大庆石油学院石油工程专业实验指导05采油工程实验.docx

第五部分采油工程实验一自喷和气举采油原理实验一、实验目的(1)了解自喷和气举采油的原理。(2)观察垂直管中气液两相流动的4种流态。(3)绘制QV曲线。二、实验器材(1)自喷和气举实验架。自喷和气举实验架的结构如图5-1-1所示。(2)空压机、秒表、扳手、螺丝刀、水桶、毛巾、止水夹、直尺和硅胶管。三、实验原理在垂直管井中，沿井筒自下而上压力不断降低。当压力低于饱和压力时，石油中的溶解气会分离出来分离出来的气体在沿井筒上升的过程中不断释放弹性膨胀能量，该能量参与举升液体。利用气体膨胀能量举升液体，依靠两种作用力：一是气体作用于液体上垂直顶推液体上升的举升力；二是靠气液之间的摩擦作用力，气体携带液体上升o为使气体能量在举油出井的过程中消耗最小，达到提高效率的目的，必须选择油井的最有效产液点进行生产.自喷井中，一般会出现4种流动状态：泡流、段126塞流、环流和雾流。四、实验步骤1.准备工作检查供气阀、供水阀、油气分离器放水阀是否渗漏。关闭供气阀，打开供水阀向38图5-1-1气举和自喷原理实验架示意图1一空压机；2供气阀；3溢流管；4-恒水位瓶；5一溢流孔；6供水阀；7模拟井筒；8油气分离器；9一油气分离器排液商;10气体流贵计；11一气动定值器恒水位瓶中注水，使恒水位瓶中的溢流孔产生稳定的水流。打开空压机开关，使空压机工作。检杳油气分离器中的液位，当液位太低时，要打开供气阀采出适量的液体以便于读数；当液位过高时，要打开排液阀和松开止水夹排放适量的水以便于读数检查气体流量计是否正常工作。2 .观察垂直管中的4种流态向左旋的方向略微打开供气阀，此时气体进入实验架的模拟油井内，气体进入量少时可观察到泡流；继续向左开大供气阀，使气体流量增大，此时可观察段塞流；再次增大气体流量，可观察到环流；当气体流量增大到气体从液体中滑脱时，可观察到雾流。观察结束后关闭供气阀门。3 .记录气体流量V和液体流量Q向左旋的方向略微打开供气阀，使垂直管中的液位刚好上升到模拟油井出油口处。当液位到达此处时称为始喷点，液体的产量为零，但注意气体流量并不为零。在始喷点处记录气体的流量值v进一步开大供气阀，液体会被采出，记录对应的液体流量Q和气体流量v重复此步骤测1015组液体流量和气体流量值，关闭供气阀.五、注意事项(1)实验的过程中要维持恒水位瓶的液位稳定。(2)开供气阀时每次开度要把握好，每次开大的角度约为l2O(3)开始测量前一定要把油气分离器的液位调整到合适的位置，以便于读数。(4)实验过程中气体流量V不要超过36dm3minf以免水从恒水位瓶中溢出。(5)为了保证测量的准确性，测气体流量时一定要与液体流量同时进行。(6)实验过程中当液位到达零厘米液位附近时，要及时打开排液阀和止水夹排液，以免水溢出。六、实验数据记录及处理1.数据记录及计算把实验所测得的数据及计算数据填入表5-1-1中。2.数据处理在图5-1-2所示的坐标系中绘制QV曲线，并在图上找出最有效产液点和最高产液点1.七、思考题(1)在实际生产中最有效产液点和最高产液点有什么意义？(2)自喷采油和气举采油有什么异同？(3)什么是始喷点和停喷点？05050532211(-.SEw)d图5-1-2QV曲线实验二抽油机原理和泵效测定实验一、实验目的(1)了解抽油机和深井泵的结构和原理.(2)实测泵效，分析影响泵效的因素。(3)观察气体对泵效的影响及气锚分气的作用。二、实验仪器和器材(1)抽油机和深井泵模拟实验架。抽油机和深井泵模拟实验架结构示意图如图5-2-1所示。(2)瞬、扳手、/、水桶、钊、ItZK夹、SR、曰甲烧。三、实验原理泵的抽波过程如下：(1)上冲程。抽油杆柱带着活塞向上运动，活塞上的游动凡尔受管内液柱压力而关闭，如图5-2-2（八）所示。此时，泵内(活塞下面的)压力降低，固定凡尔在环形空间液柱压力(沉没压力)的作用下被打开。如果油管内已逐渐被液体所充满，在井口将排出相当于活塞冲程长度的一段液体。原来作用在固定凡尔上的油管内的液柱压力将从油管转移到活塞上，从而引起抽油杆柱的伸长和油管的缩短驴头上承受的静载荷为抽油杆柱重量加活塞以上的液柱重量。