❶ 为什么开采油田要注水
准确说应该是往油井里注水.一般是在天然气含量高或该油井开采的后期,使用注水来增加井下石油面的高度.油和水只是简单的混合,炼油厂都有油水分离的工序 .
❷ 什么是注水采油
注水采油，简单说就是向油藏中注入一定水，来将石油换取出来，以水换油。
油田注水开发的原理就是通过打注水井向油层注入水，在整个油层内建立起水压驱动方式，恢复和保持油层压力，从而达到：抽稀井网，减少钻井口数；提高采油速度，缩短油田开发的年限；延长油井自喷期；提高油田最终采收率。由于注水工艺容易掌握，水源也比较容易得到，因此油田注水开发的方式迅速推广，成为一种应用最广泛的方法。习惯上将利用天然能量开发油田称为一次采油法，注水开发油田称为二次采油法。
研究注水采油技术，需要关注注入水水质及水源选择、水质处理及污水处理、注水工艺流程等。用石油人通俗的说法，叫做“注好水”、“注准水”、“注够水”。
注水地面系统是由水源采水系统、注水站、注水管网、配水间、注水泵和注水井等基本单元组成（图5.5）。
图5.5注水开发示意图
❸ 开采石油天然气时需往下注水吗
不一定。
在中东，地层压力大，不用注水，油藏压力大，直接往外喷。
在中国，油藏不够富饶，为了保证或者增加地层压力，有压力，油气才能出来，所以要注水。
❹ 油田开发的注水指什么
注水(Water Injection)是最重要的油田开发方式，是在提高采油速度和采收率方面应用最广泛的措施。在油田开发的中后期，注水是油田稳产、增产及维持正常生产的前提。注水是一种二次采油方法。通过注水井向地层注水，将地下原油驱替到生产井，增加一次采油后原油的采收率。注入水发挥驱替原油和补充地层能量的双重作用，促使油井产出更多的原油。我国大多数油田都采用早期注水开发，目前都已进入高含水期。按照油田开发要求，保证注入水水质、注入水量和有效注水是注水工程的基本任务。
一、水源在注水工程规划初期，需要寻找和选择最适合油层特性的水源(Water Resource)。根据注入水的水质标准，综合考虑水处理、防腐、施工成本等做出选择。寻找注水水源的基本原则是：
(1)充足、稳定的供水量，以满足注水、辅助生产用水、生活用水及其他用水的需要。
(2)有相对良好的水质，水处理工艺简单、经济技术可行。
(3)优先使用含油污水，减少环境污染。
(4)考虑水的二次或多次利用，减少资源浪费。
水源类型有地下水、地表水、含油污水、海水和混合水。
浅层地下淡水一般位于河床冲积层中，水量稳定，水质不受季节影响。深层地下水矿化度较高，深层取水可以减少细菌的影响。
地表水主要是江河、湖泊、水库中的淡水，其矿化度低，泥沙含量高，溶解氧充足，生物大量繁殖，有异味，含胶体，水量受季节变化影响。
含油污水一般偏碱性，硬度低，含铁少，矿化度高，含油量高，胶体多，悬浮物组成复杂，必须经过水质处理后才能外排。随着油层采出水的增多，含油污水已成为油田注水的主要水源。
海水资源丰富，高含氧和盐，腐蚀性强，悬浮固体颗粒随季节变化。海湾沿岸或近海油田一般使用海水。在海岸上打浅层水源井，地层的自然过滤可减少机械杂质。
同时使用上述两种或三种水源称为混合水，尤其是含油污水与其他水源混合。在严重缺水的地区，生活污水可与含油污水或其他水源混合使用。
二、水质水质(Water Quality)是注入水质量的规定指标，标明注入水所允许的矿物、有机质和气体的构成与含量，以及悬浮物含量与粒度分布等多项指标。
1.油层伤害的原因注入水水质差会引起油层损害，导致吸水能力下降、注水压力上升。主要伤害原因有以下几点。
1)不溶物造成油层堵塞注入水中所含的机械杂质和细菌都会堵塞油层。细菌的繁殖使流体粘度上升、派生无机沉淀。溶解氧、H2S等对金属的腐蚀产物沉淀会堵塞渗流通道。油及其乳化物也会堵塞喉道，表现为液锁、乳化液滴吸附在喉道表面等。
2)注入水与地层水不配伍注入水可能直接与地层水生成CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等沉淀。溶于水的CO2可与Ca2+、Fe2+、Ba2+、Sr2+等离子生成相应的碳酸盐沉淀。
3)注入水与油层岩石矿物不配伍矿化度敏感会引起油层粘土的膨胀、分散与运移。伤害程度取决于粘土矿物的类型、含量、油层渗透性、注入水矿化度等。淡水一般会比盐水造成更严重的粘土膨胀。粘土中最小颗粒含量愈多，膨胀性愈大。另外，注入水还会引起乳化反转。
