自喷井井身结构与地面设备问答doc 44页.docx
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自喷井井身结构与地面设备问答（doc44页）
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自喷井井身结构与地面设备
l.什么是油水井井身结构？
各部的用途是什么？
答：
井眼、下入的各类高压钢管，水泥封固井段及射孔井段，总称油水井井身结构。
（1）导管：
防止钻井时井眼周围覆土坍塌，供泥浆循环用。
管径有450.85毫米、374.05毫米，深2～40米；
（2）表层套管：
加固地层下部疏松地层的井壁和安装封井器，预防钻井过程中发生井喷事故。
管径为400.05毫米或323.85毫米，深300～400米。
（3）技术套管：
深井和钻遇复杂地层的井下技术套管，用以隔绝目的层以上的高压水、气层或漏失层及坍塌层。
管径为336.5毫米或219.07。
毫米。
（4）油层套管：
把生产层和其他地层封隔开，使不同压力的油、气、水层互相不串通，便于油层部位射孔、分层作业，加固油层井壁。
常用的管径有139.7毫米、146.05毫米、168.3毫米，深度随井深和油层底界深度不同而定。
2.什么是完钻井深？
答：
完钻井深就是裸眼井底至方补心顶面的距离，如图3-1所示。
图3-1井身结构图
3.什么是固井、水泥返高？
答：
往油层套管和井璧之间的环形空间注入水泥的过程称为固井。
水泥凝固后，形成一个水泥环，以封固油层。
另外，向套管和技术套管环空注水泥封固复杂井段也称为固井。
固井时，油层套管和井壁之间的环形空间里水泥上升的高度（水泥环上端至方补心的距离），叫水泥返高。
一般要高出油层顶都50-100米，其作用是封隔各个油层，加固井壁，防止坍塌，确保油层以上的封固质量，防止油气上串。
4.什么是人工井底？
什么叫水泥塞？
答：
油井固井完成，留在套管内最下部的一段水泥凝固后的顶面。
就是人工井底。
从完钻井底至人工井底这段水泥柱，叫水泥塞。
5.什么叫水泥帽？
答：
固井时，从井口到地下40米左右处，用水泥封孤套管与井壁之间，称为水泥帽。
6.什么叫沉砂口袋？
有什么用途？
答：
从人工井底到所射油层底部一段套管内容积，叫沉砂口袋。
用于沉积随油流带出来的砂石及压裂沉砂（或其他脏物）。
沉砂口袋一般留15～25米。
7.什么是补心、油补距、套补距、套管深度、油管深度？
答：
钻机在正常钻进时，安装在钻台上的转盘卡住方钻杆，使方钻杆与钻盘一起转动的方补心，简称补心。
补心上平面，是钻井、完钻深度、下井各类管柱的下深，测井仪下深、层位深度、井下各种作业施工深度等的起算点，如采油常用的油补距、套补距的计算。
图3-2套补距示意图
带套管四通的采油树，其油补距是四通上法兰面至补心上平面的距离。
不带套管四通的采油树，其油补距是指油管挂平面至补心上平面的距离。
带套管四通的采油树，其套补距是套管短节法兰平面至直补心上平面的距离，即套补距等于油补距加四通高。
不带套管四通的采油树，其套补距等于油补距（图3-2）。
套管深度为套补距、法兰短节、套管总长的和。
油管深度为油补距、油管头长、油管总长的和。
8.什么叫油管头、套管头？
各起什么作用？
答:
油管头是从总闸门以下到套管四通大法兰酌部分，包括套管四通和油管挂。
油管头座在顶丝法兰盘座里。
油管头的作用是悬挂油管和密封油套环形空间。
套管头在整个采油树最下端，在老式采油树中，它将表层套管和油层套管连接起来，并使其环形空间严密不漏油。
只有油层套管的井，不用套管头，而将套管四通的法兰直接座在油层套管的法兰上，或在油层套管上接根套管短节和套管三通或四通直接用丝扣连接。
9.油管尾部为什么要下工作筒和喇叭口？
