石油開采-采油工程方案設計.ppt

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1、碩士2002級 現(xiàn)代完井工程,采油工程方案設計,2020/9/14,2,概述,1、編制采油工程方案的目的和意義 油田開發(fā)是一項龐大而復雜的系統(tǒng)工程，因此，在油田投入正式開發(fā)之前，必須編制油田開發(fā)總體方案，作為油田開發(fā)工作的指導性文件。采油工程方案是總體方案的重要組成部份和總體方案實施的核心。,合理開發(fā)方案，應力爭作到“五個合理”： 合理劃分開發(fā)層系，合理的井網部署，合理的油井生產制度，合理的注水方式，留有合理的后備儲量面積。,2020/9/14,3,,采油工程的任務 通過油氣井和注入井采取一系列工程技術措施，作用于油藏，使油氣更充分地流入井內，并舉升到地面，其主要目標是經濟、有效地提

2、高油井產量和油氣的采收率。 因此，采油工程是實現(xiàn)油田開發(fā)指標和完成油氣生產任務的重要工程技術保證。,2020/9/14,4,,采油工程的特點 涉及的技術面廣、綜合性強而又復雜； 與油藏工程和地面工程有著緊密的聯(lián)系； 工作對象是生產條件各不相同的油氣井和注入井，且這種條件還隨油藏動態(tài)而不斷的變化。 因此，采油工程方案設計是一項技術性強、難度大的工作。,2020/9/14,5,,2、采油工程方案在油田開發(fā)總體建設方案中的地位 油田開發(fā)總體建設方案的編制，是在地質勘探成果和探井試油、試采工作的基礎上進行的。 包括：油藏地質研究，油藏工程方案，鉆井工程方案，采油工程方案，油氣地面集輸工程方案

3、及總體方案經濟評價等六大部分。各部分間的聯(lián)系如圖所示。,2020/9/14,6,,油田開發(fā)總體設計方案,,總體 經濟 評價,方案 決策,,2020/9/14,7,,油藏工程設計是依據油藏地質模型和試油、試采資料，通過一系列動態(tài)實驗和模擬，在進一步加深對油藏認識的基礎上，確定開發(fā)方式和規(guī)模、劃分開發(fā)層系、確定井網，應用油藏工程方法和數(shù)值模擬技術預測開發(fā)動態(tài)指標，并在技術經濟綜合分析的基礎上制定油藏工程方案。,2020/9/14,8,,采油工程設計是依據油藏地質研究成果和油藏工程方案，制定應采取的一系列工程措施方案。其中也包括根據油藏地質條件和當前工藝技術水平對實現(xiàn)油藏工程方案的開發(fā)指標(主要是產

4、量、注入量及壓力保持水平)的可行性進行評價。 它將直接涉及到油藏工程方案的適用性和可操作性。,2020/9/14,9,,由于油田產能建成之后，油田開發(fā)指標和原油生產計劃，必須通過采油工程措施的實施來實現(xiàn)。所以，采油工程方案在總體方案的實施中處于十分重要的位置。 各子系統(tǒng)都將影響總體方案的經濟效益。各工程方案的可操作性及總的經濟效益是總體方案決策的最終依據。,2020/9/14,10,,3采油工程方案編制的原則及要求 采油工程方案的編制，一般應遵循以下基本原則： 符合本油田開發(fā)的總體布署和技術政策； 適合油藏地質和環(huán)境特點； 采用先進而適用的工藝技術，具有良好的可操作性； 體現(xiàn)少投入

5、多產出的經濟原則。,2020/9/14,11,,采油工程方案設計的基本要求 充分應用油藏地質研究和油藏工程提供的基本資料，并以它們作為主要的設計依據； 重點論證本油田(設計對象)開發(fā)的主要問題、基本工藝和關鍵技術； 結合油藏特點開展必要的室內和現(xiàn)場工藝試驗，并充分借鑒同類油田的經驗； 采用先進的理論和設計方法，進行科學論證和方案的優(yōu)選； 具有科學性、完整性、適用性、可操作性和經濟性。,2020/9/14,12,,4采油工程方案編制的前期準備 早期介入，熟悉和掌握油藏特點，參與油田開發(fā)的總體布署工作； 收集和分析油藏地質和試油、試采及鉆井完井資料； 結合油藏特點和總體布署的要求進

