采油工程技术.pptx

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1、1.采油方式决策的意义和论证的内容 采油方式的选择不仅关系到油田建设的基本投资和生产费用，而且直接影响到原油产量和采收率，特别是转入机械采油以后，这一问题将更为重要。决策意义：采油方式决策技术 第1页/共202页论证的基本内容：(1)以油藏或开发区块为对象，根据油藏工程设计预测的单井产能建立不同开发阶段的油井产能分布模型，进行油井分类。(2)根据地面生产和油藏地质条件及各种举升方式可能的适应范围，初步确定可供选用的各种采油方式，以便进一步进行计算和分析。(3)应用油井生产动态模拟器预测不同阶段、不同类型油井以不同举升方式生产时的油井动态，包括机械采油方式转换（接替）时机、各种方式在不同产液指数

2、和不同含水下的可能产量、所用设备、工作参数及工况指标等。采油方式决策技术 第2页/共202页(4)从技术上评价不同举升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做出选择和对油藏工程方案提出反馈建议。采油方式决策技术 第3页/共202页2.采油方式综合评价与决策模式 单井生产系统的节点分析方法存在如下问题：(1)它只是以单井生产系统为对象，没有从油藏或开发区块的整体动态变化来考虑采油方式的选择。(2)单井生产系统分析方法只是依据技术指标，从技术角度选择采油方式。

3、即使进行经济分析，也只是在静态条件下进行简单的设备投资核算和比较。采油方式决策技术 第4页/共202页 90年代石油大学（华东）提出了较为完整的综合决策模式和方法:1)特点 (1)油田开采是一个庞大而复杂的系统工程，油、水（注采）井生产系统则是注水开发油田大系统的中心环节，除了与其它各系统紧密联系之外，它自身又有独特的规律。油井生产系统是注采系统的重要组成部分。为此，必须在充分研究各种采油方式所组成的生产系统自身的生产规律的基础上，把它放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，才能对采用什么样的采油方式最后做出评价和选择。采油方式决策技术 第5页/共202页 (2)油田开采是一

4、个动态过程，原油生产又必须通过分布在油田上的单个油井来实现。所以，采油方式的选择也必须从时空观出发来考虑油田动态变化及单井产能分布规律。(3)采油方式的实施对象是成千上万口油井，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，而不同采油方式的投入产出比不同，因此需要在技术经济综合评价的基础上选择采油方式。采油方式决策技术 第6页/共202页2)采油方式综合评价与决策的基本模式(1)采油方式综合评价与决策系统的概念框架系统目标 系统目标：在进行各种采油方式对该油田（或区块）适应性和完成油田开发总体方案中油藏工程设计产量指标的可行性分析的基础上，选择技术上可行、经济上合理的采油方

5、式，并确定举升设备、操作参数和预测工况指标。采油方式决策技术 第7页/共202页系统范围 系统范围：从油藏或区块的整体范围出发，针对的是处于不同开发阶段的各类油井可能采取的举升系统。采油方式决策技术 系统环境（约束条件）约束条件：油藏地质特征和油藏工程设计的油田开发指标，以及油井与地面条件和举升设备工作参数指标的许用值。第8页/共202页系统组成基础参数：油气地质条件，油藏工程设计，开发指标，油田生产条件模拟模拟方案选定不同采油方式的油井生产系统动态模拟动态指标处理分析经济分析综合评价输出：选定的采油方式、设备操作参数及工况指标图4-1 采油方式综合评价与决策基本模式采油方式决策技术 第9页/

6、共202页(2)油井生产系统生产过程动态模拟 内容主要包括：建立油井生产系统动态预测模型和确定计算方法；应用节点分析方法预测和分析不同举升方式的油井生产动态指标。采油方式决策技术 第10页/共202页3)综合评价与决策 内容主要包括：建立包括经济、技术和管理等多因素、多层次的综合评价体系和应用模糊评判方法进行综合评价的决策模型。采油方式决策技术 第11页/共202页3.油井生产系统及其动态模拟1)油井生产系统油藏子系统地面子系统油井生产系统井筒子系统采油方式决策技术 第12页/共202页 图4-2 抽油井生产系统简图采油方式决策技术 第13页/共202页2)油井生产系统的动态模拟(1)油井生产

7、系统动态模拟模型最大产量模型参与评价计算的第i个油藏压力保持水平，一般 ；根据模拟方案确定的参与计算的产液指数；参与计算的含水，；含水 随开发时间t而变，；模拟方案初选的采油方式，N为参与评价的采油 方式数；第m种采油方式举升设备的操作性能参数，,M为举升设备操作性能参数数量。采油方式决策技术 第14页/共202页优化数学模型 采油方式决策技术 第15页/共202页图4-3 典型的油井生产动态模拟流程图(2)油井生产动态模拟系统的基本流程采油方式决策技术 第16页/共202页4.采油方式综合评价因素及模型1)综合评价因素采油方式决策技术 第17页/共202页2)三级综合评判模型采油方式决策技术

