采油工程原理與設(shè)計(jì)(張琪).doc

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采油工程（張琪） 第1章 ：油井流入動態(tài)與井筒多相流動計(jì)算 油井流入動態(tài)是指油井產(chǎn)量與井底流動壓力的關(guān)系，它反映了油藏向該井供油能力。 動態(tài)曲線：表示產(chǎn)量與流壓關(guān)系的曲線，簡稱IPR曲線。 三種流動狀態(tài)：地層滲流（地層到井底） 井口多相管流（井底到井口） 地面水平或傾斜管流（井口到分離器） 采油指數(shù)：單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油量。（單相流動時的IPR曲線為直線，其斜率的負(fù)倒數(shù)便是采油指數(shù)） 流動效率FE：該井的理想生產(chǎn)壓差與實(shí)際生產(chǎn)壓差之比。 油井的不完善：打開性質(zhì)不完善井；打開程度不完善井；雙重不完善井 S=0,FE=1 完善井 S<0,FE>1 超完善井 S>0,FE<1 不完善井 單相液流：當(dāng)油井的井口壓力高于原油的飽和壓力時井筒內(nèi)的液流 氣液兩相流動：當(dāng)自噴井的井底壓力低于飽和壓力時 泡流：在井筒中從低于飽和壓力的深度起，溶解氣開始從油中分離出來，這時，由于氣量少，壓力高，氣體都以小氣泡分散在液相中，氣泡直徑相對于油管直徑要小很多，這種結(jié)構(gòu)混合物的流動稱為泡流。 滑脫：由于油、氣密度的差異和泡流的混合物的平均流速小，因此，在混合物向上流動的同時，氣泡上升速度大于液體流速，氣泡將從油中超越而過，這種氣體超越液體上升的現(xiàn)象稱為滑脫。 泡流的特點(diǎn)：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體主要影響混合物密度，對摩擦阻力的影響不大；滑脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重。 段塞流：當(dāng)混合物繼續(xù)向上流動時，壓力逐漸降低，氣體不斷膨脹，小氣泡將合成大氣泡，直到能過占據(jù)整個油管斷面時，在井筒內(nèi)將形成一段油一段氣的結(jié)構(gòu)，這種混合物的流動稱為段塞流。 環(huán)流：隨著混合物繼續(xù)向上流動，壓力不斷下降，氣相體積繼續(xù)增大，泡彈狀的氣泡不斷加長，并逐漸由油管中間突破，形成油管中心是連續(xù)的氣流而管壁為油環(huán)的流動結(jié)構(gòu)。 霧流：在油氣混合物繼續(xù)上升過程中，當(dāng)壓力下降使氣體的體積流量增加到足夠大時，油管中流動的氣流芯子將變得很粗，沿管壁流動的油環(huán)變得很薄，此時，絕大部分油都以小油滴分散在氣流中，這種流動結(jié)構(gòu)稱為霧流。 霧流特點(diǎn)：氣體是連續(xù)相，液體為分散相；氣體以很高的速度攜帶液滴噴出井口；氣、液之間的相對運(yùn)動速度很小；氣相是整個流動的控制因素。 自下而上：純液流、泡流、段塞流、環(huán)流、霧流 滑脫損失的實(shí)質(zhì)：液相的流動斷面增大將引起混合物密度的增加。 滯留率：多相流動的某一管段中某相流體體積與管段容積之比（存容比） 第2章 ：自噴與氣舉采油 自噴：油層能量充足時，利用油層本身的能量就將油舉升到地面的方式 (p54) 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的組成：地層到井底—地層滲流 井底到井口—井口多相管流 井口到分離器—地面水平或傾斜管流 嘴流：生產(chǎn)流體通過油嘴的流動 自噴井節(jié)點(diǎn)分析：以油井生產(chǎn)系統(tǒng)為對象把從油藏到地面分離器所構(gòu)成的整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)按不同的流動規(guī)律分成若干個流動子系統(tǒng)，在每個流動子系統(tǒng)的起始及銜接處設(shè)置節(jié)點(diǎn)。在分析研究各子系統(tǒng)流動規(guī)律的基礎(chǔ)上分析各子系統(tǒng)的相互關(guān)系及其各自對整個系統(tǒng)工作的影響，為優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)控提供依據(jù)。 