6、行技術調研；,2020/9/14,13,, 擬訂采油工程方案編制大綱，確定重點，提出試采工藝要求和方案編制過程中需要開展的研究課題； 針對油田的某些特殊問題開展專題研究或現(xiàn)場工藝試驗，為方案編制進行必要的技術準備。,2020/9/14,14,,5采油工程方案的基本構成 盡管各個油田的情況千差萬別，但油田開發(fā)工作仍遵循一些基本規(guī)律和存在著需要解決的基本問題。根據采油工程在油田開發(fā)過程中的任務，采油工程方案的基本構成如圖所示。,2020/9/14,15,,采油工程方案基本構成,油田開發(fā)總體布置 方案編制原則與要求,依據油藏地質條件 和油藏工程方案指標,開發(fā)全過程 系統(tǒng)地油層保護措施,完井工程

7、與投產,注水 工藝,采油方 式選擇,油層 改造,配套 工藝,動態(tài) 監(jiān)測,,,2020/9/14,16,二、采油工程方案的基本內容,1方案設計的油藏地質與油藏工程基礎 (1)油藏地質基礎 油藏是采油工程措施的對象，所以，油藏地質特征是采油工程方案設計的重要基礎。采油工程方案設計時，必須獲取以下油藏地質研究成果，從采油工程角度加以分析、提出油藏地質對采油工程的特殊要求。并以它們作為采油工程方案論證的地質依據。,2020/9/14,17,,地質構造與地應力分布特征； 儲層分布特征及油水關系； 儲層巖心分析(儲層的孔、滲、飽和巖石礦物組成)。,2020/9/14,18,,(2)油藏工程基礎 采油工程方

8、案是在地質研究和油藏工程設計的基礎上進行的。采油工程方案是油田開發(fā)總體建設方案實施的核心，是實現(xiàn)方案目標的重要工程技術保證。,2020/9/14,19,編制采油工程方案所涉及和需獲取的油藏工程的相關內容,油藏流體組成及性質； 油藏壓力及溫度； 儲層巖石的滲流特征(潤濕性及相對滲透率)； 儲層巖石的敏感性試驗結果； 油藏類型及驅動方式； 油田開發(fā)層系與開發(fā)方式及其井網； 油井產能分布及其變化； 油田開發(fā)指標及開發(fā)動態(tài)預測結果。,2020/9/14,20,,2開發(fā)全過程的系統(tǒng)保護油層要求與措施 系統(tǒng)保護油層技術是關系到油田開發(fā)效果的關鍵技術。鉆井、完井、采油、注水、修井作業(yè)、增產措施等油田開發(fā)所要

9、采取的一系列工程技術措施中，如果都能實現(xiàn)有效的系統(tǒng)保護油層，將會減輕油層傷害，充分發(fā)揮油層潛能，減少為解除油層傷害的作業(yè)工作量，從而提高油田開發(fā)效益。,2020/9/14,21,,油田開發(fā)過程的系統(tǒng)保護油層主要包括： 鉆井、完井過程中的油層保護； 射孔、修井作業(yè)中的油層保護； 注水過程中的油層保護； 增產措施中的油層保護。,2020/9/14,22,,所有的保護油層措施都是建立在儲層巖性特征分析、巖心分析和入井流體的敏感性試驗及對可能造成油層傷害的主要因素進行分析的基礎上。其關鍵是優(yōu)選入井流體(包括：鉆井液、完井液、射孔液、修井液、壓裂液、酸液、注入水質及其添加劑或處理劑的篩選)和優(yōu)化作業(yè)工藝