4)注入条件变化注入速度低有利于结垢和细菌生长；高速则加剧腐蚀、微粒的脱落和运移。在注水过程中，地层温度逐渐下降，流体粘度逐渐上升，渗流阻力逐渐增加，吸水能力逐渐下降。水温影响矿物和气体的溶解度造成结垢，温度下降有利于放热沉淀生成，也会导致蜡的析出。压力变化会导致应力敏感，油层结构损害，产生沉淀。pH值变化会引起微粒脱落、分散和沉淀，pH值越高，结垢趋势越大。
客观存在的油层及所含流体的特性是油层伤害的潜在因素；注入水的水质是诱发油层伤害的外部条件，也是注水成败的关键。因此改善水质可以有效地控制油层伤害。
2.水质要求不合格的注入水造成油层吸水能力下降、注水压力上升、注采失衡、原油产量下降。注入水水质的基本要求是：水质稳定，不与地层水反应生成沉淀；不使油层粘土矿物产生水化膨胀或悬浊；低腐蚀、低悬浮；混合水源应保证其配伍性好。
为使注入水符合上述要求，应做到以下几点。
1)控制悬浮固体以油藏岩石孔隙结构和喉道中值为依据，严格控制水中固相物质的粒径和浓度。低渗透层要求对注入水进行精细过滤，以减小对油层的伤害。
2)控制腐蚀性介质溶解氧、侵蚀性CO2和H2S是注水设备、管线钢材腐蚀的根源。水中存在大量铁离子是腐蚀的标志。氧会加快腐蚀速度。限制气体含量就可控制腐蚀的规模与速度，延长注水系统的寿命，减少腐蚀产物对地层的堵塞，降低采油成本。因此，必须严格控制腐蚀性介质的含量和总的腐蚀速度。
3)控制含油量大多数注入水是含油污水。油的聚合、累积、吸附等将给油层渗透性带来诸多不利的影响。
4)控制细菌含量我国油田注水中，硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌的危害最严重。在一定条件下细菌的繁殖速度惊人，半小时内能使群体增加一倍。硫酸盐还原菌以有机物为营养，在厌氧条件下能将硫酸盐还原成硫化物，产生的H2S腐蚀钢铁形成FeS沉淀。铁细菌能大量分泌Fe(OH)3并促成二价铁氧化成Fe3+，还为硫酸盐还原菌的繁殖提供局部厌氧区。腐生菌能从有机物中得到能量，其危害方式与铁细菌类似。细菌分泌的大量粘性物质强化垢的形成，堵塞油层孔喉，增加管网的流动阻力。
5)控制水垢管壁结垢的危害是设备磨损、腐蚀和阻流；油层渗流通道结垢会严重影响吸水能力。注入水与油层岩石矿物、地层水不配伍，会生成沉淀。两种水混合也可能生成沉淀。沉淀是结垢的前提。钙离子能迅速与碳酸根或硫酸根结合，生成垢或悬浮的固体颗粒。镁离子与碳酸根也引起沉淀。钡离子与硫酸根生成极难溶的硫酸钡。控制流速、pH值等条件，可防止水垢形成。
三、水处理大多数水源水都需要处理。有些水源的来水只需简单处理，甚至不必处理，而某些低渗透油藏对水质处理技术的要求很高。
1.水处理措施1)沉淀沉淀(Precipitation)是让水在沉淀池内停留一定的时间，使其中悬浮的固体颗粒借助于自身重力沉淀下来。足够的沉淀时间和沉降速度是关键。沉淀池内加装迂回挡板可以改变流向、增大流程、延长沉淀时间，利于颗粒的凝聚与沉降。絮凝剂可以与水中的悬浮物发生物理、化学作用，使细小微粒凝聚成大颗粒，加快沉降速度。沉淀后，水中悬浮物的含量应小于50mg/L。
2)过滤过滤(Filtration)是水质处理的重要环节。来自沉淀罐的水，往往含有少量细微的悬浮物和细菌，清除它们需要过滤。即使无需沉淀的地下水也需要过滤。
过滤可以除去悬浮固体或铁，可部分清除细菌。地下水中的铁质成分主要是二价铁离子，极易水解生成Fe(OH)2，氧化后形成Fe(OH)3沉淀。过滤后，机械杂质含量应小于2mg/L。过滤器(Filter)有多种，图7-1为压力式锰砂除铁滤罐。
图7-10曲线平行下移
(1)指示曲线右移、斜率变小，说明吸水指数变大，地层吸水能力增强(图7-7)。
(2)指数曲线左移、斜率变大，说明吸水指数变小，地层吸水能力变差(图7-8)。
图7-8指示曲线左移(3)指示曲线平行上移,是由地层压力升高引起，斜率不变说明吸水能力未变(图7-9)。
图7-9曲线平行上移
(4)指示曲线平行下移，是地层压力下降所致，斜率不变说明吸水能力未变(图7-10)。
正常注水时一般只测全井注水量。可用近期的分层测试资料整理出分层指示曲线，求得近期正常注水压力下各层吸水量及全井注水量，计算各层的相对注水量，再把目前实测的全井注水量按比例分配给各层段。