答：
因为在油管尾部下工作筒和喇叭口有下列作用：
（1）工作简内投入配套使用的堵塞器，就可以进行不压井放喷起下作业。
（2）采油过程中清蜡、测试、测压等仪器工具（下端加焊防掉鱼尾）掉落到井底时，因工作简内径小，不致落到套管里，便于打捞。
常用工作筒内径有φ55.5、
54、φ53、φ52毫米。
（3）喇叭口（油管鞋）的作用是：
①一旦下井工具（刮蜡片、压力计、流量计等）掉到井底，打捞时容易进入油管；
②便于流量计等过油管的仪器，上提经喇叭口顺利进入油管；
③喇叭口有利于原油从油层进入井底后捕集到油管里，使油中的天然气更有效的举升原油。
10.油井自喷的基本原理是什么？
答：
油井之所以能够自喷，主要有如下两个能量来源：
（1）油层本身的压力：
把油层中的原油驱到井底后，还具有一部分剩余能量（即井底压力）来举升原油。
（2）气体在油管中膨胀的能量：
原油中的溶解气，随着井筒中压力的降低，逐步从油中分离出来，同时在上升过程中不断膨胀，推动原油在油管中上升。
在以上能量的作用下，在举油过程中克服了各种摩擦阻力、液柱压力以及滑脱损失等，把原油源源不断地举升到地面。
11.油井在自喷的过程中能量是如何消耗的？
答：
当油井自喷时，井底流动压力要克服井筒中液柱的压力。
油和气在上升过程中由于摩擦所产生的阻力。
油和气在油管中上升时，由于气体轻跑得快，液体重跑得慢，两者之间产生相对运动，造成滑脱现象，也损失一部分能量。
油、气到井口后还存在部分剩余能量，由油压大小反映出来。
由此可知，井底流动压力应该与井口的油压、井筒液柱的压力、摩擦阻力和滑脱消耗的能量相平衡。
为此，其平衡方程为：
P流压＝P油压+P液柱+P磨损
P流压＝P套压＋P环液柱＋P环气柱
12.自喷井井筒中流动的形态可分哪几种？
各自流动的特点是什么？
答：
油气在井筒中流动形态大致可分为纯油流、泡流、段塞流、环流、雾流五种，如图3-3所示。
在靠近井底，因井筒中压力高于饱和压力，气体溶解在油中，只有油相流动，称为纯油流。
油、气向上运动，压力不断降低。
当井筒中压力稍低于饱和压力时，少量的气体从油中分离出来以小气泡的状态存在于石油中，即为泡流。
因气泡小，流速小，基本上不起举油作用。
图3-3自喷井井筒流动形态示意图
油、气继续向上运动，井筒中压力进一步低于饱和压力，气体体积进一步膨胀而互相结合成大气泡，使井筒中出现一段气、一段油，叫段塞流。
这时，气体的膨胀能量得到很好的利用（其作用同活塞），气对油有很大举升力。
油、气继续上升，随着气体的不断分离和体积进一步膨胀，气体的柱塞不断加长，逐渐在油管中心突破，形成中间为连续的气流，而油沿管壁成环状流动，即为环流。
当油、气继续向上运动，气体体积继续增大，最后气柱完全占据整个油管断面。
油以很小的液滴形式均匀分散在气柱中，即为雾流。
这时气体的膨胀能量表现为以很高的流速将油带出水面。
13.什么叫自喷井的井口流程？
答：
为了使自喷井连续正常的出油，达到长期稳产、高产，必须在井口装置能控制、调节油气产量、保持产出的油气顺利集输的设备。
油气在井口通过的这套管路装置和设备，叫自喷井的井口流程。
14.自喷井井口流程的作用是什么？
答：
自喷井井口流程的作用是：
（1）调节和控制油井的油、气产量；
（2）录取油井的第一性动态资料，如油压、套压、产量和井口取样等；
（3）对油井产物和井口设备进行加热保温；
（4）计量油、气产量。
15.自喷井的主要设备有哪些？
答：
主要地面设备有：
采油树、加热炉、油气分离器等。
16.采油树由哪三大部分组成？
答：
采油树由套管头、油管头和采油树本体三部分组成。
17.采油树的作用是什么？
答：
采油树的作用是：
（1）悬挂油管，承托井内的全部油管柱重量；
（2）密封油、套管间的环形量间；
