录井、钻时录井、钻井液录井、气测井。

6、地球物理测井主要包括哪些方法？分别主要有哪些用途？

答：主要有3种：电法测井、声波测井、放射性测井等。

第四章

1、油气田的早期评价包括哪些方面？

答：包括构造，油气水分布，油层和流体物性，油田压力系统，驱动类型及采收率研究等。

2、油气田的开发设计主要包括哪些内容？

3、何谓采油速度？

答：指年采出油量与地质储量之比。衡量油田开采快慢的指标。

4、什么叫采出程度和采收率？二者之间有何区别？

答：采出程度：油田某时刻累积采油量与地质储量之比。反应油田储量的采出情况。

采收率：油田采出来的油量与地质储量之比。

5、什么叫综合含水率？

答：指产水量占油水混合总产量的百分比，表示油田出水或水淹的程度。

6、何谓含水上升率？油田见水后，不同采出程度时所对应的含水上升率相同吗？

答：油田见水后，每采出1%的地质储量含水率上升的百分数，是衡量油田注水效果的重要指标。

7、什么叫油井的流动压力？什么叫采油压差？

答：油井正常生产时所测得的油层中部的压力称为流动压力。反映油井的自喷能力。

采油压差：油井关井时，油层压力处于平衡状态。当油井开井生产后，井底压力突然下降，由于油层内的压力仍然很高，就形成压力差，该压力差就称为采油压差。在相同的地质条件下，采油压差越大，油井的产量越高。

8、什么叫渗流？

答：流体在多孔介质中的流动。

9、渗透率的量纲是什么？其大小与哪些因素有关系？

答：量纲是u㎡，大小与孔隙通道面积的大小和孔隙的迂曲程度有关。

10、什么叫渗流速度？它与力学中所定义的速度是否相同？

答：渗流速度：指流体通过单位面积的体积流量。与力学速度不同，没有方向。

11、平面径向流的产量与哪些因素有关？其压力消耗的特点是什么？

答：产量与渗透率，厚度，供给压力，井底压力，流体粘度，圆形供给边界半径，井的半径有关。压力消耗的特点是从供给边界到井底，压力降落按对数关系分布，空间形态呈漏斗状。

12、试井按测试目的可分为哪两大类？

答：可分为产能试井和不稳定试井。

13、对于多油层油田，为什么要划分开发层系开采？

答：因为多层合采不能充分发挥每一个油层的作用，致使油井产量递减快，含水上升快，会影响油田的开发效果。

14、目前国内外油田应用的注水方式主要有哪几种？

答：有3种：边缘注水，边内切割注水，面积注水。

15、面积注水可分为哪些方法？采用面积注水方式的条件是什么？

答：方法有四点法，五点法，七点法，九点法，反九点法，正对式排状注水，交错式排状注水等。

条件：1、油层分布不规则，多呈透镜状分布。

2、油层的渗透性差，流动系数低。

3、油田面积大，构造不够完整，断层分布复杂。

4、可用于油田后期的强化采油，以提高采收率。

5、虽然油田具备切割注水或其他注水方式的条件，但为了达到更高的采油速度，也可采用面积注水方式。

第五章石油钻井

初步判明可能含有油气的构造位置后，必须通过打探井穿透油气层的方法予以验证，此外，还可在钻井过程中利用各种录井方法和地球物理测井方法最终确定含油面积。油藏储量、地层压力、地层岩石物性等地质要素，为油气藏的开发提供可靠依据。

第一节，钻井方法

目前，世界上广泛采用钻井方法取得地下石油和天然气；在钻井发展中，顿钻逐渐地被旋转钻代替，井身结构从复杂到简单，井眼直径日趋缩小

旋转钻井发展四个过程：

一、概念时期，二、发展时期，三、科学化钻井时期，四、自动化钻井

时期

现代钻井工艺技术将围绕一下三个方面发展：

1.提高钻井速度

2.保护生产层，降低油气层的污染和损坏

3.改善固井、完井

技术，适应采油要求，延长油气井寿命

冲击钻井法：冲击钻井是一种古老的钻井方法，也是旋转钻井方法出现以前唯一的钻油气井的方法，他是将破碎岩石的工具提升到一定高度，借助钻头本身的重力冲击井底，击碎岩石，然后打捞岩屑，以便继续钻井，钻井速度较慢，冲击钻井法又称顿钻钻井