五、注水工艺由注水井将水保质保量地注入特定的油层是注水工艺的主要内容。油田注水系统包括油田供水系统、油田注水地面系统、井筒流动系统和油藏流动系统。
1.注入系统注入系统包括油田地面注水系统和井筒流动系统。由注水站、配水间、井口、井下配水管柱及相应管网组成。
有些井是专门为注水而钻的注水井，将低产井、特高含水油井及边缘井转成注水井的诱惑力也很强。注水井的井口设备是注水用采油树。井下结构以简单为好，一般只需要管柱和封隔器。多口注水井构成注水井组，由配水间分配水量。在井口或配水间可添加增压泵及过滤装置，一般在配水间对各注水井进行计量。
注水站是注水系统的核心。站内基本流程为：来水进站→计量→水质处理→储水罐→泵出。储水罐有储水、缓冲压力及分离的作用。注水站可以对单井或配水间分配水量。注水管网的直径和长度直接影响注水成本。
2.分层注水分层注水的核心是控制高渗透层吸水，加强中、低渗透层吸水，使注入水均匀推进，防止单层突进。井下管柱有固定配水管柱(图7-11)、活动配水管柱和偏心配水管柱。配水器产生一定的节流压差以控制各层的注水量。分层配水的核心是选择井下水嘴，利用配水嘴的尺寸、通过配水嘴的节流损失来调节各层的配水量，从而达到分层配注的目的。
图7-11固定配水管柱
3.注水工艺措施油层进入中高含水期后，平面矛盾、层间矛盾及层内矛盾日益突出。在非均质油田中，性质差异使各层段的吸水能力相差很大，注水井吸水剖面极不均匀。有裂缝的高渗透层吸水多，油井严重出水；中、低渗透层吸水很少，地层压力下降快，油井生产困难。需要对高渗透层进行调堵，降低吸水能力；改造低渗透层，降低流动阻力。因此，改善吸水剖面，达到吸水均衡，可以提高注入水体积波及系数。
增压注水是提高井底注入压力的工艺措施。高压使地层产生微小裂缝、小孔道内产生流动、低渗透层吸水。适当提高注入压力可均衡增加各层的吸水能力。
脉冲水嘴增压是使水流产生大幅度脉动，形成高频水射流。高频压力脉冲能使近井区的污染物松动、脱落；分散固相颗粒及异相液滴，起防堵、解堵、增注的作用。脉冲水嘴增压适用性较强，不需改变原有配水及测试工艺，也不增加投资。
周期注水也称间歇注水或不稳定注水。周期性地改变注水量和注入压力，形成不稳定状态，引起不同渗透率层间或裂缝与基岩间的液体相互交换。渗透率差异越大，液体的交换能力越强，效果越好。此方法可降低综合含水率。
调堵方法有三类：机械法是用封隔器封堵特高吸水层段或限流射孔；物理法是用固体颗粒、重油或泡沫等封堵高渗透层段；化学法现场应用最广，作用机理不尽相同。为满足不同注水井的需要，各种调剖技术不断涌现。
矿化度较低的注入水会打破地层原有的相对平衡，导致粘土水化膨胀。矿化度梯度注水是逐渐降低注入水的矿化度。梯度越小，粘土矿物受到的冲击越小，地层伤害也越小。
强磁处理可使注入水的性质发生变化，抑制粘土膨胀、防垢效果十分明显。还可注入防膨剂段塞抑制粘土的水化膨胀。综合应用粘土防膨技术，可增加吸水量、降低注入压力，大幅度增强处理效果。各种注水工艺措施有其特定的适应性。不断开发注水工艺新技术，会持续提高注水开发油田的效果。
❺ 如何开发底水油藏
海上油气开发 海上油气开发与陆地上的没有很大的不同，只是建造采油平台的工程耗资要大得多，因而对油气田范围的评价工作要更加慎重。要进行风险分析，准确选定平台位置和建设规模。避免由于对地下油藏认识不清或推断错误，造成损失。60年代开始，海上石油开发有了极大的发展。海上油田的采油量已达到世界总采油量的20％左右。形成了整套的海上开采和集输的专用设备和技术。平台的建设已经可以抗风、浪、冰流及地震等各种灾害，油、气田开采的水深已经超过200米。
当今世界上还有不少地区尚未勘探或充分勘探，深部地层及海洋深水部分的油气勘探刚刚开始不久，还会发现更多的油气藏，已开发的油气藏中应用提高石油采收率技术可以开采出的原油数量也是相当大的；这些都预示着油、气开采的科学技术将会有更大的发展。
石油是深埋在地下的流体矿物。最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油，把可燃气体称天然气，把固态可燃油质矿物称沥青。随着对这些矿物研究的深入，认识到它们在组成上均属烃类化合物，在成因上互有联系,因此把它们统称为石油。1983年9月第11次世界石油大会提出，石油是包括自然界中存在的气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。所以石油开采也包括了天然气开采。
