油气开采新技术-经典

欢迎石油工程九四级的同学学习与讨论油气开采新技术主讲：西南石油学院采油教研室胡永全副教授陈冀嵋副教授李颖川教授李海涛副教授油气开采新技术该课程是石油工程专业主干课《采油工程的扩展和补充，目的是使学生在掌握了常规的油气开采方法和技术后，对油气开采技术的新方法和新发展有初步的全面的了解。该课程的主要内容包括：高能气体压裂技术、现代射孔完井工程、重复压裂压裂技术、采油工程方案编制方法、微生物（细菌）采油技术、新型无伤害地层处理技术和有杆抽油系统的设计与诊断技术。目录第一章高能气体压裂技术1.1高能气体压裂技术现状及其发展方向1.2高能气体压裂的基本原理及特点1.3高能气体压裂选井选层的原则1.4高能气体压裂的几项工艺技术1.4.1封堵技术1.4.2测试技术1.4.3高能气体压裂效果分析1.5火药燃烧特性1.6HEGF压力设计计算理论基础1.7高能气体压裂工艺设计内容1.8现场试验第二章现代射孔完井工程2.1总论2.2完井方法2.2.1完井方法的基本要求2.2.2完井方法分类2.2.3水平井完井方法2.3射孔完井技术2.3.1射孔器简介2.3.2聚能效应与成孔影响聚能弹穿深的因素2.3.3射孔工艺射孔参数与油井产能规律研究2.3.4射孔数学模拟与电模拟结果2.3.5射孔参数对油井产能的影响分析2.3.6射孔完井优化设计方法2.4保护储层的分层测射联作工艺技术简2.4.1分层测射联作的基础理论2.4.2测射联作工艺设计2.4.3测射联作工艺优化设计软件2.4.4研究总体技术思路及特点2.4.5测射联作对裂缝孔隙油藏的伤害析及对策2.4.6裂缝孔隙性油藏射孔完井产能的数学模型2.4.7确定完井测试工作制度的方法研究2.4.8测射联作工艺技术可靠性分析第三章重复压裂压裂技术3.1重复压裂方式3.2原裂缝失效原因3.3重复压裂机制3.4重复压裂前评估3.4.1压前评估的目的3.4.2单井状况评估3.4.3裂缝当前状况诊断3.4.4原来压裂工艺措施评价3.4.5压裂材料评价3.4.6压后压力分析3.4.7选井(层)原则3.5重复压裂时机3.6重复压裂模拟研究3.6.1二维二相油藏椓逊煜低臣蚪3.6.2乾安实例3.7重复压裂技术3.7.1控缝高压裂（人工隔层）技术3.7.2端部脱砂技术3.7.3高砂比压裂3.7.4强制裂缝闭合技术3.7.5增能压裂（助排）技术3.8裂缝延伸的数值模拟3.8.1连续性方程3.8.2流体流动压降方程3.8.3裂缝宽度方程3.8.4裂缝高度方程3.8.5裂缝延伸算法3.9温度场分析3.10压裂液体系的发展3.10.1中低温硼酸盐延迟交联水基压裂液3.10.2高温地层有机复合硼酸盐交联液3.10.3延迟释放破胶剂3.10.4交联的甲醇压裂液3.10.5压裂液性能测量3.11支撑剂3.11.1树脂包层支撑剂3.11.2影响导流能力的因素3.12压裂工艺技术3.12.1(蜡球)封堵分层压裂技术3.12.2分层压裂技术3.13其它压裂技术3.13.1水平井压裂3.13.2煤层气压裂第四章微生物(细菌)采油技术4.1微生物(细菌)采油技术发展概况4.2微生物(细菌)采油机理4.3微生物(细菌)采油处理方式4.4微生物(细菌)采油实验4.5微生物(细菌)菌种筛选方法4.6微生物(细菌)采油试验4.6.1胜利油田4.6.2大港港西四区先导试验第五章新型无伤害地层处理技术5.1地层处理的物理方法5.1.1负压脉冲技术5.1.2超声波地层处理技术5.1.3水力脉冲振荡技术5.1.4电动液压及爆炸法5.1.5电磁波超声波综合处理技术5.2地层处理的化学方法5.2.1井底自生泡沫脉冲法5.2.2热气化学作用法5.2.3沥青胶质有机沉积物消除方法第六章采油工程方案编制6.1方案编制遵循的原则6.2采油工程方案编制的主要内容6.2.1储层保护系统工程研究6.2.2地应力研究6.2.3完井工程设计6.2.4采油方式选择6.2.5注水工艺方案设计6.2.6油藏改造技术研究6.2.