油藏-采油工程

1、第十章 采油工程方案設計概要,通過生產井和注水井采取一系列工程技術措施作用于油藏，使油氣暢流入井，并經濟有效地舉升至地面進行分離和計量等。,一、采油工程,（1）油藏；,（2）人工建造系統(tǒng),經濟、有效地將深埋于地下的原油開采至地面。,特點：(1)涉及的技術面廣、綜合性強而又復雜；(2)工作對象是生產條件隨油藏動態(tài)而不斷變化的成百上千口采油井和注入井。(3)與油藏工程和地面工程有著緊密的聯(lián)系(4)工程方案設計是一項技術性強、難度大的

2、工作。(5)方案本身將涉及油田開發(fā)的重要決策和經濟效益。,油田開發(fā)是一項龐大而復雜的系統(tǒng)工程，必須編制油田開發(fā)總體建設方案——油田開發(fā)工作的指導性文件。采油工程方案是總體方案的重要組成部份和方案實施的核心。任務:通過產油井和注入井采取一系列工程技術措施，作用于油藏，使油氣暢流入井，并舉升到地面進行分離和計量。目標：經濟、有效地提高油井產量和原油采收率。作用：實現油田開發(fā)指標和完成原油生產任務的重要工程技術保證。,二、油田開發(fā)總

3、體建設方案,①油藏地質研究：提供油藏地質模型,各部分的任務和作用,③地面油氣工程設計：地面油氣集輸、計量及其配套系統(tǒng)的建設,②油藏工程設計：開發(fā)方式，規(guī)模，層系組合、井網、開發(fā)指標及動態(tài)設計,保證實現油藏工程方案規(guī)定的指標的工程技術措施,三.采油工程方案,1.采油工程方案設計的基本原則,（1）設計方法科學性（2）方案設計內容全面（3）必須滿足油藏工程和地面建設的要求（4）加強敏感性研究，進行多方案優(yōu)化（5）方案的實施必須具有良好

4、的可操作性（6）堅持“少投入、多產出”的經濟原則,2.采油工程方案編制的前期準備,?早期介入?收集和分析相關資料；?進行技術調研；?擬訂大綱，確定重點，提出試采要求和需要開展的研究課題；?開展專題研究或現場工藝試驗，進行必要的技術準備。,3.采油工程方案的基本內容,(1)油藏地質基礎?地質構造與地應力分布特征；?儲層分布特征及油水關系；?儲層巖心分析(儲層的孔、滲、包和巖石礦物組成)。,（2）油藏工程基礎?油藏流體組成

5、及性質；?油藏壓力及溫度；?儲層巖石的滲流特征(潤濕性及相對滲透率)；?儲層巖石的敏感性試驗結果；?油藏類型及驅動方式；?油田開發(fā)層系與開發(fā)方式及其井網；?油井產能分布及其變化；?油田開發(fā)指標及開發(fā)動態(tài)預測結果。,4.開發(fā)全過程的系統(tǒng)保護油層要求與措施,(1)系統(tǒng)保護油層主要包括： ?鉆井、固井過程中的油層保護； ?射孔、修井作業(yè)中的油層保護； ?注水過程中的油層保護； ?增產措施中的油層保護。,(3)關鍵：優(yōu)選

6、入井流體(包括：鉆井液、完井液、射孔液、修井液、壓裂液、酸液、注入水質及其添加劑或處理劑的篩選)和優(yōu)化作業(yè)工藝。(4)原則：適用性、有效性、可操作性和經濟性。,(2)基礎：儲層巖性特征分析、巖心分析、入井流體的敏感性試驗、可能造成油層傷害的主要因素分析。,5.完井工程要求及投產措施,?提出鉆開油層方式及要求。 ?生產套管尺寸選擇及強度校核； ?確定井身結構、套管程序及固井工藝； ?選擇完井工藝方案。,①建立油層與油井的良好通道；

7、 ②發(fā)揮油井最大潛力； ③提高油田開發(fā)整體效益。,（1）完井方式選擇原則?符合油藏地質特點，滿足油田開發(fā)的總體需要；?有利于油層保護，盡可能減少對油層的傷害；?從油田開發(fā)的全過程出發(fā)，最大限度地滿足采油工藝(注水、防砂、修井、增產措施等)的需要；?工藝簡單可行又能滿足開發(fā)要求；低成本、高效益。,5.完井工程要求及投產措施,（4）射孔工藝方案設計 ?射孔參數優(yōu)化 ?確定射孔工藝,（2）鉆開油層及固井要求對完井液密度、失水

