石油开采-采油工程方案设计.ppt

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1、硕士2002级 现代完井工程,采油工程方案设计,2023/9/14,2,概述,1、编制采油工程方案的目的和意义 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方案，作为油田开发工作的指导性文件。采油工程方案是总体方案的重要组成部份和总体方案实施的核心。,合理开发方案，应力争作到“五个合理”：合理划分开发层系，合理的井网部署，合理的油井生产制度，合理的注水方式，留有合理的后备储量面积。,2023/9/14,3,采油工程的任务 通过油气井和注入井采取一系列工程技术措施，作用于油藏，使油气更充分地流入井内，并举升到地面，其主要目标是经济、有效地提高油井产量和油

2、气的采收率。因此，采油工程是实现油田开发指标和完成油气生产任务的重要工程技术保证。,2023/9/14,4,采油工程的特点 涉及的技术面广、综合性强而又复杂；与油藏工程和地面工程有着紧密的联系；工作对象是生产条件各不相同的油气井和注入井，且这种条件还随油藏动态而不断的变化。因此，采油工程方案设计是一项技术性强、难度大的工作。,2023/9/14,5,2、采油工程方案在油田开发总体建设方案中的地位 油田开发总体建设方案的编制，是在地质勘探成果和探井试油、试采工作的基础上进行的。包括：油藏地质研究，油藏工程方案，钻井工程方案，采油工程方案，油气地面集输工程方案及总体方案经济评价等六大部分。各部分间

3、的联系如图所示。,2023/9/14,6,油田开发总体设计方案,总体经济评价,方案决策,2023/9/14,7,油藏工程设计是依据油藏地质模型和试油、试采资料，通过一系列动态实验和模拟，在进一步加深对油藏认识的基础上，确定开发方式和规模、划分开发层系、确定井网，应用油藏工程方法和数值模拟技术预测开发动态指标，并在技术经济综合分析的基础上制定油藏工程方案。,2023/9/14,8,采油工程设计是依据油藏地质研究成果和油藏工程方案，制定应采取的一系列工程措施方案。其中也包括根据油藏地质条件和当前工艺技术水平对实现油藏工程方案的开发指标(主要是产量、注入量及压力保持水平)的可行性进行评价。它将直接涉

4、及到油藏工程方案的适用性和可操作性。,2023/9/14,9,由于油田产能建成之后，油田开发指标和原油生产计划，必须通过采油工程措施的实施来实现。所以，采油工程方案在总体方案的实施中处于十分重要的位置。各子系统都将影响总体方案的经济效益。各工程方案的可操作性及总的经济效益是总体方案决策的最终依据。,2023/9/14,10,3采油工程方案编制的原则及要求 采油工程方案的编制，一般应遵循以下基本原则：符合本油田开发的总体布署和技术政策；适合油藏地质和环境特点；采用先进而适用的工艺技术，具有良好的可操作性；体现少投入多产出的经济原则。,2023/9/14,11,采油工程方案设计的基本要求 充分应用

5、油藏地质研究和油藏工程提供的基本资料，并以它们作为主要的设计依据；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；结合油藏特点开展必要的室内和现场工艺试验，并充分借鉴同类油田的经验；采用先进的理论和设计方法，进行科学论证和方案的优选；具有科学性、完整性、适用性、可操作性和经济性。,2023/9/14,12,4采油工程方案编制的前期准备 早期介入，熟悉和掌握油藏特点，参与油田开发的总体布署工作；收集和分析油藏地质和试油、试采及钻井完井资料；结合油藏特点和总体布署的要求进行技术调研；,2023/9/14,13,拟订采油工程方案编制大纲，确定重点，提出试采工艺要求和方案编制过程中需要开

6、展的研究课题；针对油田的某些特殊问题开展专题研究或现场工艺试验，为方案编制进行必要的技术准备。,2023/9/14,14,5采油工程方案的基本构成 尽管各个油田的情况千差万别，但油田开发工作仍遵循一些基本规律和存在着需要解决的基本问题。根据采油工程在油田开发过程中的任务，采油工程方案的基本构成如图所示。,2023/9/14,15,采油工程方案基本构成,油田开发总体布置方案编制原则与要求,依据油藏地质条件和油藏工程方案指标,开发全过程系统地油层保护措施,完井工程 与投产,注水工艺,采油方式选择,油层改造,配套工艺,动态监测,2023/9/14,16,二、采油工程方案的基本内容,1方案设计的油藏地