10、。在優(yōu)選入井流體和優(yōu)化作業(yè)工藝中，必須堅持適用性、有效性、可操作性和經濟性原則。,2020/9/14,23,,3完井工程要求及投產措施 完井工程是包括從鉆開油層開始直到投產前的一系列單項工程的系統(tǒng)工程，也是鉆井工程與采油工程的交匯點。它直接影響油井的產能和油田開發(fā)效益。完整的完井工程設計包括：,2020/9/14,24,,進行油藏地質研究，根據油田開發(fā)及采油工藝要求選擇完井方式，提出鉆開油層方式及要求。 考慮油田開發(fā)全過程油井產能變化及所要采取的采油工藝，應用節(jié)點分析方法，確定油管直徑和舉升方式之后進行生產套管尺寸選擇及強度設計；,2020/9/14,25,,從鉆井工藝出發(fā)確定井身結構、套管程

11、序及固井工藝； 選擇實現(xiàn)所選完井方式的工藝方案(如射孔完井的射孔參數(shù)優(yōu)選及射孔方式和工藝設計；礫石充填完井的充填方式及工藝參數(shù)優(yōu)化及工藝設計等)。,2020/9/14,26,,由于完井工程涉及鉆井和測井等部門的一系列單項工程，采油工程方案中的完井工程部分不能代替鉆井部門的單項工程設計，而是以油藏工程與采油工程相結合的觀點，從建立油層與油井的良好通道、發(fā)揮油井最大潛力和提高油田開發(fā)整體效益出發(fā)，選擇完井方式、生產套管尺寸和對完井工程中的各個環(huán)節(jié)提出要求，并制定投產方案。因此，采油工程方案中的完井方案部分主要包括以下幾部分。,2020/9/14,27,,(1)完井方式選擇 完井方式選擇是完井設計中

12、需要首先解決的問題。因為，不同完井方式的鉆開油層、井身結構、套管程序、固井及實現(xiàn)完井方式的工藝都有所不同。 完井方式在有針對性的進一步分析油藏地質特征和油藏工程設計要求的基礎上遵循以下原則進行選擇：,2020/9/14,28,,符合油藏地質特點，滿足油田開發(fā)的總體需要； 有利于油層保護，盡可能減少對油層的傷害； 從油田開發(fā)的全過程出發(fā)，最大限度地滿足采油工藝(注水、防砂、修井、增產措施等)的需要； 盡量選擇工藝簡單可行而又能滿足開發(fā)要求的低成本、高效益的完井方式。,2020/9/14,29,,(2)鉆開油層及固井要求 根據選定的完井方式和油藏壓力及儲層特性提出對鉆開油層及完井液密度、失水量等的

13、要求，以及對固井水泥漿返高和固井質量要求。,2020/9/14,30,,(3)生產套管設計 根據采油方式選擇論證結果，在選定油管直徑和考慮開發(fā)過程中可能采取的采油工藝的基礎上確定生產套管尺寸，并提出對套管的材料、強度及密封要求。,2020/9/14,31,,(4)射孔工藝方案設計 射孔參數(shù)優(yōu)化：利用射孔軟件對影響射孔效果的孔徑、孔密、相位角和布孔方式進行敏感性計算，選出合理的射孔參數(shù)。 射孔工藝：選擇射孔方式及管柱；選定負壓值及射孔液；選擇射孔槍及射孔彈。,2020/9/14,32,,(5)投產措施 投產方式：根據油藏壓力、油井產能及自噴能力確定油井能否自噴；需要誘噴才能投入自噴生產的井，確定

14、誘噴方式；非自噴井則需要結合采油方式選擇結果，確定以什么人工舉升方式投入生產。,2020/9/14,33,,投產前的井底處理方案：對于油層受傷害較嚴重的油井，確定消除傷害恢復油井產能的措施，并預測產能及能否自噴，對于基本上都要采用壓裂投產的低滲透油藏，則需要另行編制低滲透油田整體壓裂改造方案。,2020/9/14,34,,4注水工藝設計 對于注水開發(fā)的油田，注水是人工作用于油藏保持能量提高其產量和采收率的主要手段，油田開發(fā)過程中的一系列工程技術措施也是由注水而引起。注水工藝如何滿足油藏工程設計要求，實現(xiàn)有效注水是采油工程方案的重要內容。注水工藝設計結果既對油田地面注水系統(tǒng)提出要求，又受地面工程