8、 第18页/共202页采油方式决策技术 第19页/共202页采油方式决策技术 第20页/共202页5.决策分析步骤1)需要的主要技术资料地面及地下流体性质。试油试采产能资料。油层及井身资料。与原油生产费用有关的数据。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。采油方式决策技术 第21页/共202页2)决策分析工作步骤地质研究，油藏工程设计(数值模拟)，油田生产条件油井产能分析模型不同采油方式的油井生产系统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经济指标计算与分析综合评价输出结果各种采油方式对井的适应性分析油井分类图4-4 采油方式综合评价与决策模型采油方式决策技术

9、第22页/共202页采油工程技术采油工程技术 3 3、酸化技术、酸化技术4 4、压裂技术、压裂技术5 5、调剖堵水决策技术、调剖堵水决策技术6 6、防砂技术、防砂技术7 7、射孔技术、射孔技术8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术1010、稠油开采技术、稠油开采技术2、人工举升技术 1、采油方式决策技术第23页/共202页按照油层能量是否充足，可以将举升方式分为自喷和人工举升。油层能量充足时，利用油层本身的能量就能将油举升到地面的方式就是自喷。当油层能量较低时，可以采用人工举升给井筒流体增加能量的方法将油从井底举

10、升到地面上来，即采用人工举升方式。目前广泛应用的人工举升方式主要有气举、有杆泵采油、无杆泵采油等方式。人工举升技术 第24页/共202页1.气举1）气举采油原理图4-5 气举采油系统示意图人工举升技术 第25页/共202页2）气举设计气举方式和气举装置类型；气举点深度、气液比和产量；阀位置、类型、尺寸及装配要求。气举设计内容包括：人工举升技术 第26页/共202页2.有杆泵采油图4-6 抽油装置示意图1）抽油装置系统工作原理人工举升技术 第27页/共202页2）抽油泵结构简单，强度高，质量好，连接部分密封可靠。制造材料耐磨和抗腐蚀性好，使用寿命长。规格类型能满足油井排量的需要，适应性强。便于起

11、下。在结构上应考虑防砂、防气，并带有必要的辅助设备。抽油泵一般应满足下列要求：人工举升技术 第28页/共202页图4-7 泵的工作原理(a)上冲程；(b)下冲程1-排出阀；2-拄塞；3-衬套；4-吸入阀人工举升技术 第29页/共202页3）有杆抽油井生产系统设计设计原则设计内容以油藏供液能力为依据，以油藏与抽油设备的协调为基础，最大限度地发挥设备和油藏潜力，使抽油系统高效而安全地工作。对刚转为有杆泵抽油的井和少量需要调整抽油机机型的有杆抽油的井，可初选抽油机机型。对大部分有杆抽油的油井，抽油机不变，为已知。对于某一抽油机型号，设计内容有：泵型、泵径、冲程、冲次、泵深及相应的杆柱组合材料，并预测

12、相应抽汲参数下的工况指标，包括载荷、应力、扭矩、功率、产量及电耗等。人工举升技术 第30页/共202页需要的基础数据(1)井深，套管直径，油藏压力，油藏温度。(2)油、气、水密度，油饱和压力，地面脱气原油粘度。(3)含水率，套压，油压，生产气油比，设计前油井的产 量、流压（或动液面和泵深，或产液指数）。设计方法设计方法有杆抽油系统设计方法可分为不限定产量和给定产量两种情况下的设计。人工举升技术 第31页/共202页a.不限定产量时的设计设计步骤如下：(1)计算IPR曲线及最大产量；(2)取稍小于的产量作为初设产量；(3)由IPR曲线计算初设产量对应的井底流压；(4)以井底流压为起始点应用多相管

13、流计算井筒中的压力分布及相应的充满系数，直到压力低于保证最低沉没度的压力为止；(5)选定充满系数及泵吸入口压力，即可确定出下泵深度。(6)初设抽油杆直径从井口回压向下进行杆-管环多相流计算，确定液柱载荷；人工举升技术 第32页/共202页(7)给定泵径和初定泵效，确定冲程和充数；(8)进行杆柱设计，若下泵深度过大而超应力，则减小转 入(3)；(9)根据设计出的杆柱重新计算泵效及相应的产量；(10)若计算结果误差不符合要求，则以作为新设计产量转 入(3)；(11)进行扭矩、功率、电耗等计算，并检查工况指标是否超过设备的额定值，如超过额定值，则再减小转入(3)；(12)设计结束。人工举升技术 第3