1、 以井底為求解點(diǎn)：油藏到井底、井底到分離器 （井底流壓即油管鞋壓力） 2、 以井口為求解點(diǎn)：油藏到井口、井口到分離器 3、 以分離器為求解點(diǎn)：油藏到井底、井底到井口、井口到分離器 (P63) 臨界流動：指流體的流速達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度即聲波速度時的流動狀態(tài) 油嘴系統(tǒng)分為：油嘴、井下安全閥、井下節(jié)流器 功能節(jié)點(diǎn)：壓力不連續(xù)即存在壓差的節(jié)點(diǎn)系統(tǒng) 功能節(jié)點(diǎn)分析過程：當(dāng)以功能節(jié)點(diǎn)為求解點(diǎn)時，先要以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算不同流量下節(jié)點(diǎn)的上、下游壓力，并求得節(jié)點(diǎn)壓差和繪出壓差—流量曲線；然后，根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)設(shè)備（油嘴、安全閥）的流量—壓差公式或相關(guān)式，求得設(shè)備工作曲線。由兩條壓差—流量曲線的交點(diǎn)便可求得問題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。 （對油嘴的生產(chǎn)系統(tǒng)，必須以油嘴為求解點(diǎn)） 氣舉：是利用從地面注入高壓氣體將井內(nèi)原油舉升至地面的一種人工舉升方式（條件：必須有足夠的氣源；原理：依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出的流體在井筒中的混合，利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流入到井內(nèi)的原油舉升到地面。） 氣舉按注氣方式分為：連續(xù)氣舉：將高壓氣體連續(xù)注入井內(nèi)，排井筒中液體的舉升方式 間歇?dú)馀e：向井筒周期性地注入氣體，推動停注期間在井筒內(nèi)聚集的 油層流體段塞升至地面從而排出井中液體的舉起方式 沉沒度：表示泵沉沒在動液面以下的深度 啟動壓力：隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，環(huán)形空間內(nèi)的液面最終將達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處， 此時，井口注入壓力達(dá)到的最高值稱為啟動壓力。 氣舉設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的設(shè)備條件（可提供的注氣壓力及注氣量）和油井流入動態(tài)確定的。（包 括氣舉方式和氣舉裝置類型；氣舉點(diǎn)深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、尺寸、類型 及裝配要求） 氣舉閥的作用：降低啟動壓力和排出油套環(huán)形空間中的液體。 氣舉裝置：開式裝置（僅限于連續(xù)氣舉）、半閉式裝置、閉式裝置、箱式裝置（后三種既可用于連續(xù)氣舉也可用于間歇?dú)馀e） 第3章 ：有桿泵采油 有桿泵采油包括游梁式抽油井有桿泵采油和地面驅(qū)動螺桿泵采油 抽油裝置系統(tǒng)：抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵 抽油機(jī)工作原理：工作時，動力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動曲柄做低速旋轉(zhuǎn)，曲柄通過連桿經(jīng)橫梁帶動游梁作上下擺動，掛在驢頭上的懸繩器便帶動抽油桿柱作往復(fù)運(yùn)動。P94 游梁式抽油機(jī)：游梁—連桿—曲柄機(jī)構(gòu)—減速箱—動力設(shè)備—輔助裝置 按結(jié)構(gòu)分為：普通式、前置式（區(qū)別：游梁和連桿的連接位置不同；平衡方 式不同，普通式多采用機(jī)械平衡，支架在驢頭和曲柄連桿之間， 其上、下沖程的時間相等。