第十章采油工程方案设计概要 目的要求 1、要求学生掌握采油工程方案设计方案; 2、要求学生系统掌握采油的整体过程 课时:2学时 重点授课内容提要 油藏地质研究 油藏工程设计 钻井工程设计 采油工程设计地面工程设计 总体经济评价 总体方案决策与制定 各部分的任务和作用: ①油藏地质研究:提供油藏地质模型; ②油藏工程设计:开发方式,规模,层系组合、井网、开发指标及动态设计保证实现 油藏工程方案规定的指标的工程技术措施 ③地面油气工程设计:地面油气集输、计量及其配套系统的建设
1 第十章 采油工程方案设计概要 目的要求 1、要求学生掌握采油工程方案设计方案； 2、要求学生系统掌握采油的整体过程。 课时：2 学时 重点授课内容提要 各部分的任务和作用： ①油藏地质研究：提供油藏地质模型； ②油藏工程设计：开发方式，规模，层系组合、井网、开发指标及动态设计,保证实现 油藏工程方案规定的指标的工程技术措施； ③地面油气工程设计：地面油气集输、计量及其配套系统的建设。 油藏地质研究 油藏工程设计 钻井工程设计 采油工程设计 地面工程设计 总体经济评价 总体方案决策与制定
油田开发总体布暑及 方案编制原则与要求 方案编制的油藏地质 与油藏工程基础 [开发全过程中系统保护油层的要求与措施 完井工注水工采油方 [颤 动态 程设计」艺设计[式优选 艺设计监测 作业工作量预 配套厂 测及队伍建设 站建设 经济评价 匚油气田开发过程中的环境保护 匚采油工程方案编制 1、采油工程方案设计的基本原则 (1)设计方法科学性 (2)方案设计内容全面 (3)必须满足油藏工程和地面建设的要求 (4)加强敏感性研究,进行多方案优化 (5)方案的实施必须具有良好的可操作性 (6)坚持“少投入、多产出”的经济原则 2、采油工程方案编制的前期准备 口早期介入 口收集和分析相关资料 口进行技术调研; 口拟订大纲,确定重点,提出试采要求和需要开展的研究课题; 口开展专题研究或现场工艺试验,进行必要的技术准备
2 油田开发总体布署及 方案编制原则与要求 方案编制的油藏地质 与油藏工程基础 开发全过程中系统保护油层的要求与措施 完井工 程设计 注水工 艺设计 采油方 式优选 油层 改造 配套工 艺设计 动态 监测 作业工作量预 测及队伍建设 配套厂 站建设 经 济 评 价 油气田开发过程中的环境保护 采油工程方案编制 1、采油工程方案设计的基本原则 （1）设计方法科学性 （2）方案设计内容全面 （3）必须满足油藏工程和地面建设的要求 （4）加强敏感性研究，进行多方案优化 （5）方案的实施必须具有良好的可操作性 （6）坚持“少投入、多产出”的经济原则 2、采油工程方案编制的前期准备 早期介入； 收集和分析相关资料； 进行技术调研； 拟订大纲，确定重点，提出试采要求和需要开展的研究课题； 开展专题研究或现场工艺试验，进行必要的技术准备
3、采油工程方案的基本内容 (1)油藏地质基础 ①地质构造与地应力分布特征 ②储层分布特征及油水关系; ③储层岩心分析(储层的孔、渗、包和岩石矿物组成)。 (2)油藏工程基础 ①油藏流体组成及性质 ②油藏压力及温度 ③储层岩石的渗流特征(润湿性及相对渗透率) ④储层岩石的敏感性试验结果; ⑤油藏类型及驱动方式 ⑥油田开发层系与开发方式及其井网; ⑦油井产能分布及其变化 ⑧油田开发指标及开发动态预测结果。 4、开发全过程的系统保护油层要求与措施 (1)系统保护油层主要包括: ①钻井、固井过程中的油层保护; ②射孔、修井作业中的油层保护 ③注水过程中的油层保护 ④增产措施中的油层保护。 (2)基础:储层岩性特征分析、岩心分析、入井流体的敏感性试验、可能造成油层伤害的 主要因素分析。 (3)关键: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 (4)原则:适用性、有效性、可操作性和经济性
