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1、采油工程方案设计,学习要求：,掌握油田开发与开采动态分析、工艺方式选择设计与评价、采油工程方案的研究与编制等。 掌握采油工程所涉及的各项工艺技术及其相关关系； 掌握采油工程方案的构成、设计原则与设计方法； 了解采油工程发展动向。,采油工程方案设计,油田开发总体建设方案：,第一章 总 论,采油工程的任务： 通过生产井和注水井采取一系列工程技术措施作用于油藏，使油气畅流入井，并经济有效地举升至地面进行分离和计量等。,采油工程的主要目标： 经济、有效地将深埋于地下的原油开采至地面。,第一章 总 论,采油工程方案基本构成,第一章 总 论,第二章 采油工程方案设计的基础资料准备,2.1 油田地质基础资料
2、,油藏是采油工程措施的实施对象，在进行采油工程方案设计时，必须获取油田地质资料，从采油工程的角度加以分析，提出油藏地质对采油工程的特殊要求，确定采油工程方案设计所需的地质依据。,2.2 油藏工程基础资料,分析油藏工程研究成果，明确油藏工程设计指标，是采油工程方案设计的重要内容和设计基础。,第二章 采油工程方案设计的基础资料准备,2.3 采油工程基础资料,(1)储层敏感性：速敏、水敏、酸敏、碱敏、盐敏 (2)储层地应力分布,第二章 采油工程方案设计的基础资料准备,第三章 完井工程设计,（1）完井方式选择（2）打开油层及固井要求（3）生产管柱尺寸确定（4）生产套管设计（5）完井工艺方案设计（6）投
3、产措施（7）完井要求及实施建议,完井工程设计的内容,完井方式是指油层与井筒的连通方式。合理的完井方式要求满足油、气层和井筒之间保持最佳的连通条件，油、气层所受的损害最小。,3.1 完井方式,目前最常见的完井方式有裸眼完井、射孔完井、衬管完井、砾石充填完井等。,不同的完井方式有各自的适用条件和局限性，只有根据油气藏类型、储层特性和油田不同开发时期的工艺技术要求，选择合理的完井方式，才能有效地开发油气田。,延长油气井寿命,发挥油层潜力,满足工艺技术措施要求,为井下作业创造良好的条件,第三章 完井工程设计,先期裸眼完井示意图 复合型完井方式示意图 后期裸眼完井示意图,(1) 裸眼完井方式,第三章 完
4、井工程设计,(2) 射孔完井方式,套管射孔完井,第三章 完井工程设计,(2) 射孔完井方式,尾管射孔完井,第三章 完井工程设计,常用的射孔液有无固相清洁盐水射孔液、聚合物射孔液、油基射孔液、酸基射孔液、乳化液射孔液等。,(3) 割缝衬管完井方式,割缝衬管完井方式有两种完井工序。,井下衬管损坏后无法修理或更换,油层不会遭受固井水泥浆的损害；可采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术打开油层；当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。,第三章 完井工程设计,(4) 砾石充填完井方式,对于胶结疏松出砂严重的地层，为了防砂和保护生产层一般应采用砾石充填完井方式。 充填砾石的方法可分为直接
5、充填和预制充填（双层筛管间加砾石后下入井中）两种；又可分为裸眼砾石充填和套管内砾石充填。,第三章 完井工程设计,第三章 完井工程设计,3.2 油管及套管尺寸选择,编制采油工程方案必须重点讨论油、水、气井采出和注入时各种工艺要求的油管尺寸，综合各方面因素，确保各种采油工艺措施的实施，最后确定生产套管尺寸。,第三章 完井工程设计,3.3 射孔工艺,(1)影响油井射孔井产能的因素分析： 孔深、孔密、孔径、相位角、伤害程度、伤害深度、压实程度、压实厚度及非均质性等。 实际油井射孔设计中，必须分析上述各因素对油井射孔后产能的影响，建立各因素与油井产能的相关关系，为油井射孔工艺参数的设计提供依据。,根据油
