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4(1)采油工程方案设计讲稿2011

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采油 工程 方案设计 讲稿 2011
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采油工程方案设计中国石油大学 (华东 ) 石油工程学院2011年 2月陈 德 春054613963389196井工程设计完井工程是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的工程,是从钻开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流,直至投产的工艺过程组成的系统工程。完井工程设计水平的高低和完井施工质量的好坏对油井生产能否达到预期指标和油田开发的经济效益有决定性影响。完井工程设计是采油工程方案设计的重要组成部分。完井工程设计主要内容:( 1)在油藏地质研究的基础上,根据油田开发与采油工程要求选择完井方式,并提出钻开油层的要求。( 2)考虑油田开发全过程油井产能的变化及所要采取的采油工艺,应用节点分析方法,确定油管尺寸和举升方式并进行生产套管尺寸选择及强度设计。( 3)从钻井和采油工程出发确定套管程序及井身结构,并提出固井要求。( 4)优选完井方式、设计技术方案(如射孔完井的射孔参数优选、射孔方式及工艺设计、砾石充填完井的充填方式、砾石直径选择及工艺参数设计等)。第四章 完井工程设计完井方式 是指油层与井筒的连通方式 。 合理的完井方式要求满足油 、 气层和井筒之间保持最佳的连通条件 , 油 、 气层所受的损害最小 。井方式目前最常见的 完井方式 有 裸眼完井 、 射孔完井 、 衬管完井 、砾石充填完井 等 。不同的完井方式有各自的适用条件和局限性 , 只有根据油气藏类型 、 储层特性和油田不同开发时期的工艺技术要求 , 选择合理的完井方式 , 才能有效地开发油气田 。延长油气井寿命发挥油层潜力满足工艺技术措施要求为井下作业创造良好的条件第四章 完井工程设计完井方式选择的技术要求:井方式( 1) 油气层和井筒之间应保持最佳的连通条件 , 油气层所受伤害最小;( 2) 油气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积 , 油气入井的阻力最小;( 3) 应能有效地封隔油气水层 , 防止气窜或水窜 , 防止层间的相互干扰;( 4) 应能有效地控制油层出砂 , 防止井壁坍塌及盐岩层挤毁套管 , 确保油井长期生产;第四章 完井工程设计完井方式选择的技术要求:井方式( 5) 油井管柱既能适应自喷采油的要求 , 又要考虑到与后期人工举升采油相适应;( 6) 应具备进行分层注水 、 注气 , 分层压裂 、 酸化以及堵水 、调剖等井下作业措施的条件;( 7) 稠油开采能达到注蒸汽热采的条件;( 8) 油田开发后期具备侧钻的条件;( 9) 施工工艺简便 , 综合经济效益好 。第四章 完井工程设计先期裸眼完井示意图 复合型完井方式示意图 后期裸眼完井示意图(1) 裸眼完井方式第四章 完井工程设计裸眼完井方式 优点:油层完全裸露 , 因而油层具有最大的渗流面积 , 这种井称为水动力学完善井 , 其产能较高 , 完善程度高 。裸眼完井方式 缺点:① 不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响;② 不能克服生产层范围内不同压力的油 、 气 、 水层的相互干扰;③ 无法进行选择性酸化或压裂;④ 先期裸眼完井法在下套管固井时不能完全掌握该生产层的真实资料 , 以后钻进时如遇到特殊情况 , 会给钻进和生产造成被动 。