（3）控制和调节油井的生产；
（4）保证各项井下作业，如诱喷、洗井、打捞、酸化、压裂等的施工；
（5）录取油、套压资料和测压、清蜡等日常生产管理。
18.采油树由哪些部件组成？
常用的采油树型号有哪些？
答：
采油树由四通、悬挂器、生产闸门、套管闸门、总闸门、清蜡闸门和油嘴套等组成。
常用的采油树有：
胜261型、胜251型、胜254型、胜I型、胜Ⅱ型、大庆150型、大庆160微型、CY—250型、CY—3-250型、CYD—80型、CYD—350型、CYD—150型、CYD—250型等。
19.油嘴有哪几种？
其作用是什么？
答：
油嘴有井12简易油嘴、可调节油嘴、滤网式油嘴、井下油嘴等四种。
油嘴是起着控制油井生产的作用。
改变油嘴的大小，就可以控制和调节油井生产压差和产量。
20.自喷井井口流程有几种？
答：
自喷井井口流程主要有三种，即：
（1）老式井口流程：
即大采油树、大分离器、太水套炉。
在井口附近进行加温和油气计量的流程，如荣丰（小罗马）井口流程。
（2）“四小”和“四微”井口流程：
主要是把采油树、分离器、水套炉作了改进。
但还是在井口加热、计量。
（3）小站井口流程：
分井口有加热炉和无加热炉两种。
21.什么叫油气水管网流程?
答：
油田开发中，集输油、气、水的各种管线，统弥为油、气、水管网流程。
油水井井场的管网称为井场流程。
油水站内的管网称为站内流程。
从油井到油站的管网称为集油流程。
从油站到油库的管网称为输油流程。
从注水到注水井的管网称为注水流程。
从气井到配气间至压气站、注气站或用户的天然气管网称为输气流程。
小站流程按原油加热方式：
分双管掺热油或掺热水、三管热水伴随、双管蒸汽伴随保温四种流程。
注水流程按配水方式，分为单井配水流器和多井配水流器两种。
22.什么叫双管蒸汽伴随保温小站流程？
主要优、缺点是什么？
答：
双管蒸汽伴随保温小站流程就是一条蒸汽管线伴随井口出油管线，同油管线并包在一起，对出油管线和井口加热保温。
油、气进计量站，经总机关与各井采油汇合，或进计量分离器进行分离和计量。
它适用于低压低产、过渡带、原油流动性差的油井和面积井网。
其优点是：
井场设备简单，计量准确，易于实现集中控制和自动化，油田开发后期，地面建设调整灵活。
缺点是：
消耗钢材多，蒸汽耗量大，一般为250～300公斤／（公里·时），热量损失大，效率低。
井口部分热交换量大，油温比较低。
由于水质欠处理，锅炉结垢严重，锅炉寿命短。
大部分蒸汽管线不同程度地发生腐蚀，穿孔严重。
23.什么叫三管热水伴随保温小站流程？
主要优缺点是什么？
答：
其管线铺设与蒸汽保温管线（流程）相同，不同的是用热水循环，多一条回水管线，也称三管流程。
热水出口温度110～120℃，至井口100℃左右，回水至站60℃左右，油汽混合物进站温度为40～60℃。
它适用于自喷井、抽油机井、低压低产井。
还可以用热水对油井井筒进行热洗。
它的缺点与蒸汽保温相同。
24.什么叫双管掺热油保温小站流程？
主要优缺点是什么？
答：
双管掺热油保温小站流程就是将原油在泵站加热，用循环泵打到井口，与油井出来的原油在井口混合，经出油管线返回油站。
经分离缓冲罐分离后，又由外输泵和循环油泵抽出，分别由外输加热炉和循环加热炉加热。
外输油在泵入口加破乳剂，输送到输油站。
循环油再循环到各井。
需要对油井进行热洗（清蜡）时，在井口倒换相应的闸门，使热油从套管进入井底，由油管返出。
这种流程适用于地层情况复杂、产量低、高凝固点的油田。
它的优点是：
适应性强，对自喷井、抽油井都适用，可取代刮蜡片清蜡，管线少，井口简单，为集中控制创造了良好条件。
缺点是：
热损失较大，洗井温度过高会使套管变形，热洗温度太低会使套管结蜡，站内设备多，流程较复杂，计量不准确。
