[科普中国]-自喷井

原理

在原始条件下，油层岩石与孔隙空间内的流体处于压力平衡状态，一旦钻开油层，这种平衡就被破坏。这时，由于压力降低引起岩石和流体的弹性膨胀，其相应体积的原油就被驱向井中。如果地层压力足够的话，就可将原油举升到井口以上，形成自喷采油。

这种完全依靠油层天然能量将油采出地面的油井就是自喷井。1

自喷井特点由于自喷开采依靠油层的能量，所以自喷井地面设备简单，管理方便，产量也较高，因此是最经济的采油方法。

一般情况下，地层能量不足的油田，有的没有自喷能力，有的即使有自喷能力，但自喷期限较短，只有1年左右的时间，最多的也不过3~5年，而一个油田的生产年限要延续20年至30年以上，因此，油层中的原油大部分是靠人工举升方式采出来的。

我国第一口自喷井我国第一口自喷井是在大庆打出来的。

自喷井的生产管理及分析节点系统分析法应用系统工程原理， 把整个油井生成系统分成若干子系统，研究各子系统间的相互关系及其对整个系统工作的影响，为系统优化运行及参数调控提供依据。

自喷井节点分析1、节点系统分析对象：整个油井生产系统。

2、自喷井生产系统组成：由油藏渗流子系统，井筒流动子系统，地面管流子系统和油嘴（节流器）流动子系统组成。

3 、节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展。

协调条件：质量守恒，能量（压力）守恒，热量守恒。

油管两个子系统的节点分析已知条件：油藏深度，油管直径，气油比，含水比，油气水的密度，油藏压力，饱和压力（必须低于油层压力）及单相流时的采油指数。

无油嘴系统的节点分析方法已知条件：分离器压力，出油管线直径及长度，油藏深度，油管直径，气油比，油气密度，油藏压力，饱和压力(低于油层压力)及单项流时的采油指数。2

自喷井井口装置简介井口装置包括套管头、油管头、采油树三个部分，即有悬挂密封部分、调节控制部分和附件组成，其基本连接方式有螺纹式、法兰式和卡箍式三种。如图1、图2、图3所示。

1、悬挂密封部分

由套管头和油管头两部分组成。

(1)套管头

套管头的作用是连接下井的各层套管、密封各层套管的环行空间。表层套管与其法兰之间，有的是丝扣联接，有的是焊接(即将表层套管和顶法兰用电焊焊在一起)。油层套管和法兰大小头，一般用丝扣连接后座在表层套管顶法兰上，用螺栓把紧，用钢圈密封。法兰大小头的上法兰与套管四通或三通连接。

近年来，有的油井已不用法兰大小头了，而是一片法兰代替了法兰大小头，即用电焊将两层套管焊在同一个法兰盘上。

(2)油管头

油管头作用是悬挂下人井中的油管，密封油、套管环行空间。在油田开发中，各项采油工艺不断改革，为了和不压井起下作业相配套，近年来对油管头也进行了相应的改进，经改进定型的油管头结构是顶丝法兰油管挂，它是通过油管短节以丝扣与油管悬挂器(萝卜头)连接在一起，并坐在顶丝法兰盘上。顶丝法兰盘置于套管四通上法兰和原油管挂下法兰之间，顶丝法兰的上、下均用钢圈，用多条螺栓固紧并达到密封。

(3)合成一体的井口悬挂密封装置

近年来已将单层套管头和油管头合成一个整体。油管通过油管短节以丝扣和油管悬挂器连接后，坐在套管法兰内，压紧密封圈，密封油、套环行空间，并用四条螺丝紧平和加压。

2、控制调节部分

油井的控制调节部分叫做采油树，其作用是控制和调节井中的流体，实现下井工具仪器的起下等。采油树由大小闸门、三通和四通等部件组成。按连接方式不同，可分为三种类型：

(1)以法兰连接的采油树。如松Ⅱ型，这种采油树除了压力表、考克之外的各个闸门、三通以及四通之间均用法兰连接，所以称之为以法兰连接的采油树。

(2)以丝扣连接的采油树。如胜251型等，即大小闸门、四通、三通等之间均用丝扣连接在一起。

(3)以卡箍连接的采油树。如大庆160微型采油树。

采油树按其控制程度又分为两部分。套管闸门以内和总闸门以下为无控制部分，如果这部分出了问题，需更换时，必须先压井后方可更换；所以日常管理中不要随意开关总闸门和两个套管闸门。其余部分为有控部分。

3、附件

采油树的附件包括油嘴、压力表、取样回压考克和回压闸门等。

(1)油嘴

其作用是控制和调节油井的产出量。油嘴的最小直径为1．5mm，最大直径20mm以上，因工作制度的不同，选用的油嘴规格也不同。

根据油嘴安装部位不同，可分为井下油嘴和地面油嘴两种。井下油嘴采用专门装置安装在油层部位或油管下处；地面油嘴一般安装在生产闸门后的油嘴三通内。地面油嘴按结构不同，又分为单孔简易式和可调式等多种。选用油嘴时，要检查直径、长度、椭圆度、孔眼和轴线同心度、有无毛刺等。当油井出砂时更要注意检查，保持油嘴不被刺大、不堵、不变形、无毛刺，否则影响油井生产。

