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1、采油工程方案设计,中国石油大学(华东) 石油工程学院 2012年3月,陈 德 春Tel: 13963389196，15092060978E_mai: ,油田开发是一项庞大而复杂的系统工程，因此，在油田投入正式开发之前，必须编制油田开发总体建设方案，作为油田开发工作的指导性文件，从而指导油田经济、高效地投入开发。采油工程方案是总体方案的重要组成部分和方案实施的核心，在开发总体方案中起着承上启下的重要作用。它是完成油藏工程方案开发指标的重要保障，也是地面工程建设的依据和工作出发点。经过20多年的实践检验，编制采油工程方案对提高油田的开发效果和经济效益起到了举足轻重的作用。,绪 论,油田开发总体建设
2、方案：,绪 论,采油工程方案基本构成,绪 论,各子系统方案平行研究，相互结合和反馈信息，发挥各自优势，提高总体方案设计水平。紧密结合油藏实际，兼顾地面工程要求，符合油田开发的总体部署和政策。借鉴同类油田的成功经验，分析其已编制方案的特点。充分应用前期研究成果和资料。采用先进的模拟方法，对涉及的专题开展深入研究，使方案设计有坚实的实验和理论基础，以保证方案决策的科学性。,（1）设计必须具有较强的科学性,第一章 采油工程方案设计原则与要求,方案是进行油田开发的主要指导性文件，除了按照石油行业规定进行各项工作外，还要借鉴其他油田已编制的采油工程方案的经验，结合本油田采油工程的特点，针对油田开发中的基
3、本问题，全面地开展研究工作，完成采油工程方案基本构成所规定的内容。对一些特殊性的油藏还应有针对性地开展专题研究。,（2）方案设计内容必须全面,第一章 采油工程方案设计原则与要求,采油工程方案设计中的采油工艺应该是： 先进的，且技术成熟、工艺配套，并对油藏具有良好的适应性，能够完成开发方案配产的目标，满足油田开发各阶段生产的需要； 有良好的可操作性，随着开发过程的推移，在调整上有一定的灵活性，并能够在油田开发中最大程度地发挥油井产能； 要最大可能的减少井下作业工作量。 从油田开发的总体经济效益出发，不额外增加地面建设投资。,（3）必须满足油藏工程和地面建设的要求,第一章 采油工程方案设计原则与要
4、求,对采油工程方案中的重要研究专题，必须进行多方案的敏感性分析对比研究，在多方案充分论证和深入研究的基础上，给出最优方案。也可以根据优化结果给出各方案的优先顺序，结合油田的实际情况，供领导决策选用。（技术敏感性分析）为考察当一些主要因素发生变化时，对评价指标及评价结果的影响情况，应进行经济敏感性分析。（经济敏感性分析）,（4）加强敏感性研究，进行多方案优化,第一章 采油工程方案设计原则与要求,由于今后新开发油田大都采用全新的油公司管理模式投入开发。为了便于采油工程方案能够顺利实施，编制的方案应对现场实施具有指导性和可操作性。论据必须充分，专题研究必须深入，观点明确，工艺技术可靠，对不同类型的油
5、田必须突出方案的特点，各项措施有针对性。所采用的技术和器材设备做到来源清楚、规格齐全。方案通过评审后能够为具体的单项工程设计提供依据和指导。,（5）方案的实施必须具有良好的可操作性,第一章 采油工程方案设计原则与要求,坚持对方案同时进行技术和经济评价，通过技术可行性和经济评价指标评价方案优劣，使得优化的方案既能够最大限度地发挥油井产能和采油设备的效率，又能尽可能地降低油田开发的成本支出，提高油田开发的总体经济效益。例如：低渗油田整体压裂,（6）坚持“少投入、多产出”的经济原则,（7）根据油田实际情况与特点确定原则,第一章 采油工程方案设计原则与要求,例如：低渗油田整体压裂，在完井、举升等设计要