旋转钻井

提高钻速的根本途径就是改变钻井方法，这正是旋转钻井产生的原因，旋转钻井的实质是：钻头在压力的作用下吃入岩石，同时在转动力矩的作用下连续不断地破碎岩石，被破碎的岩屑由地面输入的钻井液及时带走，钻井液连续不断的清洗岩屑，旋转钻井通常也成为转盘钻。现代旋转钻井的工艺过程表现为四个环节，即钻井、获取地质资料、完井、安装

为了减少无益能量损失，1940年前后出现了井下动力钻井方法，井下动力钻井设备与旋转钻井基本相同，只是钻头不再由转盘带动旋转，而是由井下动力钻具直接驱动，典型的井下动力钻具是涡轮钻具，井下动力钻井在打定向井中广泛应用

井身结构：导管，表层套管，中间套管（技术套管），油层套管

第二节钻井设备及工具

钻井设备包括地面钻井设备（石油钻机）以及钻头、钻柱等

1.钻机组成：起升系统，旋转系统，循环系统，动力设备，传动系统，控制系统，底座，辅助设备

2.井口工具

为了起下钻具和旋卸钻具，需要使用吊钳、吊卡、卡瓦等手动井口工具

3.防喷器

一般每台钻机配备3-4套防喷器，如闸板防喷器、旋转防喷器和万能防喷器；闸板防喷器包括单闸板、双闸板、三闸板三种。闸板的结构有盲闸板、孔闸板、剪刀闸板

大多数防喷器有手动和液动两套控制装置

钻具

井下钻井工具简称钻具

钻柱是从钻头到地面全部管住的总称

钻柱的作用：1.起下钻头2.施加钻压3.传递动力4.输送钻井液

钻柱组成：钻铤，钻杆，方钻杆，配合街头

钻铤：又叫加重钻杆，下面与钻头相连，用自身重力给钻头施加压力

特点：壁厚，强度和刚度大，受压后不易弯曲，有利于钻直井眼

钻杆：连接在钻铤和方钻杆之间，单根钻杆称为单根，2-3根称为立根

方钻杆：接在钻柱的最上部，他的多边形截面与方补芯内孔相配合，方钻杆进入转盘后只能上下移动，为了避免接单根后方钻杆入不了转盘，方钻杆的长度一般比钻杆长2-3米

配合接头：用于连接统一和谐钻柱

复合钻柱：基本钻柱加三器（扶正器、减震器、震击器）

扶正器：对钻头起导向和扶正作用，通常要介入几个扶正器，下扶正器紧接在钻头之上，中扶正器距离钻头约十几米

减震器：吸收钻井过程中所产生的冲击和振动载荷，从而提高钻头寿命，减轻钻铤以及其他井下钻具的疲劳，减震器一般都装在靠近钻头的地方

震击器：卡钻时，解卡

钻头

钻头是破碎岩石，形成井眼的主要工具

钻头分类：刮刀钻头，牙轮钻头，金刚石钻头

刮刀钻头：旋转钻井中最早使用的一种钻头，结构简单，制造方便

牙轮钻头：使用最广泛的钻头

金刚石钻头：以金刚石做工作刃的钻头，主要由金刚石、胎体、刚体和接头四部分组成

第三节钻井液

钻井液是指满足钻井与完井工程所需要的多功能循环流体，由于在旋转钻井中绝大多数是使用液体，少量使用气体或者泡沫，因此钻井流体也称作钻井液，目前使用最广泛的是水基钻井液，因此钻井液也常称为泥浆

钻井液成分及作用：

作用：1.清洗井底，携带岩屑2.冷却和润滑钻头，钻柱3.形成泥饼保护井壁4.控制与平衡地层压力 5.悬浮岩屑和加重剂 6.提供所钻地层有关资料7.将水功率传给钻头8.防止钻具腐蚀

成分：1.水2膨润土3.化学处理剂4油5气体；这些成分在各类钻井流体中所形成的的分散系不同，所起作用也不同，钻井液是一种多相不稳定体系，包括悬浮体、胶体、真溶液，其中起主要作用的是胶体

钻井液性能：密度、粘度、触变性和切力、失水量与泥饼、PH值、含砂量、含盐量稳定性泥饼的作用：1.控制失水2.润滑，减少钻具转动的动力消耗，另外一方面可以防止粘附卡钻3.泥饼胶结性好，巩固井壁作用强，可以防止松散地层的剥蚀掉块和坍塌4.泥饼可压缩性好，在深井段可以进一步降低失水，巩固井壁