前置式多采用氣動平衡） 抽油泵滿足條件：1、結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好，連接部分密封可靠。 2、制造材料耐磨和抗腐蝕性好，使用壽命長。 3、規(guī)格類型能滿足油井排液量的需要，適應(yīng)性強(qiáng)。 4、便于起下 5、在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮防砂、防氣，病帶有必要的輔助設(shè)備。 抽油泵可分為管式泵和桿式泵 管式泵：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、在相同油管直徑下允許下入的泵徑較桿式泵大，因而排量大。但檢泵時必須起出油管，修井工作量大，故適用于下泵深不很大、產(chǎn)量較高的油井。 桿式泵：檢泵方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，在相同油管直徑下允許下入的泵徑比管式小。適用于泵深度大、產(chǎn)量較小的油井。 沖程：活塞上下運(yùn)動一次稱為一個沖程分為上沖程和下沖程 沖次：每分鐘內(nèi)完成上下沖程的次數(shù) 光桿沖程：懸點(diǎn)在上下死點(diǎn)間的位移用S來表示 活塞沖程：活塞在上下死點(diǎn)間的位移用Sp來表示 泵吸入的條件：泵內(nèi)壓力（吸入壓力）< 沉沒壓力 泵排出液體的條件：泵內(nèi)壓力（排出壓力）>柱塞以上的液柱壓力 泵的工作過程：柱塞在泵內(nèi)讓出容積、井內(nèi)液體進(jìn)泵、泵內(nèi)排出井內(nèi)液體 四連桿機(jī)構(gòu)：以游梁支點(diǎn)和曲柄軸中心的連線做固定桿，以曲柄、連桿、游梁后臂為三個活 動桿。 懸點(diǎn)載荷：抽油桿柱載荷Wr，柱塞上的液柱載荷Wl，慣性載荷 上沖程抽油桿柱載荷—抽油桿柱在空氣中的重力 下沖程抽油桿柱載荷—抽油桿柱在液體中的重力 上沖程中柱塞上的液柱載荷—柱塞以上的液柱重力 下沖程過程中無液柱載荷—等于零 吸入壓力：上沖程中，在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此 時液流所具有的壓力 井口回壓對懸點(diǎn)載荷的影響：上沖程中增加懸點(diǎn)載荷；下沖程中減小抽油桿柱載荷 上沖程中：前半沖程加速度為正，即加速度向上，則慣性力向下，增加懸點(diǎn)載荷 后半沖程加速度為負(fù)，即加速度向下，則慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷 下沖程中：前半沖程慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷 后半沖程慣性力向下，增大懸點(diǎn)載荷 抽油機(jī)不平衡的原因和后果：上沖程中懸點(diǎn)承受著最大載荷，所以電動機(jī)必須作很大的功才能使驢頭上行；下沖程中，抽油桿在其自身重力作用下克服浮力下行，這是電動機(jī)不僅不需要對外做功，反而接受外來的能量做負(fù)功，造成抽油機(jī)在上、下沖程中的不平衡。（上、下沖程中懸點(diǎn)載荷不同，造成電動機(jī)在上、下沖程中所做的功不想等。）后果： 1、 上沖程中電動機(jī)和承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)反而帶著電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而造成功率的浪費(fèi)，降低電動機(jī)的效率和壽命。 2、 由于負(fù)荷極不均勻，會使抽油機(jī)發(fā)生激烈振動，而影響抽油裝置的壽命。 3、 會破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，而影響抽油桿和泵的正常工作。 抽油機(jī)平衡原理：在下沖程中把能量儲存起來；在上沖程中利用儲存的能量來幫助電動機(jī)做功。 