14、3页/共202页 这是根据油井的配产任务，寻求为完成规定产量使抽油泵系统在高效率下工作的抽油方案。其核心是确定合理的抽汲参数。设计步骤与不限定产量时的主要不同点是：(1)以规定的产量作为设计产量，不再先假定产量。(2)进行杆柱设计时，若杆柱超应力，则应选高强度杆或重新确定能满足规定的抽汲参数组合；若最后仍然无法确定，则停止设计，说明配产不合理，有杆抽油方式无法实现配产任务。b.给定产量时的设计人工举升技术 第34页/共202页(3)如果抽油机超扭矩和超载荷，则可更换大型抽油机，重新进行设计。(4)能够基本满足规定产量的抽汲参数可能会有多种组合，则应以系统的效率高、能耗低作为抽汲参数的选择依据。

15、人工举升技术 第35页/共202页3.无杆泵采油1）电潜泵举升技术(1)电潜泵采油装置及其工作原理图4-8 电潜泵采油系统示意图人工举升技术 第36页/共202页(2)电潜泵油井生产系统设计方法设计的任务 电潜泵油井生产系统设计的任务是在满足由油井供液能力所确定的产量的前提下，确定下泵深度、选择泵型和计算工作参数，使其效率最高和能耗最小，并满足以下条件：泵的实际排量应满足要求的油井设计产量，在所选泵的推荐范围内工作；下泵深度不大于油层中部深度；泵的最大外径小于套管内径；进泵气液比小于8%。人工举升技术 第37页/共202页设计计算的主要步骤在已知设计产液量的条件下，根据油层的流入动态（IPR曲

16、线）确定井底流压。并计算其压力分布和气液比，以给定的泵入口压力或泵入口气液比确定下泵深度。以井口压力为起点，向下计算井筒压力分布，求出下泵深度处的压力，即为泵出口压力。泵出口压力与泵入口压力之差即为泵的有效总扬程。气液混合物从泵入口到出口，由于压力不断增加，泵内气液比不断地减小，每一级导叶轮工作条件也将不同。故在设计时，应将有效总扬程分段，假设分为n段，在给定泵的特性曲线的基础上，逐段校核计算排量、扬程和功率(i=1,2,n)；人工举升技术 第38页/共202页计算各段的级数和泵内增温(i=1,2,n)；计算泵功率、效率、级数和液体增温(i=1,2,n)；计算泵出口温度；计算电泵井泵吸入口以上

17、流体的温度分布。潜油电机、潜油电缆的选择。变压器的选择。人工举升技术 第39页/共202页2)水力活塞泵采油(1)水力活塞泵采油系统及装置水力活塞泵采油系统地面流程水力活塞泵油井装置水力活塞泵油井装置水力活塞泵井下机组井下管柱结构和井口地面高压泵机组高压控制管汇动力液处理装置计量装置地面管线人工举升技术 第40页/共202页水力活塞泵采油装置分为三种：固定式、插入式、投入式。水力活塞泵采油装置的工作原理a.开式循环单管封隔器投入式泵的工作原理b.闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵的工作原理c.开式循环平行管柱投入式泵的工作原理人工举升技术 第41页/共202页图4-9 投入式泵的工作原理人工举升

18、技术 第42页/共202页图4-10 开式循环平行管柱投入式泵的工作原理 人工举升技术 第43页/共202页(2)水力活塞泵油井生产系统设计设计方法决定开式和闭式系统；决定油井气体全部泵出，还是放气；选择合适的井下装置；系统工况参数确定；决定建设泵站还是单井系统；选择地面泵；设计动力液系统。人工举升技术 第44页/共202页系统、装置类型及泵型选择a.系统选择一般说来首先考虑开式系统。闭式系统在下述条件中被采用：无合适的原油作动力液，必须使用水基动力液；为了减少添加剂的消耗，要使用闭式系统；建设动力液罐及处理设备的空间有限，如城市、海滨的小块地方，由于闭式系统的动力液设备占地面积小而被采用；海

19、上平台，由于空间的限制和地面失火的可能性，往往采用闭式系统。人工举升技术 第45页/共202页b.放气还是泵出气体c.井下泵安装方式及泵型选择 如果气油比较低，或虽然气油比较高，但泵吸入口压力较高，一般可采用泵出全部气体的井下装置。如果气油比较高，泵吸入口压力又较低，但泵效很低（2030以下），就应当采用放气的井下装置，大部分气体不经过泵采出。井下泵的安装方式，首先应考虑套管型投入式泵（单管柱投入式泵），因为起下泵简单。如果满足不了需要或受条件限制不能使用时，应采用平行管柱式安装方式。尽量不采用固定式或插入式，因为起下泵不方便。根据设计产液量和下泵深度来选择合适的泵。人工举升技术 第46页/共