石油在国民经济中的作用 石油是重要能源，同煤相比，具有能量密度大（等重的石油燃烧热比标准煤高50％）、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点。从石油中提炼的燃料油是运输工具、电站锅炉、冶金工业和建筑材料工业各种窑炉的主要燃料。以石油为原料的液化气和管道煤气是城市居民生活应用的优质燃料。飞机、坦克、舰艇、火箭以及其他航天器，也消耗大量石油燃料。因此，许多国家都把石油列为战略物资。
20世纪70年代以来，在世界能源消费的构成中，石油已超过煤而跃居首位。1979年占45％，预计到21世纪初，这种情况不会有大的改变。石油制品还广泛地用作各种机械的润滑剂。沥青是公路和建筑的重要材料。石油化工产品广泛地用于农业、轻工业、纺织工业以及医药卫生等部门，如合成纤维、塑料、合成橡胶制品，已成为人们的生活必需品。
1982年世界石油产量为26.44亿吨，天然气为15829亿立方米。1973年以来，三次石油涨价和1982年的石油落价，都引起世界经济较大的波动（见世界石油工业）。
油气聚集和驱动方式 油气在地壳中生成后，呈分散状态存在于生油气层中，经过运移进入储集层，在具有良好保存条件的地质圈闭内聚集，形成油气藏。在一个地质构造内可以有若干个油气藏，组合成油气田。
储层 贮存油气并能允许油气流在其中通过的有储集空间的岩层。储层中的空间,有岩石碎屑间的孔隙,岩石裂缝中的裂隙，溶蚀作用形成的洞隙。孔隙一般与沉积作用有关，裂隙多半与构造形变有关，洞隙往往与古岩溶有关。空隙的大小、分布和连通情况，影响油气的流动，决定着油气开采的特征（见石油开发地质）。
油气驱动方式 在开采石油的过程中，油气从储层流入井底,又从井底上升到井口的驱动方式。主要有:①水驱油藏，周围水体有地表水流补给而形成的静水压头；②弹性水驱，周围封闭性水体和储层岩石的弹性膨胀作用；③溶解气驱，压力降低使溶解在油中的气体逸出时所起的膨胀作用；④气顶驱，存在气顶时，气顶气随压力降低而发生的膨胀作用;⑤重力驱,重力排油作用。当以上天然能量充足时，油气可以喷出井口；能量不足时，则需采取人工举升措施，把油流驱出地面（见自喷采油法，人工举升采油法）。
石油开采的特点 与一般的固体矿藏相比，有三个显着特点：①开采的对象在整个开采的过程中不断地流动，油藏情况不断地变化，一切措施必须针对这种情况来进行，因此，油气田开采的整个过程是一个不断了解、不断改进的过程；②开采者在一般情况下不与矿体直接接触。油气的开采，对油气藏中情况的了解以及对油气藏施加影响进行各种措施，都要通过专门的测井来进行；③油气藏的某些特点必须在生产过程中，甚至必须在井数较多后才能认识到，因此，在一段时间内勘探和开采阶段常常互相交织在一起（见油气田开发规划和设计）。
要开发好油气藏，必须对它进行全面了解，要钻一定数量的探边井，配合地球物理勘探资料来确定油气藏的各种边界（油水边界、油气边界、分割断层、尖灭线等）；要钻一定数量的评价井来了解油气层的性质（一般都要取岩心），包括油气层厚度变化，储层物理性质，油藏流体及其性质,油藏的温度、压力的分布等特点,进行综合研究，以得出对于油气藏的比较全面的认识。在油气藏研究中不能只研究油气藏本身，而要同时研究与之相邻的含水层及二者的连通关系（见油藏物理）。
在开采过程中还需要通过生产井、注入井和观察井对油气藏进行开采、观察和控制。油、气的流动有三个互相联接的过程：①油、气从油层中流入井底；②从井底上升到井口；③从井口流入集油站，经过分离脱水处理后，流入输油气总站，转输出矿区（见油藏工程）。
石油开采技术
测井工程 在井筒中应用地球物理方法，把钻过的岩层和油气藏中的原始状况和发生变化的信息，特别是油、气、水在油藏中分布情况及其变化的信息，通过电缆传到地面,据以综合判断,确定应采取的技术措施（见工程测井，生产测井，饱和度测井）。
钻井工程 在油气田开发中，有着十分重要的地位，在建设一个油气田中，钻井工程往往要占总投资的50％以上。一个油气田的开发，往往要打几百口甚至几千口或更多的井。对用于开采、观察和控制等不同目的的井（如生产井、注入井、观察井以及专为检查水洗油效果的检查井等）有不同的技术要求。应保证钻出的井对油气层的污染最少，固井质量高，能经受开采几十年中的各种井下作业的影响。改进钻井技术和管理，提高钻井速度，是降低钻井成本的关键（见钻井方法，钻井工艺，完井）。