抽油機(jī)平衡方式：氣動平衡 機(jī)械平衡：游梁平衡、曲柄平衡、復(fù)合平衡 抽油機(jī)平衡檢驗(yàn)方法：1、測量驢頭上、下沖程的時間（如果上沖程快、下沖程慢，說明平 衡過量，則應(yīng)減小平衡重量或平衡半徑） 2、測量上、下沖程中的電流（如果上沖程的電流峰值大于下沖程大 的電流峰值，則說明平衡不夠，應(yīng)增加平衡重量或增大平衡半徑） 3、觀察法 目前國產(chǎn)抽油機(jī)所選配的電動機(jī)大多是：高啟動轉(zhuǎn)矩系列的三相異步封閉式鼠籠型電動機(jī)。 等值扭矩：用一個不變化的固定扭矩代替變化的實(shí)際扭矩，兩種扭矩下電動機(jī)發(fā)熱條件相同， 則此固定扭矩即為實(shí)際變化的扭矩的等值扭矩。 水力功率：指在一定時間內(nèi)將一定量的液體提升一定距離所需要的功率 光桿功率：通過光桿來提升液體和克服井下?lián)p耗所需要的功率 泵效：實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量 影響泵效的因素：抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮 氣體和充不滿的影響 漏失影響 影響泵效的漏失的因素：排出部分漏失、吸入部分漏失、其他部分漏失 提高泵效的措施： 1、選擇合理的工作方式。 2、確定合理沉沒度，以降低泵口氣液比，減少進(jìn)泵氣量，從而提高泵的充滿程度。 3、改善泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的抗磨、抗腐蝕性能，采取防砂、防腐蝕、防蠟及定期檢查泵等 措施。 4、使用油管錨減少沖程損失。 5、合理利用氣體能量及減少氣體影響。 有桿油井生產(chǎn)系統(tǒng)：油層、井筒流動、機(jī)—桿—泵和地面出油管線到油氣分離器。 靜液面：關(guān)井后環(huán)形空間中液面恢復(fù)到靜止（與地層壓力相平衡）時的液面。 動液面：油井生產(chǎn)時油套環(huán)形空間的液面。 地面示功圖：表示懸點(diǎn)載荷與位移的示功圖稱為地面示功圖 P157 第五章：注水 油田注水要求：水源的水量充足、水質(zhì)穩(wěn)定 水源種類：地面水源、來自河床等沖積層的水源、地層水水源、油層采出水 注入水處理技術(shù)：1、沉淀（聚凝劑：硫酸鐵、三氯化鐵和偏鋁酸鈉） 2、過濾 3、殺菌（殺菌劑：次氯酸、次氯酸鹽及氟化鈣、甲醛既有殺菌作用又有 防腐作用） 4、脫氧 5、曝曬 6、含油污水處理 污水回注的優(yōu)點(diǎn)：(1)污水中含表面活性物質(zhì)，能提高洗油能力。 (2)高礦化度污水回注后，不會使粘土顆粒膨脹而降低滲透率。 (3)污水回注保護(hù)了環(huán)境，提高了水的利用率。 污水回注應(yīng)解決的問題：(1)處理后的污水應(yīng)達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 (2)水在設(shè)備和管線中既不產(chǎn)生堵塞性結(jié)垢，又不產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。 (3)和地層水不起化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，以免堵塞油層。 注水地面系統(tǒng)：水源泵站、水處理站、注水站、配水間和注水井 注水站作用：將來水升壓，以滿足注水井對注入壓力的要求。 儲水罐作用： 1、儲備作用：為注水泵儲備一定水量，防止因停水而造成缺水停泵現(xiàn)象。 2、緩沖作用：避免因供水管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定而影響注水泵正常工作及其它系統(tǒng)的 供水量及水質(zhì)。 3、分離作用：可使水中較大的固體顆粒物質(zhì)、砂石等沉降于罐底，含油污水中 較大顆粒的油滴可浮于，便于集中回收處理。 注水井投注程序： 1、 排液（目的在于清除油層內(nèi)的堵塞物，在井底附近造成適當(dāng)?shù)牡蛪簬?，為注水?chuàng)造 有利條件，并利用部分彈性儲量，減少注水井排或注水井附近的能量損失，有利于 注水井排拉成水線。） 2、 洗井（目的是把井筒內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等污物沖洗出來，避免油層被污物堵塞，影 響注水。） 