所以，上冲程是泵内吸入液体，而井图5-2-1抽油机和深井泵结构示意图1一刹车装置；2马达；3输入轴；4-减速箱皮带轮;S-减速箱；6-中间轴一输出轴；8曲柄；9-连杆轴;W-曲柄平衡块；Il一支架;12-三F;13横梁轴;14-三B;15-游梁平衡块;16-»17一支架轴；18妒头；19悬绳器;20-底座;21套管;22油管；23抽油杆；24封地凡尔；25活塞；26-泵筒；27吸入凡尔；28-三通；29一盘根盒口排出液体的过程。造成泵吸入的条件是泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。130(2)下冲程O抽油杆柱带着活塞向下运动，固定凡尔一开始就关闭，泵内压力增高到大于活塞以上液柱压力时，游动凡尔被顶开，活塞下部的液体通过游动凡尔进入活塞上部，即泵排出液体，如图5-2-2(b)所示。由于有相当于冲程长度的一段光杆从井外进入油管，所以将排挤出相当于这段光杆体积的液体。原来作用在活塞以上的液柱重量转移到固定凡尔上，因而引起抽油杆柱的缩短和油管的伸长，所以下冲程是泵向油管内排液的过程。造成泵排出液体的条件是泵内压力(排出压力)高于活塞以上的液柱压力。活塞上下活动一次叫一个冲程，在一个冲程内完成进油与排油的过程。图5-2-2泵的抽波过程1一排出凡尔；2活塞；3衬套；4吸入凡尔四、实验步骤(1)准备工作。检直供气阀、供水阀、油气分离器排液阀是否渗漏。关闭供气阀，打开供水阀向恒水位瓶中注水，使恒水位瓶中的溢流孔产生稳定的水流.打开空压机开关，使空压机工作。检查油气分离器，排空油气分离器的水O(2)量冲程Se合上电源开关使马达开始工作，用直尺测出光杆的上止点和下止点之间的距离即光杆冲程S,精确到毫米。(3)算冲次N。使马达处于工作状态，记录10冲对应的时间，算出冲次Ne(4)测定实测流量o用秒表记录油气分离器液位上升2cm(或5cm)对应的时间t(5)打开供气开关，上述步骤(2),(3),(4)(6)交换仪器，不开供气阀和打开供气阀重复上述步骤。五、注意事项(1)在实验的过程中要维持恒水位瓶的液位稳定。(2)开供气阀时开度要把握好，开大的角度约为I02。131(3)开始测量前一定要把油气分离器的液体排空，以便于读数。(4)在实验过程中当液位接近零厘米时要及时打开排液阀和止水夹排液，以免水溢出。(5)合电源开关时一定要适度用力，使开关上的铜片充分接触。六、实验数据记录及处理1.数据记录及计算把实验所测得的数据及计算数据填入表5-2-1中。液位差；1.-油气分离器的面积，345cm2;Ck-实测流量；q一泵效2.数据处理用下列公式计算各参数：p=0.2511J2(5-2-1)=ZpZ(522)(%=弟(523)1=震(524)七、思考题(1)在实际生产中泵效的范围是什么？(2)分析影响泵效的因素？(3)抽油机和深井泵模拟实验架上的井口处为什么要加装弹赁？实验三裂缝导流能力实验一、实验目的(1)了解裂缝导流能力实验仪的结构和原理0(2)掌握裂缝导流能力的测定方法和操作步骤(3)绘制闭合压力和导流能力的关系曲线。图5-3-1裂缝导流能力实验仪装置示意图空压机；2一供气开关；3U形管比压计；4一导气管线图5-3-2导流模具结构1进气口；2钢套;3密封合金；4砂子;5岩心二、实验仪器和器材(1)裂缝导流能力实验仪。如图5-3-1所示，裂缝导流能力实验仪主要由空压机、供气开关、U形管比压计、导气管线、气体流量计、温度计、压力试验机、导流模具(结构如图5-3-2所示)等组成。(2)支撑剂、天平、扳手、量筒、吸耶、起子、管钳、毛巾、游标卡尺、硅胶管。三、实验原理在模具中加入支撑剂模拟填砂裂舞用压力试验机对填砂裂缝施加不同的载荷模拟闭合压力。在模拟填砂裂缝中通入不同压差的压缩空气，用气体流量计测定各种闭合压力、各种气体压差条件下通过模拟填砂裂缝的流量。