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1、第十章 采油工程方案设计概要,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。,一、采油工程,（1）油藏；,（2）人工建造系统,经济、有效地将深埋于地下的原油开采至地面。,特点：(1)涉及的技术面广、综合性强而又复杂；(2)工作对象是生产条件随油藏动态而不断变化的成百上千口采油井和注入井。(3)与油藏工程和地面工程有着紧密的联系(4)工程方案设计是一项技术性强、难度大的工作。(5)方案本身将涉及油田开发的重要决策和经济效益。,油田开发是一项庞大而复杂的系统工程，必须编制油田开发总体建设方案油田开发工作的指导性文件。采油工程方案是总体方
2、案的重要组成部份和方案实施的核心。任务:通过产油井和注入井采取一系列工程技术措施，作用于油藏，使油气畅流入井，并举升到地面进行分离和计量。目标：经济、有效地提高油井产量和原油采收率。作用：实现油田开发指标和完成原油生产任务的重要工程技术保证。,二、油田开发总体建设方案,油藏地质研究：提供油藏地质模型,各部分的任务和作用,地面油气工程设计：地面油气集输、计量及其配套系统的建设,油藏工程设计：开发方式，规模，层系组合、井网、开发指标及动态设计,保证实现油藏工程方案规定的指标的工程技术措施,三.采油工程方案,1.采油工程方案设计的基本原则,（1）设计方法科学性（2）方案设计内容全面（3）必须满足油藏
3、工程和地面建设的要求（4）加强敏感性研究，进行多方案优化（5）方案的实施必须具有良好的可操作性（6）坚持“少投入、多产出”的经济原则,2.采油工程方案编制的前期准备,早期介入收集和分析相关资料；进行技术调研；拟订大纲，确定重点，提出试采要求和需要开展的研究课题；开展专题研究或现场工艺试验，进行必要的技术准备。,3.采油工程方案的基本内容,(1)油藏地质基础地质构造与地应力分布特征；储层分布特征及油水关系；储层岩心分析(储层的孔、渗、包和岩石矿物组成)。,（2）油藏工程基础油藏流体组成及性质；油藏压力及温度；储层岩石的渗流特征(润湿性及相对渗透率)；储层岩石的敏感性试验结果；油藏类型及驱动方式；
4、油田开发层系与开发方式及其井网；油井产能分布及其变化；油田开发指标及开发动态预测结果。,4.开发全过程的系统保护油层要求与措施,(1)系统保护油层主要包括：钻井、固井过程中的油层保护；射孔、修井作业中的油层保护；注水过程中的油层保护；增产措施中的油层保护。,(3)关键：优选入井流体(包括：钻井液、完井液、射孔液、修井液、压裂液、酸液、注入水质及其添加剂或处理剂的筛选)和优化作业工艺。(4)原则：适用性、有效性、可操作性和经济性。,(2)基础：储层岩性特征分析、岩心分析、入井流体的敏感性试验、可能造成油层伤害的主要因素分析。,5.完井工程要求及投产措施,提出钻开油层方式及要求。生产套管尺寸选择及
5、强度校核；确定井身结构、套管程序及固井工艺；选择完井工艺方案。,建立油层与油井的良好通道；发挥油井最大潜力；提高油田开发整体效益。,（1）完井方式选择原则符合油藏地质特点，满足油田开发的总体需要；有利于油层保护，尽可能减少对油层的伤害；从油田开发的全过程出发，最大限度地满足采油工艺(注水、防砂、修井、增产措施等)的需要；工艺简单可行又能满足开发要求；低成本、高效益。,5.完井工程要求及投产措施,（4）射孔工艺方案设计 射孔参数优化 确定射孔工艺,（2）钻开油层及固井要求对完井液密度、失水量等的要求；固井水浆返高和固井质量要求及检查方式。,（3）生产套管设计根据油管直径和可能采取的采油工艺措施确
6、定生产套管尺寸；提出对套管的材料、强度及密封要求。,（5）投产措施 投产方式 投产前的井底处理方案,6.注水工艺设计,（1）注水工艺方案的基础分析油藏工程方案对注水的要求；储层润湿性分析；储层敏感对注水的影响分析及应采取的技术措施；水源条件分析。提出水质要求。,注水井吸水能力分析和预测；注水破裂压力预测；注水井井底压力与井口压力设计。,（2）注水系统压力分析,（3）注水管柱设计 管柱结构设计，强度校核及井下配套工具选择；井筒及管柱防腐措施。,（4）注水井增注与调剖 分析注水井采取措施的必要性；选择增注措施；预测保证配注要求的可能性。分析未来采取调剖工作的必要性及调剖措施建议。,（5）注水井投转