7油水井动态监测技术6.2.8堵水调剖工艺技术6.2.9防砂清蜡工艺技术6.2.10井下作业与后勤厂站配套建设方案6.2.11采油工程经济评价第七章抽油井计算机诊断技术7.1概述7.2波动方程7.3边界条件7.4梯形数值积分确定付氏系数解析求解7.5分离变量法7.5.1差分方程的建立（显式）7.5.2偏导数差商公式（离散化）7.5.3基本差分方程7.6阻尼系数7.6.1等效粘滞阻尼系数7.6.2层流状态阻尼公式7.6.4张琪公式7.6.5Gibbs阻尼系数计算步骤7.6.6诊断技术的应用7.7示例第八章有杆抽油系统设计8.1概述8.1.1选择抽油设备的基本原则8.1.2设计选择方法及特点8.2确定下泵深度8.2.1泵充满系数8.2.2沉没压力8.2.3泵深设计限制条件8.3选泵8.3.1冲次8.3.2泵效8.3.3冲程8.3.4泵经选择限制条件8.3.5杆柱载荷计算8.3.5.1简化公式8.3.5.2（美）API图解法8.3.5.3（苏）维尔诺夫斯基公式8.3.5.4张琪公式8.3.5.5选用意见8.4杆柱设计8.4.1解析求解8.4.2计算步骤高能气体压裂技术(HighEnergyGasFracturing)主讲：陈冀嵋副教授(0817)2224433-29251.1高能气体压裂技术现状及其发展方向1.1.1国外高能气体压裂技术发展历程1.1978年以前,实验室试验阶段2.1978~1981年,现场模拟试验阶段3.1982~1985年,矿场试验应用阶段4.1986年至今,扩大和深化试验阶段1.1.2国外高能气体压裂技术研究的主要成果1.裸眼井和套管井都可以进行多方位压裂,适应油藏范围宽;2.发现了裂缝产生的增压速率原理,确定了产生径向裂缝的增压时间3.建立了选定产生多方位裂缝所需压力脉冲特征值(tmpm)的方法和计算推进剂混合比的方法4.试验证明,产生的多方位裂缝形态开始与射孔孔眼方向一致,然后趋向主应力方向;5.井筒充满液体后,增压时间减少,峰值压力下降,建立了充满液体后增压时间的关系；6.研制出一套用于高能气体压裂工具及施工方法；7.解决了推进剂在井下燃烧的压力--时间过程的测试方法；8.采用计算机模拟实验室及现场过程；1.1.3我国高能气体压裂技术现状1.发展历程2.机理研究3.高能气体压裂弹的研究点火线点火药固体推进剂堵头弹壳图1-1.一次性压裂弹示意图零线?）裸眼井高能气体压裂弹:点火药包固体推进剂堵头弹壳图1-2.重复使用压裂弹示意图泄气孔A型弹B型弹点火药包固体推进剂弹壳泄气孔堵头延时药黑火药黑火药（2）重复使用高能气体压裂弹4.现场试验表1高能气体压裂井现场试验统计表年油田名称86年89年90年玉门油田11025江苏油田338克拉玛依油田12辽河油田22大庆油田2胜利油田3长庆油田1四川油田3合计5（井次）17（井次）44（井次）表2不同井深统计表井深井次1000米以下291000-2500米292500米以上9表3不同井类统计表井类井次油井63气井1水井2油田名称压裂井次可比井次有效率备注玉门油田363028/30(93.1%)江苏油田1476/7(85.7%)克拉玛依油田322/2(100%)大庆油田222/2(100%)长庆油田111/1(100%)辽河油田4效果未收集胜利油田3效果未收集四川油田3效果未收集合计664239/42(92.8%)表4.各油田高能气体压裂成功率对比表井深井次可比井次有效率100米以下292422/24(91.7%）1000~2500米291312/13(92.3%）2500米以上955/5(100%）表5.不同井深高能气体压裂有效率统计表1.2高能气体压裂的基本原理及特点几种压裂的特点:图1-3.水力压裂最小主应力方向最小主应力方向单一对称裂缝图1-4.爆炸压裂井眼破碎带短裂缝区图1-5.高能气体压裂井眼裂缝p(压力)t(时间)图1-6.三种压裂过程的p--t曲线形式爆炸压裂高能气体压裂水力压裂三种压裂压力上升速度对比:选井选层原则:1.3高能气体压裂选井选层的原则1.4高能气体压裂的几项工艺技术1.