3、 試注（目的在于確定能否將水注入油層并取得油層吸水啟動壓力指數(shù)等資料，根據(jù) 要求注入量選定注入壓力。） 4、轉(zhuǎn)注（注水井通過排液、洗井、試注，取全準(zhǔn)試注的資料，并繪出注水指示曲線， 在經(jīng)過配水就可以轉(zhuǎn)為正常注水。） 吸水指數(shù)：單位注水壓差下的日注水量，單位為m3/(d*MPa) 比吸水指數(shù)：地層吸水指數(shù)除以油層有效厚度的數(shù)值 視吸水指數(shù)：日注水量/井口壓力 （未進(jìn)行分層注水時若采用油管取水，則井口壓力取套管壓力；若采用套管注水，則井口壓力取油管壓力。） 影響吸水能力的因素： 分層注水作用：解決層間矛盾，調(diào)整油層平面上注入水分布不均勻的狀況，以控制油井含水 上升和油田綜合含水率的上升速度，提高油田的開采效果。 封隔器失效的原因：1、封隔器膠皮筒變形或破裂，使膠皮筒無法密封 2、配水器彈簧失靈及管柱底部閥密封不嚴(yán)，使油管內(nèi)外壓差達(dá)不到封 隔器膠皮筒脹開所需要的壓力差。 表現(xiàn)：油套壓平衡；注水壓力不變（或下降），而注入量上升。 欠注：設(shè)計(jì)配注量大于實(shí)際注水量使配注誤差為正 超注：設(shè)計(jì)配注量小于實(shí)際注水量使配注誤差為負(fù) 嘴損曲線：配水嘴尺寸、配水量和通過配水嘴的節(jié)流損失三者之間的定量關(guān)系曲線。 注水井調(diào)剖：為了調(diào)整注水井的吸水剖面，提高注入水的波及系數(shù)，改善水驅(qū)效果，向地層 的高滲透層注入堵劑，堵劑凝固或膨脹后，降低高滲透層的滲透率，迫使注入 水增加對低含水部位的驅(qū)油作用的工藝措施稱為注水井調(diào)剖。 調(diào)剖方法：1、單液法：向油層注入一種液體，液體進(jìn)入油層后，依靠自身發(fā)生反應(yīng)，隨后 變成的物質(zhì)可封堵高滲透層，降低滲透率，實(shí)現(xiàn)堵水。 　　　　　　　堵水劑：石灰乳、硅酸溶液、絡(luò)凍膠、硫酸、水包稠油 2、雙液法：向油層注入由隔離液隔開的兩種可反應(yīng)（或作用）的液體。 堵水劑：沉淀性堵劑、凍膠型堵劑、膠體分散體型堵劑 注水井調(diào)剖的選井條件： 1、位于綜合含水高、采出程度較低、剩余油飽和度較高的注水井 2、與井組內(nèi)油井連通情況好的注水井 3、吸水和注水狀況良好的注水井 4、固井質(zhì)量好、無竄槽和層間竄漏現(xiàn)象的注水井 調(diào)剖是否有效判斷條件： 1、處理層吸水指數(shù)較調(diào)剖前下降50%以上 2、吸水剖面發(fā)生明顯合理變化，高吸水層降低吸水量，低吸水層增 加吸水量10%以上 3、壓降曲線明顯變緩 示蹤劑：指能隨流體運(yùn)動，易溶且在低濃度下仍可被檢測，用以指示溶解它的液體在多孔介 質(zhì)中的存在、流動方向或滲透速度的物質(zhì)。 常用的水示蹤劑：放射性示蹤劑、化學(xué)示蹤劑 第六章：水力壓裂技術(shù) 水力壓裂：利用地面高壓泵組，將高粘液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高壓，當(dāng)此壓力大于井壁附近的地應(yīng)力和地層巖石抗張強(qiáng)度時，便在井底附近地層產(chǎn)生裂縫；繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，關(guān)井后裂縫閉合在支撐劑上，從而在井底附近地層內(nèi)形成具有一定幾何尺寸和高導(dǎo)流能力的填砂裂縫，使井達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。（原理主要是通過降低降低附近地層中流體的滲流阻力和改變流體的滲流狀態(tài)。） 破裂梯度：指地層破裂壓力與地層深度的比值 1、一般認(rèn)為β小于15-18時形成垂直裂縫，而大于23時則是水平裂縫。因此深地層出現(xiàn)的 多為垂直裂縫，淺地層出現(xiàn)水平裂縫的幾率多。 2、如果地層破裂壓力過高，難以進(jìn)行正常施工，可進(jìn)行預(yù)處理以降低破裂壓。這些方法的實(shí)質(zhì)是降低井底附近地層的應(yīng)力，如高效射孔、密集射孔、水力噴砂射孔及小規(guī)模酸化。 