钻井液稳定性分析：1.固相是否容易下沉以及沉降的快慢2.粘土颗粒是否容易粘接变大

第五节固井

在钻成的井中下入高强度钢质套管，并在井筒与套管形成环形空间中填好水泥的过程称为固井作业；固井是油气井建井过程中的关键环节，固井质量的好坏是衡量一口井质量的重要指标

固井技术的主要内容包括套管柱设计和注水泥设计

第六节完井

完井是钻井工程的最后一个环节，主要包括钻开生产层、确定井底完成方法、安装井底和井口装置以及试油投产。

油气层伤害的原因：1.使产层中的粘土膨胀2.破坏油气流的连续性3。降低水锁效应，增加油气流动阻力4、在地层孔隙内生成沉淀物5、钻井液固相颗粒泥侵

保护油气层措施：1.针对油气层的特点采用合理的完井方法2.合理选择钻井液密度，尽量减少液柱压力与地层压力之间的压差3.在钻井液中加入桥堵剂，减少固相颗粒侵入，提高钻井液的矿化度或者抑制钻井液的失水量，减少水侵的危害4.使用表面活性剂处理钻井液，降低原油与钻井液滤液之间的表面张力，减少油气流在孔隙通道中的流动阻力5.打开油气层时使用合适的钻井液类型

井底完成方法：1.裸眼完井法（简单省钱）2.射孔完井法（使用最广泛）3.割缝补管完井法（是在裸眼完成的井中下入割缝补管的完井方法，该方法分为先期与后期两种工序，在直井、定向井以及水平井中采用）4.砾石充填完井法（适用于胶结疏松、出砂严重的地层）

井口完井装置：是装在地面用以悬吊和安放各种井内管柱，控制盒引导井内油气流出或地面流体注入的完井设备

组成：套管头，油管头，采油树三大部件

完井工艺

经常进行的工作有射孔，下油管，安装井口装置，诱导油气流，完井测试，酸化投产

第六章

采油方法：自喷采油，气举采油，有杆泵采油，无杆泵采油

机械采油方法

?自喷采油：完全依靠流体自身的能量将原油采出地面的方法叫自喷采油法，这样的生产井叫自喷井。

?优点：不需要补充能量，设备简单，操作方便,投资少,尽管自喷井数少，但产量很高。

经济效益高。

油井自喷的条件：

gH —井内静液柱压力 P fr —摩擦阻力 P t —油压

一、油井流入动态

1、采油指数

油井日产量与生产压差的比值。 它表示单位生产压差下油井的日产量, 用以衡量油井的生产能力。

如果油井既产油,又产水：

2、油气两相渗流的流入动态

单相渗流时，IPR 曲线为直线 在不同的开采时期，地层中含气饱和度不同，

采油指数不同。IPR 曲线不是平行后退，而是随地

层压力变化，呈外凸的曲线。

P wf q

溶解气驱，不同时期IPR 曲线不平行P wf

q 弹性驱IPR 曲线平行后退

随着原油不断采出，,S g , K o

Pr

无因次IPR 曲线

无因次坐标系：

横坐标：不同流压下的产量与最大产量比值

纵坐标：流压与地层压力的比值，无因次。

q/q omax

10P wf /Pr

1

在不同条件下，

IPR 曲线不同，但无因

次IPR 曲线基本重合，

可近似地用一条无因次

IPR 曲线来代替。

描述无因次IPR 曲线的方程叫Vogel 方程。

已知地层压力，只需一个点的生产数据就可作出IPR ，否则要4至5个实测点的生产数据才能作IPR 曲线，或已知两个稳定生产点的数据，可作出IPR 曲线。

利用Vogel 方程作IPR 曲线误差早期5%，晚期20%，且绝对误差较小。

二、垂直管流

1、混气液密度

持液率(H L ):单位管长内液体体积与油管容积的比值。

持气率(H G ):单位管长内气体体积与油管容积的比值。

则混气液密度:ρm =ρG H G +ρl H L =ρG （1-H L ）+ρl H L H G +H L =1

2、滑脱现象

由于油气密度不同，在垂直管中气体比液体上升快的现象称为滑脱现象。两相的速度差叫气体的滑脱速度 v S = v G -v L v G ：气相真实速度 v L ：液相真实速度