6、考虑高压和裂缝的影响。,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,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,所以，采油工程方案设计是在油田地质和油藏工程设计的基础上进行的。通过上述基础资料的收集、整理与分析，建立起便于采油工程方案设计的油藏地质模型和油藏开发动态模型的基本框架，并明确采油工
7、程方案设计的任务，提出采油工艺特点、关键工艺技术和方案编制重点，拟订方案编制大纲，为采油工程方案设计确定研究内容、技术路线，指导方案编制工作的进行。同时，这些资料也是方案编制的依据。,第二章 采油工程方案设计的基础资料准备,第三章 系统保护油层的要求与措施,油气层保护的目的：,保证油气水井在各项工程技术措施中储层内流体渗流阻力不增加。,油气层保护的范围：,钻井、完井、采油、注水、修井作业、增产措施等油气田开发所采取的各项工程技术措施。,油气层损害因素：,（1）外来流体与储层岩石矿物配伍性； （2）外来流体与储层流体配伍性； （3）毛细现象； （4）固相颗粒； （5）微生物及其代谢产物。,第三章
8、 系统保护油层的要求与措施,油气层保护的做法：,根据油田地质和油藏工程设计提供的储层敏感性矿物分析资料和敏感性试验评价结果，对可能造成油层损害的各种潜在因素进行系统的分析研究，优选入井介质，优化实施工艺，从而减轻油层损害程度、充分发挥油层潜能，减少为解除油层损害的作业量，提高油田开发效益。这部分内容是“采油工程方案”各技术方案设计的油层保护研究成果的总结与归纳。,第三章 系统保护油层的要求与措施,第四章 完井工程设计,完井工程是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流，直至投产的工艺过程组成的系统工程。完井工程设计水平的高低和完井施工质量的
9、好坏对油井生产能否达到预期指标和油田开发的经济效益有决定性影响。,（1）完井方式选择,在有针对性地分析油藏地质特征和油藏工程设计要求的基础上，遵循符合油藏地质特点，满足油田开发的总体需要；有利于油层保护，尽可能减小对油层的损害；从油田开发的全过程出发、满足采油工艺的要求以及经济上可行四项原则。,第四章 完井工程设计,根据选定的完井方式和油藏压力及储层特性，提出对钻开油层、完井液(密度、失水量等)以及固井水泥返高和固井质量等要求。,（2）打开油层及固井要求,第四章 完井工程设计,（3）生产管柱尺寸确定,在油田正式开发之前，编制采油工程方案时，按油藏类型及开采方式的要求，充分考虑油田开发全过程采油
10、工艺的需要确定油管尺寸，然后按确定的油管尺寸选择生产套管尺寸。而技术套管、表层套管及井身结构由钻井工程根据生产套管尺寸，按钻井的需要进行设计。,编制采油工程方案重点讨论油、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。,第四章 完井工程设计,生产套管尺寸是根据已确定的生产管柱接箍外径和井下设备的最大外径，在保证留有一定间隙的条件下确定的。间隙大小要考虑到采油、井下测试和作业的需要。套管强度和密封性要求应根据采油、注水和井下作业时可能达到的井筒压力以及地应力和地层岩性，按有关行业标准的规定来确定。,第四章 完井工程设计,（4）生产套
11、管设计,第四章 完井工程设计, 根据套管强度设计选择套管的钢级和壁厚抗拉抗挤：要考虑套管掏空深度、盐膏岩层、坍塌层和断层滑动等因素所产生的外挤力。抗内压：要考虑高压压裂酸化、高压高温注汽、高能气体压裂等所产生的内压力。 根据腐蚀环境选钢种含硫化氢井根据井筒温度分布选用不同钢种和钢级。二氧化碳引起电化学腐蚀，采用高含铬钢。氯化钠和硫酸盐等腐蚀井。可选用含铬钢。一般情况下多采用定期加缓蚀剂的办法，减缓套管的腐蚀。,在对影响射孔效果的孔密、孔径、孔深、相位角、布孔格式等因素分析研究的基础上，应用“射孔参数优化设计软件”进行射孔参数的设计，并从系统保护油层的角度出发优选射孔液、射孔方式和工艺。,表4-