8、量等的要求；固井水漿返高和固井質量要求及檢查方式。,（3）生產套管設計根據油管直徑和可能采取的采油工藝措施確定生產套管尺寸；提出對套管的材料、強度及密封要求。,（5）投產措施 ?投產方式 ?投產前的井底處理方案,6.注水工藝設計,（1）注水工藝方案的基礎分析?油藏工程方案對注水的要求；?儲層潤濕性分析；?儲層敏感對注水的影響分析及應采取的技術措施；?水源條件分析。⑤提出水質要求。,?注水井吸水能力分析和預測；?注水

9、破裂壓力預測；?注水井井底壓力與井口壓力設計。,（2）注水系統(tǒng)壓力分析,（3）注水管柱設計 ?管柱結構設計，強度校核及井下配套工具選擇； ?井筒及管柱防腐措施。,（4）注水井增注與調剖 ?分析注水井采取措施的必要性； 選擇增注措施； 預測保證配注要求的可能性。 ?分析未來采取調剖工作的必要性及調剖措施建議。,（5）注水井投轉注及管理 ①制定投注或轉注的工藝技術方案。 ②按有關規(guī)程提出日常管理要求；提出維持井及地面系統(tǒng)正

10、常工作的特殊要求和措施。,7.舉升方式優(yōu)選及其工藝方案,（1）確定舉升方式選擇的原則、依據及要求（2）油井產能預測及分析 ?不同含水階段的油井產液、產油指數； ?油井產能分布研究 ?油井生產動態(tài)模擬。（3）舉升方式綜合評價,8.采油工程配套工藝,（2）油、水井防砂工藝方案 ?出砂的可能性及出砂規(guī)律分析； ?防砂方法選擇； ?防砂工藝參數及配套技術。,（1）解堵工藝措施 ?可能造成油層傷害的原因、傷害類型及程度分析

11、； ?酸化解堵的可行性及工藝要求； ?壓裂解堵的可行性及工藝要求； ?其它解堵方法選擇分析。,（4）油井堵水工藝方案 ?油井堵水時機選擇； ?堵劑與堵水方案。,（5）防垢及防腐工藝方案 ?結垢和腐蝕性預測； ?防垢、清垢和防腐工藝建議。,（3）防蠟工藝方案 ?含蠟量、蠟性及結蠟規(guī)律分析； ?防蠟方法及工藝方案。,9.油田動態(tài)監(jiān)測,⑴制定油田動態(tài)監(jiān)測總體方案 包括監(jiān)測內容、監(jiān)測方法和工作量大??；⑵選擇配套儀器和設備

12、，推薦儀器、設備的型號、規(guī)格和生產廠；⑶油田動態(tài)監(jiān)測費用的初步預算。,10.作業(yè)工作量預測及配套廠站和隊伍建設,（1）作業(yè)工作量預測 確定作業(yè)種類和估算作業(yè)次數；用統(tǒng)計法或折算標準工作量法預 測工作量。①新井投產、注水井投(轉)注；②壓裂、酸化措施；③井下設備安裝及更換作業(yè)； ④清、防砂及調剖堵水作業(yè)；⑤油、水井大修作業(yè)； ⑥新工藝實驗及其它特種作業(yè)。,（2）作業(yè)隊伍建設（3）配套廠站

13、建設 原則：“因地制宜”、“避免重復”和“少投入，多產出”,11.采油工程方案經濟分析,?基本參數及分析評價指標的確定； ?不同舉升方式舉升費用對比； ?采油設備投資； ?生產操作費用及分析； ?采油工程費用匯總及原油生產成本分析。,(1) 采油方式決策的意義和論證內容,四.采油方式綜合評價與決策分析,?建立不同開發(fā)階段的油井產能分布模型，進行油井分類；?初步確定可供選用的各種采油方式；?預測不同階段、不同類型油井

14、以不同舉升方式生產時的油井動態(tài)；?從技術上評價不同采油方式對不同油藏工程方案的適應程度，以及提出對油藏工程方案的修正或選擇建議；?計算不同舉升方式的舉升費用和投入產出比；?進行技術經濟綜合評價，并對不同含水階段采用的舉升方式作出選擇和對油藏工程方案提出反饋建議。,(1)采油方式選擇時需要論證的基本內容包括：,性質：是解決石油生產過程中生產要素配置的技術經濟問題。任務：是針對油藏和油井特點，確定用什么方法和設備從數百米到數千米的油