密度所引起的压力变化是油气流动时 不可避免的压力损耗,叫有效损耗。

滑脱引起的压力变化叫滑脱损失。

3、垂直管气液两相管流的流型

纯液流: 从井底到井筒压力等于P b 的点之间。无气相,管内流动的是均质液体，叫纯液流，流体密度最大，压力梯度最大,压力分布曲线为直线。

泡 流： 管内从压力等于P b 起，有天然气析出，呈现泡状,分散在液相中。随着油流上升，压力下降, 气泡渐渐膨胀，液相是连续相，气相是分散相。这时气体的体积流量仍较小。总流量不大，流速较低，摩阻小，密度比纯液流低，但滑脱损失较大,压降分布曲线呈上凹型。 段塞流：随混气液上升,压力下降,小气泡膨胀成大气泡。当气泡断面几乎与油管直径相当时,井筒内形成一段气，一段液的流动结构。气段外有液膜。液相仍是连续相，气相是分散相。气体体积流量较泡流大,摩阻较泡流大,密度较小,滑脱较小。气段膨胀时顶着液段上升,举油效果好,总的压力损失最小。

环流(过渡流)：气体体积膨胀，气段增长,液段被突破,气段与上部气段相连形成中心是气、外环为液膜的流态。液体靠中心气流的摩擦携带作用向上运移。气相、液相均为连续相。这时体积流量较大,密度小。压降以重力为主过渡为以摩阻为主。总压降比段塞流大，压降曲线呈上凸型。

雾流： 气体体积流量越来越大,管壁的油膜越来越少,液相主要以雾状分散到气相中。气为连续相，液为分散相。这时密度很小,但流速很大,压降主要消耗在摩阻上。压降梯度变得更大,压能损失更为严重。 H

P 油气沿井筒喷出时的流型变化示意图Ⅲ

Ⅱ

Ⅳ

Ⅰ—纯油流；Ⅱ—泡流；

Ⅲ—段塞流；Ⅳ—环流；Ⅴ—雾流

三、嘴流动态

1、油嘴流动的特点

套压(Pc):指示油管和套管环空的压力。

油压(P t):原油举升到井口时的剩余能量,又是通过油嘴的动力.

回压(P B):油嘴后剩余压力,又是地面管线流动的动力

3、临界流动

油气流速可达临界速度，油嘴前后宛若两个系统。

临界流速—流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度，即声速。

临界流动状态—流体达到临界速度时的流动状态。

4、单相气体嘴流

根据热力学,临界压力比:

K—气体的绝热指数，K=C P/C V，C P—定压比热；C V—定容比热.

对于空气k=1.4，（P B/P t）c= 0.528对天然气K=1.3，（P B/P t）c= 0.546 气体大都在0.5左右。当P B/P t≤0.5，即P t≥2P B时，油气混合物在油嘴中的流动可达到临界流动状态，这时,油气流量变化与回压无关,仅由P t决定。

当油压P1达到地面回压P2的两倍时，气体通过油嘴的流动就可以达到临界流动状态。

在临界流动条件下，气液比、油嘴直径一定时，油嘴流量取决于油压。

因此，油嘴的作用：

(1)改变油井的工作制度，控制油井产量。

(2)分隔咀前咀后的流动,保持油井生产稳定

四、自喷井的协调

油井稳定生产时，整个流动系统必然满足质量守恒和能量守恒，也就是说，自喷井的四个流动过程必须相互衔接、相互协调。

1、四个流动过程

(1)地层渗流：遵守渗流规律,IPR曲线；

(2)垂直管流：两相流动规律,油管曲线；

(3)咀流：多相咀流规律,咀流曲线；

(4)地面管流：被油嘴分隔开。

气举采油

自喷后期地层能量下降，所提供的压力小于举升时要消耗的压力，油井停喷。

当油井自喷能力减弱时，向井中注入高压气体，降低井中油流密度，使油喷出地面。这种生产方法叫气举采油法。

方法：连续气举，间歇气举；采取何种方法取决于井的生产特征

一、特点

优点：井口、井下设备简单，气举不受套管尺寸限制，生产灵活，管理比较方便。适用范围广，尤其适用于海上采油、深井、斜井、含腐蚀性气体或含砂多、不适于泵抽的油井。缺点：地面设备复杂、投资大、需要气源，要求套管能承受高压。