采油工程 是把油、气在油井中从井底举升到井口的整个过程的工艺技术。油气的上升可以依靠地层的能量自喷，也可以依靠抽油泵、气举等人工增补的能量举出。各种有效的修井措施，能排除油井经常出现的结蜡、出水、出砂等故障，保证油井正常生产。水力压裂或酸化等增产措施，能提高因油层渗透率太低，或因钻井技术措施不当污染、损害油气层而降低的产能。对注入井来说，则是提高注入能力（见采油方法，采气工艺，分层开采技术，油气井增产工艺）。
油气集输工程 是在油田上建设完整的油气收集、分离、处理、计量和储存、输送的工艺技术。使井中采出的油、气、水等混合流体，在矿场进行分离和初步处理，获得尽可能多的油、气产品。水可回注或加以利用，以防止污染环境。减少无效损耗（见油田油气集输）。
石油开采中各学科和工程技术之间的关系见图。
石油开采
石油开采技术的发展 石油和天然气的大规模开采和应用，是近百年的事。美国和俄国在19世纪50年代开始了他们各自的近代油、气开采工业。其他国家稍晚一些。石油开采技术的发展与数学、力学、地质学、物理学、机械工程、电子学等学科发展有密切联系。大致可分三个阶段：
初期阶段 从19世纪末到20世纪30年代。随着内燃机的出现，对油料提出了迫切的要求。这个阶段技术上的主要标志是以利用天然能量开采为主。石油的采收率平均只有15～20％，钻井深度不大，观察油藏的手段只有简单的温度计、压力计等。
第二阶段 从30年代末到50年代末，以建立油田开发的理论体系为标志。主要内容是：①形成了作为钻井工程理论基础的岩石力学；②基本确立了油藏物理和渗流力学体系，普遍采用人工增补油藏能量的注水开采技术。在苏联广泛采用了早期注水保持地层压力的技术，使石油的最终采收率从30年代的15～20％，提高到30％以上，发展了以电测方法为中心的测井技术和钻4500米以上的超深井的钻井技术。在矿场集输工艺中广泛地应用了以油气相平衡理论为基础的石油稳定技术。基本建立了与油气田开发和开采有关的应用科学和工程技术体系。
第三阶段 从60年代开始，以电子计算机和现代科学技术广泛用于油、气田开发为标志，开发技术迅速发展。主要方面有：①建立的各种油层的沉积相模型，提高了预测储油砂体的非均质性及其连续性的能力，从而能更经济有效地布置井位和开发工作；②把现代物理中的核技术应用到测井中，形成放射性测井技术，与原有的电测技术, 加上新的生产测井系列,可以用来直接测定油藏中油、气、水的分布情况，在不同开发阶段能采取更为有效的措施；③对油气藏内部在采油气过程中起作用的表面现象及在多孔介质中的多相渗流的规律等，有了更深刻的理解，并根据物理模型和数学模型对这些现象由定性进入定量解释（见油藏数值模拟），试验和开发了除注水以外提高石油采收率的新技术；④以喷射钻井和平衡钻井为基础的优化钻井技术迅速发展。钻井速度有很大的提高。可以打各种特殊类型的井，包括丛式井，定向井，甚至水平井，加上优质泥浆，使钻井过程中油层的污染降到最低限度；⑤大型酸化压裂技术的应用使很多过去没有经济价值的油、气藏，特别是致密气藏,可以投入开发,大大增加了天然资源的利用程度。对油井的出砂、结蜡和高含水所造成的困难，在很大程度上得到了解决（见稠油开采，油井防蜡和清蜡，油井防砂和清砂，水油比控制）；⑥向油层注蒸汽，热采技术的应用已经使很多稠油油藏投入开发；⑦油、气分离技术和气体处理技术的自动化和电子监控，使矿场油、气集输中的损耗降到很低，并能提供质量更高的产品。
靠油藏本身或用人工补给的能量把石油从井底举升到地面的方法。19世纪50年代末出现了专门开采石油的油井。早期油井很浅，用吊桶汲取。后来井深增加，采油方法逐渐复杂，分为自喷采油法和人工举升采油法两类，后者有气举采油法和泵抽采油法（又称深井泵采油法）两种。
自喷采油法： 当油藏压力高于井内流体柱的压力，油藏中的石油通过油管和采油树自行举升至井外的采油方法。石油中大量的伴生天然气能降低井内流体的比重，降低流体柱压力，使油井更易自喷。油层压力和气油比（中国石油矿场习称油气比）是油井自喷能力的两个主要指标。