3 3、采油工程方案的基本内容 (1) 油藏地质基础 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、包和岩石矿物组成)。 （2）油藏工程基础 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。 4、开发全过程的系统保护油层要求与措施 (1) 系统保护油层主要包括： 钻井、固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。 (2) 基础：储层岩性特征分析、岩心分析、入井流体的敏感性试验、可能造成油层伤害的 主要因素分析。 (3) 关键：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。 (4) 原则：适用性、有效性、可操作性和经济性
5、完井工程要求及投产措施 内容:①提出钻开油层方式及要求 ②生产套管尺寸选择及强度校核 ③确定井身结构、套管程序及固井工艺 ④选择完井工艺方案。 出发点:①建立油层与油井的良好通道 ②发挥油井最大潜力 ③提高油田开发整体效益。 (1)完井方式选择原则 口符合油藏地质特点,满足油田开发的总体需要 口有利于油层保护,尽可能减少对油层的伤害; 口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 口工艺简单可行又能满足开发要求;低成本、高效益。 (2)钻开油层及固井要求 对完井液密度、失水量等的要求 固井水浆返高和固井质量要求及检查方式。 (3)生产套管设计 根据油管直径和可能采取的采油工艺措施确定生产套管尺寸; 提出对套管的材料、强度及密封要求 (4)射孔工艺方案设计 口射孔参数优化 口确定射孔工艺 (5)投产措施
4 5、完井工程要求及投产措施 内容：提出钻开油层方式及要求。 生产套管尺寸选择及强度校核； 确定井身结构、套管程序及固井工艺； 选择完井工艺方案。 出发点：①建立油层与油井的良好通道； ②发挥油井最大潜力； ③提高油田开发整体效益。 （1）完井方式选择原则 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； 工艺简单可行又能满足开发要求；低成本、高效益。 （2）钻开油层及固井要求 对完井液密度、失水量等的要求； 固井水浆返高和固井质量要求及检查方式。 （3）生产套管设计 根据油管直径和可能采取的采油工艺措施确定生产套管尺寸； 提出对套管的材料、强度及密封要求。 （4）射孔工艺方案设计 射孔参数优化 确定射孔工艺 （5）投产措施
口投产方式 口投产前的井底处理方案 6、注水工艺设计 (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储层敏感对注水的影响分析及应采取的技术措施; ④水源条件分析。 ⑤提出水质要求 (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。 (3)注水管柱设计 ①管柱结构设计,强度校核及井下配套工具选择; ②井筒及管柱防腐措施。 (4)注水井增注与调剖 ①分析注水井采取措施的必要性 选择增注措施 预测保证配注要求的可能性 ②分析未来采取调剖工作的必要性及调剖措施建议。 (5)注水井投转注及管理 ①制定投注或转注的工艺技术方案。 ②按有关规程提出日常管理要求;提出维持井及地面系统正常工作的特殊要求和措施