7、质与油藏工程基础(1)油藏地质基础 油藏是采油工程措施的对象，所以，油藏地质特征是采油工程方案设计的重要基础。采油工程方案设计时，必须获取以下油藏地质研究成果，从采油工程角度加以分析、提出油藏地质对采油工程的特殊要求。并以它们作为采油工程方案论证的地质依据。,2023/9/14,17,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、饱和岩石矿物组成)。,2023/9/14,18,(2)油藏工程基础采油工程方案是在地质研究和油藏工程设计的基础上进行的。采油工程方案是油田开发总体建设方案实施的核心，是实现方案目标的重要工程技术保证。,2023/9/14,19,编制采油

8、工程方案所涉及和需获取的油藏工程的相关内容,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；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。,2023/9/14,20,2开发全过程的系统保护油层要求与措施 系统保护油层技术是关系到油田开发效果的关键技术。钻井、完井、采油、注水、修井作业、增产措施等油田开发所要采取的一系列工程技术措施中，如果都能实现有效的系统保护油层，将会减轻油层伤害，充分发挥油层潜能，减少为解除油层伤害的作业工作量，从而提高油田开发效益。,2023/9/14,21

9、,油田开发过程的系统保护油层主要包括：钻井、完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。,2023/9/14,22,所有的保护油层措施都是建立在储层岩性特征分析、岩心分析和入井流体的敏感性试验及对可能造成油层伤害的主要因素进行分析的基础上。其关键是优选入井流体(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。在优选入井流体和优化作业工艺中，必须坚持适用性、有效性、可操作性和经济性原则。,2023/9/14,23,3完井工程要求及投产措施完井工程是包括从钻开油层开始直到投产前的一系列单项工程的

10、系统工程，也是钻井工程与采油工程的交汇点。它直接影响油井的产能和油田开发效益。完整的完井工程设计包括：,2023/9/14,24,进行油藏地质研究，根据油田开发及采油工艺要求选择完井方式，提出钻开油层方式及要求。考虑油田开发全过程油井产能变化及所要采取的采油工艺，应用节点分析方法，确定油管直径和举升方式之后进行生产套管尺寸选择及强度设计；,2023/9/14,25,从钻井工艺出发确定井身结构、套管程序及固井工艺；选择实现所选完井方式的工艺方案(如射孔完井的射孔参数优选及射孔方式和工艺设计；砾石充填完井的充填方式及工艺参数优化及工艺设计等)。,2023/9/14,26,由于完井工程涉及钻井和测井

11、等部门的一系列单项工程，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，从建立油层与油井的良好通道、发挥油井最大潜力和提高油田开发整体效益出发，选择完井方式、生产套管尺寸和对完井工程中的各个环节提出要求，并制定投产方案。因此，采油工程方案中的完井方案部分主要包括以下几部分。,2023/9/14,27,(1)完井方式选择 完井方式选择是完井设计中需要首先解决的问题。因为，不同完井方式的钻开油层、井身结构、套管程序、固井及实现完井方式的工艺都有所不同。完井方式在有针对性的进一步分析油藏地质特征和油藏工程设计要求的基础上遵循以下原则进行选择：,202

12、3/9/14,28,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；尽量选择工艺简单可行而又能满足开发要求的低成本、高效益的完井方式。,2023/9/14,29,(2)钻开油层及固井要求 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及完井液密度、失水量等的要求，以及对固井水泥浆返高和固井质量要求。,2023/9/14,30,(3)生产套管设计 根据采油方式选择论证结果，在选定油管直径和考虑开发过程中可能采取的采油工艺的基础上确定生产套管尺寸，并提出对套管的材料、强度及

13、密封要求。,2023/9/14,31,(4)射孔工艺方案设计 射孔参数优化：利用射孔软件对影响射孔效果的孔径、孔密、相位角和布孔方式进行敏感性计算，选出合理的射孔参数。射孔工艺：选择射孔方式及管柱；选定负压值及射孔液；选择射孔枪及射孔弹。,2023/9/14,32,(5)投产措施 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。,2023/9/14,33,投产前的井底处理方案：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

14、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。,2023/9/14,34,4注水工艺设计 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其产量和采收率的主要手段，油田开发过程中的一系列工程技术措施也是由注水而引起。注水工艺如何满足油藏工程设计要求，实现有效注水是采油工程方案的重要内容。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尽量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。,2023/9/14,35,采油工程方案中注水工艺设计的主要内容如下：1)注水工艺方案的基础分析(1)油藏工程方案对注