第四章 完井工程设计裸眼完井方式 适用地质条件:( 1)岩性坚硬致密,井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩储层( 2)无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层( 3)单一厚储层,或压力、岩性基本一致的多层储层( 4)不准备实施分隔层段,选择性处理的储层第四章 完井工程设计(2) 射孔完井方式① 套管射孔完井优点: 同物性的油层,以避免层间干扰;水和气顶,避开夹层的坍塌;和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。 水泥浆可能损害油气层 。缺点: 善程度较差;四章 完井工程设计(2) 射孔完井方式② 从而降低完井成本 。优点:平衡压力的方法打开油层,有利于保护油层;第四章 完井工程设计射孔完井方式 适用地质条件:( 1)有气顶或有底水、或有含水夹层、易坍塌夹层等复杂地质条件,要求实施分隔层段的储层( 2)各分层之间存在压力、岩性等差异,要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层( 3)要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层( 4)砂岩储层、碳酸盐裂缝性储层第四章 完井工程设计(3) 割缝衬管完井方式割缝衬管完井方式有两种完井工序。井下衬管损坏后无法修理或更换油层不会遭受固井水泥浆的损害;可采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术打开油层;当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。第四章 完井工程设计割缝衬管完井既具有裸眼完井渗流面积大的优点 , 又能防止井壁坍塌 , 同时起到防砂作用 。(3) 割缝衬管完井方式( 1)无气顶、无底水、无含水夹层及易坍塌夹层的储层( 2)单一厚储层,或压力、岩性基本一致的多层储层( 3)不准备实施分隔层段,选择性处理的储层( 4)岩性较为疏松的中粗砂粒储层割缝衬管完井方式 适用地质条件:第四章 完井工程设计(4) 砾石充填完井方式对于胶结疏松出砂严重的地层 , 为了防砂和保护生产层一般应采用砾石充填完井方式 。充填砾石的方法可分为 直接充填 和 预制充填 (双层筛管间加砾石后下入井中 ) 两种;又可分为裸眼砾石充填和套管内砾石充填 。第四章 完井工程设计( 1)无气顶、无底水、无含水夹层的储层( 2)单一厚储层,或压力、物性基本一致的多层储层( 3)不准备实施分隔层段,选择性处理的储层( 4)岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层裸眼砾石充填 完井方式 适用地质条件:( 1)有气顶或有底水、或有含水夹层、易坍塌夹层等复杂地质条件,要求实施分隔层段的储层( 2)各分层之间存在的压力、岩性差异,要求实施选择性处理的地层( 3)岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层套管砾石充填 完井方式 适用地质条件:第四章 完井工程设计(4) 砾石充填完井方式为解决油层出砂问题,还可采用金属纤维防砂筛管、陶瓷防砂滤管、多孔冶金粉末防砂滤管、多层充填井下滤砂器以及化学固砂等方法完井。第四章 完井工程设计( 5) 完井方式选择完井方式选择需考虑的因素油田地质及油藏工程条件 采油工程技术措施要求块状油层增产措施分层注水薄互油层多套油层古潜山油藏气顶、底水油层层间渗透率差异层间压力差异裂缝性地层高陡角地层人工举升防砂调整井腐蚀流体定向井水平井第四章 完井工程设计(6) 水平井完井方式垂直井完井方式有六大类:即射孔完井;裸眼完井;割缝衬管完井;砾石充填完井;预制充填砾石绕丝筛管、全导纤维筛管和多种滤砂管;化学固砂完井。水平井完井除了化学固砂完井很少用外,其它与直井类似。