12、3 射孔参数设计结果表,第四章 完井工程设计,（5）完井工艺方案设计(如：射孔工艺方案设计）, 投产方式：根据油藏压力、油井产能及自喷能力，确定油井能否自喷；需要诱喷才能投入自喷生产的井，确定诱喷方式；非自喷井则需要结合采油方式选择结果，确定以什么人工举升方式投入生产。,第四章 完井工程设计,(6)投产措施, 投产前井底处理方案：对于油层受伤害较严重的油井，确定消除伤害恢复油井产能的措施，并预测产能及能否自喷；对于基本上都要采用压裂投产的低渗透油藏，则需要另行编制低渗透油田整体压裂改造方案。,作为一份完整的完井工程设计报告，最后一部分是以经济效益为目标对上述研究成果进行总结分析与评价，提出油田
13、开发全过程中完井工程设计要求和完井工程实施方案。,第四章 完井工程设计,(7)完井要求及实施建议,注水工艺和注水能力如何满足油藏工程设计的不同开发阶段油田开发的要求、实现有效注水是采油工程方案设计的重要内容。,对于注水开发的油田，注水是人工作用于油藏保持能量、提高产量和采收率的主要手段。,注水工艺设计结果既对油田地面注水系统提出要求，又受地面工程的制约。因此，注水工艺设计的核心是选择既满足油藏工程方案要求，又不额外增加地面注水系统建设投资的工艺技术。,第五章 注水工艺设计,表5-1 注入水水质指标,根据储层孔隙结构及敏感性分析结果和油田实际情况，参照石油行业标准的有关规定，选择注入水水源和制定
14、水质标准，确定表5-1中的水质指标。,（1）注入水水源选择与水质要求,第五章 注水工艺设计,表5-2 注水压力设计结果表,(2) 注水系统压力分析,注水压力优化设计是根据配注量、吸水指数、管柱尺寸和油藏压力，利用注水井的节点系统分析方法，确定注水井的井口、井底注水压力，并从防止套管损坏和地层破裂压力两方面，对注水压力作必要的限制。设计井口压力还应考虑地面管网和设备的技术经济可行性。,第五章 注水工艺设计,(3) 注水系统温度分析,注水温度对常规油田开发效果影响不明显，但是对温度变化比较敏感的油藏，要进行注水温度的精心设计，防止温度降低对注水工作和油田开发效果带来不利的影响：注入水温度降低引起原
15、油中的石蜡等重质组分析出。温度变化引起油藏岩石表面性质的改变。温度变化引起近井地带应力场的变化并有可能诱发裂缝。据江汉油田室内实验，油藏温度下降1，残余油饱和度增加0.51%。大庆油田室内实验，当温度低于析蜡温度时，平均每下降1驱油效率下降0.57%。,第五章 注水工艺设计,分析油藏工程方案中对注水要求的工艺可行性，一般是根据注水井吸水能力预测和注水压力的设计结果，评价油藏压力保持水平、配注量和注水时机的工艺可行性，然后提出为满足油藏工程方案要求的注水工艺方案设计界限参数，或针对注水工艺水平对油藏工程方案提出修订和完善建议。,（4）油藏工程对注水要求的工艺可行性分析,第五章 注水工艺设计,注水
16、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，确定注水井合注或分注管柱及管柱的组成。,（5）注水管柱设计,第五章 注水工艺设计,注水井试注要求（排液、洗井、测试等要求）；注水井投（转）注方式；注水井投（转）注前的油层预处理措施；注水井投（转）注管柱及工艺要求；注水井井筒保护措施等。,（6）注水井投（转）注措施及要求,第五章 注水工艺设计,针对油藏地质特点、配注要求和油层的吸水能力，分析注水井采取措施的必要性，选择增注措施，并预测保证配注要求的可能性；根据油藏地质特征及开发动态预测结果，分析采取调剖工作的必要性，在技术、经济论证的基础上，提出采取相应调剖措施的要求。,（7）注水井增注及调剖措施,第五章 注水工艺设计,注水井日常管理要求是指针对油田开发特点，提出维持注水井及地面系统正常工作的日常管理要求及某些特殊的要求和措施。,(8) 注水井日常管理要求,(9) 注水工艺方案总结及实施建议,
