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1、采油工程方案设计技术,一、采油工程方案设计依据二、油藏概况及工程方案要点三、钻采工艺适应性分析四、采油工艺对钻完井的要求五、油层保护要求及措施六、采油工艺方案七、其 它,设计内容,采油工程方案设计内容,1.采油工程方案设计依据,首先将编制采油工程方案所依据的相关资料提出，通常情况下包括区块油藏工程方案、前期研究成果、采油工艺适应性评价结果、采油工艺相关标准、国内外同类型油藏的开采经验等。,2.油藏概况及工程方案要点,将油藏基本特征（储层特征、流体物性、温度与压力系统、油藏类型）和油藏工程方案要点（开发原则、方案部署要点）等相关内容描写清楚。,3.钻采工艺适应性分析,1）对于新开发区块，要对其试
2、油试采情况进行分析论述，找出区块开发的难点和重点，对下步的设计提供依据。,通过对试油试采资料的分析，对油井产能、区块能量递减等方面形成初步认识。,2）对于老区，重点通过开发历程及特征分析，明确影响采收率的主要因素，落实开采矛盾及工艺难点，为老区综合调整方案的制定提供直接依据。,综合分析区块油藏特征、流体物性、试油试采特点等，从油层保护、完井方式（工艺）、举升工艺、能量补充、配套工艺等各个环节，结合各工艺技术当前应用及发展状况，落实制约该类油藏高效开发的工艺技术难点，确定针对性的工艺技术对策。,3.钻采工艺适应性分析,3.适应性分析-老区现有采油工艺的适应性评价,对老井的井身结构、完井方式及工艺
3、、射孔工艺等技术进行适应性分析，找出其在在的问题，并提出相应的技术措施。,对完井过程、生产和作业过程、注水及增产措施过程中采取的油层保护措施进行分析，找出其不利于油层保护的影响因素，并对后期的油层保护措施提出合理的建议。,对现有油井举升工艺、主要举升参数、配套工艺技术等进行适应性分析，评价目前的举升方式是否适应设计区块的工艺要求。,从注水水质、注水方式、管柱、增注措施等方面对注水工艺进行适应性分析及评价，尤其是对于层间物性差异较大的层系，对分注工艺进行分析评价。,从压裂、酸化、防砂、堵水等工艺措施方面对配套技术进行适应性分析，主要从工作量（井次、井号）、主要工艺参数（配方、用量）、施工工艺管柱
4、、效果（增油、有效期）等方面进行分析评价。,3.适应性分析,3.适应性分析,3.适应性分析,3.适应性分析-稠油热采井,稠油热采分为蒸汽吞吐和蒸汽驱，加热降粘是主要采油机理，注汽工艺、采油工艺及相应的辅助工艺基本相同。,注汽工艺参数分析,对区块以往注汽工艺参数进行分析，包括注汽干度（井口、井底）、注汽量、注汽速度、注汽压力等，,注汽工艺应用效果,对注汽采油工艺应用效果进行分析（吞吐周期、周期产量变化、回采水率、采注比、油汽比、千米井筒热损失），针对油藏条件，辅助注汽、采油工艺，结合吸汽剖面测试结果，分析注汽采油取得效果如何，分析区块开发过程中存在的技术难点及采用的注采工艺是否满足生产实际需求。
5、,3.适应性分析-稠油热采井,注汽采油工艺适应性分析,对比分析评价已采用的采油工艺的适应性，分析区块在开采过程的主要难点、特点，优选适合区块开发的主导工艺,经过分析，现有主导工艺不能满足区块开发调整需求的，提出改进方向。,3.适应性分析-稠油热采井,开采难点,综合分析区块开发中存在的主要问题及采取的工艺措施，从油层保护、完井工艺、举升工艺、能量补充、配套工艺等各个环节，结合应用效果及工艺的发展状况，落实制约该类油藏高效开发的主要问题与矛盾，明确工艺技术难点（现有工艺的不适应性），指明下步改进方向。,4 采油工艺对钻、完井的要求,直井井身轨迹要求,针对不同的油层埋藏深度，对直井的全角变化率提出相