依据气体径向渗流定律计算出模拟填砂裂缝的导流能力值Kwo四、实验步骤(1)关闭供气阀，在U形管中加入适量的水，清理模具丝扣上的残余砂子，关闭石油工程专业实验指导书必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必压力试验机的送油阀和回油阀，检查读数盘上的读数并使其回零。(2)用天平称取24g支撑剂在试模中铺上支撑剂，组装好试模，并把它放在试验机油缸的中心位置上，夹紧o(3)打开压力试验机电源开关，开泵。(4)用送油阀加压到50KN,维持压力稳定.调节气体到100Cm水柱压差并维持压差稳定，用秒表记录气体流过IO1.的时间。仍然维持压力为50KN,分别把气体压差调到80,60,40Cm水柱并记录气体流过IO1.对应的时间。(5)用送油阀分别加压到80,120,160KN,调节气体到100Cm水柱压差，维持压力稳定，用秒表记录气体流过IO1.的时间。仍然维持压力为80,120,160KN,分别把气体压差调到80,60,40Cm水柱并记录气体流过Io1.对应的时间。在表5-3-1中记录数据。(6)实验结束后，关闭供气阀，关闭压力试验机电源开关，关闭送油阀，打开回油阀，取出模具，清除模具上的支撑剂。五、注意事项(1)开供气阀时开度要把握好，每次开大的角度约为Io2。0(2)试验过程中当U形管液位差接近100Cm时要防止U形管内水溢出(3)试验过程中要维持U形管压差稳定和压力试验机的压力稳定。(4)装支撑剂时，尽量不要让它进入模具丝扣.六、实验数据记录及处理1.数据记录把实验所测得的数据填入表5-3-1中。表5-3-1数据记录表压力/KN5080120160压差/(CmZK柱)100806040100806040100806040100806040时间/S2 .实验计算把实验所计算数据填入表5-3-2中。表5-3-2裂女呈导流能力计算表序号载荷WZkN闭合压力A：/Mpa入口气压/Mpa气体流量Q/(m1.松T)导流能力kw/(Pm2.m)11Ol*2Qz*3*4Q421Oi*2Qz*354Q43a3，2O23J3*4O44AiQi*2Ch3d1*43 .数据处理1)计算(1)计算裂缝宽度.：(5-3-1)(5-32)4-j,-11<5s(l-)(FF-,F)式中一裂缝宽度，m；加一砂子质量，kg;Ps一砂子密度f32600kgm3;填砂裂缝的外径，m；，一填砂裂缝的内径，m；1.填砂裂缝的孔隙度，1.O.4。(2)计算渗流面积F：F11>u式中卜一渗流面积，11;D-填砂裂缝的外径，m；一裂缝宽度，m°(3)计算气体流量Q：(5-33)(5-3-4)Q=Ya式中Q一气体流量，m3s;V气一气体体积，m3;时间，SO(4)计算入口气压：p11=Pa十98.IAh式中pn一入口气压，pa；Pa一大气压强，约为101325pa;hU形管压差计上的读数值，cm(5)计算渗流速度V:(5-3-5)式中Q一气体流量，mVs。(5-3-6)(6)计算渗透率K:k=RW钎.式中K一填砂裂舞气体渗透率，m2;，l空气粘度，pa.So(7)计算气体雷诺数Re:(5-3-7)_乐PJ0.1755式中K一填砂裂缝气体渗透率，m2；费一空气密度，a1.29kgr30(8)计算导流能力值Kw:(5-38)当R三O.2-0.3时，用下式计算Kw:Kw=Pn(l""1012W-11(P.”)式中“一导流能力值，m2rn当R>O.2-0.3时，用二项式渗流定律处理实验数据，再计算Kwe136分别计算出过二,医二括，M,戍二,再以Q为横坐标，以M二为纵坐标，在坐标系中作一直线，求出这条直线在纵轴上的截距A值，再代入下式计算KwKw=XlO12(5-3-9)nA式中KW-导流能力值，m三.m;A一纵轴上的截距，pa2.s.m-(9)计算闭合压力rt:Pc一r;xl6(5-3-10)KJ一<fJ式中A5一闭合压力，Mpa；W-压力试验机的读数，N.2)绘制KW-PC关系曲线以闭合压力PC为横轴，以导流能力Kw为纵轴，绘制J-PC关系曲线。七、思考题(1)本实验是模拟哪一类裂缝来测定裂缝导流能力的？(2)在实验压裂施工中支撑剂有哪几种？(3)分析实验中可能产生的误差.