壓裂液：前置液：作用是破裂地層并造成一定幾何尺寸的裂縫，以備后面的攜砂液進(jìn)入。 攜砂液：作用是將支撐劑帶入裂縫中并將支撐劑填在裂縫內(nèi)預(yù)定位置上。 頂替液：將攜砂液送到預(yù)定位置，并有預(yù)防砂卡的作用；注完攜砂液后要用頂替液 將井筒中全部攜砂液替入裂縫中，以提高攜砂液的效率和防止井筒沉砂。 壓裂液的性能要求：1、濾失少2、懸砂能力強(qiáng)3、摩阻低4、穩(wěn)定性5、配伍性6、低殘?jiān)?、 易返排8、貨源廣、便于配制、價錢便宜 壓裂液類型：水基壓裂液、酸基壓裂液、油基壓裂液、乳狀及泡沫壓裂液。 壓裂液到地層受三種機(jī)理控制：壓裂液的粘度、油藏巖石和流體的壓縮性及壓裂液的造壁 性。 初濾失量：形成濾餅前的濾失量用Vsp表示。 冪律液體流動從地面到地下裂縫中的四種過程：地面管線、井筒、射孔孔眼和裂縫中的流動。 導(dǎo)流率：指油層條件下填砂裂縫滲透率與裂縫寬度的乘積，常用FRCD表示。 支撐劑的性能要求：1、粒徑均勻，密度小2、強(qiáng)度大、破碎率小3、圓度和球度高4、雜質(zhì)含量少5、來源廣，廉價 支撐劑的類型：脆性支撐劑，韌性支撐劑（按力學(xué)性質(zhì)分） 樹脂包層支撐劑的優(yōu)點(diǎn)： 1、 樹脂薄膜包裹砂粒，增加了砂粒間的接觸面積，從而提高了支撐劑抗閉合壓力的能力。 2、 樹脂薄膜可將壓碎的砂粒小塊或粉砂包裹起來，減少了微粒的運(yùn)移與堵塞孔道的機(jī)會，從而改善了填砂裂縫的導(dǎo)流能力。 3、 樹脂包層砂總的體積密度比上述中強(qiáng)度與高強(qiáng)度陶粒要低很多，便于選否，因而降低了對攜砂液的要求。 4、 樹脂包層支撐劑具有可變形的特點(diǎn)，這使其接觸面積有所增加，可防止支撐劑在軟地層中的嵌入。 裂縫內(nèi)的砂濃度：指單位體積裂縫內(nèi)所含支撐劑質(zhì)量。 裂縫閉合后的砂濃度：指單位面積裂縫上所鋪的支撐劑質(zhì)量。 地面砂比：單位體積混砂液中所含的支撐劑質(zhì)量。（支撐劑體積與壓裂液體積之比） 平衡狀態(tài)：液體的流速逐漸達(dá)到使顆粒處于懸浮狀態(tài)的能力，此時顆粒停止沉降，這種狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。 顆粒在垂直剖面上的分布：區(qū)域1是沉降下來的沙堤，在平衡狀態(tài)下沙堤的高度為平衡高度。 區(qū)域2是在沙堤面上的顆粒滾流區(qū) 區(qū)域3則是懸浮區(qū)，顆粒都處于懸浮狀態(tài)，存在濃度梯度 區(qū)域4是無砂區(qū) 支撐劑的選擇依據(jù)：支撐劑的類型和粒徑 影響支撐劑選擇的因素：1、支撐劑的強(qiáng)度；2、粒徑及其分布；3、支撐劑類型；4、其他因素（支撐劑的質(zhì)量、密度以及顆粒圓度、球度也都會影響裂縫的導(dǎo)流能力。） 影響壓裂井增產(chǎn)幅度的原因：油層特性和裂縫的幾何參數(shù) （油層特性只要是指壓裂層的滲透率、孔隙度、流體物性、油層能量、含油豐度和泄油面積等；裂縫參數(shù)是指填砂裂縫的長、寬、高和導(dǎo)流能力） 麥克奎爾—西克拉曲線結(jié)論： 1、 在低滲油藏中，增加裂縫長度比增加裂縫導(dǎo)流能力對增產(chǎn)更有利。因?yàn)閷Φ蜐B油層容易得到高的導(dǎo)流能力，要提高增產(chǎn)倍數(shù)，應(yīng)以加大裂縫長度為主，這是當(dāng)前在壓裂特低滲透層時，強(qiáng)調(diào)增加裂縫長度的依據(jù)。而對高滲地層正好相反，應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主。 2、 對一定的裂縫長度，存在一個最佳的裂縫導(dǎo)流能力。因?yàn)閷σ欢ǖ挠蛯訔l件，油層的供液能力是有限的，所要求的滲流條件（導(dǎo)流能力）也是有限的，過分追求高導(dǎo)流能力是不必要的。 壓裂效果預(yù)測：1、增產(chǎn)倍數(shù)；2、產(chǎn)量預(yù)測 第7章 :：酸處理技術(shù) 酸化原理：通過酸液對巖石膠結(jié)物或地層孔隙、裂縫內(nèi)堵塞物等的溶解和溶蝕作用，恢復(fù)或提高地層孔隙和裂縫的滲透性。 酸化分為： 1、酸洗：將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中酸溶性顆粒和鉆屑及結(jié)垢等， 并疏通射孔孔眼。 