6、应的要求。,定向井、水平井井身轨迹要求,1）对定向井和水平井井身轨迹类型提出要求；2）根据油层埋藏深度，对直井段的全角变化率提出相应的要求；3）对造斜段造斜率 提出要求；4）对造斜点、稳斜段的井斜角、稳斜段长度提出相应要求。,对钻井完井液的要求,4 采油工艺对钻、完井的要求,要选用有利于保护油气的钻井完井液体系，滤液对地层、流体、岩石配伍性良好。对于极强水敏或强水敏性储层、中水敏或弱水敏性储层分别优选出适应性较强的钻完井液。,对裂缝性产层，渗透率较高且速敏效应严重的油层宜采用屏蔽暂堵技术，减少滤失量。在条件允许的情况下，推荐采用泡沫泥浆和欠平衡钻井技术,对固井的要求,根据不同的油藏条件、开发方
7、式和井身结构，提出相应的固井要求。,5 油层保护要求及措施,1）油层损害因素分析,潜在伤害因素分析,根据目的区块储层特征（岩石组分、矿物含量及粘土矿物组成等）、地层水及油气等特征分析储层可能存在的潜在伤害因素（包括潜在敏感性、析蜡、冷伤害等）。,敏感性评价,实验内容：速敏、水敏、碱敏、酸敏、应力敏感性评价。列出实验数据图表。,速敏评价,碱敏评价,水敏评价,酸敏评价,5 油层保护要求及措施,5 油层保护要求及措施,入井液与储层配伍性试验及分析,入井液由入井基液及添加剂构成，配伍性评价分以下两方面进行。一是基液和与储层（地层流体与储层岩石）的配伍性；二是添加剂与储层的配伍性及添加剂之间的配伍性。,
8、应力敏感性评价,6 采油工艺方案,工艺方案编制围绕油藏要求，对需解决的工艺难点要通过多套方案的设计和比对，筛选最具可操作性的方案,根据对新、老区完井方式评价结果，参照国内外同类型油藏完井工艺的应用情况及发展现状，结合区块产层的特性（岩石的弹性常数、泊松比、胶结强度、抗拉强度和抗剪强度）及不同完井方式下油井产能情况，选择适合设计区块的完井方式。,-完井方式选择方法,1)完井工艺方案,6 采油工艺方案,1)完井工艺方案-完井方式选择方法,1)完井工艺方案,6 采油工艺方案,1)完井工艺方案-完井方式选择方法,1)完井工艺方案,水平井完井方法,裸眼水平井完井,优点：工艺简单，成本低。缺点：容易引起气
9、、水窜流；修井、测井困难。主要用于碳酸盐岩等岩性致密地层，应用较少。,水平井裸眼完井,6 采油工艺方案,1)完井工艺方案,优点：有助于裸眼完井防坍塌，完井方法简单。下入管外封隔器可将水平段分成若干段进行小型措施。,水平井割缝衬管完井,6 采油工艺方案,1)完井工艺方案,水平井固井射孔完井,水平井套管固井完井技术水平井尾管固井完井技术,6 采油工艺方案,1)完井工艺方案,水平井套管固井完井,水平井尾管固井完井,6 采油工艺方案,水平井充填完井工艺,1)完井工艺方案,6 采油工艺方案,-完井参数设计,针对所确定的完井方式，设计出相关的完井参数。,-生产套管选择,套管选择必须满足油田开发全过程采油工
10、艺的需要。必须考虑油、水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，考虑完井工艺、开发方式、举升方式、地质配产、增产措施、油井防腐、作业等因素的影响。通过油管敏感性分析，确定出生产油管的尺寸，再根据油套管的匹配关系选择套管尺寸（常规井、注汽井、有腐蚀介质的井）。套管尺寸选择 管材选择,1)完井工艺方案,6 采油工艺方案,-射孔工艺选择,根据井身条件（直井、定向井、水平井），选择与之相适应的射孔工艺。射孔技术按输送方式分为有电缆输送射孔技术、油管输送射孔技术。对于水平井射孔、全通径射孔、测试联作、负压射孔、直井定方位射孔、超正压射孔、小井眼的侧钻井射孔，以及采用大于140型枪弹的射孔工
11、艺必须采用油管输送方式。,-射孔方式选择,应根据油藏和流体特性、压力系数、地层伤害状况、套管程序和油田生产条件选择射孔方式，分为正压射孔、负压射孔、近平衡射孔。,1)完井工艺方案,6 采油工艺方案,-射孔参数选择,在不同弹型（常用89弹、102弹、127弹、140弹）条件下，优化不同孔密、不同相位等参数对产能比的影响（设计所用基础参数包括：供油半径、油层厚度、油藏渗透率、流体粘度、流体密度、射孔长度、井筒直径、井筒污染厚度、井底压力、孔密、孔径、有效射孔厚度），根据优选结果（选产能较高者）并结合射孔费用，确定出射孔参数：射孔枪、弹射孔孔密（通过计算分析孔密对产能的影响结果优选射孔密度）射孔相位