20、202页(3)水力活塞泵生产系统设计步骤依据油层的流入动态，即IPR曲线确定设计产液量下的井底流压。从井底向上计算井筒压力分布，由泵的充满程度或泵入口压力确定下泵深度。计算井筒温度。计算井筒压力分布。计算动力液排量和泵效。计算功率和举升效率。人工举升技术 第47页/共202页3)水力射流泵采油(1)水力射流泵采油系统。射流泵主要由喷嘴、喉管及扩散管组成。喷嘴是用来将流经的高压动力液的压能转换为高速流动液体的动能，并在嘴后形成低压区。高速流动的低压动力液与被吸入低压区的油层产出液在喉管中混合，流经截面不断扩大的扩散管时，因流速降低将高速流动的液体动能转换成低速流动的压能。混合液的压力提高后被举升

21、到地面。人工举升技术 第48页/共202页图4-11 射流泵采油井下系统示意图人工举升技术 第49页/共202页(2)水力射流泵的工作特性 在动力液压力为p1、流速为q1的条件下，动力液被泵送通过过流面积为An的喷嘴。压力为p3、流速为q3的井中流体则被加速吸入喉管的吸人截面，在喉管中与动力液混合，形成均匀混合液，在压力下离开喉管。在扩散管中，混合液的流速降低，压力增高到泵的排出压力p2，这个压力足以将混合液排出地面。图412 井下射流泵工作示意图人工举升技术 第50页/共202页(3)水力射流泵油井生产系统设计步骤依据油层的流入动态，即IPR曲线，确定设计产液量下的井底流压。从井底向上计算井

22、筒压力分布，由泵的吸入口压力确定下泵深度。确定井筒温度系统的计算。确定井筒压力系统的计算。人工举升技术 第51页/共202页在泵的特性曲线上，找出最高泵效下所对应的扬程。由混合液井口压力，求出泵的混合液出口压力,根据扬程表达式推导压力表达式，然后沿井筒向上求出动力液井口压力。求出泵在此工作条件下的工况参数。人工举升技术 第52页/共202页内内 容容 4 4、压裂技术、压裂技术5 5、调剖堵水决策技术、调剖堵水决策技术6 6、防砂技术、防砂技术7 7、射孔技术、射孔技术8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术101

23、0、稠油开采技术、稠油开采技术3、酸化技术 1、采油方式决策技术2、人工举升技术第53页/共202页 酸化是油气井增产、注入井增注的一项有效的技术措施。其原理是通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸化按照工艺不同可分为酸洗、基质酸化和压裂酸化（也称酸压）。酸洗是将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及垢等，并疏通射孔孔眼；基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性；酸压（酸化压裂）是在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不

24、均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。酸化技术 第54页/共202页1.碳酸盐岩地层的盐酸处理1)盐酸与碳酸盐岩的化学反应酸化技术 第55页/共202页2)影响酸岩反应速度的因素(1)酸岩复相反应速度表达式酸化技术 第56页/共202页(2)影响酸岩复相反应速度的因素 结合实验结果可以知道，影响酸岩复相反应速度的因素有:面容比、酸液的流速、酸液的类型、盐酸的质量分数、温度、压力,以及其它的影响因素，如岩石的化学组分、物理化学性质、酸液粘度等都影响盐酸的反应速度。碳酸盐岩的泥质含量越高，反应速度相对越慢。碳酸盐岩油层面上粘有油膜，可减慢酸岩反应速度。增大酸液粘度如稠化盐酸，由于限制了H+传质速度，也会使

25、反应速度减慢。通过上述分析可看出：降低面容比，提高酸液流速，使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸，以及降低井底温度，均可影响酸岩反应速度，有利于提高酸化效果。酸化技术 第57页/共202页2.酸化压裂技术1)酸液的滤失 为提高酸压裂缝的有效长度和酸压效率，需要控制酸液的滤失，常用的方法和措施有三种。前置液酸压 胶化酸 固相防滤失剂酸化技术 第58页/共202页2)酸液的损耗 影响酸沿碳酸盐岩地层裂缝行进距离(或酸岩反应速度)的因素有：酸液的类型、酸液浓度、注入速度、地层温度、裂缝宽度及地层矿物成分等。图4-13 注入速率对穿透距离的影响酸化技术 第59页/共202页3)酸岩复相反应有效作用距离(