2、基質(zhì)酸化：在低于巖石破裂壓力下將酸注入地層，依靠酸液的溶蝕作用恢復(fù) 或提高井筒附近較大范圍內(nèi)油層的滲透性。 3、壓裂酸化：在高于巖石破裂壓力下將酸注入地層，在地層內(nèi)形成裂縫，通過酸液對裂縫壁面物質(zhì)的不均勻溶蝕形成搞導(dǎo)流能力的裂縫。 酸巖反應(yīng)速度：在數(shù)值上酸巖反應(yīng)速度可用單位時間內(nèi)酸濃度的降低值表示，也可用單位時間內(nèi)巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量來表示。 酸巖反應(yīng)的三個步驟： 1、酸液中H+傳遞到碳酸鹽巖表面； 2、H+在巖面與碳酸鹽進(jìn)行反應(yīng)； 3、反應(yīng)生成物Ca2+、Mg2+和CO2氣泡離開巖面 酸液中的H+透過邊界層傳遞到巖面的方式：對流和擴(kuò)散 面容比：巖石反應(yīng)表面積與酸液體積之比，簡稱面容比。 影響酸巖復(fù)相反速度的因素分析：P297 1、 面容比：當(dāng)其他條件不變時，面容比越大，單位體積酸液中的H+傳遞到巖石表面的數(shù)量就越多，反應(yīng)速度也越快。 2、 酸液的流速：隨著酸液流速的增加，酸液的流動可能會由層流變?yōu)槲闪?，從而?dǎo)致H+的傳質(zhì)速度顯著增加，反應(yīng)速度也相應(yīng)增加。 3、 酸液的類型：酸巖反應(yīng)速度近似與酸溶液內(nèi)部的H+濃度成正比，采用強(qiáng)酸時反應(yīng)速度快，采用弱酸時反應(yīng)速度慢。 4、 鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在24%—25%之前，隨鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，反應(yīng)速度也增加；超過這個范圍后，隨鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，反應(yīng)速度反而降低。 5、 溫度：溫度升高，H+的熱運(yùn)動加劇，H+傳質(zhì)速度加快，酸巖反應(yīng)速度也隨之加快。 6、 壓力：當(dāng)壓力小于3MPa時，壓力對反應(yīng)速度的影響顯著；壓力超過5—6MPa，壓力對反應(yīng)速度影響甚微。 7、 其他因素：巖石化學(xué)組分、物理化學(xué)性質(zhì)、酸液粘度 酸化壓裂：用酸液作為壓裂液實(shí)施不加支撐劑的壓裂。 原理：1、酸壓過程中一方面靠水力作用形成裂縫2、靠酸液的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面，停泵卸壓后，裂縫壁面不能完全閉合，具有較高的導(dǎo)流能了，可達(dá)到提高底層滲透性 的目的。 提高酸壓裂縫的有效長度和酸壓效率： 1、 固相防濾失劑 2、 前置液酸壓 3、 膠化酸 殘酸：當(dāng)酸濃度降低到一定濃度時，酸液基本上失去溶蝕能力的酸液。 有效作用距離(裂縫的有效長度)：酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離。 增加酸液有效作用距離的方法： 1、 在地層中產(chǎn)生較寬的裂縫 2、 較低的氫離子有效傳質(zhì)系數(shù) 3、 較高的排量 4、 盡可能小的濾失速度 土酸：由10%—15%的鹽酸及3%—8%的氫氟酸混合而成 土酸酸化設(shè)計(jì)步驟： 1、 確信處理井是由于油氣層損害造成的地產(chǎn)或低注入量 2、 選擇適宜的處理液配方 3、 確定注入壓力或注入排量，以便在低于破裂壓力條件下施工 4、 確定處理液量 提高土酸處理效果的方法： 1、 同時將氟化銨水溶液與有機(jī)脂注入地層，一定時間后有機(jī)脂水解生成有機(jī)酸，有機(jī)酸與氟化銨作用生成氫氟酸。 