15、水的要求；(2)储层润湿性分析；(3)储层敏感性对注水的影响分析及应采取的技术措施；(4)水源条件分析。,2023/9/14,36,根据储层孔隙结构分析，确定储层的主要流动喉道半径；确定注入水机械杂质的含量及粒径界限。根据孔隙结构及敏感性分析结果，参照有关注入水水质的推荐标准，提出具体的水质要求。,2023/9/14,37,2)注水系统压力分析(1)注水井吸水能力分析和预测；(2)注水破裂压力预测；(3)注水井井底压力与井口压力设计，为地面注水系统设计提供依据。,2023/9/14,38,3)注水管柱设计(1)注水管柱结构设计，强度校核及井下配套工具选择；(2)注水井井筒及管柱防腐措施。,20

16、23/9/14,39,4)注水井增注与调剖(1)针对油藏地质特点、配注要求和吸水能力，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。(2)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，在技术论证的基础上，提出采取相应的调剖措施建议。,2023/9/14,40,5)注水井投转注及管理(1)根据油藏工程方案要求，针对油藏特点提出注水井投注或转注的工艺技术方案。(2)按注水井和注水站管理的有关规程提出日常管理要求，并针对本油田的开发特点提出维持注水井及地面系统正常工作的某些特殊要求和措施。,2023/9/14,41,5举升方式优选及其工艺方案 举升技术是对任何

17、油田贯穿其开发全过程的基本技术。不同举升方式对油藏类型、开发方式及油井生产能力的适应性和投入产出比不同。,2023/9/14,42,1)采油方式选择的基本内容(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 预测不同含水阶段的油井产液、产油指数；油井产能分布研究：按油井产能进行油井分类，并确定不同含水阶段各类井井数的变化；分析各类油井在油藏上的分布情况。,2023/9/14,43,(3)油井生产动态模拟。应用油井动态模拟器预测不同压力保持水平下，各类油井采用不同举升方式时，可能获得的最大产量，或完成配产要求的生产操作参数及油井生产动态指标。,2023/9/14,44,(4)举升

18、方式综合评价 根据油井动态模拟结果确定出不同举升方式在不同含水阶段的生产技术指标的基础上，综合考虑经济、技术及管理等各种因素，对不同举升方式做出评价，并选定其采油方式和提出相应的工艺方案。,2023/9/14,45,2)采油方式综合评价与决策的基本模式(1)采油方式综合评价与决策系统的概念框架 系统目标：在进行各种采油方式对该油田(或区块)适应性和完成油田开发总体方案中油藏工程设计产量指标的可行性分析的基础上，选择技术上可行、经济上合理的采油方式，并确定举升设备、操作参数和预测工况指标。,2023/9/14,46,系统范围：从油藏或区块的整体范围出发，针对处于不同开发阶段的各类油井可能采用何种

19、举升系统。系统环境(约束条件)：油藏地质特征和油藏工程设计的油田开发指标,以及油井与地面条件和举升设备工作参数指标的许用值。系统组成:采油方式综合评价与决策是油田开发总体方案中采油工程方案的一个子系统,其组成如图3所示。,2023/9/14,47,采油方式综合评价与决策基本模式,不同采油方式的油井生产系统动态 模拟,基础参数:油气地质条件油藏工程设计开发指标油田生产条件,模拟方案选定,动态指标处理分析,经济分析,综合评价,采油方式设备参数工况指标,2023/9/14,48,(2)油井生产系统生产过程动态模拟 建立油井生产系统动态预测模型和确定计算方法；应用节点分析方法预测和分析不同举升方式的油

20、井生产动态指标。(3)综合评价与决策 建立包括经济、技术和管理等多因素多层次的综合评价体系和应用模糊评判方法进行综合评价的决策模型。,2023/9/14,49,3)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。评价中所考虑的各级因素如下图：,2023/9/14,50,综合指标,按月折算投入产出比 吨油采出成本 井月商品总值 井月采出成本：动力、人工、维修、折旧,检泵周期 检泵时间 机械效率 产油量 地

21、面设备利用率 设备影响因素 含砂、温度、粘度、含蜡、腐蚀、结垢 设备配套程度,管理因素 工人技术水平要求 调参难易程度 检泵作业工作量 后勤维修难易程度 现场可接受程度 设备安装条件限制,2023/9/14,51,6、采油工程配套工艺方案 采油工程配套工艺在这里是指：油、水井的解堵和防砂工艺；油井防蜡、清蜡、防垢、清垢、防腐及堵水工艺。砂、蜡、水及油层伤害是油田开发过程中经常遇到的问题。尽管不同类型的油藏及其在不同开发阶段，引起油层伤害、出砂、结蜡及出水等问题的原因及程度不同，但它们又是油田开发必须引起重视和需要解决的问题。为此，编制采油工程方案时，应对这些问题进行分析、论证，并提出相应的解决

