採油方式

採油方式是指使原油從地層抽汲到地面的方法，從客觀的地下能量來看，可分為自噴採油和人工舉升兩種。

基本介紹

• 中文名：採油方式
• 外文名：Oil production method
• 分類：自噴採油、人工舉升
• 自噴原理：依靠油層自身的能量
• 人工舉升：氣舉、有桿泵、無桿泵採油
• 選擇依據：油層物性、壓力等

簡介

採油方法主要有自噴採油和人工舉升兩種。在油井的開發過程中，當對油井試油後，會根據油井的油層物性、壓力，選擇合適的開採方式。

在實際生產中，油層物性好、壓力高的油井，油氣可自噴到地表，即自噴採油。油層物性差、壓力低的油井，當地層能量不足以將油氣舉升到底表時，應人工補充能量，進行人工舉升。

自噴採油

自噴採油就是原油從井底舉升到井口，從井口流到集油站，全部都是依靠油層自身的能量來完成的。

自噴採油的能量來源主要包括兩個方面，第一是井底油流所具有的壓力，這個井底壓力來源於油層壓力；第二是隨同原油一起進入井底的溶解氣所具有的彈性膨脹能量。就是這些能量把原油從井底連續不斷地舉升到地面。

自噴採油的能量來源是：第一、井底油流所具有的壓力；第二、隨同原油一起進入井底的溶解氣所具有的彈性膨脹能量。油井自噴生產，一般要經過四種流動過程：
（1）原油從油層流到井底；
（2）從井底沿著井筒上升到井口；
（3）原油到井口之後通過油嘴；
（4）沿著地面管線流到分離器、計量站。
不論哪種流動過程，都是一個損耗地層能量的過程，地層滲流、井筒多相管流、嘴流和地面水平或傾斜管流，如圖所示。四種流動過程壓力損耗的情況因油藏而異，大致如下：
1.地層滲流
當油井井底壓力高於油藏飽和壓力時，流體為單相流動。當井底壓力低於飽和壓力時，流體在油井井底附近形成多相流動。井底流動壓力可通過更換地面油嘴而改變，油嘴放大，井底壓力下降，生產壓差加大，油井產量增加。多數情況下，油層滲流壓力損耗約占油層至井口分離器總壓力損耗的10%～40%左右。
2.井筒多相管流
自噴井井筒油管中的流動，一般都是油、氣兩相或油、氣、水混合物，必須克服三相混合物在油管中流動的重力和摩擦力，才能把原油舉升到井口，並繼續沿地面管線流動。井筒的壓力損耗最大，約占總壓力損耗的40%～60%左右。
3.油嘴節流
油氣到達井口通過油嘴的壓力損耗，與油嘴直徑的大小有關，通常約占總壓力損耗的5%～20%左右。
4.地面管線流動
壓力損耗較小，約占總壓力損耗的5%～10%左右。

20世紀80年代以來，對自噴井的流動過程開展了節點分析研究。所謂節點分析，就是把油井的整個生產系統，分成若干個節點，由節點把系統分成若干部分，然後就其各個部分在生產過程中的壓力損耗進行分析，從而比較科學地分析整個生產系統。
總起來說，自噴採油，井口設備簡單，操作方便，油井產量高，採油速度高，生產成本低，是一種最佳的採油方式。在管理上要施行有效的管理制度，儘可能地延長油井自噴期，以獲得更多的自噴產量。

氣舉採油

氣舉採油就是當油井停噴以後，為了使油井能夠繼續出油，利用高壓壓縮機，從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種人工舉升方式。

氣舉採油是基於U形管的原理，從油管與套管的環形空間，通過裝在油管上的氣舉閥，將高壓氣體連續不斷地注入油管內，使油管內的液體與注入的高壓氣體混合，降低液柱的密度，減少液柱對井底的回壓，從而使油層與井底之間形成足夠的生產壓差，油層內的原油不斷地流入井底，並被舉升到地面。

氣舉採油的優點包括：

（1）井口和井下設備比較簡單；

（2）在不停產的情況下，通過不斷加深氣舉，使油井維持較高的產量；

（3）可進行小直徑工具和儀器的油層補孔、生產測井和封堵底水並減少井下作業次數，降低生產成本。

缺點是需壓縮機和高壓管線，地面系統設備複雜，投資大，氣利用率低。主要適用於海上採油、斜井、高產量的深井；氣油(液)比高的油井；定向井和水平井等。 氣舉採油必備條件是：

（1）必須有單獨的氣層作為氣源，或可靠的天然氣供氣管網供氣；

（2）油田開發初期，要建設高壓壓縮機站和高壓供氣管線，一次性投資大。目前國內採用氣舉採油的油田有：海上珠江口的惠州21-1油田，以及陸上中原油田等，這些油田都有獨立的氣田或氣層作為氣源供氣。

