井口自动化课件.pptx

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1、钻井系统组成,动力系统提升系统旋转系统循环系统 井控系统,1、动力系统 钻机所需的各工作系统大多数是用柴油机做发动机，通过变速箱直接驱动或由柴油机发电来驱动钻井设备。,2.提升系统,旋转钻井平台提升系统,绞车,滚筒,快绳,天车,死绳,钻绳,游车,大钩,死绳锚,存储滚筒,主要用来提升钻柱和下套管等。由井架、天车、游车、大钩、吊环等组成。,3.旋转钻进装置,水龙头 方钻杆 转盘 钻柱 钻头,4.循环系统,泥浆泵泥浆池立管水龙带钻柱分离装置,5、井控系统 井控系统的作用是，当井内出现溢流、井涌时，可快速及时关闭井口防止井喷事故的发生。,2.1 油井采油简介,油井结构图,2.1.1 油井结构与采油原理

2、1、油井结构,2、采油装置,油田开采初期，油藏往往具有较大的能量。油井底部的低压区与油层深处高压区产生压力差，在压差作用下石油沿井筒举升，构成自喷，俗称自喷采油或自喷井采油。,井口装置,图1.1.1-3 油嘴安装示意图,油井在自喷过程中，随着不断开采，油藏能量不断释放，油层压力逐渐降低，当剩余压力不足以将石油举升到地面时，需要各种人工举升方法进行采油。,气举法机械方法水利活塞泵,当地层供给的能量不足以把原油从井底举升到地面时，人为地把气体（天然气或空气）压入井底，使原油喷出地面，这种采油方法称为气举采油法。,气举法,游梁式抽油机深井泵抽油装置,深井泵是依靠抽油机带动抽油杆使活塞在衬套内部做往复

3、运动来实现抽油的。,深井泵抽油,2.1.2 游梁式抽油机深井泵装置,在抽油的过程中，抽油机驴头将带动抽油杆及活塞上下运动，每上下运动一次，称为“一个冲程”,也称“一个抽汲周期”。在一个冲程中，深井泵完成一次井筒进油和井口排油的全过程。,在上冲程中：抽油杆带动活塞上行时，游动凡尔关闭（活塞上部液柱压力作用），固定凡尔打开（泵筒内部压力降低的作用），泵内吸液（井筒中），井口排液；,在下冲程中：抽油杆带动活塞下行时，固定凡尔关闭（泵筒内液柱受压，压力增高），游动凡尔打开（泵筒内液柱压力泵外油管中液柱压力），泵排液（泵内液体进入油管）。,2.1.3 井口自动化内容,1、参数测量 套压、油压、回压、出口

4、温度、示功图、液位、井下压力与温度等。2、自动保护与控制各种采油设备驱动电机保护；抽油机延时顺序启动；油井产量控制。3、辅助设备测控,2.2示功图测试与诊断,2.2.1 示功图的测量 示功图是指：反映抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形。它是分析深井泵工况、抽油机与抽油杆工作的重要手段。测试示功图必须检测出井口抽油杆的受力及位移。,检测受力的装置主要有压电式传感器和应变式传感器,检测位移的装置主要有位置传感器和位置开关,示功图测量示意图,2.2.2 示功图的分析,1、理论示功图 理论示功图是在静负荷条件下，不考虑运动部件及油管液柱动量、加速度、运动元件之间摩擦条件下测量的示功图。在这种条件下认

5、为深井泵在上冲程泵筒内抽满液体并无漏失，负荷传感器测出的受力仅为抽油杆与液柱重量之和。,图 1.1.1-11 理论示功图,A,B,C,D,B,D,A点表示驴头处在下死点位置，光杆只承受抽油杆在液体中的重量，当驴头开始上行时，游动凡尔关闭，活塞以上液柱重量逐渐转移到抽油杆上；此时抽油杆因加载而伸长，活塞相对于泵筒来说没发生位移。BB线的长度表示抽油杆伸长的数值，。AB叫增载线（增载线上固定、游动凡尔都处于关闭状态），到B点增载完毕，变形结束.,这时驴头继续上行，活塞相对于泵筒来说才发生位移，固定凡尔打开，井中液体吸入泵内。在活塞上行至上死点C的过程中，光杆负载加上了活塞以上环形液柱的重量，并且保

6、持不变，因此BC在图上呈一水平直线，活塞位移为BC，到达上死点时，固定凡尔关闭。,A,B,C,D,B,D,下冲程时（CDA），CD是卸载线，卸载过程就是活塞以上液柱重量逐渐从抽油杆卸去的过程，在卸载线上任何一点，游动凡尔和固定凡尔都处于关闭状态，到D卸载完毕，变形也结束，活塞相对于泵筒开始发生位移，游动凡尔打开。,DA在活塞上行至下死点A的过程中，光杆只承受抽油杆在液柱中的重量，并保持不变；,2.2.3 空抽控制机理,空抽现象是指抽油系统抽取能力大于油层向井筒的流入能力。抽油机在上冲程时，深井泵筒内只充满部分液体，在下冲程时，当 柱塞运动到液面时发生“液面撞击”，其危害如下：给抽油杆造成重复疲劳应力；油管漏失；损害地面抽油机寿命；增加产油成本。,减少深井泵的排量可以控制液面撞击，具体的技术途径是：放慢抽油机冲次或缩短冲程，若还不能控制空抽，则应更换小口径深井泵；更改抽油机的工作体制。由连续抽油方式改为间歇式抽油。对于第一种技术途径，抽油机必须具备无级调速或冲程控制系统；对于第二种技术途径，采用抽油机启停控制即可实现。,空抽控制是以示功图为依据的，如下图所示：,图 1.1.1-24,