5 投产方式 投产前的井底处理方案 6、注水工艺设计 （1）注水工艺方案的基础分析 油藏工程方案对注水的要求； 储层润湿性分析； 储层敏感对注水的影响分析及应采取的技术措施； 水源条件分析。 ⑤提出水质要求。 （2）注水系统压力分析 注水井吸水能力分析和预测； 注水破裂压力预测； 注水井井底压力与井口压力设计。 （3）注水管柱设计 管柱结构设计，强度校核及井下配套工具选择； 井筒及管柱防腐措施。 （4）注水井增注与调剖 分析注水井采取措施的必要性； 选择增注措施； 预测保证配注要求的可能性。 分析未来采取调剖工作的必要性及调剖措施建议。 （5）注水井投转注及管理 ①制定投注或转注的工艺技术方案。 ②按有关规程提出日常管理要求；提出维持井及地面系统正常工作的特殊要求和措施
7、举升方式优选及其工艺方案 (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 ①不同含水阶段的油井产液、产油指数; ②油井产能分布研究 ③油井生产动态模拟。 (3)举升方式综合评价 8、采油工程配套工艺 (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。 (2)油、水井防砂工艺方案 ①出砂的可能性及出砂规律分析 ②防砂方法选择 ③防砂工艺参数及配套技术。 (3)防蜡工艺方案 ①含蜡量、蜡性及结蜡规律分析: ②防蜡方法及工艺方案 (4)油井堵水工艺方案 ①油井堵水时机选择; ②堵剂与堵水方案。 (5)防垢及防腐工艺方案
6 7、举升方式优选及其工艺方案 （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 不同含水阶段的油井产液、产油指数； 油井产能分布研究 油井生产动态模拟。 （3）举升方式综合评价 8、采油工程配套工艺 （1）解堵工艺措施 可能造成油层伤害的原因、伤害类型及程度分析； 酸化解堵的可行性及工艺要求； 压裂解堵的可行性及工艺要求； 其它解堵方法选择分析。 （2）油、水井防砂工艺方案 出砂的可能性及出砂规律分析； 防砂方法选择； 防砂工艺参数及配套技术。 （3）防蜡工艺方案 含蜡量、蜡性及结蜡规律分析； 防蜡方法及工艺方案。 （4）油井堵水工艺方案 油井堵水时机选择； 堵剂与堵水方案。 （5）防垢及防腐工艺方案
①结垢和腐蚀性预测 ②防垢、清垢和防腐工艺建议。 9、(1)制定油田动态监测总体方案,包括监测内容、监测方法和工作量大小; (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)油田动态监测费用的初步预算 10、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 确定作业种类和估算作业次数;用统计法或折算标准工作量法预测工作量。 ①新井投产、注水井投转)注:②压裂、酸化措施 ③井下设备安装及更换作业:④清、防砂及调剖堵水作业; ⑤油、水井大修作业; ⑥新工艺实验及其它特种作业。 (2)作业队伍建设 (3)配套厂站建设 原则:“因地制宜”、“避免重复”和“少投入,多产出 11、采油工程方案经济分析 ①基本参数及分析评价指标的确定 ②不同举升方式举升费用对比 ③采油设备投资; ④生产操作费用及分析 ⑤采油工程费用汇总及原油生产成本分析 12、采油方式综合评价与决策分析 (1)采油方式决策的意义和论证内容 现代油田开发的重要标志:由单项技术研究和实施走向油田经营;从经济角度考察技术和 把握技术方向;把油田开发过程作为一项不同层次、不同类型的众多子系统组成的系统工程 来研究和管理
7 结垢和腐蚀性预测； 防垢、清垢和防腐工艺建议。 9、⑴制定油田动态监测总体方案，包括监测内容、监测方法和工作量大小； ⑵选择配套仪器和设备，推荐仪器、设备的型号、规格和生产厂； ⑶油田动态监测费用的初步预算。 10、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 确定作业种类和估算作业次数；用统计法或折算标准工作量法预测工作量。 ①新井投产、注水井投(转)注；②压裂、酸化措施； ③井下设备安装及更换作业； ④清、防砂及调剖堵水作业； ⑤油、水井大修作业； ⑥新工艺实验及其它特种作业。 （2）作业队伍建设 （3）配套厂站建设 原则：“因地制宜”、“避免重复”和“少投入，多产出” 11、采油工程方案经济分析 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。 12、采油方式综合评价与决策分析 (1) 采油方式决策的意义和论证内容 现代油田开发的重要标志:：由单项技术研究和实施走向油田经营；从经济角度考察技术和 把握技术方向；把油田开发过程作为一项不同层次、不同类型的众多子系统组成的系统工程 来研究和管理
(2)采油方式选择时需要论证的基本内容包括 ①建立不同开发阶段的油井产能分布模型,进行油井分类 ②初步确定可供选用的各种采油方式 ③预测不同阶段、不同类型油井以不同举升方式生产时的油井动态; ④从技术上评价不同采油方式对不同油藏工程方案的适应程度,以及提出对油藏工程方案的 修正或选择建议; ⑤计算不同举升方式的举升费用和投入产出比; ⑥进行技术经济综合评价,并对不同含水阶段采用的举升方式作出选择和对油藏工程方案提 出反馈建议。 (3)采油方式综合评价与决策分析 性质:是解决石油生产过程中生产要素配置的技术经济问题 任务:是针对油藏和油井特点,确定用什么方法和设备从数百米到数千米的油井内将原油经 济有效地举升到地面。 适应性:油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及地面环境等。 意义:①涉及到每口油井和油田开发全过程的基本生产技术 ②关系到油田建设的资本投资和生产费用; ③直接影响到原油产量和采收率 (4)油田开采和采油方式应用特点 口⑦油田开采是一个庞大而复杂的系统工程, 油、水(注、采井生产系统是注水开发油田大系统的中心环节 自身有独特的规律 要在高一级系统的大环境中考察和研究它对整个开采系统的影响。 口②油田开采是一个动态过程,采油方式的选择,必须从时空观出发考虑油田动态变化及单 井产能分布规律。 口③机采设备和工程投资及其管理维护费用是油田投入开发之后的主要投入
8 (2) 采油方式选择时需要论证的基本内容包括： 建立不同开发阶段的油井产能分布模型，进行油井分类； 初步确定可供选用的各种采油方式； 预测不同阶段、不同类型油井以不同举升方式生产时的油井动态； 从技术上评价不同采油方式对不同油藏工程方案的适应程度，以及提出对油藏工程方案的 修正或选择建议； 计算不同举升方式的举升费用和投入产出比； 进行技术经济综合评价，并对不同含水阶段采用的举升方式作出选择和对油藏工程方案提 出反馈建议。 (3) 采油方式综合评价与决策分析 性质：是解决石油生产过程中生产要素配置的技术经济问题。 任务：是针对油藏和油井特点，确定用什么方法和设备从数百米到数千米的油井内将原油经 济有效地举升到地面。 适应性：油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及地面环境等。 意义：①涉及到每口油井和油田开发全过程的基本生产技术； ②关系到油田建设的资本投资和生产费用； ③直接影响到原油产量和采收率。 （4）油田开采和采油方式应用特点 ○1 油田开采是一个庞大而复杂的系统工程， 油、水(注、采)井生产系统是注水开发油田大系统的中心环节； 自身有独特的规律； 要在高一级系统的大环境中考察和研究它对整个开采系统的影响。 ○2 油田开采是一个动态过程，采油方式的选择，必须从时空观出发考虑油田动态变化及单 井产能分布规律。 ○3 机采设备和工程投资及其管理维护费用是油田投入开发之后的主要投入