第四章 完井工程设计(7) 水平井完井方式选择① 按曲率半径选择表 3水平井曲率半径分类数据30 ~ 7025 ~ 120150 ~ 600300 ~ 8000水平段 L, 1590 ~ 150300 ~ 1000曲率半径 R, 300º/3020º/30º/30低中高成本50 ~ 100管、裸眼套管射孔、衬管、裸眼完井方式短中长曲率半径表 3据曲率半径选择完井方式因其半径太小,生产套管及井下工具难以弯曲下入水平段,所以只能裸眼完井。第四章 完井工程设计(7) 水平井完井方式选择② 按开采方式及增产措施选择第四章 完井工程设计影响油井射孔井产能的因素分析:孔深、孔密、孔径、相位角、伤害程度、伤害深度、压实程度、压实厚度及非均质性等。实际油井射孔设计中,必须分析上述各因素对油井射孔后产能的影响,建立各因素与油井产能的相关关系,为油井射孔工艺参数的设计提供依据。正确的射孔参数优选取决于以下几个方面:一是对在各种储层和地下流体情况下射孔后产能规律的量化程度;二是射孔参数、伤害参数和储层的流体参数获取的准确程度;三是可供选择射孔枪、射孔弹与类型的系列化程度。4. 2 射孔设计第四章 完井工程设计孔深、孔密与油井产能比曲线在孔密很小时,提高孔密的增产效果明显,但孔密太大还会造成套管伤害,使射孔成本增加。孔眼穿透钻井伤害带后,射孔完井的产能将有大幅度的提高。对疏松砂岩地层孔眼太深会降低孔眼的稳定性。因此, 孔深的选择应以超过钻井伤害带而又不影响孔眼稳定性为宜 。第四章 完井工程设计不同各向异性油层时孔密对产能比的影响当油层各向异性不严重时,若无法穿透地层污染损害区时,则孔深比孔密更重要;当油层的各向异性严重时,无论孔深能否穿透地层污染损害区,都应采用高孔密。第四章 完井工程设计相位角和各向异性对油井产能比的影响在均质地层中, 90°相位角最佳;在非均质严重的地层, 120° 相位角最好。在射孔密度较高情况下或在疏松砂岩地层中,60° 相位角最好。在地层各向异性严重时,应采用180° 和 120° 的高相位射孔;而在各向异性不严重时,应采用 90° 、 60° 或45° 的低相位射孔。第四章 完井工程设计孔径对油井产能比的影响一般认为孔径对产能的影响不大。对于稠油井、高含蜡井、出砂严重的油层,为了减少摩擦阻力、降低流速、减少冲刷作用和携砂能力,应采用直径 大 的孔眼。第四章 完井工程设计油井射孔压实程度与产能比的关系当未穿透钻井污染区时,压实损害程度对产能影响较小;当射孔弹穿透钻井污染区时,压实损害程度对产能影响明显增加。第四章 完井工程设计油井钻井损害程度与产能比的关系当射孔穿透损害区时,损害程度对产能的影响不大;当射孔不能穿透损害区时,损害程度对产能的影响很大。在钻开油气层时使用优质钻井液控制损害程度,使用深穿透射孔射穿损害区来提高产能。第四章 完井工程设计油井钻井损害深度与产能比的关系钻井损害深度越深,油井产能越低。第四章 完井工程设计( 1)射孔参数设计 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定量关系;② 收集本地区 、 邻井和设计井有关资料和数据 , 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;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数 , 优选出最佳的射孔参数配合;⑧ 预测设计方案下的产量 、 表皮系数等 。第四章 完井工程设计( 2) 射孔工艺设计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 。用高密度的射孔液高于地层压力的射孔为 正压射孔 。将井筒液面降低到一定深度 , 形成低于地层压力 , 建立适当的负压的射孔称为 负压射孔 。1)射孔方式选择第四章 完井工程设计具有高孔密 、 深穿透 、 射孔长度不受限制 、 合理负压值 、易于减少射孔对储层的伤害而且安全可靠等特点 , 特别适用于斜井 、 水平井 、 稠油井 。① 电缆输送套管枪射孔A、 套管枪正压射孔 。具有高孔密、深穿透、施工简单、成本低以及可靠性高的优点。B、 套管枪负压射孔 。主要用于中低压油藏,具有负压清洗孔眼的优点。