15、井內將原油經濟有效地舉升到地面。適應性：油藏地質特點、油田開發(fā)動態(tài)、油井生產能力以及地面環(huán)境等。 意義：①涉及到每口油井和油田開發(fā)全過程的基本生產技術； ②關系到油田建設的資本投資和生產費用； ③直接影響到原油產量和采收率。,(2)采油方式綜合評價與決策分析,?油田開采是一個龐大而復雜的系統(tǒng)工程，油、水(注、采)井生產系統(tǒng)是注水開發(fā)油田大系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)；自身有獨特的規(guī)律；要在高一級系統(tǒng)的大環(huán)境中考察

16、和研究它對整個開采系統(tǒng)的影響。?油田開采是一個動態(tài)過程，采油方式的選擇，必須從時空觀出發(fā)考慮油田動態(tài)變化及單井產能分布規(guī)律。?機采設備和工程投資及其管理維護費用是油田投入開發(fā)之后的主要投入，不同采油方式的投入產出比不同；需要在技術經濟綜合評價的基礎上選擇采油方式。,2.1油田開采和采油方式應用特點,?系統(tǒng)目標：選擇技術上可行、經濟上合理的采油方式；確定舉升設備、操作參數和預測工況指標。?系統(tǒng)范圍：各類油井可能采種舉升系統(tǒng)。

17、?系統(tǒng)環(huán)境(約束條件)：油藏地質特征和優(yōu)藏工程設計的油田開發(fā)指標；油井與地面條件和舉升設備工作參數指標的許用值。,2.2 采油方式綜合評價與決策系統(tǒng)的概念框架,?系統(tǒng)組成:,3油井生產系統(tǒng)及其動態(tài)模擬,（1）油井生產系統(tǒng) 油井生產系統(tǒng)是由油藏、井筒和地面三個依次銜接、互相影響、而又具有不同流動規(guī)律的子系統(tǒng)所組成。1) 油藏子系統(tǒng)： 反映原油從油藏中向井底的流動過程。它提供油藏在不同開發(fā)階段向油井的供油(液)的能力，決

18、定著油井產能的大小。油井生產系統(tǒng)中油藏子系統(tǒng)的工作是由流入動態(tài)關系(IPR)來描述。,2) 油井子系統(tǒng)：描述流入井底的原油被舉升到井口(地面)的過程。自噴井是依靠流到井底時油氣自身所具有的剩余能量流到地面；有桿泵井生產系統(tǒng)則是依靠地面提供的能量，通過機—桿—泵將原油舉升到地面3) 地面子系統(tǒng) 描述被舉升到地面的油氣通過出油管線流向油氣分離器的過程，它遵循水平或傾斜多相管流規(guī)律。,（2）油井生產系統(tǒng)的動態(tài)模擬模擬方案(條件

19、)是根據油藏地質條件及油藏工程設計的油田開發(fā)指標(主要是壓力保持水平，不同含水段的產能及產量等)進行選定。利用模擬器得到采用不同采油方式時，油井在不同開發(fā)階段可能獲得的最大產量及相應的舉升設備、操作參數和工況指標。1) 油井生產系統(tǒng)動態(tài)模擬模型最大產量模型：,優(yōu)化數學模型：,minf(X)X?D={X?gi(x)?0;I=1,2,?,mi} XD X= XC,,,,,,,,約束條件的處理：,4采油方式

20、綜合評價因素及模型,（1）綜合評價因素采油方式綜合評價是在油井生產動態(tài)模擬器確定出不同采油方式及含水階段的生產技術指標的基礎上，綜合考慮經濟、管理、生產條件等各種因素后對不同的采油方式作出評價。由于評價過程中涉及到眾多不同層次的模糊因素，因此，采用三級模糊評判法。,（2）三級綜和評判模型,5決策分析步驟,（1）需要的主要技資料1) 地面及地下流體性質；2) 試油試采產能資料；3) 油層及井身資料；4) 與原油生產費用有關的數據；

21、5) 油藏工程方案確定的開發(fā)方式及預測的不同開發(fā)階段的動態(tài)指標。,（2）決策分析工作步驟1) 根據掌握的油藏地質研究和油藏工程資料確定計算方案；2) 確定油井產能分布及不同開發(fā)階段的變化，即確定各類井不同階段的產液指數JL，繪制JL～fw曲線，并確定產液指數的計算范圍和間隔；3) 利用模擬器計算初選的舉升方式在各種采液指數和不同含水條件下可能獲得的最大產量圖版（QL～JL、fw曲線），模擬器同時確定出相應條件的設備、工作參數及工況

