搜索
1采油工程方案编制方法讲义第一节绪论1、采油工程方案在油田开发建设中的地位和作用油田开发是一项庞大而复杂的系统工程，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，作为油田经济、高效开发的指导性文件，而采油工程方案是其中的重要组成部分和方案实施核心，在油田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。采油工程不仅是研究单项技术，而是通过编制的整体方案，把各单项技术有机地结合起来，在油田开发中有计划、分步骤地去实施，是评价油藏工程方案适应性和可操作性的直接手段，在油田开发中发挥指导作用。2、采油工程方案编制原则及要求采油工程方案编制一般应遵循如下原则：（1）符合本油田开发的总体布置和技术政策（2）适合油藏地质和环境特点（3）加强敏感性研究，进行多方案优化（4）采用先进而适用的工艺技术，并具良好操作性（5）体现少投入多产出的经济原则具体设计时有以下几点要求：（1）充分应用油藏工程提供的基本资料，并以它们作为主要设计依据（2）重点论证本油田（设计对象）开发的主要问题、基本工艺和关键技术（3）结合油藏特点开展必要的室内和现场工艺试验，充分借鉴同类油田的经验（4）采用先进的理论和设计方法，进行科学论证和方案的优选（5）具有科学性、完整性、适应性、可操作性和经济性3、编制采油工程方案前需要做的前期准备（1）早期介入、熟悉和掌握油藏特点，参与油田开发的总体部署工作（2）结合本油田特点和总体部署要求进行技术调研（3）针对特殊问题开展专题研究或现场工艺试验，为方案编制做必要的技术准备24、采油工程方案设计包含的主要内容根据采油工程在油田开发过程中的任务，采油工程方案主要由“油藏概况”、“设计依据和原则”、“完井工艺设计”、“注水工艺设计”、“举升工艺设计”、“增产增注及配套工艺设计”、“经济评价”、“方案实施要求”等八部分组成。第二节完井工程方案设计的内容与方法完井工程是由从钻开油层开始到投产前的一系列单项工程组成，是钻井工程与采油工程的交汇点。它设计的优化程度直接影响到油井的产能和油田的开发效益，是采油工程方案设计的重要组成部分。完井工程研究的核心，一是从钻开油层开始到测井投产的全过程都要保护好油层，发挥油层的最大产能；二是进行完井优化设计，充分利用油层能量用最经济的方法合理地使油田投入开发。一、从采油工程角度出发，对钻、完井工程中的各个环节提出要求由于完井工程涉及钻井和测井等部门的一系列单项工程，因此采油工程方案中的完井工程部分不能代替钻井部门的单项工程设计，而是以油藏工程与采油工程相结合的观点，从采油工程角度出发，对钻、完井工程中的各个环节提出要求：1、对井深的要求2、对套管的要求3、对固井工艺与质量的要求二、完井方式的选择合理的完井方式应该根据油田开发要求，按照油气藏类型和储层特性去选择最合适的完井方式。目前常用的完井方式主要有射孔完井和限流法压裂完井，一般对于油层物性较好，渗透率较高的井可选择普通射孔完井；对于油层物性相对较差、渗透率较低的表外储层，部分井需要采用限流法压裂完井。三、射孔完井工艺方案设计1、射孔方式及工艺的选择1）电缆射孔电缆射孔分为普通电缆射孔、过油管射孔两种方法。①普通电缆射孔用这种方法射孔时，井内先不下入油管，以便下入较大直径的套管枪，射孔前用密度较高的压井液压井，使液柱压力高于预计的储层压力，在井口敞开的情3况下，用电缆将射孔枪下入井内对油气层部位进行射孔。这种射孔方法的主要优点有：穿透深，孔径大，尤其是当钻井污染严重时，其射穿污染区的深度要比其它类型的射孔大。其缺点为：高压层射孔时难以有效地控制防喷；受电缆强度限制不能一次进行长井段射孔；由于采用正压射孔，射孔时会造成油气层的损害和孔眼堵塞，射孔后孔眼得不到及时清洗。②过油管射孔过油管射孔是先前采用的一种负压射孔技术。