② 油管输送射孔( )射孔方式选择第四章 完井工程设计油管输送射孔和地层测试、投产、压裂酸化、高能气体压裂、防砂联作工艺。③ 油管输送射孔联作 :④ 电缆输送过油管射孔( 合生产井不停产补孔和射开新层位,减少压井和起下油管作业 .⑤ 超高压正压射孔⑥ 高压喷射和喷砂射孔1)射孔方式选择第四章 完井工程设计② 射孔弹生产中普遍使用的是聚能射孔弹,它由弹壳、聚能药罩(金属衬套)、炸药和导爆索组成。2)射孔枪、弹选择① 射孔枪有枪身射孔枪 :特点是爆炸材料与井内液体无接触;爆炸的飞出物和弹筒的碎片残留在壳体内。无枪身射孔枪 :特点是对套管弯曲和有缩径井况具有较好的通过性;射孔后电缆易于提出地面。第四章 完井工程设计3)射孔液选择⑦ 成本低、配制方便。射孔液的性能要求:① 配伍性好; ② 密度可调节; ③ 腐蚀性小;④ 性能稳定; ⑤ 无固相; ⑥ 低滤失;常用的射孔液:① 无固相清洁盐水射孔液; ② 聚合物射孔液;③ 油基射孔液; ④ 酸基射孔液; ⑤ 乳化液射孔液第四章 完井工程设计射孔优化设计工作流程勘探开发方案 参数准备与确定 射孔参数优选 射孔枪、弹优选 负压设计 射孔液优选 射孔方案 射孔施工 质量评价 第四章 完井工程设计( 3) 射孔负压设计负压射孔能改善油气井的生产能力,负压射孔就是射孔时造成井底压力低于油藏压力。负压值是设计的关键。一方面负压使孔眼的破碎压实带的细小颗粒冲刷出来,使井眼清洁,满足这个要求的负压称为最小负压;另一方面该值不能超过某个值以免造成地层出砂、垮塌、套管挤毁或封隔器失效等问题,对应这个临界值称为最大负压。合理射孔负压选择应当是既高于最小负压值又不超过最大负压值。第四章 完井工程设计射孔负压设计经验方法1) 0层K>100 井工程设计射孔负压设计经验方法2)美国岩心公司经验关系Kp 6 m i n 3)美国 气)(i i i 10K/)(第四章 完井工程设计()/300()/300(m a x,m a xm a xm a u 气油)/()/3m a x,m a a a u 气油根据相邻泥岩体积密度测井的计算公式:m a xm i n r e c 有出砂史或含水饱和度高m a xm i n r e c 无出砂史3)美国 石充填完井设计砾石充填完井施工设计的基本原则:① 注重防砂效果 , 合理设计工艺参数和工艺步骤 , 以达到阻止油层出砂的目的;② 采用先进的工艺技术 , 最大限度地减少其对油井产能的影响;③ 注重综合经济效益 , 提高设计质量和施工成功率 、 降低成本 。第四章 完井工程设计设计步骤:( 1)充填方式选择( 2)油层预处理设计( 3)砾石设计:砾石尺寸设计、质量控制和用量计算( 4)防砂管柱设计( 5)携砂液的选择与设计( 6)石充填完井设计第四章 完井工程设计( 2)油层预处理设计根据油层砂样分析化验的结果和防砂井的具体情况 , 确定酸化解堵和粘土稳定处理等措施 , 同时考虑防乳化 、 防止新生沉淀等问题 。 这对于提高施工成功率 、 保证油井产能有着重要的意义 。石充填完井设计( 1)充填方式选择施工设计要形成一套完整的程序,有利于方案的系统化和规格化,从而提高施工设计的质量。根据防砂油层、油井的特点和设计原则等选择出最合适的砾石充填方式。第四章 完井工程设计( 3)砾石设计包括砾石尺寸设计、砾石质量控制、砾石用量计算。① 砾石尺寸设计 :目前普遍使用索西埃 (式 ( 大量实验为基础 ) : (5~ 6)砾石质量控制: 砾石粒度均匀;园 、 球度好;在标准土酸中的酸溶度小于 1% ;砾石试样水浊度不大于 50度;显微镜观察没有两个或多个颗粒结晶块和满足抗破碎试验要求 。③ 充填砾石用量计算: 砾石数量根据要充填部位的体积决定 , 为了保证施工质量 , 设计用量时要考虑足够的附加量 。 一般以多挤入为好 , 可提高防砂效果 。第四章 完井工程设计绕丝筛管 :耐腐蚀 、 工作寿命长 、 外窄内宽的筛缝具有一定的 “ 自洁 ” 作用 、 连续绕丝形成连续缝隙 、 流通面积大 、 在制造工艺上能达到防砂的各种缝隙要求。 其缺点是造价高 。