22、指標。,4) 由各類油井的JL～Fw曲線與不同舉升方式的Qo～JL、Fw圖版，確定各類油井采用各種方式，在不同開發(fā)階段時（不同含水）的最大產量，即最大產量曲線，并確定泵型、工作參數及油井工況指標。5) 計算經濟指標，并進行綜合評判和繪制各采油方式在各開發(fā)階段的決策系數曲線。6）根據決策系數和總體方案要求，通過進一步分析，確定推薦的采油方式和接替方案。,(1) 總體壓裂設計的任務1) 對油藏或區(qū)塊提出總體壓裂規(guī)劃，通過油水井壓裂的綜

23、合論證，規(guī)定各開發(fā)階段在開發(fā)井網的平面和剖面上的壓裂任務，提出對油水井壓裂的要求；2) 制定總體壓裂設計原則；3) 為油藏總體在壓裂改造后能完成年配產量和不降低或提高掃油效率條件下進行技術論證；4) 為單井壓裂設計提供技術指導和依據。,五.低滲透油藏總體壓裂設計方案編制簡介,1總體壓裂設計任務與原則,(2) 總體壓裂優(yōu)化設計原則由于總體壓裂優(yōu)化設計所研究的對象是整個油藏或區(qū)塊，因此,進行油田總體壓裂優(yōu)化設計方案的編制應從總體

24、上遵循如下原則：1) 針對油藏地質條件，遵循少投入、多產出的經濟原則，采用先進可行的工藝技術。2) 最大限度地提高單井產量,并使壓后產量保持較長時期的增產、穩(wěn)產、以保證產能建設和配產任務，并盡可能地減少井數，降低開發(fā)費用，增加效益。3) 與井網布署相結合，優(yōu)化裂縫方位和縫長，最大限度地提高水驅掃油效率，改善出油剖面，以提高最終采收率。4) 在對油藏總體壓裂后的一次采油和二次采油期動態(tài)預測的基礎上，對油田注水和油藏壓力保持水平提出

25、要求。,2 總體壓裂設計,(1)壓前地層評估水力壓裂是一項低滲透油藏改造措施，直接對象是油藏。因此，總體壓裂設計的第一項工作，便是全面了解油藏地質特征，建立總體壓裂的地質模型，使總體壓裂設計建立在較為可靠的地質基礎上。,1) 油藏地質描述,2) 測井資料,3) 巖心分析,4) 試井及試油分析,5) 壓裂測試,(2)總體壓裂設計內容和方法,1) 初選總體優(yōu)化設計的縫長,2) 根據初選的縫長應用油藏數值模擬技術預測一次和二次采油期的產

26、量變化，并根據預測結果，對壓力保持水平及注水時機提出要求，必要時重新優(yōu)化裂縫長度。3) 應用油藏數值模擬技術，在油藏工程方案選定井網下結合地應力狀況研究油水井的人工水力裂縫處于不同方位及不同縫長比時的掃油效率。并從實施總體壓裂的角度，為井網布署和油藏工程提出反饋信息。4) 根據總體壓裂的油藏模擬結果，預測注水井的注水量，并提出注水井的壓裂工藝設計要求。5) 分層壓裂技術論證，闡明采取分層壓裂的必要性和推薦分層壓裂應采取的技

27、術。6) 確定與油藏條件相匹配的壓裂施工工藝參數體系。包括：排量、砂量、砂比、前置液量、壓裂液及支撐劑的性能、井下管柱與工具等。,(3)壓后評估,含義：一是在總體方案實施過程進行的評估。其目的除了評價壓裂效果之外，主要檢驗設計與實際的符合程度，特別是設計中所采用的基礎數據的可靠性，以便完善設計，指導后續(xù)的壓裂工作。因此，總體壓裂是一項設計－實施－評估的完整技術體系。二是總體壓裂方案實施后的總體評估。其目的是對方案實施效果、方案設計

28、技術以及設計和實施過程中對油藏的認識程度，進行總的評估。通過總評估進一步加深對油藏的認識和總結、改進總體壓裂設計技術。壓后評估的主要內容及技術包括：,1) 方案設計產量與實際產量的對比分析，并對壓裂效果做評價；2) 應用水力裂縫診斷技術，檢驗實際裂縫是否符合優(yōu)化縫長，并對縫高、縫長、裂縫系統(tǒng)的能力、裂縫方位進行測試和分析，其中主要采用井溫測井、同位素測井、聲波測井、密度測井、生產剖面測井，以及不穩(wěn)定試井技術；3) 應用生產剖面測井