26、1)酸岩反应的室内试验方法 研究酸岩反应的室内试验方法可归纳为静态试验和动态试验两大类。静态试验是将一定体积的岩石放在高压釜内，保持恒温、恒压和一定的面容比，使酸岩在高压釜内静止反应，每隔一定时间取酸样滴定其酸浓度和岩石溶蚀量，作酸岩反应速度随时间的变化曲线。由于静态试验不能反映地下酸岩流动反应的真实情况，因此其数据不能作为酸处理设计的依据，只能作为酸液配方对比的依据。酸化技术 第60页/共202页 动态试验有流动模拟试验和动力模拟试验（俗称旋转圆盘试验）两种。流动模拟试验基本上模拟了酸液在地下流动反应的情况。动力模拟试验是将岩心置于高压、高温反应器中，岩心转动而酸液静止，利用一定的相似模拟处

27、理方法可得出动态试验结果。酸化技术 第61页/共202页(2)裂缝中酸浓度的分布规律 图414 酸沿平板流动反应的俯视示意图酸化技术 第62页/共202页酸化技术 第63页/共202页4)前置液酸压设计 设计内容包括裂缝几何尺寸、缝中酸液温度、酸液有效作用距离、酸压后裂缝导流能力和增产比的计算。酸化技术 第64页/共202页3.砂岩油气层的土酸处理1)砂岩地层土酸处理原理氢氟酸与硅酸盐类以及碳酸盐类反应：氢氟酸与石英的反应：酸化技术 第65页/共202页2)土酸处理设计 土酸酸化设计步骤如下：(1)确信处理井是由于油气层损害造成的低产或低注入量。(2)选择适宜的处理液配方，包括能清除损害、不形

28、成二次沉淀酸液及添加剂等，这需要根据室内岩心实验确定。(3)确定注入压力或注入排量，以便在低于破裂压力条件下施工。(4)确定处理液量。酸化技术 第66页/共202页3)提高土酸处理效果的方法 常用方法：就地产生氢氟酸，以使氢氟酸处理地层深 处的粘土。其它方法：互溶剂-土酸处理、盐酸-氟化酸处理。酸化技术 第67页/共202页4.酸液及添加剂1)常用酸液种类及性能1)盐酸 2)甲酸和乙酸3)多组分酸4)乳化酸5)稠化酸6)泡沫酸7)土酸酸化技术 第68页/共202页2)酸液添加剂1)缓蚀剂2)表面活性剂3)稳定剂4)增粘剂和减阻剂5)暂时堵塞剂酸化技术 第69页/共202页5.酸处理工艺1)酸处

29、理井层的选择应优先选择在钻井过程中油气显示好、试油效果差的井层。应优先选择邻井高产而本井低产的井层。对于多产层的井，一般应进行选择性（分层）处理，首先处理低渗透地层。对于生产历史较长的老井，应临时堵塞开采程度高、油藏压力已衰减的层位，选择处理开采程度低的层位。酸化技术 第70页/共202页对套管破裂变形，管外窜槽等井况不适宜酸处理的井，应先进行修复，待井况改善后再处理。靠近油气或油水边界的井，或存在气水夹层的井，应慎重对待，一般只进行常规酸化，不宜进行酸压。酸化技术 第71页/共202页2)酸处理方式 常规酸化酸化压裂酸处理技术酸化技术 第72页/共202页3)酸处理井的排液 残酸流到井底后，

30、如果剩余压力（井底压力）大于井筒液柱压力，靠天然能量即可自喷。对于这类井，可依靠地层能量进行放喷排液。如果剩余压力低于井筒液柱压力，就要用人工方法将残酸从井筒排至地面。目前常用的人工排液法可分为两大类：一类是以降低液柱高度或密度的抽汲、气举法；另一类是以助喷为主的增注液体二氧化碳或液氮法。酸化技术 第73页/共202页内内 容容 5 5、调剖堵水决策技术、调剖堵水决策技术6 6、防砂技术、防砂技术7 7、射孔技术、射孔技术8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术1010、稠油开采技术、稠油开采技术4、压裂技术1、采

31、油方式决策技术2、人工举升技术3、酸化技术第74页/共202页 水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，不仅广泛用于低渗透油气藏，而且在中、高渗透油气藏的增产改造中也取得了很好的效果。它是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。压裂技术 第75页/共202页 造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层

32、的地应力及其分布、岩石的力学性质、压裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。1.造缝机理图4-15 压裂过程中井底压力变化曲线 (a)致密岩石；(b)微裂缝、高渗岩石压裂技术 第76页/共202页 造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。图4-15是压裂施工过程中井底压力随时间的变化曲线。图中pF是地层破裂压力，pE是裂缝延伸压力，pS是油藏压力。在致密地层内，当井底压力达到破裂压力pF后，地层发生破裂，如图中的(a)所示，然后在较低的裂缝延伸压力pE下，裂缝向前延伸。对高渗或微裂缝发育地层，压裂过程中无明显的破裂显示，破裂