7、注及管理 制定投注或转注的工艺技术方案。按有关规程提出日常管理要求；提出维持井及地面系统正常工作的特殊要求和措施。,7.举升方式优选及其工艺方案,（1）确定举升方式选择的原则、依据及要求（2）油井产能预测及分析 不同含水阶段的油井产液、产油指数；油井产能分布研究 油井生产动态模拟。（3）举升方式综合评价,8.采油工程配套工艺,（2）油、水井防砂工艺方案 出砂的可能性及出砂规律分析；防砂方法选择；防砂工艺参数及配套技术。,（1）解堵工艺措施 可能造成油层伤害的原因、伤害类型及程度分析；酸化解堵的可行性及工艺要求；压裂解堵的可行性及工艺要求；其它解堵方法选择分析。,（4）油井堵水工艺方案 油井堵水
8、时机选择；堵剂与堵水方案。,（5）防垢及防腐工艺方案 结垢和腐蚀性预测；防垢、清垢和防腐工艺建议。,（3）防蜡工艺方案 含蜡量、蜡性及结蜡规律分析；防蜡方法及工艺方案。,9.油田动态监测,制定油田动态监测总体方案 包括监测内容、监测方法和工作量大小；选择配套仪器和设备，推荐仪器、设备的型号、规格和生产厂；油田动态监测费用的初步预算。,10.作业工作量预测及配套厂站和队伍建设,（1）作业工作量预测 确定作业种类和估算作业次数；用统计法或折算标准工作量法预 测工作量。新井投产、注水井投(转)注；压裂、酸化措施；井下设备安装及更换作业；清、防砂及调剖堵水作业；油、水井大修作业；新工艺实验及其它特种作
9、业。,（2）作业队伍建设（3）配套厂站建设 原则：“因地制宜”、“避免重复”和“少投入，多产出”,11.采油工程方案经济分析,基本参数及分析评价指标的确定；不同举升方式举升费用对比；采油设备投资；生产操作费用及分析；采油工程费用汇总及原油生产成本分析。,(1)采油方式决策的意义和论证内容,四.采油方式综合评价与决策分析,建立不同开发阶段的油井产能分布模型，进行油井分类；初步确定可供选用的各种采油方式；预测不同阶段、不同类型油井以不同举升方式生产时的油井动态；从技术上评价不同采油方式对不同油藏工程方案的适应程度，以及提出对油藏工程方案的修正或选择建议；计算不同举升方式的举升费用和投入产出比；进行
10、技术经济综合评价，并对不同含水阶段采用的举升方式作出选择和对油藏工程方案提出反馈建议。,(1)采油方式选择时需要论证的基本内容包括：,性质：是解决石油生产过程中生产要素配置的技术经济问题。任务：是针对油藏和油井特点，确定用什么方法和设备从数百米到数千米的油井内将原油经济有效地举升到地面。适应性：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。意义：涉及到每口油井和油田开发全过程的基本生产技术；关系到油田建设的资本投资和生产费用；直接影响到原油产量和采收率。,(2)采油方式综合评价与决策分析,油田开采是一个庞大而复杂的系统工程，油、水(注、采)井生产系统是注水开发油田大系统的中心环节；自
11、身有独特的规律；要在高一级系统的大环境中考察和研究它对整个开采系统的影响。油田开采是一个动态过程，采油方式的选择，必须从时空观出发考虑油田动态变化及单井产能分布规律。机采设备和工程投资及其管理维护费用是油田投入开发之后的主要投入，不同采油方式的投入产出比不同；需要在技术经济综合评价的基础上选择采油方式。,2.1油田开采和采油方式应用特点,系统目标：选择技术上可行、经济上合理的采油方式；确定举升设备、操作参数和预测工况指标。系统范围：各类油井可能采种举升系统。系统环境(约束条件)：油藏地质特征和优藏工程设计的油田开发指标；油井与地面条件和举升设备工作参数指标的许用值。,2.2 采油方式综合评价与
12、决策系统的概念框架,系统组成:,3油井生产系统及其动态模拟,（1）油井生产系统 油井生产系统是由油藏、井筒和地面三个依次衔接、互相影响、而又具有不同流动规律的子系统所组成。1)油藏子系统：反映原油从油藏中向井底的流动过程。它提供油藏在不同开发阶段向油井的供油(液)的能力，决定着油井产能的大小。油井生产系统中油藏子系统的工作是由流入动态关系(IPR)来描述。,2)油井子系统：描述流入井底的原油被举升到井口(地面)的过程。自喷井是依靠流到井底时油气自身所具有的剩余能量流到地面；有杆泵井生产系统则是依靠地面提供的能量，通过机杆泵将原油举升到地面3)地面子系统 描述被举升到地面的油气通过出油管线流向油
13、气分离器的过程，它遵循水平或倾斜多相管流规律。,（2）油井生产系统的动态模拟模拟方案(条件)是根据油藏地质条件及油藏工程设计的油田开发指标(主要是压力保持水平，不同含水段的产能及产量等)进行选定。利用模拟器得到采用不同采油方式时，油井在不同开发阶段可能获得的最大产量及相应的举升设备、操作参数和工况指标。1)油井生产系统动态模拟模型最大产量模型：,优化数学模型：,minf(X)XD=Xgi(x)0;I=1,2,mi XD X=XC,约束条件的处理：,4采油方式综合评价因素及模型,（1）综合评价因素采油方式综合评价是在油井生产动态模拟器确定出不同采油方式及含水阶段的生产技术指标的基础上，综合考虑经