15、的制約。因此，注水工藝設計的核心是盡量選擇既滿足油藏工程方案要求，又不額外增加地面注水系統(tǒng)建設投資的工藝技術。,2020/9/14,35,,采油工程方案中注水工藝設計的主要內容如下： 1)注水工藝方案的基礎分析 (1)油藏工程方案對注水的要求； (2)儲層潤濕性分析； (3)儲層敏感性對注水的影響分析及應采取的技術措施； (4)水源條件分析。,2020/9/14,36,,根據儲層孔隙結構分析，確定儲層的主要流動喉道半徑；確定注入水機械雜質的含量及粒徑界限。 根據孔隙結構及敏感性分析結果，參照有關注入水水質的推薦標準，提出具體的水質要求。,2020/9/14,37,,2)注水系統(tǒng)壓力分析 (1)

16、注水井吸水能力分析和預測； (2)注水破裂壓力預測； (3)注水井井底壓力與井口壓力設計，為地面注水系統(tǒng)設計提供依據。,2020/9/14,38,,3)注水管柱設計 (1)注水管柱結構設計，強度校核及井下配套工具選擇； (2)注水井井筒及管柱防腐措施。,2020/9/14,39,,4)注水井增注與調剖 (1)針對油藏地質特點、配注要求和吸水能力，分析注水井采取措施的必要性，選擇增注措施，并預測保證配注要求的可能性。 (2)根據油藏地質特征及開發(fā)動態(tài)預測結果，分析采取調剖工作的必要性，在技術論證的基礎上，提出采取相應的調剖措施建議。,2020/9/14,40,,5)注水井投轉注及管理 (1)根據

17、油藏工程方案要求，針對油藏特點提出注水井投注或轉注的工藝技術方案。 (2)按注水井和注水站管理的有關規(guī)程提出日常管理要求，并針對本油田的開發(fā)特點提出維持注水井及地面系統(tǒng)正常工作的某些特殊要求和措施。,2020/9/14,41,,5舉升方式優(yōu)選及其工藝方案 舉升技術是對任何油田貫穿其開發(fā)全過程的基本技術。不同舉升方式對油藏類型、開發(fā)方式及油井生產能力的適應性和投入產出比不同。,2020/9/14,42,,1)采油方式選擇的基本內容 (1)確定舉升方式選擇的原則、依據及要求 (2)油井產能預測及分析 預測不同含水階段的油井產液、產油指數(shù)； 油井產能分布研究：按油井產能進行油井分類，并確定不同含水階

18、段各類井井數(shù)的變化；分析各類油井在油藏上的分布情況。,2020/9/14,43,,(3)油井生產動態(tài)模擬。 應用油井動態(tài)模擬器預測不同壓力保持水平下，各類油井采用不同舉升方式時，可能獲得的最大產量，或完成配產要求的生產操作參數(shù)及油井生產動態(tài)指標。,2020/9/14,44,,(4)舉升方式綜合評價 根據油井動態(tài)模擬結果確定出不同舉升方式在不同含水階段的生產技術指標的基礎上，綜合考慮經濟、技術及管理等各種因素，對不同舉升方式做出評價，并選定其采油方式和提出相應的工藝方案。,2020/9/14,45,,2)采油方式綜合評價與決策的基本模式 (1)采油方式綜合評價與決策系統(tǒng)的概念框架 系統(tǒng)目標：在進

19、行各種采油方式對該油田(或區(qū)塊)適應性和完成油田開發(fā)總體方案中油藏工程設計產量指標的可行性分析的基礎上，選擇技術上可行、經濟上合理的采油方式，并確定舉升設備、操作參數(shù)和預測工況指標。,2020/9/14,46,,系統(tǒng)范圍：從油藏或區(qū)塊的整體范圍出發(fā)，針對處于不同開發(fā)階段的各類油井可能采用何種舉升系統(tǒng)。 系統(tǒng)環(huán)境(約束條件)：油藏地質特征和油藏工程設計的油田開發(fā)指標,以及油井與地面條件和舉升設備工作參數(shù)指標的許用值。 系統(tǒng)組成:采油方式綜合評價與決策是油田開發(fā)總體方案中采油工程方案的一個子系統(tǒng),其組成如圖3所示。,2020/9/14,47,采油方式綜合評價與決策基本模式,,不同采 油方式 的油井

