5-1 采油工程方案设计__简介

硕士2002级现代完井工程采油工程方案设计2019/8/62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。2019/8/63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。2019/8/64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。2019/8/652、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。各部分间的联系如图所示。2019/8/66油田开发总体设计方案总体经济评价方案决策油藏地质研究油藏工程设计钻井工程设计地面集输工程设计采油工程设计2019/8/67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。2019/8/68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。它将直接涉及到油藏工程方案的适用性和可操作性。2019/8/69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。2019/8/6103．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。2019/8/611采油工程方案设计的基本要求充分应用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。2019/8/6124．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；2019/8/613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。2019/8/6145．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。2019/8/615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2019/8/616二、采油工程方案的基本内容1．方案设计的油藏地质与油藏工程基础(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。2019/8/617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)。2019/8/618(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。2019/8/619编制采油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。2019/8/6202．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。2019/8/621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。2019/8/622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。2019/8/6233．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：2019/8/624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；2019/8/625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)。2019/8/626由于完井工程涉及钻井和测井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。2019/8/627(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：2019/8/628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。2019/8/629(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。2019/8/630(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、强度及密封要求。2019/8/631(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。2019/8/632(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。2019/8/633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。2019/8/6344．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。2019/8/635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。2019/8/636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。2019/8/6372)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。2019/8/6383)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。2019/8/6394)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。2019/8/6405)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。2019/8/6415．举升方式优选及其工艺方案举升技术是对任何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。2019/8/6421)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。2019/8/643(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。2019/8/644(4)举升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