二、气源

1、要求：(1)具有足够的压力，(2)必须不含氧气。

2、来源：(1)高压天然气。(2)低压天然气，经压缩机加压注入。

三、气举系统构成

1、压缩站；

2、地面配气站；

3、单井生产系统；

4、地面生产系统。

重点：单井生产系统。地面生产系统与其他举升方式基本相同

四、气举装置类型

1、开式气举装置：无封隔器；地面注气压力波动会引起油套环空液面升降,每次关井后,必须重新卸载。

2、半闭式气举装置：单封隔器完井；注入气不能从油管底部进入油管。且油井一旦卸载，流体就无法回到油套环空。适用于连续气举和间歇气举。

3、闭式气举装置：单封隔器及单流阀完井与半闭式装置类似，并在油管柱底端装有固定单流阀。避免了开式装置的弊端，使高压气体和井筒液体不能进入地层。

五、气举的启动压力和工作压力

1、气举前状态：油井停喷时,油管和环空液面处于同一位置

油管和套管内的液面最终会上升到一定位置并稳定下来，这时的液面叫静液面

油井稳定生产时的环空液面叫动液面

有杆泵采油：

用深井泵采油的井叫抽油井

生产井：机械采油方法，自喷采油方法

机械采油方法：气举

深井泵：有杆泵，无杆泵

有杆泵一般是指利用抽油杆上下往复运动所驱动的柱塞式抽油泵。

一、有杆抽油装置(Sucker Rod Pumping）：地面驱动设备抽油机，井下设备抽油泵，传动动力的连接部件抽油杆

1.抽油机：游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄机构、减速机构、动力设备和辅助装置等四部分组成。

类型：常规型，异相型，前置型

2.抽油泵：有杆泵采油的井下设备

基本要求：结构简单、强度高；工作可靠，使用寿命长；便于起下，而且规格类型能满足不同油田的采油工艺需要。

组成：工作筒，柱塞，固定阀，游动阀

工作原理：柱塞上下运动一次称为一个冲程，在一个冲程内，泵完成一次进液和排液过程泵的吸液条件是泵内压力低于沉没压力。沉没压力是指作用在泵吸入口处的环空液柱压力

下冲程是泵向油管的排液过程，排除条件是泵内压力高于柱塞以上的液柱压力

根据安装方式不同，有杆泵分为管式泵和杆式泵

3、抽油杆柱：上经光杆连接抽油机，下接抽油泵的柱塞，其作用是将地面抽油机悬点的往复运动传递给井下抽油泵。

组成：光杆，抽油杆，接箍和一些附属器具。

附属器具：

光杆: 位于抽油杆最上端,其作用是连接驴头钢丝绳与井下抽油杆，并同井口盘根配合密封抽油井口。

加重杆: 用于大泵抽油、稠油井和深井，抽油杆柱的下部采用加重杆，防止抽油杆柱下部发生纵向弯曲,减少抽油杆的断脱事故。

抽油杆扶正器: 用于斜井和丛式井，使抽油杆处于油管中心，不直接与油管接触，减少抽油杆的磨损、振动和弯曲。

还有用于减少抽油杆振动的减振器、防止抽油杆接箍旋松的防脱器等。

二、抽油机悬点载荷

1.静载荷：包括抽油杆柱自重和液柱重力，其大小与悬点的运动状态无关，但在上下冲程捉弄不同

(1)抽油杆柱重力：

(2)作用在柱塞上的液柱载荷：

上冲程中悬点静载荷由抽油杆柱在空气中的重力和柱塞以上环形液柱的重力组成，下冲程中悬点静载荷仅为抽油杆柱和液体中的重力

2.动载荷：惯性载荷和振动载荷

3、摩擦载荷：(1)抽油杆柱与油管之间的摩擦力F1

(2)柱塞与泵筒之间的摩擦力F2

(3)抽油杆柱与液柱之间的摩擦力F3

(4) 液柱与油管之间的摩擦力F4

(5) 液体通过游动阀的阻力F5

4、悬点最大和最小载荷

悬点最大和最小载荷是进行抽油杆柱设计和合理选择抽油机的重要依据

上冲程的最大载荷：

发生在下冲程的最小载荷：

因抽油杆柱的实际动载荷难以准确预测，悬点最大和最小载荷的计算都只能是近似的

三、泵效分析

实际产液量与泵的理论排量之比称为泵的容积效率，油田习惯称之为泵效。

影响泵效的因素：

（1）抽油杆柱和油管柱的弹性变形的影响;

（2）气体和泵充不满的影响;

（3）漏失的影响;