射孔前，井内掏空一定的深度，使井底液柱压力低于储层压力，然后下入油管，安装井口装置，连接地面管线；射孔时用电缆将射孔枪通过井口密封装置，穿过油管下至油管鞋以下油层位置，然后装好井口，引爆射孔；射孔后上提电缆，通过井口防喷盒取出射孔枪。这种射孔方法的缺点有：a.过油管枪由于受到油管内径的限制，其枪身必然较小。这就限制了聚能射孔弹的装药量。因而无法产生较深、较大的孔眼和较高的孔密，往往不能穿透钻井损害区。b.弹与套管壁之间的间隙较大，从而使射孔弹穿透深度降低。c.小直径射孔枪不能适应高密度射孔的需要。目前这种方法已很少使用。2）油管传输射孔油管传输射孔工艺是为了克服电缆射孔与过油管射孔的不足而研制的，既有过油管射孔负压、易控制的特点，又有套管射孔的大枪径、大孔径、深穿透、高孔密的优点，还可以满足大斜度井、水平井、稠油井、高温、高压及含H2S等井负压条件下射孔的需要。油管传输射孔是将射孔枪直接接在油管下端，用油管把枪带入井下，借助于放射性测井或接箍定位器，把射孔枪对准油气层，装好井口后，通过环空加压，或投棒引爆，使射孔枪射孔，穿透套管及水泥环进入储层，建立流体通道，油管传输射孔有以下优点：a.由于射孔枪直接在油管下端，故射孔枪具有较大的直径，射孔弹的装药量较大，国产YD-102射孔弹装药量为23-27g/发，射孔弹的穿透性能强，且具备高孔密，高相位的射孔条件。4b.它是在安装好井口采油树和放喷管线后才射孔的，对于高压油气井及H2S含量高的井尤为安全可靠，既不会造成无控制井喷事故，又不必取出射孔枪，直接投入生产。c.由于射孔枪易于推入井中，故适合于大斜度井、水平井、稠油井或其它难以使电缆下入的井。d.易于射开厚层储层。由于油管传输射孔不需要电缆和防喷管，故射孔枪长度不受限制。e.油管传输射孔管串上可以安装地层测试器，一次下井完成射孔和完井地层测试作业，这就减少了起下管柱次数，缩短了试油周期，降低了建井成本。f.可以实现有控制的负压射孔。2、射孔参数的选择射孔参数包括孔深、孔密、孔径、相位角和射孔格式，优选射孔参数时应尽可能地同时考虑钻井损害、射孔损害以及地层的非均质性的影响，根据需要和可能进行最优化设计。（1）孔深、孔密的优选孔深和孔密对射孔完井的产能有很大的影响。在射孔孔眼穿透钻井损害后，射孔完井的产能将有较大幅度的提高。在孔深已经很大后（超过46厘米），再靠增加孔深来提高产能，其效果就不明显了，而且对疏松砂岩地层孔眼太深还会降低孔眼的稳定性。因此，孔深的选择应以超过钻井损害带而又不影响孔眼的稳定性为宜。在孔密很小时，提高孔密的增产效果很明显，当孔密增大到某一程度时，提高孔密的增产效果就不明显了，而且孔密太大还会造成套管损害，使射孔成本过高。一般认为26-39孔/米的孔密是使射孔成本最低，油井产能最大的理想射孔密度。（2）孔径的优选孔径对油井的产能也有一定的影响，但不如孔深、孔密的影响大。当孔径在0.25in和0.5之间变化时，产能的增加最显著。目前，国外射孔采用的射孔孔眼直径为0.25-0.5in，而国内射孔采用的孔径为0.32-0.48in。对于一般的砂岩地层选择孔径在0.63-1.27cm(0.25-0.5in)较好，但对于稠油井、高含蜡井以及出砂严5重的油层，为了减少摩擦阻力、降低流速、减少冲刷作用和携砂能力，应采用直径为1.9cm或更大的孔眼。（3）相位角的优选由于射孔的相位角可以人为地控制，所以选择适当的相位角对提高射孔完井的产能也是十分重要的。在均质地层中，900相位角最佳；在非均质严重的地层，1200相位角最好。在射孔密度较高情况下，或在疏松砂岩地层中，600相位角最好，同时600相位角也是维持套管强度的最佳相位角。（4）射孔格式的选择西南石油学院研究对比了螺旋、交错和简单三种布孔格式，认为螺旋布孔优于交错布孔，而交错布孔又优于平面简单布孔。由于螺旋不孔是在枪身的每一平面上只射一个孔，枪身变形小，有利于施工，因此，最优的选择应是螺旋布孔。3、射孔液的选择射孔时使用的射孔液，要考虑液体与储层的配伍性。射孔液应满足密度可调节；对套管和油管的腐蚀性小；高温下性能稳定；射孔液采用无固相体系；具有低滤失性。