25.什么叫双管掺热水保温小站流程？
主要优缺点是什么？
答：
其管线铺设与掺热油管线（流程）相同。
区别只是改为掺热水，即将油井含的水，经脱水后再加热打到井口，与油井出油管线混合。
需要热洗（清蜡）时，改入套管。
该流程适用于有污水来源、油井产量低、原油粘度高、含蜡高、凝固点高的油区。
它的优点同掺热油流程。
同时，利用了污水的剩余热量（水的比热比油大一倍），因此，掺热水量比掺热油量小一倍，节省了费用，又利用了污水中的破乳剂，提高了管道脱水能力，改善了原油在管道中的流动性能。
缺点是增加了脱水站内一段沉降水量，热水管道腐蚀严重，管线内易结垢，计量不准确。
26.水套加热炉的作用是什么？
答：
水套加热炉的作用是给油井产出的油气加温、降粘，以便正常输送。
27.加热炉分几种？
各用在什么地方？
。
答：
加热炉分盘管加热炉和水套加热炉两种。
盘管加热炉用于集油干线上，给油气加热保温。
水套加热炉用于油井上，给油气加热保温。
28.水管式水套炉由几部分组成？
正常工作时水和蒸汽占水套容积的多少为宜？
答：
水管式水套炉由水套、炉膛、火嘴、沸腾管四部分组成。
正常工作时水套内的水占水套容积的1／2至2／3为宜，蒸汽占水套容积的1／3至1／2为宜。
29.油气分离器的作用是什么？
答：
油气分离器主要是将产出的油气分离，以便计量油气的产量。
也用来控制井口出油管线的回压、沉降井产物中的水、砂等杂质，以及憋压后利用天然气扫管线等。
30.φ600分离器（立式平角）由哪些部件组成？
答：
φ600分离器由水包、量油玻璃管、加水漏斗、出气管、安全凡尔、分离伞、进油管、散油帽、出油管、支架组成。
31.分离器的工作原理是什么？
（以立式垂向伞状分离器为例）
答：
油井产出的油气混合物，经油气混合物进口进入分离器后落在散油帽上进行扩散。
扩散后的油靠重力附壁下滑到分离器的下部，经出油管排出。
气体冈比重小，上升经分离伞改变流动方向而集中，同时气体中的小油滴附在伞壁上聚集，附壁而下后经出气口排出。
散油帽的作用是使进入分离器的油散附壁上滑下，起到稳定油、水界面的作用，进而使计量准确。
32.怎样选用分离器？
答：
根据日产液量、含砂、含水和流程状况，选用不同结构的分离器。
日产液量在70吨以下的井选用412型，日产液量在70～100吨的井选用600型，日产液量在100～200吨的井选用800型，日产液量在200吨以上的就要选用1200型的分离器。
33.常用的四种分离器的技术规范是什么？
答：
常用的四种分离器的技水规范见表3-l
表3-1常用分离器的技术规范
型号
项目
φ1200
φ800
φ600
φ412
内径（毫米）
1200
800
600
412
壁后（毫米）
8
6
6
7
总高度（毫米）
4470
4130
1438
1743
容量（米3）
4
1.75
0.41
0.22
工作压力（兆帕）
0.4
0.6
1.0
1.6
试验压力（兆帕）
0.6
0.9
1.5
2.4
液体通过量（米/日）
1530
205
100
40～60
气体通过量（米/日）
167000
26700
12000
7200
34.油罐的结构和呼吸阀的作用是什么？
答：
计量站的油罐由罐体、加热盘管（平式或立式）呼吸阀、量油孔·人孔、灭火装置、油进出口、放水口、避雷针等组成。
呼吸阀足在油罐进油或出油时，排出或吸进气体，调节罐内外压力，防止将罐抽空变形或蹩罐。
35.压力表的结构和工作原理是什么？
答：
油、水井上常用的压力表，是扁曲弹簧管（包氏管）式压力表。
扁曲弹簧管固定的一端与压力表的表把连通，另一端通过连杆、扇形齿轮机构、中心轴与指针连接。