不同采油方式的投入产出比不同 需要在技术经济综合评价的基础上选择采油方式。 13、决策分析步骤 (1)需要的主要技资料 1)地面及地下流体性质:2)试油试采产能资料;3)油层及井身资料; 4)与原油生产费用有关的数据;5)油藏工程方案确定的开发方式及预测的不同开发阶段的 动态指标 (2)决策分析工作步骤 1)根据掌握的油藏地质研究和油藏工程资料确定计算方案 2)确定油井产能分布及不同开发阶段的变化,即确定各类井不同阶段的产液指数儿L,绘制 儿L~Nw曲线,并确定产液指数的计算范围和间隔; 3)利用模拟器计算初选的举升方式在各种采液指数和不同含水条件下可能获得的最大产量 图版(QL~儿L、Ww曲线),模拟器同时确定出相应条件的设备、工作参数及工况指标。 4)由各类油井的JL~Fw曲线与不同举升方式的Qo~儿L、Fw图版,确定各类油井采用各 种方式,在不同开发阶段时(不同含水)的最大产量,即最大产量曲线,并确定泵型、工作 参数及油井工况指标 5)计算经济指标,并进行综合评判和绘制各采油方式在各开发阶段的决策系数曲线。 6)根据决策系数和总体方案要求,通过进一步分析,确定推荐的采油方式和接替方案 不同产液指各种采油 数的油井用方式对各 不同采油方类油井的/综 地质研究油井|油 「不同采式的最大产适应性分合 油方法 油藏工程设计产能井 量图版 析 油井生 (数值模拟)凵分析以分 产动态 油田生产条件模型 模拟 济指标 计算与分析 重点难点: 课程的重点是使学生了解各种常用的采油方式和增产增注技术,以及选择的依据和设计 方法
9 不同采油方式的投入产出比不同； 需要在技术经济综合评价的基础上选择采油方式。 13、决策分析步骤 （1）需要的主要技资料 1) 地面及地下流体性质；2) 试油试采产能资料；3) 油层及井身资料； 4) 与原油生产费用有关的数据；5) 油藏工程方案确定的开发方式及预测的不同开发阶段的 动态指标。 （2）决策分析工作步骤 1) 根据掌握的油藏地质研究和油藏工程资料确定计算方案； 2) 确定油井产能分布及不同开发阶段的变化，即确定各类井不同阶段的产液指数 JL，绘制 JL～fw 曲线，并确定产液指数的计算范围和间隔； 3) 利用模拟器计算初选的举升方式在各种采液指数和不同含水条件下可能获得的最大产量 图版（QL～JL、fw 曲线），模拟器同时确定出相应条件的设备、工作参数及工况指标。 4) 由各类油井的 JL～Fw 曲线与不同举升方式的 Qo～JL、Fw 图版，确定各类油井采用各 种方式，在不同开发阶段时（不同含水）的最大产量，即最大产量曲线，并确定泵型、工作 参数及油井工况指标。 5) 计算经济指标，并进行综合评判和绘制各采油方式在各开发阶段的决策系数曲线。 6）根据决策系数和总体方案要求，通过进一步分析，确定推荐的采油方式和接替方案。 重点难点： 课程的重点是使学生了解各种常用的采油方式和增产增注技术，以及选择的依据和设计 方法。 地质研究 油藏工程设计 (数值模拟) 油田生产条件 油井 产能 分析 模型 油 井 分 类 不同采 油方法 油井生 产动态 模拟 不同产液指 数的油井用 不同采油方 式的最大产 量图版 各种采油 方式对各 类油井的 适应性分 析 经济指标 计算与分析 综 合 评 价 与 决 策 输 出 结 果
难点是采油工程方案的设计,总体方案的重要组成部分和方案实施的核心是本章的难点 部分 教学方法 利用多媒体以课堂讲授为主,结合课堂讨论。 授课要求 本章在总结前面章节的基础上,提出采油方案的设计与编写 将各个章节联系起来; 采油方案的编写; 理论联系实际。 课堂讨论问题 1、油田开采和采油方式应用特点是什么? 2、总体压裂设计任务与原则是什么?
10 难点是采油工程方案的设计，总体方案的重要组成部分和方案实施的核心是本章的难点 部分。 教学方法 利用多媒体以课堂讲授为主，结合课堂讨论。 授课要求： 本章在总结前面章节的基础上，提出采油方案的设计与编写。 将各个章节联系起来； 采油方案的编写； 理论联系实际。 课堂讨论问题 1、油田开采和采油方式应用特点是什么？ 2、总体压裂设计任务与原则是什么？