(2)压力表

使用压力表时，应注意量程是否合适。一般情况下应该使压力值在压力表量程读数的30%～70%范围内，因为压力表包氏管的弧度是270°，正常工作时的压力可使包氏管偏转5°～7°，如果偏转超过这个弧度时，读数将有较大误差。读数时应注意眼睛、指针、表盘刻度成一条垂直于表盘的直线，否则易造成人为的误差。

(3)取样放空考克和回压闸门

在油嘴三通外的出油管线上，焊有一节小直径短管，并用闸门控制，这个带控制闸门的短节用来进行井口取样以及检查更换油嘴时进行放空。

回压闸门在检查和更换油嘴以及维修生产闸门等作业时应关闭，以防止出油管线内流体倒流(有时也用一个单流凡尔代替回压闸门)。3

自喷井的安全技术1、井口设备齐全完好，不渗不漏。所有闸门要灵活好用，配全配齐螺栓螺母，紧固时对角用力均匀，清蜡闸门密封要严，开关时两侧丝杠出入要相等，防喷管丝堵要紧好，装有丝堵短管节上要设有放空考克。做到先放空后卸丝堵，并注意清蜡闸门是否关严。油嘴尺寸要符合要求，油嘴三通无堵塞现象。

2、井口操作时注意，在卸丝堵时，先倒好流程，后放空(人要在上风方向，防止放空时被油气熏倒)；卸时打好管钳尺度，用力均匀，防止用力过猛、管钳打脱而使人受伤。

3、在上下扒杆检查滑轮或穿录井钢丝时，要抓住扒杆，踏稳扒梯，最好携上安全带，以防掉下摔伤。在上扒杆前，先检查扒杆是否牢固，绷绳是否紧好。

4、上卸压力表时，检查压力表装卸部位是否设有放空以及压力表闸门，做到先关压力表闸门，后开放空考克，再进行装卸压力表操作。注意人要在放空方向的侧面进行操作。

5、检查油嘴时，注意先关生产闸门，后关回压闸门；放空后，再卸丝堵。检查后用套筒扳手装好油嘴，上好堵头，先关放空阀，开回压阀，最后打开生产闸门。注意要平稳操作。井口房内严禁烟火或产生摩擦火花。

6、当集油干线堵塞或冻结时，出现回压升高、出油减少或不出油，这可能是干线局部结蜡或结垢堵塞，也可能是局部干线保温层破坏而大量散热造成集油温度下降，形成凝油堵塞管道。如及早发现可用压风机扫线或用锅炉车蒸汽吹解。

7、自喷井井口总闸门以下，套管闸门以内无控制部分，不允许有渗漏和缺损，一旦发现问题，要及时处理。

8、冬季关井在4小时以上时，必须扫线；油井测静压关井时，应对干线采取保温措施。

9、自喷井井场、设备必须达到“三清、四无、五不漏”的管理要求。4

自喷井的量油、测气1、常用的玻璃管量油操作

⑴开启平衡闸门，使分离器压力于干线回压相互平衡。

⑵开玻璃管上下阀门。

⑶关分离器出油阀门，打开分离器进油阀门。

⑷关死单井进汇管阀门。

⑸手持钟表，放在玻璃管下红线上沿，等待液面上升。

⑹液面上升到下红线时立刻记准时间。

⑺液面上升的过程中，同时观察分压变化。如分压上升，应检查平衡阀门是否打开，若已打开，分压仍然上升等待平衡后才能正式量油。

⑻液面上升到红线时立刻记准时间。

⑼关分离器平衡阀门。

⑽打开分离器出口阀门，等待液面降到红线以下，再进行下次量油

⑾按资料全准的要求量完油后，关玻璃管上，下流阀门。倒单井正常生产流程，关死分离器的进出口阀门。

⑿将量油的时间填在量油记录上，并计算出产液量，填写在当日的报表上。

2、量油操作

(1)油井在试井、清蜡、关井后不能立即量油，要等生产一小时后再量油，否则不准。

(2)量油玻璃管在冬季应注意保温，每次量完油后，要将玻璃管内水位放到底部，然后先关下流闸门，再关上流闸门，以免玻璃管爆裂造成跑油事故。

(3)量油时分离器压力与干线回压相同。

(4)分离器旁通阀门必须关严，不严会影响量油的准确性。

(5)分离器、气管线、阀门不得有漏油、气现象。同时要清除玻璃管内的油污和堵塞现象。

(6)量油观察玻璃管液面时，要使视线和液面在同一水平面，以免产生误差。

3、测气操作

(1)测气管线长度5～7m，平直无弯曲，无焊口，各连接部分不漏。

(2)挡板直径要合适，一般选择7—25mm比较合适，水银柱压差在30～150mm合理范围内。挡板中心对准管线中心，挡板与压帽之间加胶皮垫，以防漏气。

(3)挡板规格，孔眼标准，无毛刺、缺口，厚度不大于3mm。

(4)测气必须在测压、清蜡、井下取样等操作一小时后进行，以免影响测气资料的准确性。

(5)橡皮管、传压嘴子及水银压差计连接处不能漏气。