6、藏和流体特性、地层损害状况、套管程序和油田生产条件，选择恰当的射孔方式。用高密度的射孔液高于地层压力的射孔为正压射孔。将井筒液面降低到一定深度，形成低于地层压力，建立适当的负压的射孔称为负压射孔。,(2)射孔方式选择,第三章 完井工程设计,第三章 完井工程设计,（3） 射孔负压设计,负压值是设计的关键。一方面负压使孔眼的破碎压实带的细小颗粒冲刷出来，使井眼清洁，满足这个要求的负压称为最小负压；另一方面该值不能超过某个值以免造成地层出砂、垮塌、套管挤毁或封隔器失效等问题，对应这个临界值称为最大负压。 合理射孔负压选择应当是既高于最小负压值又不超过最大负压值。,第四章 注水工程方案设计,(1) 注
7、入水水源选择与水质要求(2) 注水系统压力、温度分析(3) 油藏工程方案中对注水要求的工艺可行性分析(4) 注水管柱设计(5) 注水井投（转）注措施及要求(6) 注水井增注及调剖措施(7) 注水井日常管理要求(8) 注水工艺方案总结及实施建议,4.1 注水工程方案设计的主要内容,第四章 注水工程方案设计,对油田注入水除要求水源供水量稳定、取水方便、经济合理外，其水质还必须符合以下基本要求：1）水质稳定，与油层流体相混不产生沉淀；2）水注入地层后不使粘土矿物产生水化膨胀或剥离运移；3）悬浮物符合水质标准要求，以防堵塞注水井渗滤面及渗流孔道；4）对注水管网和设施腐蚀性小。,4.2 注入水水源选择与
8、水质要求,编制注水工艺方案，首先应根据研究油藏工程方案对注水的要求进行综合分析。必须根据储层的润湿性、孔隙结构和非均质状况等资料，优化注入水的水质。,第四章 注水工程方案设计,4.2 注水系统压力、温度分析,1)注水井吸水能力预测,利用试注指示曲线确定吸水能力,利用渗流力学简化方法确定吸水能力,水力压裂井的最大注水量计算,2) 注水井温度分析,注水井井底温度采用Ramey的热传导方程计算,井底温度应高于原油析蜡温度或凝固点温度。,第四章 注水工程方案设计,4.4注水管柱设计,注水管柱强度设计主要是进行抗内压和抗拉极限载荷校核计算。,注水管柱设计,注水管柱结构设计是根据油藏工程方案的注水要求，确
9、定注水井合注或分注管柱及管柱的组成。,第四章 注水工程方案设计,4.5 注水井试注及投注,1) 排液,2) 洗井,3) 试注,4.6 注水井增注及调剖措施,4.7 注水井日常管理要求,4.8注水工艺方案总结及实施建议,第五章 采油方式确定,采油方式是任何油田贯穿其开发全过程的基本生产技术，各种采油方式有各自的工作原理、举升能力和对油井开采条件的适应性。 采油方式的选择与油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及地面环境等密切相关，它直接影响原油产量和油田开发效果。 因此，采油方式的优选及工艺方案设计在采油工程方案中占有重要地位。,第五章 采油方式确定,5.1 采油方式选择的主要内容,采油方式
10、优选与工艺方案设计框架,第五章 采油方式确定,5.2 油井产能计算与分析,油井流入动态曲线（IPR曲线）： 表示产量与井底流压关系的曲线，简称IPR曲线。,油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系。 它反映了油藏向井的供油能力，反映油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响，是采油工程与油藏工程的衔接点。通过油井流入动态研究为油藏工程提供检验资料；为采油工程的下一步工作提供依据；检查钻井、固井、完井和各项工艺措施等技术水平的优劣。,第五章 采油方式确定,5.2 油井产能计算与分析,采油(液)指数： 油井流入动态曲线斜率的负倒数。反映油层性质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面
11、积等与产量之间关系的综合指标。,第五章 采油方式确定,5.2 油井产能计算与分析,油井流入动态研究主要有三种途径： 基于Vogel、Fetkovich、Petrobras方法的完善。 建立不同类型油藏和井底条件的渗流模型。 利用单井流入动态的油藏数值模拟技术。,第五章 采油方式确定,5.3井筒多相流理论与计算,第一类划分方法,泡状流,弹状流或团状流,层状流,波状流,段塞流或冲击流,环状流,雾状流,第二类划分方法,分散流,间歇流,分离流,分离流,间歇流,分离流,分散流,两类划分结果的对应关系,较为直观,便于进行数学处理,第五章 采油方式确定,5.4 自喷井生产系统分析,完整的自喷井生产系统的压力