由于扁曲弹簧管冲压后，单位面积受力相等，而离心的受力面大于向心的受力面，造成两个面上的作用力不相等，即离心受力面上的力大于自心受力面上的力，这使扁曲弹弹簧管向直线方向伸长（充压越大，伸长越大），从而拉动连杆，带动扇形齿轮机构、心轴和备针转动，在表盘刻度上显示出压力值。
36.压力表表盘下部的数字是什么意思？
答：
压力表表盘下部写有0.5、1.5或2.5数字，这些数字是压力表的精度等级，如25兆帕的压力表，精度等级为0.5，那么它的最大误差是O.125个兆帕（25XO.5％）。
37.为什么要求压力表的实际工作压力要在最大量程的l／3至2／3之间？
答：
因为扁曲弹簧管对应的角度270°，正常工作的压力要使扁曲弹簧管旋转5至7°，此时压力表指针恰好在最大量程的1／3至2／3之间的范围内，所测量的压力准确。
旋转超过了这个角度，指针超过了这个范围，则为超压工作，读数就有较大误差。
所以在实际工作中要求压力要在压力表最大量程的1／3至2／3之间。
38.怎样检查和校对压力表？
答：
压力表的校对，在室内主要是用校表器校正。
在现场（油、水井上），一是用落零法，即切断压源，打开放空，看是否落零，不落零就是有了误差。
二是用互换法，即将两块表互换位置，看压力值是否相等。
如果压力相等，说明压力表是准的，可以继续使用。
量油与测气
39.量油、测气的作用是什么？
答：
量油测气是油井日常管理的主要工作，通过油气计量可以对油井生产的动态进行分析。
只有掌握准确的资料依据才能有符合实际的分析，提出合理的油井工作制度。
这对保证油井长期高产稳产起着十分重要的作用。
40.什么是低压量油？
适用于什么井？
答：
低压量油称为放空量油，就是常压下在量油池、储油罐或分离器放空时，用定容积计算法（如用标尺或浮标测量液面高度）计算油量的体积或重量，再换算出日产量。
这种在常压下量油的方法，容易造成油中轻组分的挥发，所以只适合于1二别别低压井或没装分离器的探井，高压井不常用。
41.高压量油的方法有几种？
答：
高压量油的方法大致有四种，即玻璃管量油、玻璃管电极量油、涡轮流量计量油、翻斗自动量油。
42.单井计量意义是什么？
答：
单井日产量是反映油层中油水变化规律，检验生产管理措施，分析动态变化，以及制定下一步调整措施的重要依据。
43.玻璃管量油的原理是什么？
答：
玻璃管量油，根据连通管平衡的原理，采用定容积计量。
分离器内液柱压力与玻璃管内的水压力相平衡，分离器液柱上升到一定高度，玻璃管内水柱相应上升一定高度。
因油水比重不同，上升高度也不同。
知道了水柱上升的高度，就可换算出分离器内油柱上升高度，记录水柱上升高度所需时间，计算出分离器单位容积，就可求得日产量。
44.简述玻璃管量油操作方法步骤。
答：
操作方法步骤如下：
（1）量油前操作：
量油前先检查量油玻璃管的标记位置对不对。
分离器油、气管线，各个闸门有没有漏气现象。
（2）关分离器出油闸门，进行截流。
开玻璃管上下闸门时一定要先开上、后开下。
对小分离器先打开玻璃管上下流闸门，然后再关出油闸门。
（3）稍打开气平衡闸门，使分离器内压力和干线压力平衡。
（4）水进入量油玻璃管内，要仔细观察记录液面由玻璃管下标记上升到上标记所需要的时间，误差不超过一秒钟。
看液面时，视线要和液面在同一水平面上。
（5）根据量油时间：
查换算表或计算求出产量。
45.量油时应注意哪些事项？
答：
要注意如下事项：
（1）在试井、清蜡、检查油嘴半小时后，才能量油。
图3-4量油原理图
（2）量油时若玻璃管内水面上升很慢，可能是测气平衡闸门没有打开，或出油阀、旁通阀关不严。
若水面根本不上升，可能是量油玻璃管下端的上水闸门未打开或被堵死。
玻璃管内出现原油，是由于分离器底水太少，或底水漏失，应检查、处理。
（3）量油时，要注意保护玻璃管。
量完油后必须把玻璃管内的水降到底部。
（4）量油高度（标线）要划细一些、准确。