四、完井过程中的油层保护1、钻井时要求选择合适的泥浆比重、泥浆类型，施工过程中注意控制合理的压差、钻井流速梯度和起下钻速度、尽量缩短钻井液对油层的浸泡时间。2、在固井过程中，采用低密度水泥，用降失水剂控制泥滤失量，并缩短水泥浸泡时间。3、尽量缩短施工时间，减少各种液体对油层的浸泡。第三节注水工程方案设计内容与方法一、注水工程方案设计的原则1、严格控制注入水水质，应用现有工艺技术防止水质二次污染，确保注入水水质全面达标。2、认真分析油层吸水能力，根据开发过程中对注水量的需要，确定合理的注入压力系统。3、注水管柱设计应能够满足开发配注要求、满足作业措施要求，达到技术6上可行、经济上合理的要求。4、注重注水工艺的实用性、配套性和高效性，尽可能应用现有成熟的技术，提高油田开发效果。二、注入水水质要求1、水驱水质要求加密调整井主要开采对象为薄差油层和表外储层，故注入水要求采用表外层注入水水质标准，即深度处理水，水质要求按Q/SYDQ0605-2000标准执行。2、聚驱水质要求在聚合物驱油过程中，水的矿化度越高，聚合物溶的粘度越低，因此，聚驱过程中要严格控制其矿化度，聚驱水质标准要求注入水的矿化度必须低于800mg/L，建议从空白水驱阶段开始注低矿化度清水，即空白水驱和注聚阶段采用同一水质，后续水驱阶段原则上应含聚污水，但由于设备限制，也可注普通请水或污水。聚驱注入水水质按Q/SYDQ0060-2000标准执行。三、注水量及压力预测严格依据地质开发方案提供的预测值。四、注入工艺管柱设计1、注入管柱设计应遵循的原则①能满足保护套管、测吸水剖面、压力测试、洗井、进行酸化增注和化学调剖等工艺措施；②分层注水时可以顺利起下配水芯子，满足改变各层工作制度的要求；③注水管柱总体配套简单可靠。油管在满足抗拉强度的条件下可以选用相同钢级，在使用一个周期后可以上下掉头，改变油管的受力状态和腐蚀情况，延长油管使用寿命；④在深井注水时必须下封隔起和防顶卡瓦，保证封隔器胶筒不移动，确保密闭可靠。为防止注水温度变化引起油管长度变化破坏封隔器密闭性能，可采用插入管式结构使油管保持一段自由行程；⑤油套管环形空间注入防腐保护液，保护套管。基于以上设计原则对注水管柱进行强度设计，并根据油藏工程配注的要求针对具体油藏进行配套管柱设计。2、油管直径的确定7水驱：由于清水的粘度比较小，所以其沿程压力损失也小，管径对沿程压力损失影响不大，从经济角度考虑选用小管径油管节省投入。聚驱：由于聚合物溶液属于非牛顿拟塑性流体，当聚合物分子量达到950～1200万，浓度达到1000mg/L时，其粘度是清水粘度的30多倍，因此，在聚合物溶液注入过程中，沿程压力损失要比注清水时大。在日注入量为200m3时，我们对直径φ60.3mm、φ73mm和φ88.9mm油管进行敏感性分析，管径越小，管损越大。从表中可以看出，φ73mm和φ88.9mm油管都可以采用，但从技术成熟程度和经济角度考虑，推荐采用J55钢级直径为φ73mm、壁厚为5.5mm的油管。注聚过程中沿程压力损失内容外径注入量(m3/d)流速(m/s)沿程阻力系数雷诺数沿程压力损失(MPa)φ60.32001.170.3523.955.28φ732000.7670.3983.132.08φ88.92000.510.4473.950.843、管柱结构设计结合各油田的地质特点，各油层的目前水淹状况，对于油层渗透性单一，层间渗透级差较小，目前水淹状况差异不大的注入井，可采用笼统注水方式，对于油层非均质严重，层间水淹状况差异较大的注入井可采用分层注水方式。（1）笼统注水管柱设计当水井射孔层数少或小层中夹层厚度小，在现有技术条件下分隔不开小层时，可采用笼统注水管柱。笼统注水管柱由保护封隔器、工作筒、喇叭口及光油管组成。（2）分层注水管柱设计为减少层间、层内及平面矛盾，要求具备分层条件的水井均应进行分层注水。分层配水管柱是实现同井分层注水的重要技术手段。注水井管柱的选择要满足成熟、