12、角（通过计算分析相位角对产能的影响结果优选射孔相位角）布孔方式（根据油藏类型和井身条件来确定布孔方式（出砂和非出砂井不同）,1)完井工艺方案,6 采油工艺方案,2)注水工艺方案,-油田注水开发可行性分析,对于未注水区块，结合储层表面润湿性及敏感性实验结论，进行注水可行性评价。根据区块敏感性（速敏、碱敏、酸敏、盐敏等）试验分析的特点，考虑该区块是否适合注水，是否需要防膨、需要注意控制注入速度等问题以及后期增注需要注意的问题和选用哪种增注措施。,6 采油工艺方案,2)注水工艺方案,-压力参数预测,对于已注水区块的压力参数设计右参照现有工艺适应性评价结果，经评价较合适的参数可继续延用，对于不适合的参
13、数需重新设计；对于未注水区块的压力参数，要依据相关计算权式进行优化设计。设计参数包括：地层破裂压力 井底许用注水压力 井口许用注水压力 注水压力,2)注水工艺方案,-压力参数预测,6 采油工艺方案,2)注水工艺方案,6 采油工艺方案,-分层注水工艺设计,已实施过分层注水的区块，可先对已实施的分注工艺进行适应性分析，如果原工艺管柱可行，则可仍采用原分注管柱。否则同等未进行分层注水的区块，进行优化设计。,主要解决了高温高压深井油藏管柱蠕动问题，延长了分层注水有效密封寿命。,有效防止地层出砂，提高测试成功率，提高注水井有效工作寿命。,注水管柱的油管优选与强度设计,油管选择充分考虑注水压力、注水量、油
14、管货源、工艺的配套性、经济性及安全性。强度计算以上提管柱作业时管柱受力最大时的受力状态设计，计算内容包括：管柱承受的载荷、油管的最小抗拉极限载荷、上提管柱作业时的最小安全系数,2)注水工艺方案,6 采油工艺方案,油管下入深度（5年安全系数1.1）及不同使用年限安全系数表,2)注水工艺方案,6 采油工艺方案,-注水工艺选择,2)注水工艺方案,6 采油工艺方案,参考相似物性条件的相邻区块（区块试注井）的注水工艺状况，或根据本区块油藏特点、钻井工程方案中井身结构设计及套管规格、完井方式、注水压力、井深等，针对该类油藏在注水开发中易于出现的不同的注水工艺问题，提出一类或几类相应的分注工艺及其配套技术。
15、,-井口装置,根据井口许用注水压力及预测的井口、井底平均注水压力选择井口装置。综合考虑注水工艺及调剖、酸化解堵、压裂等措施，来确定井口装置的压力等级。,-注水井试注要求,2)注水工艺方案,6 采油工艺方案,注水井在注水前，一般需要进行排液、洗井和试注，以取得油层的吸水启动压力和吸水指数等资料，为正常注水打下基础。,排液：排液的强度要以不破坏地层结构为原则，要对排出液含砂量提出要求。在排液的过程中，要及时进行监测，注意液量的变化，总排液量要按照油藏方案的要求进行确定。,2)注水工艺方案,6 采油工艺方案,试注：采用降压法进行测试，求得注水压力和地层的吸水能力（吸水指数）以及地层的启动压力，作为配
16、注的依据对油层进行合理的注水。,2)注水工艺方案,6 采油工艺方案,-投（转）注前的油层预处理措施,对于钻井过程中有可能泥浆漏失，地层受到污染堵塞地层，为改善地层吸水能力，保证注水工作的顺利进行，在投注前要根据具体情况采取压裂、酸化等措施以清洗污染、改善油层。,-注水井筒的保护措施,高压区块注水时要有套管保护措施，在注水管柱中加入一级套管保护封隔器，使油层以上的套管不受注水压力的作用；同时，为防止油层以上套管的腐蚀损坏，注水时可在油套环空中加入一定量的缓蚀剂和杀菌剂。,3)举升方式优选及生产管柱设计,6 采油工艺方案,-生产系统优化设计,依据试油试采资料，计算不同开发阶段和不同工作制度下的产能