33、压力与延伸压力相近，如图4-15的(b)。压裂技术 第77页/共202页2.压裂液1)压裂液的任务前置液 它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液进入。在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。携砂液 它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。压裂技术 第78页/共202页顶替液 中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并有预防砂卡的作用；注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。压裂技术 第79页/共202页2)压裂液的性能要求1)滤失少2)悬砂能力强3)摩阻低4)稳定性5)配伍性6)低残渣7)易返排8)货源广

34、、便于配制、价钱便宜压裂技术 第80页/共202页3)压裂液类型水基压裂液泡沫压裂液压裂液类型油基压裂液压裂技术 第81页/共202页4)压裂液的滤失性压裂液粘度泡沫压裂液影响因素油藏岩石和流体的压缩性 压裂技术 第82页/共202页5)压裂液的流变性 按照流变特性来分，压裂液可以分为牛顿压裂液、假塑性压裂液和包括宾汉性流体、屈服假塑性流体以及胀流性流体在内的其他流动类型的压裂液。从地面到地下裂缝中基本上可分为四种流动过程，即地面管线、井筒、射孔孔眼和裂缝中的流动。这四种流动基本上分为两大类，即管流及缝流。压裂技术 第83页/共202页 压裂液从泵出口经地面管线-井筒-射孔孔眼进入裂缝，在每个

35、流动通道内都会因为摩阻而产生压力损失，压力损失愈大，造缝的有效压力就愈小，因此压力损失及其影响因素，对准确地确定施工压力和提高能量的利用率有很大影响。一般情况下，由于地面管线比较短，其摩阻可忽略，而井筒、射孔孔眼和裂缝内的摩阻是影响压力损失的主要因素。压裂技术 第84页/共202页3.支撑剂1)支撑剂的性能要求(1)粒径均匀，密度小。(2)强度大，破碎率小。(3)圆度和球度高。(4)杂质含量少。(5)来源广，价廉。压裂技术 第85页/共202页2)支撑剂的类型天然砂人造支撑剂（陶粒）树脂包层支撑剂压裂技术 第86页/共202页3)支撑剂在裂缝内的分布(1)全悬浮型支撑剂的分布压裂技术 第87页

36、/共202页(2)沉降型支撑剂的分市图4-16 颗粒在缝高上的浓度分布压裂技术 第88页/共202页4)支撑剂的选择影响支撑剂选择的因素有：支撑剂的强度粒径及其分布支撑剂类型其它因素(支撑剂的嵌入、支撑剂的质量、密度，以及颗粒圆、球度等)压裂技术 第89页/共202页4.压裂设计1)影响压裂井增大幅度的因素油层特性裂缝几何参数 压裂技术 第90页/共202页2)裂缝几何参数计算模型 目前矿场上使用的设计模型主要有二维（PKN，KGD）、拟三维（P3D）和真三维模型，它们的主要差别是裂缝的扩展和裂缝内的流体流动方式不同。二维模型假设裂缝高度是常数，即流体仅沿缝长方向流动；拟三维模型和真三维模型认

37、为缝高沿缝长方向是变化的，不同的是前者裂缝内仍是一维（缝长）流动，而后者在缝长、缝高方向均有流动（即存在压力降）。国内已研制了拟三维和真三维模型，在地应力和岩石力学资料比较齐全的情况下，应尽可能选用拟三维或真三维模型进行设计。地层条件比较单一时也可采用二维模型。压裂技术 第91页/共202页3)压裂效果预测 压裂后油气井产能预测是进行压裂优化设计的基础。效果预测有增产倍数和产量预测两种，对垂直缝的增产倍数一般可用麦克奎尔一西克拉增产倍数曲线确定，水平缝可用解析公式计算。产量、压裂的有效期和累计增产量等的预测可用典型曲线拟合和数值模拟方法。压裂技术 第92页/共202页4)裂缝参数设计方法 裂缝

38、几何参数计算模型和压裂效果预测模型是裂缝参数优化的基础，设计内容主要包括预测不同裂缝长度和导流能力下的产量、优选裂缝参数、选择支撑剂的类型、支撑剂相关计算以及选择压裂液。压裂技术 第93页/共202页内内 容容 6 6、防砂技术、防砂技术7 7、射孔技术、射孔技术8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术1010、稠油开采技术、稠油开采技术5、调剖堵水决策技术1、采油方式决策技术2、人工举升技术3、酸化技术4、压裂技术第94页/共202页1.选井决策技术研究1)选择调剖井的依据渗透率吸水剖面注入动态压力降落曲线采出程