2、 利用粘土礦物的離子交換性質(zhì)，在粘土顆粒上就地產(chǎn)生氫氟酸 高質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽酸處理的好處： 1、 酸巖反應(yīng)速度相對變慢，有效作用范圍增大 2、 單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多的CO2，利于廢酸的排出 3、 單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多的氯化鈣、氯化鎂，提高了廢酸的粘度，控制了酸巖反應(yīng)速遞，并有利于懸浮、攜帶固體顆粒從底層中排出 4、 受到地層水稀釋的影響較小 鹽酸處理的缺點(diǎn)：與石灰?guī)r反應(yīng)速度快，特別是高溫深井，由于地層溫度高，鹽酸與地層作用太快，因而處理不到地層深部；此外，鹽酸會使金屬坑蝕成許多麻點(diǎn)狀斑痕，腐蝕嚴(yán)重 多組分酸：一種或幾種有機(jī)酸與鹽酸的混合物 油酸乳化作用： 1、 有利于延緩酸巖的反應(yīng)速度 2、 可把活性酸攜帶到油氣層深部，擴(kuò)大了酸處理的范圍 3、 解決防腐問題 稠化酸：指在鹽酸中加入增稠劑，使酸液粘度增加。 緩蝕劑作用： 1、 抑制陰極腐蝕 2、 抑制陽極腐蝕 3、 在金屬表面形成一層保護(hù)膜 穩(wěn)定劑：為防止氫氧化鐵沉淀，避免發(fā)生地層堵塞現(xiàn)象而加入的某些化學(xué)物質(zhì) 第八章：復(fù)雜條件下的開采技術(shù) 油層出砂的危害： 1、 砂埋油層或井筒砂堵造成油井停產(chǎn) 2、 出砂使地面和井下設(shè)備嚴(yán)重磨蝕、砂卡 3、 沖砂檢泵、地面清罐等維修工作量劇增 4、 出砂嚴(yán)重時還會引起井壁坍塌而損壞套管 出砂的原因： 1、 地質(zhì)因素（內(nèi)因） 1、應(yīng)力狀態(tài) 2、巖石的膠結(jié)狀態(tài) 3、滲透率的影響 二、開采因素（外因） 1、固井質(zhì)量 2、射孔密度 3、油井工作制度 4、其它因素 防砂方法： 1、 制定合理的開采措施 2、 采取合理的防砂工藝方法 3、 礫石填充防砂方法 4、 化學(xué)防砂方法 清砂方法： 1、 沖砂：通過沖管、油管或油套環(huán)空向井底注入高速流體沖散砂堵，由循環(huán)上返的液體將砂粒帶到地面，以解除油水井砂堵的工藝措施 2、 撈砂：用鋼絲繩向井內(nèi)下入專門撈砂工具，將井底積存的砂粒撈到地面上來的方法 沖砂方式：正沖砂；反沖砂；正反沖砂；聯(lián)合沖砂P347 石蠟：固相物質(zhì)主要是含碳原子數(shù)為16—64的烷烴 結(jié)蠟現(xiàn)象：在開采過程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶體析出、長大聚集和沉積在管壁等固相表面上 影響結(jié)蠟的因素： 1、 原油的性質(zhì)及含蠟量 2、 原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 3、 壓力和溶解氣油比 4、 原油中的水和機(jī)械雜質(zhì) 5、 液流速度、管壁粗糙度及表面性質(zhì) 油井防蠟方法：1、阻止蠟晶的析出 2、抑制石蠟結(jié)晶的聚集 3、創(chuàng)造不利于石蠟結(jié)晶的條件 油井清蠟方法： 1、 機(jī)械清蠟：用專門的工具刮除油管壁上的蠟，并靠液流將蠟帶至地面的方法 2、 熱力清蠟：利用熱力學(xué)能提高液流和沉積表面的溫度，熔化沉積于井筒中的蠟 1、熱流體循環(huán)清蠟法 2、電熱清蠟法 3、熱化學(xué)清蠟法 油井出水：注入水、邊水、底水、上層水、下層水、夾層水 油井防水措施： 1、 制定合理的油藏工程方案，合理部署井網(wǎng)和劃分注采系統(tǒng)，建立合理的注、采井工作制度和采取合適的工程措施以控制油水邊界均勻推進(jìn)。 2、 提高固井和完井質(zhì)量，以保證油井的封閉條件，防止油層與水層串通 3、 加強(qiáng)油水井日常管理、分析，及時調(diào)整分層注采強(qiáng)度，保持均衡開采 找水：指油氣井出水后，通過各種方法確定出水層位和流量的工作 稠油特點(diǎn)：1、粘度高、密度大、流動性差 2、稠油的粘度對溫度敏感 3、稠油中輕質(zhì)組分含量低，而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高 高凝油：指蠟含量高、凝固點(diǎn)高的原油 凝固點(diǎn)：指在一定條件下原油失去流動性時的最高溫度