油、气同时在井内沿油管向上流动，其能量主要消耗于重力和摩擦力。在一定的油层压力和油气比的条件下，每口井中的油管尺寸和深度不变时，有一个充分利用能量的最优流速范围，即最优日产量范围。必须选用合理的油管尺寸，调节井口节流器（常称油嘴）的大小，使自喷井的产量与油层的供油能力相匹配，以保证自喷井在最优产量范围内生产。
为使井口密封并便于修井和更换损坏的部件，自喷井井口装有专门的采油装置，称采油树（见彩图）。自喷井的井身结构见图。自喷井管理方便，生产能力高,耗费小,是一种比较理想的采油方法。很多油田都采取早期注水、注气（见注水开采）保持油藏压力的措施，延长油井的自喷期。
人工举升采油法： 人为地向油井井底增补能量，将油藏中的石油举升至井口的方法。随着采出石油总量的不断增加，油层压力日益降低；注水开发的油田，油井产水百分比逐渐增大，使流体的比重增加，这两种情况都使油井自喷能力逐步减弱。为提高产量，需采取人工举升法采油（又称机械采油），是油田开采的主要方式，特别在油田开发后期，有泵抽采油法和气举采油法两种。
气举采油法： 将天然气从套管环隙或油管中注入井内，降低井中流体的比重，使井内流体柱的压力低于已降低了的油层压力，从而把流体从油管或套管环隙中导出井外。有连续气举和间歇气举两类。多数情况下，采用从套管环隙注气、油管出油的方式。气举采油要求有比较充足的天然气源；不能用空气，以免爆炸。气举的启动压力和工作压力差别较大。在井下常需安装特制的气举阀以降低启动压力，使压缩机在较低压力下工作,提高其效率,结构和工作原理见图。在油管外的液面被压到气举阀以下时，气从A孔进入油管,使管内液体与气混合,喷出至地面。管内压力下降到一定程度时,油管内外压差使该阀关闭。管外液面可继续下降。油井较深时，可装几个气举阀，把液面降至油管鞋，使启动压力大为降低。
气举采油法：
气举井中产出的油、气经分离后，气体集中到矿场压缩机站,经过压缩送回井口。对于某些低产油井,可使用间歇气举法以节约气量，有时还循环使用活塞气举法。
气举法有较高的生产能力。井下装置简单，没有运动部件，井下设备使用寿命长，管理方便。虽然压缩机建站和敷设地面管线的一次投资高，但总的投资和管理费用与抽油机、电动潜油泵或水力活塞泵比较是最低的。气举法应用时间较短，一般为15～30％左右；单位产量能耗较高，又需要大量天然气；只适用于有天然气气源和具备以上条件的地区内有一定油层压力的高产油井和定向井,当油层压力降到某一最低值时,便不宜采用；效率较低。
泵抽采油法： 人工举升采油法的一种（见人工举升采油法）。在油井中下入抽油泵，把油藏中产出的液体泵送到地面的方法，简称抽油法。此法所用的抽油泵按动力传动方式分为有杆和无杆两类。
有杆泵 是最常用的单缸单作用抽油泵（图1），其排油量取决于泵径和泵的冲程、冲数。有杆泵分杆式泵、管式泵两类。一套完整的有杆泵机组包括抽油机、抽油杆柱和抽油泵（图2）。
泵抽采油法 泵抽采油法
抽油机主要是把动力机(一般是电动机)的圆周运动转变为往复直线运动，带动抽油杆和泵，抽油机有游梁式和无游梁式两种。前者使用最普遍，中国一些矿场使用的链条抽油机属后一种（见彩图）。抽油杆柱是连接抽油机和抽油泵的长杆柱,长逾千米,因交变载荷所引起的振动和弹性变形，使抽油杆悬点的冲程和泵的柱塞冲程有较大差别。抽油泵的直径和冲程、冲数要根据每口油井的生产特征，进行设计计算来优选。在泵的入口处安装气体分离装置——气锚，或者增加泵的下入深度，以降低流体中的含气量对抽油泵充满程度（即体积效率）的影响。
泵抽采油法
有杆泵是一个自重系统,抽油杆的截面增加时,其载荷也随着增大。各种材质制成的抽油杆的下入深度，都是有极限的，要增加泵的下入深度，主要须改变抽油杆的材质、热处理工艺和级次。根据抽油杆的弹性和地层流体的特征，在选择工作制度时，要选用冲程、冲数的有利组合。有杆泵的工作深度在国外已超过 3000m,抽油机的载荷已超过25t，泵的排量与井深有关,有些浅井日排量可以高达400m3,一般中深井可达200m3,但抽油井的产量主要根据油层的生产能力。有杆抽油机泵组的主要优点是结构简单,维修管理方便,在中深井中泵的效率为50％左右，适用于中、低产量的井。目前世界上有85％以上的油井用机械采油法生产，其中绝大部分用有杆泵。
无杆泵 适用于大产量的中深井或深井和斜井。在工业上应用的是电动潜油泵、水力活塞泵和水力喷射泵。