39、度与含水关系调剖堵水决策技术 第95页/共202页2)知识的不确定性表示方法(1)选择调剖井的依据存在不确定性（模糊性）(2)选择调剖井依据的专家知识表示方法（隶属函数的选取）采用梯形分布。图4-17 升半梯形分布 图4-18 降半梯形分布调剖堵水决策技术 第96页/共202页3)单因素决策渗透率单因素决策吸水剖面决策注入动态单因素决策井口压力降落曲线决策采出程度含水关系单因素决策调剖堵水决策技术 第97页/共202页4)多因素综合决策(1)模糊综合评判的一般模型(2)变权问题 常权满足 ，且诸权是常数，变权也满足权系数之和为1，且参与决策因素的相对权重不变。(3)选井的多因素综合决策 在充分

40、考虑各选井因素的情况下，采用变权的多因素综合评判来选择调剖井。选择调剖井的多因素模糊决策模型如下：调剖堵水决策技术 第98页/共202页2.堵剂决策技术研究堵剂粒径与地层孔喉的匹配关系；堵剂与地层水矿化度的匹配关系；堵剂与地层温度的匹配关系；堵剂与地层水pH的匹配关系。1)堵剂类型的选择2)堵剂用量的计算堵剂类型的选择主要考虑堵剂与地层的配伍性：调剖堵水决策技术 第99页/共202页3.施工参数设计研究1)最佳注入压力设计2)最佳注入压力的修正公式调剖堵水决策技术 第100页/共202页4.效果预测技术研究基本思路：以油藏数值模拟为手段，针对不同类型油藏求出在不同含水期进行整体调剖时其理论的增

41、产效果，并作成预测图版，然后将实际油藏的性质与开发特征跟理论图版匹配便能迅速地预测出该区块实施调剖所能达到的效果。不同地质特征的区块整体调剖效果不同；同一区块在不同开发阶段调剖效果也不一样。出发点：调剖堵水决策技术 第101页/共202页1)方案设计 区块平均渗透率、渗透率变异系数、综合含水这三个指标的不同组合就构成了不同的设计方案。2)方案结果图4-19 某区块V=0.85时的无因次增产效果图调剖堵水决策技术 第102页/共202页3)效果预测流程图4-20 效果预测流程调剖堵水决策技术 第103页/共202页 其它开发指标预测包括提高采收率预测、增加可采储量预测、降水量预测、降低含水上升率

42、预测、经济效益预测。4)其它开发指标预测调剖堵水决策技术 第104页/共202页5.效果评价技术研究1)开采曲线评价图4-21 开采曲线评价调剖堵水决策技术 第105页/共202页2)增产油量评价图4-22 增产油量评价调剖堵水决策技术 第106页/共202页3)水驱曲线评价图4-23 水驱曲线评价调剖堵水决策技术 第107页/共202页4)压降曲线评价图4-24 压降曲线评价调剖堵水决策技术 第108页/共202页5)吸水剖面评价图4-25 吸水剖面评价调剖堵水决策技术 第109页/共202页6.一体化软件设计软件的组成与功能：1)数据处理子系统(1)完成系统所需数据的输入与修改；(2)轻松

43、表格与全屏幕输入。2)选井决策子系统(1)单因素决策与多因素决策；(2)可显示、打印渗透率与吸水百分数概率分布图,吸水剖面直方图等图件与决策报告。调剖堵水决策技术 第110页/共202页(1)可设计最佳施工压力；(2)可根据选井决策、堵剂决策与施工参数决策自动；(3)生成施工设计报告,并能自动传输入office系统。4)施工设计子系统(1)根据实际油藏的参数,与标准图版匹配可预测整体调剖的效果；(2)经济效益预测。5)效果预测子系统3)堵剂决策子系统(1)可根据用户需要建立与修改堵剂库；(2)可根据单井注入动态决策堵剂类型与堵剂用量调剖堵水决策技术 第111页/共202页(1)能显示与打印调剖

44、前后区块的开采曲线；(2)能显示与打印增产效果评价曲线；(3)能显示与打印调剖前后水驱曲线的变化,从而评价增加的可采储量、提高的采收率、降水量、降低的含水上升率等指标；(4)能显示与打印单井调剖前后的压降曲线；(5)能显示与打印单井调剖前后的吸水剖面的变化。6)效果评价子系统7)帮助子系统 系统为用户提供比较详尽的帮助信息,可根据用户需要随时查阅。调剖堵水决策技术 第112页/共202页内内 容容 7 7、射孔技术、射孔技术8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术1010、稠油开采技术、稠油开采技术6、防砂技术1、