17、，模拟计算并绘制出油井在不同条件下的IPR曲线。,-油井生产动态拟合,3)举升方式优选及生产管柱设计,6 采油工艺方案,以生产井实际资料与模拟计算结果进行对比，以确定压力变化与产量的变化规律。误差大要进行计算模型的修改，符合率高，可直接用于下面的动态预测,3)举升方式优选及生产管柱设计,6 采油工艺方案,-自喷生产动态预测,根据储层压力和油藏配产情况，对储层的自喷能力进行预测。,-人工举升适应性评价,3)举升方式优选及生产管柱设计,6 采油工艺方案,依据油藏工程方案对该油田的整体开发部署、钻井工程方案中各井井身结构，结合地理环境、气候条件、油藏地质及流体特性，对不同人工举升方式进行适应性评价分
18、析，确定出举升工艺。,人工举升工艺包括：1）有杆泵；2）螺杆泵；3）电动潜油泵、4）水力活塞泵；5）气举。,3)举升方式优选及生产管柱设计,6 采油工艺方案,-有杆抽油井生产参数,最大载荷 抽油杆柱拉应力 活塞冲程、冲次沉没度设计下泵深度 杆柱组合,3)举升方式优选及生产管柱设计,6 采油工艺方案,-电潜泵井参数,电泵井总压头计算泵的总级数电机功率计算电缆压降损失和功率损失,-水力活塞泵井参数,井下泵动力液理论排量井下泵容积效率井下泵液马达容积效率系统总效率,3)举升方式优选及生产管柱设计,6 采油工艺方案,-螺杆泵井参数,橡胶需用温度螺杆泵级数抽油杆受力计算 抽油杆轴向力 抽油杆扭矩最小转数
19、确定地面驱动装置功率计算,3)举升方式优选及生产管柱设计,6 采油工艺方案,-生产管柱设计,油管直径选择：在进行不同管径敏感性分析计算基础上选择出合适的油管直径及组合。,油管强度设计计算：计算不同材质和壁厚下，该块生产、作业时油管的强度，进而选择出油管具体类型,自喷井生产管柱：根据油藏方案或者IPR曲线预测生产过程的最高日产量和最低流动压力，采用压力节点分析法确定组合方式。,有杆泵采油生产管柱：首先预测油井高含水期日期产液量，按预测的日产液量和泵效推算需要的理论排量，按要求的理论排量选择泵型和泵径，根据油井情况选择井下工具。,4)采油工程配套技术-压裂工艺,6 采油工艺方案,对于低渗、稠油等特
20、殊类型的油藏，根据油藏地质特点、开发方式、不同开发阶段优化配套以下采油工艺。,压裂可行性分析：落实储层是否具备压裂增产的基本条件(根据油藏资料分析)，确定压裂工艺可行性。,油层保护措施：根据相关标准确定在该方案温度范围内的压裂液指标。根据油层特点优选压裂液类型；根据油层特点优选添加剂类型。,压裂,压裂裂缝参数优化：依据油藏工程的部署，针对目标层系和开发井网优化压裂规模及裂缝参数，最大限度地提高产量，并通过优化施工规模和裂缝导流能力等参数，控制含水过早上升，以获得较高的最终采收率和净现值。导流能力优化 支撑缝长的优化,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-压裂工艺,压裂液体系优选：必须具备如下
21、的性能要求：滤失少、悬砂能力强、摩阻低、稳定性强、配伍性好、低残渣、易反排、货源广、便于配制，价钱便宜。,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-压裂工艺,支撑剂优选：对各种支撑剂进行性能评价，需提供圆球度、分选性、抗压强度、导流能力等实验数据。并据此综合优选出合适的支撑剂。,压裂工艺选择：结合油藏地质特点，分别提出针对直井、定向井、水平井的不同的压裂工艺措施及有针对性的配套措施。,直井、定向井常用压裂工艺限流压裂投球压裂常规压裂,水平井常用压裂工艺限流压裂工艺技术封隔器分段压裂工艺技术水力喷砂射孔压裂工艺技术连续油管喷射加砂压裂技术,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-压裂工艺,施工管柱