22、措施，以便及时做好技术准备。,2023/9/14,52,1)解堵工艺措施(1)可能造成油层伤害的原因、伤害类型及程度分析；(2)酸化解堵的可行性及工艺要求；(3)压裂解堵的可行性及工艺要求；(4)其它解堵方法选择分析。,2023/9/14,53,2)油、水井防砂工艺方案(1)出砂的可能性及出砂规律分析：根据储层特征、试油及试采资料，以及油水井的工作制度以及地下岩石的坚固程度进行出砂预测。(2)防砂方法选择：针对储层岩石结构、出砂预测结果，以及各种防砂工艺对油藏的适应性，选择高效、经济、适用的防砂方法。(3)防参工艺参数及配套技术：针对所选定的防砂方法，优选工艺参数，提出配套技术。,2023/9

23、/14,54,3)防蜡工艺方案(1)含蜡量、蜡性及结蜡规律分析：在对原油组成、性质，对含蜡量、蜡性、结蜡条件的室内化验分析的基础上，结合试采资料进行油井结蜡规律的研究。(2)防蜡方法及工艺方案：根据结蜡规律的室内研究及必要的矿场试验结果，并借鉴同类油田的经验，选择经济有效的防蜡方法，并提出相应的防蜡工艺措施。,2023/9/14,55,4)油井堵水工艺方案(1)油井堵水时机选择：根据油藏数模结果及理论分析，借鉴同类油田的经验，提出防止不正常出水的措施，并确定堵水的合理时机。(2)堵剂与堵水方案：针对油藏地质及开采特点，提出可供选择的堵剂与堵水工艺，以便做好必要的技术准备。,2023/9/14,

24、56,5)防垢及防腐工艺方案 根据产出及注入流体特性进行结垢和腐蚀性预测；根据预测结果提出相应的防垢、清垢和防腐工艺建议。,2023/9/14,57,7油田动态监测 动态监测是通过在油、水井上新进行的专门测试工作，了解油田开发过程中油、气、水在油藏中的分布及其运动规律，掌握油藏和油、水井的生产动态及其设备工况，评价工程技术措施的质量与效果。,2023/9/14,58,1)制定油田动态监测总体方案：根据油藏工程和采油工程要求，论证开发过程中需要实施的动态监测项目，明确监测目标、具体内容、测试方法和工艺要求；2)选择配套仪器和设备，推荐仪器、设备的型号、规格和生产厂；3)根据需要的配套仪器、设备型

25、号、规格、数量及参考价格，以及测试规划，进行油田动态监测费用的初步预算。,2023/9/14,59,8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 作业工作量是生产操作费用预算及作业队伍建设的基础。油田开发过程中的作业包括：新井投产、注水井投(转)注；压裂、酸化增产增注措施；油水井井下设备安装及更换；清蜡、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业。,2023/9/14,60,作业量预测，首先是根据采油工程方案相关部分提出的措施要求，确定进行作业种类和估算需要实施的作业次数。然后，采用统计法或折算标准工作量法进行工作量预测。,2023/9/14,61,2)作业队

26、伍建设 根据预测的作业工作量，提出作业队伍建设或需求规划。3)配套厂站建设 新区需要进行配套厂站建设规划，而老油区的新开发油田的配套厂站，可在对原有厂站能力分析的基础上，根据油田开发需要提出扩建方案。无论新建还是扩建，其规模和内容应在保证油田开发需要的前提下，遵循“因地制宜”、“避免重复”和“少投入，多产出”的原则，通过分析论证来确定。,2023/9/14,62,9采油工程方案经济分析 经济分析是制定方案时需要进行的一项必不可少的工作。原油生产综合成本及效益涉及除采油设备投资和生产操作费用外，还有产能建设的前期投资(包括勘探、建井及地面工程)及各项目固定资产折旧及利税和原油价格等一系列指标。而用于采油工程的直接投资和生产操作费用只是原油生产综合成本中的一部分。,2023/9/14,63,同时，油田开发建设总体方案最终还要进行专门的总体经济评价和分析。为避免重复，采油工程方案的经济分析则着重于采油设备、生产操作费用等油田产能建成后开发过程中直接与采用工程有关的费用进行分析对比和评价。,2023/9/14,64,评价内容包括：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。,2023/9/14,65,谢 谢！,2023/9/14,66,