（5）量油前要观察油套压，当油套压正常时，再量油。
（6）量完油必须打开出油闸门，关闭平衡闸门。
油排出分离器后，先关玻璃管下流闸门，后关上流闸门。
46.玻璃管量油的计算公式是什么？
答：
玻璃管量油的计算公式，是根据连通器压力平衡原理推导出来的。
如量油原理图3--4所示：
根据连通管平衡原理图，得：
H油ρ油＝h水ρ水
由上式得：
H油＝h水ρ水/ρ油
分离器内油柱重量：
G＝H油ρ油πD2/4＝（h水ρ水/ρ油）*ρ油πD2/4＝h水ρ水πD2/4
（1）如水柱上升h水水所需的时间为t，则每秒钟的油量公式为：
q=h水ρ水πD2/4t
（2）计算每天的产油量公式为：
Q=86400h水ρ水πD2/4t
式中q——每秒钟的产油量（米3）；
Q——每天的产油量（米3）；
h水——玻璃管内水柱上升高度米；
ρ水——水的密度（千克／米。
）；
t——水柱上升时间<秒）；
D——分离器的直径（米）。
当分离器有人孔，而且人孔位置在量油高度眇内时，考虑到人孔容积要加进去。
即公式为：
Q=（86400Xh水Xρ水XπD2+V人孔）/4t
式中：
V人孔——量油高度内，人孔容积（米3）
为了计算方便，将各类分离器的量油的简化计算列于表3－2：
V人孔表3－2各类型分离器量油简化计算列表
序号
分离器内径
（毫米）
分离器内切面积（米2）
有无人孔
规定量油高度（毫米）
水的比重
班产量计算公式（吨/班）
日产量计算公式（吨/日）
备注
1
φ412
0.1333
无
300
1
Q=1151.8/t（秒）
Q=3455.4/t（秒）
2
φ412
0.1333
无
375
1
Q=1439.7/t（秒）
Q=4319.1/t（秒）
3
φ600
0.383
无
300
1
Q=2443/t（秒）
Q=7329/t（秒）
4
φ600
0.383
有
400
1
Q=3260/t（秒）
Q=9780/t（秒）
5
φ800
0.503
有
350
1
Q=5356.8/t（秒）
Q=1607.4/t（秒）
适用于日产小于25吨，人孔中心线以下35厘米
6
φ800
0.503
有
400
1
Q=6034.5/t（秒）
Q=18103.5/t（秒）
7
φ800
0.503
有
500
1
Q=7430.4/t（秒）
Q=22291.2/t（秒）
表示人孔中心线以上15厘米。
以下35厘米
8
φ800
0.503
无
500
1
Q=7238.3/t（秒）
Q=21714.9/t（秒）
9
φ1200
1.13
有
300
1
Q=9763.2/t（秒）
Q=29289.6/t（秒）
人孔以下
47.玻璃管电极法量油的计算公式是什么？
答：
日产油量计算公式为
Q＝（Fhnρ盐水/t）×60×24
式中Q——日产油量（吨／日）；
F——分离器内横截面积（米2）；
h——量油高度（即电极距离，米）；
n——计数器记录的量油次数；
ρ盐水——盐水的密度为1.1；
t——累计量油时间（即电钟读数，分）。
48.翻斗自动量油装置的结构及油量计算公式是什么？
答：
翻斗自动量油装置由四个主要部分构成。
如图3—5所示。
（1）油气分离缓冲装置。
（2）计量翻斗装置，当原油翻斗流入斗
（一），达到预定重量后，斗
（一）翻转排油，斗
（二）处于盛油位置，如此循环即可连续量油。
（3）液面控制器，采用液面浮球连杆阀来控制液面。
图3-5翻斗量油装置结构图
（4）计量信号运转指示部分，包括滑轨、顶杆、永久磁铁及记录线路。
当两翻斗间的隔板直立，翻斗一侧的滑轨便推顶杆上移，顶杆上端的永久磁铁使固定在磁铁隔套外的干式舌簧继电器（或称干簧管），
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