割缝衬管 :缝隙尺寸决定于铣刀的宽度和强度 , 耐腐蚀差 , 尤其是缝隙尺寸易受腐蚀而增大使防砂有效期短 , 但其成本低 。( 4)防砂管柱设计① 绕丝筛管与割缝衬管的比较与选择第四章 完井工程设计③ 筛管直径设计 :筛管直径与砾石充填方式和井身结构有关 , 既要考虑防砂井段的通径 , 又要使充填层有足够的厚度 , 以保证充填层的挡砂能力和稳定性 。② 缝隙尺寸设计 :缝隙尺寸原则上应能满足挡住最小充填砾石的要求。设计计算时缝隙尺寸应等于最小充填砾石尺寸的 1/2~ 2/3。( 4)防砂管柱设计第四章 完井工程设计④ 筛管长度设计 :生产筛管设计长度应超过产层射孔段上、下界各 眼完井的筛管长度应超过扩眼产层上、下界各 1便确保筛管对准产层,获得筛管的最大利用率,有利于提高防砂效果。( 4)防砂管柱设计第四章 完井工程设计⑤ 信号筛管设计 :其作用是向地面施工人员提供井下充填情况的信号。为使施工顺利进行,应根据工艺需要选择不同位置的信号筛管。如常规低密度循环充填选用上部信号筛管;高密度充填选用下部信号筛管,也可省去信号筛管。 信号筛管的缝隙和直径尺寸与生产筛管相同,长度一般为 1~ 2m。( 4)防砂管柱设计第四章 完井工程设计( 4)防砂管柱设计⑥ 光管的设计 :光管是一般油管或套管,位于生产筛管与信号筛管之间或生产筛管与充填工具之间 ,它与井筒的环 形 空 间 储备充填砾石。因为施工结束后,由于砾石的压实或通过炮眼进入油层而使砾石充填的高度下降,这些储备砾石起到补充作用,以防止生产筛管裸露而 使 防砂失效。第四章 完井工程设计( 4)防砂管柱设计⑦扶正器设计 :使用扶正器可使防砂管柱在井筒内处于中心位置,以便砾石能够均匀充填在筛管周围,形成良好的挡砂屏障。如果不使用扶正器或使用数量不够,防砂管柱就可能偏置,使得有一边的砾石充填量减少,甚至完全得不到砾石充填,油层流体流出后直接冲蚀和流过筛管, 导致防砂失败。扶正器的位置及数量的多少根据井筒的具体情况确定。第四章 完井工程设计下冲法充填工具: 先把砾石投入防砂井筒 , 下入有下冲喷头的防砂管柱 , 从油管内泵入工作液 , 冲击砾石使其悬浮在井筒中 , 管柱得以逐渐下放 , 之后砾石沉降在管柱周围形成挡砂屏障;其简单 , 但易造成砾石大小分级现象 , 只适用于浅井和薄层段 。( 4)防砂管柱设计⑧ 充填工具的选用第四章 完井工程设计反循环充填工具: 工作液和砂浆从油套环空泵入井底 , 砾石留在筛管周围 , 返出液进入筛管从油管内返出地面 。 其较为简单 , 砂浆易受套管内壁杂物的污染 , 使充填体渗透率下降 , 且套管柱必须承受充填压力 , 携砂液流速低 , 用液量也较大 , 因此应尽可能少用;( 4)防砂管柱设计⑧ 充填工具的选用第四章 完井工程设计转换充填工具: 工作液和砂浆从油管泵入井底 , 通过转换工具返出液从油套环空返出地面 。 其可避免对砂浆的污染 , 套管也不必承受充填压力 , 携砂液流速度高 , 用液量也小 , 是比较理想的充填方法 ,但其工具结构复杂 、 种类多 、 作业难度较高 。( 4)防砂管柱设计⑧ 充填工具的选用第四章 完井工程设计必须对油层无损害又能达到应用目的。携砂液种类和用量应根据油井的具体情况和工艺要求进行选择和设计。下入防砂管柱 充填前循环洗井 砾石充填 反洗 丢手 投产常规井砾石充填完井施工工艺步骤( 6)施工工艺步骤的确定( 5)携砂液的选择与设计第四章 井工程设计的内容二是利用完井优化设计,根据油藏类型、储层与流体的特性、开发工艺要求和经济指标,在综合分析的基础上,保证油气层与井筒之间保持最佳的连通条件。完井工程设计的两个核心问题:一是从钻开油气层开始到投产的全过程都要保护油气层,发挥油气层的最大产能;第四章 完井工程设计采油工程方案中的完井工程设计不能代替钻井部门进行的单项工程设计,而是以油藏工程和采油工程相结合的观点,从建立油气层与油井的良好通道、发挥油井最大潜力和提高油气田开发整体效益出发,选择完井方式和对完井工程的各个环节提出要求,并制定投产方案。