（4）地面脱气和冷却后液体体积收缩的影响

泵的充满系数：

表示泵在工作过程中被液体充满的程度

充满系数越高，泵效越高

提高充满系数的途径：

(1)尽量减小防冲距,以减小余隙。

(2)适当增加泵的沉没度以提高泵的沉没压力

(3)使用气锚，使气体在泵外分离。

3、漏失对泵效的影响

(1)泵排出部分漏失:柱塞与衬套的间隙漏失、游动阀漏失，均会减少泵内排出的液量。

(2)泵吸入部分漏失固定阀漏失会减少进泵的液量。

(3)其他部分漏失：由于油管丝扣、泵的连接部分及泄油器密封不严所产生的漏失都会降低泵效。

漏失原因:井内液体含腐蚀性介质、油井出砂、结蜡、磁化现象导致漏失、井身弯曲4、提高泵效的措施：(1) 使用油管锚减少冲程损失λ=λr+λtλt=0 λ=λr

(2)调小防冲距

为了防止碰泵，要求活塞下死点与固定凡尔有一定的距离，叫防冲距。

防冲距越小，Vs越小，K↓，β↑

反之，防冲距越大，越保险。

(3)选择合理的下泵深度

λ∝ L p2, L p小, λ小。P大,L p就大，λ可能大，会降低泵效;

就气体影响而言,P越大,则R越小,可提高泵效；

要对比分析，综合考虑。要有一定的沉没度，使泵效最高的沉没度。

4) 选择合理的泵径

λ∝ D2D越大λ就越大深井不宜用大泵。

(5) 选用大S

K=V s/V p, V s与冲程无关，V p∝ S p S↑S p↑K↓β↑，气体影响下降

(6)安装气锚,减少进泵气量

上冲程：气体有向上分速度一部分气体被挡在气锚外，另一部分气体刚进气锚又流向顶部。下冲程：气锚内气体被分离掉,气泡直径越大,效果越好,但不能成段塞。环空越大越好，液流速度越低越好。长度越长越好。

总之

(1)一般油井：选长冲程、小泵径、中冲数

S↑K↓β↑ηs↑

D↓λ↓ηs↑

(2)稠油井：大泵径(流动阻力小)，长冲

程，小冲数，充满系数大。

(3)连喷带抽井：压力较高，油气比低，

井以大冲数诱喷。

四、抽油机平衡

1. 不平衡原因

(1)上冲程: P u=W r+W l电机对驴头作功P u S

(2)下冲程: P d=W r＇驴头对电机作功P d S 电机不但无载荷还吸收功,做功不平衡

2.危害

(1)电机不储能、浪费；

(2)负荷不均匀，发生激烈振动，影响寿命

(3)破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响杆、泵工作。

3.平衡方式：目前游梁式抽油机平衡采用气动平衡和机械平衡两种方式。其中，机械平衡又分为：

(1)游梁平衡（beam balance）(2)曲柄平衡（crank balance）(3)复合平衡（combined balance）

4.平衡原理：下冲程过程中以某种方式把抽油杆柱所放出的能量、电动机提供的能量储存起来，到上冲程时再释放出来帮助电动机做功。

无杆泵采油：

分类：潜油电泵ESP （Electric Submersible Pump）水力活塞泵HP (Hydraulic Pump) 水力射流泵HJP (Hydraulic jet Pump)潜油螺杆泵PCP (Progressing cavity Pump)

特点：不需抽油杆柱，减少了抽油杆断脱和磨损带来的作业、修井费用。更适合于特殊井身结构油井的开采。

1.潜油电泵（ESP）

地面电源通过变压器、控制屏和电缆将电能输送给井下电机，电机带动多级离心泵叶轮旋转，将电能转换为机械能，把井液举升到地面。

潜油电泵系统部件：电机、保护器、气液分离器、多级离心泵、电缆、接线盒、控制屏和变压器。

可选用附属部件：单流阀、泄油阀、扶正器、井下压力测量仪表和变速驱动装置。

2.水力活塞泵（HP）

水力活塞泵是靠液压传递动力的无杆抽油设备，他是从地面把高压动力液注入井内，驱动马达运转

3.水力射流泵（HJP）

水力射流泵简称射流泵，生产系统由地面储液罐。地面高压泵和井下射流泵组成

射流泵井下无运动部件

4.螺杆泵（pcp）

适用于高粘。高含砂、高含气原油的开采。

螺杆泵采油成为稠油冷采、聚合物驱油田的主要举升方式