12、损失示意图,第五章 采油方式确定,5.4 自喷井生产系统分析产量预测,求解点在井底的解,第五章 采油方式确定,5.4 自喷井生产系统分析停喷压力预测,油井生产过程中，Pr连续下降，相应的油管曲线要向横轴方向移动，若要求油压大于一定值生产，则在纵轴上沿油压值点做水平线，若水平线与油管曲线不相交，则表明油井不能自喷生产。,停喷压力预测,第五章 采油方式确定,5.5 人工举升适应性评价,第五章 采油方式确定,5.5 人工举升适应性评价,第五章 采油方式确定,5.5 人工举升适应性评价,除了表中指标外，还可以进行各种采油方式对排量、下泵深度、原油粘度、含砂、含蜡、气油比、腐蚀、结垢、检泵作业、占地大小
13、、故障诊断等指标的对比分析。,美国推荐的采油方式适应性图版,第五章 采油方式确定,5.5 人工举升适应性评价,Blais等(1986)提出的柱塞气举、有杆泵、气举和电潜泵举升最佳使用范围,第五章 采油方式确定,5.5 人工举升适应性评价,Blais等(1986)提出的水力活塞泵和水力射流泵举升最佳使用范围,第五章 采油方式确定,5.6 油井生产系统动态模拟,抽油井生产动态模拟器模拟的是油层井筒机、杆、泵所组成的有杆泵井的生产系统，是在选定不同机型的条件下，以泵口处为系统的求解点。采用系统分析方法，求解不同产液指数的油井在不同含水阶段的最大可能产量及其相应的抽汲参数。,有杆抽油井生产动态模拟,第
14、五章 采油方式确定,5.6 油井生产系统动态模拟,电潜泵井生产动态模拟,电潜泵井生产动态模拟器所模拟的是由油层、井筒和井下电潜泵机组所组成的生产系统。,第五章 采油方式确定,5.6 油井生产系统动态模拟,气举井生产动态模拟,计算模型主要包括注气点静气柱压力和环空气体流动压力分布计算,气举井生产动态模拟器所模拟的是由油层、井筒和注气系统所组成的油井生产系统。采用在给定井口回压条件下，以注气点为求解点，可确定出使油井所能获得最大可能产量是的注气点深度、注入气液比、注气量及井口注入压力，并计算功率、效率及能耗等指标。,第六章 采油工程常用开采技术,6.1 解堵工艺设计6.2 清防蜡工艺设计6.3 堵
15、水与调剖工艺设计6.4 清防垢工艺设计6.5 防腐工艺设计6.6 油田生产动态监测,第六章 采油工程常用开采技术,6.1 解堵工艺设计,第六章 采油工程常用开采技术,6.1 解堵工艺设计,第六章 采油工程常用开采技术,6.1 解堵工艺设计,解堵方法：,主要解堵方法特点对比,第六章 采油工程常用开采技术,6.2 清防蜡工艺设计,(一)油井结蜡的过程,（1）当温度降至析蜡点以下时，蜡以结晶形式从原油中析出；,（2）温度、压力继续降低和气体析出，结晶析出的蜡聚集长大形成蜡晶体；,（3）蜡晶体沉积于管道和设备等的表面上。,蜡的初始结晶温度或析蜡点： 当温度降低到某一值时，原油中溶解的蜡便开始析出，蜡开
16、始析出的温度。,第六章 采油工程常用开采技术,6.2 清防蜡工艺设计,二、油井防蜡方法,（1）阻止蜡晶的析出：在原油开采过程中，采用某些措施(如提高井筒流体的温度等)，使得油流温度高于蜡的初始结晶温度，从而阻止蜡晶的析出。,（2）抑制石蜡结晶的聚集：在石蜡结晶已析出的情况下，控制蜡晶长大和聚集的过程。如在含蜡原油中加入防止和减少石蜡聚集的某些化学剂抑制剂，使蜡晶处于分散状态而不会大量聚集。,（3）创造不利于石蜡沉积的条件：如提高表面光滑度、改善表面润湿性、提高井筒流体速度等。,第六章 采油工程常用开采技术,6.2 清防蜡工艺设计,三、油井清蜡方法,(1)机械清蜡,常用的工具主要有刮蜡片和清蜡钻头等。,(2)热力清蜡,热流体循环清蜡法,电热清蜡法,热化学清蜡法,第六章 采油工程常用开采技术,6.3 堵水与调剖工艺设计,油井出水按其来源可分为注入水、边水、底水及上、下层水和夹层水。 根据油藏特点和油井出水状况，油井采用的堵水方法可分为机械堵水和化学堵水。 机械堵水是用封隔器将出水层位在井筒内卡开，阻止地层水流入井内。这种方法一般适用于控制个别水淹层的产水，消除合采时的干扰。对于有多个水层或油水同出层的油井不宜采用机械卡堵水的方式堵水。,