14、济、管理、生产条件等各种因素后对不同的采油方式作出评价。由于评价过程中涉及到众多不同层次的模糊因素，因此，采用三级模糊评判法。,（2）三级综和评判模型,5决策分析步骤,（1）需要的主要技资料1)地面及地下流体性质；2)试油试采产能资料；3)油层及井身资料；4)与原油生产费用有关的数据；5)油藏工程方案确定的开发方式及预测的不同开发阶段的动态指标。,（2）决策分析工作步骤1)根据掌握的油藏地质研究和油藏工程资料确定计算方案；2)确定油井产能分布及不同开发阶段的变化，即确定各类井不同阶段的产液指数JL，绘制JLfw曲线，并确定产液指数的计算范围和间隔；3)利用模拟器计算初选的举升方式在各种采液指数
15、和不同含水条件下可能获得的最大产量图版（QLJL、fw曲线），模拟器同时确定出相应条件的设备、工作参数及工况指标。,4)由各类油井的JLFw曲线与不同举升方式的QoJL、Fw图版，确定各类油井采用各种方式，在不同开发阶段时（不同含水）的最大产量，即最大产量曲线，并确定泵型、工作参数及油井工况指标。5)计算经济指标，并进行综合评判和绘制各采油方式在各开发阶段的决策系数曲线。6）根据决策系数和总体方案要求，通过进一步分析，确定推荐的采油方式和接替方案。,(1)总体压裂设计的任务1)对油藏或区块提出总体压裂规划，通过油水井压裂的综合论证，规定各开发阶段在开发井网的平面和剖面上的压裂任务，提出对油水井
16、压裂的要求；2)制定总体压裂设计原则；3)为油藏总体在压裂改造后能完成年配产量和不降低或提高扫油效率条件下进行技术论证；4)为单井压裂设计提供技术指导和依据。,五.低渗透油藏总体压裂设计方案编制简介,1总体压裂设计任务与原则,(2)总体压裂优化设计原则由于总体压裂优化设计所研究的对象是整个油藏或区块，因此,进行油田总体压裂优化设计方案的编制应从总体上遵循如下原则：1)针对油藏地质条件，遵循少投入、多产出的经济原则，采用先进可行的工艺技术。2)最大限度地提高单井产量,并使压后产量保持较长时期的增产、稳产、以保证产能建设和配产任务，并尽可能地减少井数，降低开发费用，增加效益。3)与井网布署相结合，
17、优化裂缝方位和缝长，最大限度地提高水驱扫油效率，改善出油剖面，以提高最终采收率。4)在对油藏总体压裂后的一次采油和二次采油期动态预测的基础上，对油田注水和油藏压力保持水平提出要求。,2 总体压裂设计,(1)压前地层评估水力压裂是一项低渗透油藏改造措施，直接对象是油藏。因此，总体压裂设计的第一项工作，便是全面了解油藏地质特征，建立总体压裂的地质模型，使总体压裂设计建立在较为可靠的地质基础上。,1)油藏地质描述,2)测井资料,3)岩心分析,4)试井及试油分析,5)压裂测试,(2)总体压裂设计内容和方法,1)初选总体优化设计的缝长,2)根据初选的缝长应用油藏数值模拟技术预测一次和二次采油期的产量变化
18、，并根据预测结果，对压力保持水平及注水时机提出要求，必要时重新优化裂缝长度。3)应用油藏数值模拟技术，在油藏工程方案选定井网下结合地应力状况研究油水井的人工水力裂缝处于不同方位及不同缝长比时的扫油效率。并从实施总体压裂的角度，为井网布署和油藏工程提出反馈信息。4)根据总体压裂的油藏模拟结果，预测注水井的注水量，并提出注水井的压裂工艺设计要求。5)分层压裂技术论证，阐明采取分层压裂的必要性和推荐分层压裂应采取的技术。6)确定与油藏条件相匹配的压裂施工工艺参数体系。包括：排量、砂量、砂比、前置液量、压裂液及支撑剂的性能、井下管柱与工具等。,(3)压后评估,含义：一是在总体方案实施过程进行的评估。其
19、目的除了评价压裂效果之外，主要检验设计与实际的符合程度，特别是设计中所采用的基础数据的可靠性，以便完善设计，指导后续的压裂工作。因此，总体压裂是一项设计实施评估的完整技术体系。二是总体压裂方案实施后的总体评估。其目的是对方案实施效果、方案设计技术以及设计和实施过程中对油藏的认识程度，进行总的评估。通过总评估进一步加深对油藏的认识和总结、改进总体压裂设计技术。压后评估的主要内容及技术包括：,1)方案设计产量与实际产量的对比分析，并对压裂效果做评价；2)应用水力裂缝诊断技术，检验实际裂缝是否符合优化缝长，并对缝高、缝长、裂缝系统的能力、裂缝方位进行测试和分析，其中主要采用井温测井、同位素测井、声波测井、密度测井、生产剖面测井，以及不稳定试井技术；3)应用生产剖面测井评价压后产液剖面的改善程度；4)检验压裂设计所用基本参数及施工参数对油藏的符合程度；5)对总体方案实施的经济效益做出初步评价和进一步的预测。,