封堵技术(1)水泥塞封堵技术•第一种:处理层段在井底附近图1-7.水泥塞封堵技术套管水泥塞水泥伞压裂弹裸眼井壁电缆处理层段在井底附近•第二种:处理层段在井筒中部图1-8.水泥塞封堵技术套管上水泥塞水泥伞压裂弹裸眼井壁电缆下水泥塞处理层段在井筒中部(2)液压封堵技术图1-9.液压封堵技术套管压裂弹射孔孔眼油管液体(3)复合封堵技术图1-10.复合封堵技术套管压裂弹射孔孔眼油管液体封隔器(1)单层处理的压裂管柱2.压裂管柱结构套管A型压裂弹射孔孔眼封隔器1图1-11.江苏油田TYG--881型单层压裂管柱B型压裂弹洗井筛管扶正器封隔器2解卡短节隔热环点火器阻沉扶正器人工井底测压系统扶正器油层套管A型压裂弹图1-12.玉门油田高能气体压裂单层压裂管柱B型压裂弹封隔器缓冲器?点火器人工井底油层油管平衡器(2)分层处理的压裂管柱主要用于分层作业，分层压裂。套管A型压裂弹射孔孔眼封隔器1图1-13.江苏油田TYG--882型分层压裂管柱B型压裂弹洗井筛管扶正器封隔器2解卡短节隔热环点火器阻沉扶正器人工井底测压系统扶正器油层封隔器3油层射孔孔眼高能气体压裂管柱的作用:•防止压裂过程中油管及工具产生弯曲和变形;•回收压裂弹泄压孔封堵材料;•能进行压井,洗井和气举等作业;•能满足单层,分层压裂要求;3.测试技术(1)铜柱测压法(2)有线压力传感器(3)测压弹4.高能气体压裂效果分析•直接求产对比法•试井方法1.5火药燃烧特性1.5.1火药类型固体推进剂液体推进剂燃烧氧化剂表6M5推进剂技术指标指标M5(A)M5(B)颗粒长度(mm)6.7311.0颗粒直径(mm)1.405.00孔眼直径(mm)0.330.50孔眼数17密度(Kg/m3)16601660等值燃烧温度(oK)32453245气体产生常数(m3/Kg)0.880.88燃烧速率常数0.0007610.000761燃烧速率指数0.8950.88895表7液体推进剂技术指标指标RE-FLO403密度(Kg/m3)1350理论燃烧温度(oK)2427流动性低于-23耐温性(oC)93燃烧速度(m/s)130000.20.40.60.811.200.20.40.60.811.2高爆炸药液体推进剂固体推进剂01234x1000(a)释放的冲击能比较(b)释放的膨胀能比较(c)燃烧温度比较图1-14三种油井用高能气体压裂物质释放能量比较表8国内用固体推进剂技术指标指标双芳-3复合推进剂火药密度(Kg/m3)18001800火药力(J/Kg)960000960000燃气比容(m3/Kg)0.7840.784火药燃烧温度(OK)3300火药燃烧系数0.06852.812燃烧压力指数0.50.411.5.2火药燃烧特性火药燃烧的三个阶段:•点火•引燃•燃烧1.火药燃烧速度及直线燃烧距离火药燃烧速度：单位时间内火药直线燃烧的距离。2.火药燃烧形状函数1.6HEGF压力设计计算理论基础1.6.1基本假设1.7高能气体压裂工艺设计内容1.7.1选井选层1.7.2修井设计1.7.3工艺设计现代射孔完井工程TheAdvancedWellPerforatingCompletionEngineering主讲：李海涛副教授(0817)2224433-2830第一章总论(BRIEFINTRODUCTION)•完井工程定义(DEFINITION)•完井工程基础(THEORETICALFOUNDATION)•完井工程研究内容(CONTENTS)•完井工程研究思路(COMPREHENSIVESTUDYINGSTRATEGY)完井工程研究思路COMPREHENSIVESTUDYINGSTRATEGY由油管尺寸去确定套管尺寸生产套管设计完井方式及方法选择固井设计及其评估射孔及射孔液设计完井测试及其试油完井管柱设计投产措施设计测井取心DST试油常规分析薄片分析X衍射分析电镜扫描岩心分析水敏盐敏酸敏速敏碱敏敏感性