电动潜油泵 是一套多级离心泵和电动机直接连接的机泵组。由动力电缆把电送给井下的电机以驱动离心泵，把井中的流体泵送到地面，由于机泵组是在套管内使用，机泵的直径受到限制,所以采取细长的形状（图3）。为防止井下流体(特别是水)进入电枢使电机失效，需采取特殊的密封装置，并在泵和电动机的连接部位加装保护器。泵的排量受井眼尺寸的限制,扬程决定于泵的级数,二者都取决于电动机的功率。电动潜油泵适用于中、高产液量，含气和砂较少的稀油或含水原油的油井。一般日排量为100～1000m3、扬程在2000m以内时，效率较高,可用于斜井。建井较简单，管理方便，免修期较长，泵效率在60％左右；但不适用于高含气的井和带腐蚀性流体的井，下井后泵的排量不能调节，机泵组成本较高，起下作业和检修都比较复杂。
泵抽采油法
水力活塞泵 利用地面泵注入液体驱动井下液压马达带动井下泵，把井下的液体泵出地面。水力活塞泵的工作原理与有杆泵相似，只是往复运动用液压马达和换向阀来实现（图 4）。水力活塞泵的井下泵有单作用和双作用两种，地面泵都用高压柱塞泵。流程有两种：①开式流程。单管结构，以低粘度原油为动力液，既能减少管道摩擦阻力，又可降低抽出油的粘度，并与采出液混在一起采出地面。②闭式流程。用轻油或水为动力液,用水时要增添润滑剂和防腐剂,自行循环不与产出的液体相混，工作过程中只需作少量的补充。水力活塞泵可以单井运转，也可以建泵组集中管理，排量适应范围宽，从每日几十到上千立方米等，适用于深井、高扬程井、稠油井、斜井。优点是可任意调节排量，起下泵可不起油管，操作和管理方便。泵效率可达85％以上。缺点是地面要多建一条高压管线,动力液要处理,增加了建井和管理成本。
泵抽采油法
水力射流泵 带有喷嘴和扩散器的抽油泵（图5）。水力射流泵没有运动零件,结构简单,成本低，管理方便，但效率低，不高于30～35％，造成的生产压差太小，只适用于高压高产井。一般仅在水力活塞泵的前期即油井的压力较高、排量较大时使用；当压力降低、排量减少时，改用水力活塞泵。
参考资料：http://www.hoodong.com/wiki/%E7%9F%B3%E6%B2%B9%E5%BC%80%E9%87%87
❻ 油田的开发方式有哪些
随着石油科学和开采技术的发展，油田开发方式也在不断进步。在19世纪后半叶和20世纪初，主要以消耗天然能量的方式进行开发油田。直到20世纪三四十年代，人工注水补充能量的开发方式才逐步发展起来，成为石油开发史上的重大突破。但是，目前并不是所有的油田都采用注水开发，而是有多种开发方式，归纳起来有以下几种。
一、利用天然能量开发利用天然能量开发是一种传统的开发方式。其优点是投资少、成本低、投产快。只需按照设计的生产井网钻井，无需增加采油设备，石油依靠油层自身的能量就可流到地面。因此，它仍是一种常用的开发方式。其缺点是天然能量作用的范围和时间有限，不能适应油田较高的采油速度及长期稳产的要求，最终采收率通常较低。利用天然能量开发可分为以下几种方式。
1.弹性能量开采油层弹性能量的储存和释放过程与弹簧的压缩和恢复相似。油层埋藏在地下几百米至几千米的深处。开发前油层承受着巨大的压力，因此在油层中积蓄了一定的弹性能量。当钻井打开油层进行采油时，油层的均衡受压状态遭到破坏。油层岩石颗粒和孔隙中的液体因压力下降而膨胀，将部分原油推挤出来，流向井底喷至地面。随着原油的不断采出，油层中压力降低的范围不断扩大，压力降低的幅度不断增加，油层中的弹性能不断减少。一般的砂岩油藏，靠弹性能量仅能采出地下储量的1%～5%。
2.溶解气能量开采在日常生活中经常可见到这样一种现象，当打开汽水或啤酒瓶盖时，汽水或啤酒会随着气泡一起溢出瓶口。这是因为在制造汽水、啤酒时，加压使汽水、啤酒中溶解了一定数量的二氧化碳气体。当打开瓶盖时，瓶内压力下降，二氧化碳的溶解度减小，很快从汽水、啤酒中分离出来，同汽水、啤酒一起涌出瓶口。溶解气能量开采就是利用这个原理。打开油层开始采油后，油层压力降低。当其压力低于饱和压力时，在高压下原来溶解在原油中的天然气就分离出来，以自由的气泡存在。在向井底流动的过程中，由于压力越来越低，气泡体积不断膨胀，就沿着油层把原油推向井底。
在利用溶解气能量的开采过程中，由于气体比原油容易流动，往往是气体先溢出来。溶解在原油中的天然气量大幅度减少使原油变得越来越稠、流动性越来越差。当油层中溶解的天然气能量消耗完后，油层中还会留下大量的原油。因此，只依靠溶解气能量开采，一般只能采出原始储量的百分之十几。