20、 生產系 統(tǒng)動態(tài) 模擬,基礎參數(shù): 油氣地質條件 油藏工程設計 開發(fā)指標 油田生產條件,模擬方案選定,動態(tài)指標 處理分析,經濟分析,綜合評價,采油方式 設備參數(shù) 工況指標,,,,2020/9/14,48,,(2)油井生產系統(tǒng)生產過程動態(tài)模擬 建立油井生產系統(tǒng)動態(tài)預測模型和確定計算方法；應用節(jié)點分析方法預測和分析不同舉升方式的油井生產動態(tài)指標。 (3)綜合評價與決策 建立包括經濟、技術和管理等多因素多層次的綜合評價體系和應用模糊評判方法進行綜合評價的決策模型。,2020/9/14,49,,3)綜合評價因素 采油方式綜合評價是在油井生產動態(tài)模擬器確定出不同采油方式及含水階段的生產技術指標的基礎上，

21、綜合考慮經濟、管理、生產條件等各種因素后，對不同的采油方式作出評價。由于評價過程中涉及到眾多不同層次的模糊因素，因此，采用三級模糊評判法。評價中所考慮的各級因素如下圖：,2020/9/14,50,,綜合指標,按月折算投入產出比 噸油采出成本 井月商品總值 井月采出成本： 動力、人工、 維修、折舊,檢泵周期 檢泵時間 機械效率 產油量 地面設備利用率 設備影響因素 含砂、溫度、 粘度、含蠟、 腐蝕、結垢 設備配套程度,管理因素 工人技術水平要求 調參難易程度 檢泵作業(yè)工作量 后勤維修難易程度 現(xiàn)場可接受程度 設備安裝條件限制,,,,2020/9/14,51,,6、采油工程配套

22、工藝方案 采油工程配套工藝在這里是指：油、水井的解堵和防砂工藝；油井防蠟、清蠟、防垢、清垢、防腐及堵水工藝。砂、蠟、水及油層傷害是油田開發(fā)過程中經常遇到的問題。盡管不同類型的油藏及其在不同開發(fā)階段，引起油層傷害、出砂、結蠟及出水等問題的原因及程度不同，但它們又是油田開發(fā)必須引起重視和需要解決的問題。為此，編制采油工程方案時，應對這些問題進行分析、論證，并提出相應的解決措施，以便及時做好技術準備。,2020/9/14,52,,1)解堵工藝措施 (1)可能造成油層傷害的原因、傷害類型及程度分析； (2)酸化解堵的可行性及工藝要求； (3)壓裂解堵的可行性及工藝要求； (4)其它解堵方法選擇分析。

23、,2020/9/14,53,,2)油、水井防砂工藝方案 (1)出砂的可能性及出砂規(guī)律分析：根據儲層特征、試油及試采資料，以及油水井的工作制度以及地下巖石的堅固程度進行出砂預測。 (2)防砂方法選擇：針對儲層巖石結構、出砂預測結果，以及各種防砂工藝對油藏的適應性，選擇高效、經濟、適用的防砂方法。 (3)防參工藝參數(shù)及配套技術：針對所選定的防砂方法，優(yōu)選工藝參數(shù)，提出配套技術。,2020/9/14,54,,3)防蠟工藝方案 (1)含蠟量、蠟性及結蠟規(guī)律分析：在對原油組成、性質，對含蠟量、蠟性、結蠟條件的室內化驗分析的基礎上，結合試采資料進行油井結蠟規(guī)律的研究。 (2)防蠟方法及工藝方案：根據結蠟規(guī)