按注氣方式，氣舉又分為連續氣舉和間歇氣舉。連續氣舉是將高壓氣體連續地注入井內，使其和地層流入井底的流體一同連續從井口噴出的氣舉方式。它適用於採油指數高和因井深造成井底壓力較高的井。間歇氣舉是將高壓氣間歇地注入井中，將地層流入井底的流體周期性地舉升到地面的氣舉方式。間歇氣舉既可用於低產井，也可用於採油指數高、井底壓力低，或者採油指數與井底壓力都低的井。

有桿泵採油

有桿泵採油是當前國內外最廣泛套用的採油方法，國內有桿泵採油約占人工舉升採油總井數的90%左右，它設備簡單，投資少，管理方便，適應性強，從200~300米的淺井到3000米的深井，產油量從日產幾噸到日產100~200噸都可以套用。在設備製造方面，從地面抽油機、井下抽油桿到抽油泵，國內產品早已系列化、成套化，能夠滿足油田生產需要。抽油泵的不足之處是排量不夠大，對於日產量達到200噸以上的油井，不能滿足要求。

有桿泵採油又分為常規有桿泵採油和地面驅動螺桿泵採油。常規有桿泵採油裝置由地面抽油機、井下抽油桿和抽油泵及其它附屬檔案組成，如圖所示。

它的工作過程是用油管把深井泵泵筒下入到井內液面以下，在泵筒下部裝有吸入閥（固定閥），用抽油桿柱把柱塞下入泵筒，柱塞上裝有排出閥（遊動閥）。通過抽油桿柱把抽油機驢頭懸點產生的上下往復直線運動傳遞給抽油泵向上抽油。

抽油機是常規有桿泵採油的主要地面設備，按其基本結構可分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機。

游梁式抽油機

游梁式抽油機主要由游梁-連桿-曲柄機構、皮帶與減速箱、動力設備和輔助裝置等四大部分組成。其工作過程是：由地面抽油機上的電動機（或天然氣發動機），經過傳動皮帶，將高速旋轉運動傳遞給減速箱減速後，再由曲柄連桿機構，將旋轉運動改變為游梁的上下運動，懸掛在驢頭上的旋繩器連線抽油桿，並通過抽油桿帶動井下抽油泵的柱塞作上下往復運動，從而把原油抽汲至地面。基本結構如圖所示。

經過多年的發展和改進，我國先後研製了多種游梁式抽油機，包括前置型、異相型、旋轉驢頭式、大輪式以及六桿式雙游梁、雙驢頭抽油機等。

無游梁式抽油機

無游梁式抽油機的種類較多，主要為了減輕抽油機重量，擴大設備的使用範圍以及改善其技術經濟指標，特點多為長衝程低沖次，適合於深井和稠油井採油。無游梁式抽油機又分為機械式無游梁抽油機和液壓式無游梁抽油機。

我國先後研製和套用了鏈條式抽油機、皮帶傳動抽油機、滾筒型無游梁式抽油機和液壓抽油機等。其中主要以鏈條式抽油機和皮帶傳動抽油機為代表。鏈條式抽油機具有長衝程、低沖次、懸點勻速運動、負荷能力大、平衡效果好等特點,適合大多數油井的有桿抽油，尤其適合於抽稠油和深抽。它的發明人是顧心懌院士。

另一種有桿泵採油方式是地面驅動螺桿泵採油。其工作原理是動力設備帶動驅動頭、抽油桿柱旋轉，使螺桿泵轉子隨之一起轉動，地層產出流體經螺桿泵下部吸入，由上端排出，實現增壓，並沿油管柱向上流動。這種採油方法簡便，實際使用時井下也不需要再裝泄油裝置。由於螺桿泵轉子隨抽油桿柱下入或起出，螺桿泵轉子一旦脫離定子（泵筒），油套管之間便連通，於是起到了泄油的作用。同時可在生產過程中測量動液面，使用費用也較低，是較理想的採油方法之一。

無桿泵採油

無桿泵採油主要包括潛油電動離心泵採油和水力活塞泵採油。

潛油電動離心泵

潛油電動離心泵是由地面電源、通過變壓器、控制屏和電纜，將電能輸送給井下潛油電機，使潛油電機帶動多級離心泵旋轉，把原油舉升到地面上來。

主要由三部分組成：井下部分、地面部分和聯結井下與地面的中間部分。井下部分是潛油電動離心泵的主要機組，它由多級離心泵、油氣分離器、保護器和潛油電機四部分組成，是抽油主要設備；地面部分由控制屏、變壓器和輔助設備（電纜滾筒、導向輪和井口支座等）組成；輔助設備包括潛油電動離心泵的運輸、安裝及操作用的輔助工具和設備；中間部分由特殊結構的電纜和油管組成，電流從地面輸送到井下，採用特殊結構的電纜，電纜有圓電纜和扁電纜兩種。

水力活塞泵

水力活塞泵是利用地面高壓泵，將動力液（水或油）泵入井內，井下泵是由一組成對的往復式柱塞組成，其中一個柱塞被動力液驅動，從而帶動另一個柱塞將井內液體升舉到地面。

其優點是：揚程範圍較大，起下泵操作簡單。可用於斜井、定向井和稠油井採油。

缺點是：地面泵站設備多、規模大，動力液計量誤差未能完全解決。