45、采油方式决策技术2、人工举升技术3、酸化技术4、压裂技术5、调剖堵水决策技术第113页/共202页 油层出砂是砂岩油层开采过程中的常见问题之一。对于疏松砂岩油藏，出砂是提高采油速度的主要障碍。我国疏松砂岩油藏分布范围较广、储量大，产量占有重要的地位，油井出砂是这类油藏开采的主要矛盾。出砂的危害极大，主要表现为：砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产；出砂使地面和井下设备严重磨蚀、砂卡；冲砂检泵、地面清罐等维修工作量剧增；出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。这些危害既提高了原油生产成本，又增加了油田开采难度。因此，油井防砂工艺技术的研究和发展对疏松砂岩油藏的开采至关重要。防砂与清砂技术是这类油藏正常生

46、产的重要保证。防砂技术 第114页/共202页1.油层出砂原因1)内因砂岩油层的地质条件(1)应力状态(2)岩石的胶结状态(3)渗透率的影响2)外因开采因素(1)固井质量(2)射孔密度(3)油井工作制度(4)其它防砂技术 第115页/共202页2.防砂方法1)制定合理的开采措施 (1)制定合理的油井工作制度，通过生产试验使所确定的生产压差不会造成油井大量出砂。控制生产压差基本上就是控制产液量，限制油层中的渗流速度，从而减小流体对油层砂岩颗粒的冲刷力。对于受生产压差限制而无法满足采油速度的油层，要在采取必要的防砂措施之后提高生产压差，否则将无法保证油井正常生产。防砂技术 第116页/共202页(

47、2)加强出砂层油水井的管理，开、关操作要求平稳，防止因生产压差的突然增大而引起油层大量出砂。对易出砂的油井应避免强烈抽汲的诱流措施。(3)对胶结疏松的油层，酸化、压裂等措施要以不破坏油层结构为前提。(4)根据油层条件和开采工艺要求，正确选择完井方法和改善完井工艺。防砂技术 第117页/共202页2)采取合理的防砂工艺方法机械防砂化学防砂焦化防砂其它防砂方法防砂技术 第118页/共202页表4-1 防砂方法分类防砂技术 第119页/共202页内内 容容 8 8、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术、改善开发效果的宏观决策和单井配置技术9 9、水平井开采技术、水平井开采技术1010、稠油开采技术、

48、稠油开采技术7、射孔技术1、采油方式决策技术2、人工举升技术3、酸化技术4、压裂技术5、调剖堵水决策技术6、防砂技术第120页/共202页 射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。在射孔完井的油气井中，井底孔眼是沟通产层和井筒的惟一通道。如果采用正确的射孔设计和恰当的射孔工艺，就可使射孔对产层的损害最小，完善程度高，从而获得理想的产能。射孔技术 第121页/共202页1.射孔参数设计1)射孔参数优化设计前的准备工作 (1)收集射孔枪、弹的基本数据。射孔弹的基本数据包括混 凝土部的穿深、孔径、岩心流动效率、压实损害参数等；射孔枪参数包括枪外径、适用孔密、相位角、枪的工作压力和发射半径以及适用的

49、射孔弹型号。(2)进行射孔弹穿深、孔径校正。(3)完成钻井损害参数的计算（损害深度、损害程度），它是影响射孔优化设计的重要参数。射孔技术 第122页/共202页2)射孔参数的优选过程(1)建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系数学模型，获得各种条件下射孔产能比的定量关系。(2)收集本地区、邻井和设计井的有关资料和数据，用以修正模型和优化设计。(3)调配射孔枪、弹型号和性能测试数据。射孔技术 第123页/共202页(4)校正各种弹的井下穿深和孔径。(5)计算各种弹的压实损害系数。(6)计算设计井的钻井损害参数。(7)计算和比较各种可能参数配合下的产能比、产量、表皮系数和套管抗挤毁能力降低系

50、数，优选出最佳的射孔参数配合。射孔技术 第124页/共202页2.射孔工艺设计电缆送套管枪射孔1)射孔方式选择油管输送射孔油管输送射孔联作电缆输送过油管射孔超高压正压射孔高压喷射和水力喷砂射孔 根据油藏和流体特性、地层损害状况、套管程序和油田生产条件，选择恰当的射孔方式。射孔技术 第125页/共202页2)射孔枪、弹选择射孔枪：有枪身射孔枪和无枪身射孔枪 射孔弹：目前在生产中普遍使用的是聚能射孔弹 3)射孔液选择对射孔液的性能要求 射孔液总的要求是保证与油层岩石和流体配伍，防止射孔过程中和射孔后对油层的进一步损害，同时又能满足下列性能要求：射孔技术 第126页/共202页(1)密度可调节：为在