3.气顶能量开采有些油田在油层的顶部存在气顶。油田投入开发后，含油区的压力将不断下降。当这一压力降传递到气顶时，将引起气顶发生膨胀，气顶中的气体就会侵入到储存原油的孔隙中，将原油驱向生产井井底。
4.水压驱油能量开采水压驱油分为边水驱动和底水驱动两种形式，如图4-11所示。无论是边水驱动还是底水驱动，地下油层必须与地面水源沟通，开采时才能得到外来水源的补充。如果油田面积小、水压驱动条件好、水的补给量与采出的油量平衡，那么在开采过程中油田的产油量和地层压力就可以在较长时间内保持稳定，可以获得较好的油田开采效果和较高的最终采收率。但实际中绝大多数天然水压驱动的油田，外界水源的补给都跟不上能量的消耗，因此开采效果不很理想。
表4-2不同面积井网的井网参数
早期进行面积注水开发时，注水井经过适当排液即可转入注水，并使油田投入全面开发。这种注水方式实质上是把油层分割成许多小单元。一口注水井控制一个单元，并同时影响周围的几口油井。而每口油井又同时在几个方向上受注水井影响。显然，这种注水方式的特点是采油速度较高，生产井容易受到注入水的充分影响、见水时间早。
采用面积注水方式的条件是：第一，油层分布不规则，多呈透镜状分布；第二，油层的渗透性差,流动系数低；第三，油田面积大,构造不够完整,断层分布复杂；第四，可用于油田后期的强化采油，以提高采收率；第五，虽然油田具备切割注水或其他注水方式的条件，但为了达到更高的采油速度，也可采用面积注水方式。
2.人工注气人工注气是在油田开发过程中，用人工方法把气体注入油层中，以保持和提高油层压力。人工注气分为顶部注气和面积注气。顶部注气就是把注气井布置在油藏的气顶上，向气顶中注气以保持油层压力；面积注气是根据需要按某种几何形状在油田的一定位置上部署注气井和采油井，进行注气采油。
三、开发方式的选择对于具体油田，开发方式的选择原则是：既要合理地利用天然能量又要有效地保持油藏能量，确保油田具有较高的采油速度和较长的稳产时间。为此，我们必须进行区域性的调查研究，了解整个水压系统的地质、水文地质特征和油藏本身的地质—物理特征，即必须了解油田有无边水、底水，有无水源供给区，中间是否有断层遮挡和岩性变异现象，油藏有无气顶及气顶的大小等。
当通过预测及研究确定油田天然能量不足时，则考虑向油层注入水、气等驱替工作剂。
注入剂的选择与储集层结构及流体性质有密切关系。当储集层渗透率很低时，注水效果通常较差，油井见效慢。若储集层性质均匀、渗透性好、水敏性粘土矿物少、原油粘度低，注水开发效果就好。当断层或裂隙较多时，注入流体可能会沿断裂处窜入生产井或非生产层。因此，必须搞清断层的走向和裂隙的发育规律，因势利导，以扩大注入剂的驱替面积。
开发过程的控制，即开发速度也会对驱动方式的建立产生重大影响。开发速度过大，由于外排生产井的屏蔽遮挡作用，往往使内部油井难以见效。也可能造成气顶和底水锥进、边水舌进，影响最终采收率。开发速度过小又满足不了对产量的要求。
实施人工注水、注气还要考虑注入剂的来源及处理问题。注水必然要涉及水质是否与储集层配伍以及环保等问题。注入冷水、淡水可能会对地下温度、原油物性及粘土矿物产生影响。因而需要考虑是否要加添加剂、是否要进行加热预处理等。
显然，向油层注入驱替剂会增加油田的前期投资、设备和工作量。因此，需要对采取该措施所能获得的采收率和经济效益进行预测。
人们最初向油层注水，是当油田开采了相当长的时间，天然能量接近枯竭的时候，为了进一步采出油层中剩余的原油而进行的。这种做法称为晚期注水。在长期的油田开发实践中，人们发现保持油层压力越早，地下能量损耗就越少，能开采出的原油也就越多。于是就有意识地在油田开发初期向油层注水以保持压力，这种方法叫早期注水。目前，世界上许多油田都采用了早期注水。我国的大庆油田，在总结了国内外油田开发经验和教训的基础上，根据本油田的特点，在油田开发初期就采用了边内切割注水保持油层压力的开发方式。生产实践表明：由于油层压力保持在一定水平上，油层能量充足，油田产量稳定。
由于水的来源广、价格便宜、易于处理，而且水驱效果一般比溶解气驱等驱动方式好，我国有条件的油田都采用注水方式开发，并取得了显着的经济效益。它是我国现阶段科技水平的产物，今后有待于进一步发展。此外，为了实现有效注水，还应采取多方面的措施，尤其是工程工艺方面的措施，以提高水驱效果。
总之，人工保持油层压力的方法，要根据油田的具体情况来确定。