24、律的室內研究及必要的礦場試驗結果，并借鑒同類油田的經驗，選擇經濟有效的防蠟方法，并提出相應的防蠟工藝措施。,2020/9/14,55,,4)油井堵水工藝方案 (1)油井堵水時機選擇：根據油藏數(shù)模結果及理論分析，借鑒同類油田的經驗，提出防止不正常出水的措施，并確定堵水的合理時機。 (2)堵劑與堵水方案：針對油藏地質及開采特點，提出可供選擇的堵劑與堵水工藝，以便做好必要的技術準備。,2020/9/14,56,,5)防垢及防腐工藝方案 根據產出及注入流體特性進行結垢和腐蝕性預測；根據預測結果提出相應的防垢、清垢和防腐工藝建議。,2020/9/14,57,,7油田動態(tài)監(jiān)測 動態(tài)監(jiān)測是通過在油、水井上

25、新進行的專門測試工作，了解油田開發(fā)過程中油、氣、水在油藏中的分布及其運動規(guī)律，掌握油藏和油、水井的生產動態(tài)及其設備工況，評價工程技術措施的質量與效果。,2020/9/14,58,,1)制定油田動態(tài)監(jiān)測總體方案：根據油藏工程和采油工程要求，論證開發(fā)過程中需要實施的動態(tài)監(jiān)測項目，明確監(jiān)測目標、具體內容、測試方法和工藝要求； 2)選擇配套儀器和設備，推薦儀器、設備的型號、規(guī)格和生產廠； 3)根據需要的配套儀器、設備型號、規(guī)格、數(shù)量及參考價格，以及測試規(guī)劃，進行油田動態(tài)監(jiān)測費用的初步預算。,2020/9/14,59,,8作業(yè)工作量預測及配套廠站和隊伍建設 1)作業(yè)工作量預測 作業(yè)工作量是生產操作費用預

26、算及作業(yè)隊伍建設的基礎。油田開發(fā)過程中的作業(yè)包括：新井投產、注水井投(轉)注；壓裂、酸化增產增注措施；油水井井下設備安裝及更換；清蠟、防砂及調剖、堵水作業(yè)；油、水井大修作業(yè)；新工藝實驗及其它特種作業(yè)。,2020/9/14,60,,作業(yè)量預測，首先是根據采油工程方案相關部分提出的措施要求，確定進行作業(yè)種類和估算需要實施的作業(yè)次數(shù)。然后，采用統(tǒng)計法或折算標準工作量法進行工作量預測。,2020/9/14,61,,2)作業(yè)隊伍建設 根據預測的作業(yè)工作量，提出作業(yè)隊伍建設或需求規(guī)劃。 3)配套廠站建設 新區(qū)需要進行配套廠站建設規(guī)劃，而老油區(qū)的新開發(fā)油田的配套廠站，可在對原有廠站能力分析的基礎上，根據油田

27、開發(fā)需要提出擴建方案。無論新建還是擴建，其規(guī)模和內容應在保證油田開發(fā)需要的前提下，遵循“因地制宜”、“避免重復”和“少投入，多產出”的原則，通過分析論證來確定。,2020/9/14,62,,9采油工程方案經濟分析 經濟分析是制定方案時需要進行的一項必不可少的工作。原油生產綜合成本及效益涉及除采油設備投資和生產操作費用外，還有產能建設的前期投資(包括勘探、建井及地面工程)及各項目固定資產折舊及利稅和原油價格等一系列指標。而用于采油工程的直接投資和生產操作費用只是原油生產綜合成本中的一部分。,2020/9/14,63,,同時，油田開發(fā)建設總體方案最終還要進行專門的總體經濟評價和分析。為避免重復，采油工程方案的經濟分析則著重于采油設備、生產操作費用等油田產能建成后開發(fā)過程中直接與采用工程有關的費用進行分析對比和評價。,2020/9/14,64,,評價內容包括： 基本參數(shù)及分析評價指標的確定； 不同舉升方式舉升費用對比； 采油設備投資； 生產操作費用及分析； 采油工程費用匯總及原油生產成本分析。,2020/9/14,65,,謝 謝 ！,2020/9/14,66,,,