22、选择：进液油管选择（结合现有井筒管柱及井深情况选择适合本区块的压裂进结液油管；合现有井筒管柱情况和井深情况选择适合本区块的压裂工具和管柱）。其它要求：在压裂实施过程中，应根据具体情况进行必要的技术资料录取，如测井温曲线、地应力测试等。,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-防砂工艺,-出砂情况或出砂预测,定性分析,分析类比法：同类油藏对比。,预测方法,定量预测,声波时差法：通过声波测井与出砂井对比。,地层孔隙度法：通过要析孔隙度大小进行判断。,组合模量法：组合模量值越小越容易出砂。,临界生产压差：根据临界生产压差与岩石单轴强度关系公式进行预测。,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-防砂工
23、艺,-防砂方法选择择,根据原油物性（粘度、密度）、油藏特性（地层渗透率、地层砂粒度中值、均质性、泥质含量、孔隙度、含油饱和度、产层温度）、完井数据（完井类型、完井井段长度、井身结构、射孔参数）等参数，利用物模实验或软件优化，确定出符合本区块的防砂工艺。,-防砂工艺优化设计,防膨抑砂剂优选：利用设计区块地层岩心开展各类防膨抑砂剂优选实验优选防膨效果最佳的抑砂剂。,-防砂材料优化设计,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-防砂工艺,砾石尺寸设计：对采用压裂防砂、砾石充填防砂和化学防砂的砾石尺寸进行选择,防砂筛管参数设计：根据先择砂方法，对采用的防砂筛管参数进行设计。,-防砂材料优化设计,施工参数
24、设计：结合区块优选防砂工艺，对采用的防砂施工参数进行设计。,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-稠油注汽吞吐,-注汽管柱优化,依据油层套管尺寸选择隔热油管的型号，根据油层埋深、原油粘度、储层物性等参数，并结合前期试注试采井采取的管柱结构和区块的防砂工艺措施，优化设计工艺管柱结构,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-稠油注汽吞吐,-注汽工艺参数优化,依据油藏工程方案确定区块的注汽强度、周期注汽量；根据前期注汽工艺参数，对注汽井筒的热力参数进行计算，优选井口注汽速度、注汽干度等参数，并预测出井底蒸汽干度。,-注汽井口、注汽设备选择,根据试油试采资料、油藏开发方案要求，选择注汽井口、注汽设备
25、。,-井筒降粘方式选择,根据现场实际情况，对比现有的井筒降粘方式（电加热降粘、掺水降粘、井筒化学降粘、密闭热水循环等），选择适合本区块的井筒降粘方式。,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-清防蜡工艺,对于新建产能区块，应根据地面原油性质，分析原油的含蜡量、凝固点、初馏点、粘度、密度等情况，判断清防蜡工艺措施的必要性。对于老区应对已采取的清防蜡工艺措施和当前几种应用效果较好的工艺措施进行评价优选。,-结蜡点预测,油井不同含水和不同产量时的井下流动温度剖面，确定不同开发阶段的油井结蜡深度。,6 采油工艺方案,4)采油工程配套技术-清防蜡工艺,-清防蜡措施,根据油藏和油井情况从技术的先进性、可操作性、经济性几方面对比选择清防蜡工艺方法。,(1)机械清防蜡(2)化学清防蜡 根据结蜡量和主要化学成分，选择化学试剂类型和用量。(3)热力清防蜡 要求返出口温度应高于蜡熔点温度40%。(4)电热抽油杆清防蜡 根据油井日产液量、实测井温梯度和析蜡温度确定需要提高的温度和加热深度，来计算所需功率和电流。,6 其 它,对推荐方案进行投资预测 QHSE管理及应急预案 1）健康要求 2）安全保障要求 3）安全保障要求,谢 谢！,