井工程设计的内容第四章 完井工程设计( 1)完井方式选择( 2)打开油层及固井要求( 3)生产管柱尺寸确定( 4)生产套管设计( 5)完井工艺方案设计( 6)投产措施( 7)井工程设计的内容第四章 井工程设计的内容( 1)完井方式选择在有针对性地分析油藏地质特征和油藏工程设计要求的基础上,遵循符合油藏地质特点,满足油田开发的总体需要;有利于油层保护,尽可能减小对油层的损害;从油田开发的全过程出发、满足采油工艺的要求以及经济上可行四项原则。第四章 完井工程设计例如:民 114区块 埋藏深度为 1600m,平均有效厚度为 对渗透率为 效孔隙度为  油井无自喷能力,必须经压裂改造才具有工业性开发价值。属低渗透、低孔隙、低产油田。 含有多套油层,并且有含水夹层,层间差异较大,含油层段长。 储层岩性为细粉砂岩,胶结强度较好,产层出砂不严重。 采用注水开发,油藏工程方案初步确定为分层注水,优先对主力层采用压裂投产。因此根据该区块的地质条件、油藏工程及采油工程分层措施的要求,较理想的完井方式应为 套管射孔完井方式 。第四章 完井工程设计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、完井液 (密度、失水量等 )以及固井水泥返高和固井质量等要求。井工程设计的内容( 2)打开油层及固井要求例如:民 114方案要求:钻井液密度为 水小于 40开油层到完井不宜超过 72小时。采油井水泥返高超过油层顶界 200~ 250 m;注水井超过 200~300 m;人工井底距油层底界不少于 20 m;声幅测井测第一界面,用胶结指数定量评价其质量;变密度测井测第二界面。第四章 完井工程设计( 3)生产管柱尺寸确定在油田正式开发之前 , 编制采油工程方案时 , 按油藏类型及开采方式的要求 , 充分考虑油田开发全过程采油工艺的需要确定油管尺寸 , 然后按确定的油管尺寸选择生产套管尺寸 。 而技术套管 、 表层套管及井身结构由钻井工程根据生产套管尺寸 , 按钻井的需要进行设计 。井工程设计的内容编制采油工程方案必须重点讨论油 、 水 、 气井采出和注入时各种工艺要求的油管尺寸 , 综合各方面因素 , 确保各种采油工艺措施的实施 , 最后确定生产套管尺寸 。第四章 完井工程设计1)自喷井选择油管尺寸对自喷井而言,必须应用压力节点分析的方法,以能获得最大产量(多用于能量充足的油田)和能耗最小(多用于枯竭式开发的油田)为目标函数,进行油管尺寸的敏感性分析。① 根据油藏工程方案应用数值模拟方法预测的生产井生产全过程的最高日产液量和最低流动压力。如果没有这方面数据,也可用流入动态方程( 行预测。② 油管流出动态方程( 井筒多相流计算。( 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计③ 节点分析方法。一般是以油层中部深度为节点,以井口剩余压力(油管压力)为边界条件,设油管下到油层中部,即管鞋压力=油层中部压力。效率分析的不同油管直径的 喷井选择油管尺寸( 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计产量分析的计算喷井选择油管尺寸( 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计应尽量延长自喷期。但是,当油井产量和流动压力满足不了油藏工程要求时,也要提前转入人工举升方式。当油层产出的气液比不足或管鞋压力不小于流动压力时油井必然停喷。未来 时的产量和压力即为停喷产量和停喷压力。 自喷期分析曲线1)自喷井选择油管尺寸( 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计① 预测油井高含水期日产液量 , 因为油井含水超过 90%再采取提液措施效果不理想 , 一般可以预测到含水 85%~ 90%。② 测算泵的理论排量 , 泵效可初定为 50%~ 75%( 泵挂深度深或气油比高或油粘度高的井 , 选低值 ) 。 按预测的日产液量和泵效推算需要的理论排量 。③ 按要求的理论排量选择泵型和泵径 。④ 根据预测泵的理论排量 , 初选油管尺寸和套管尺寸 。 对有特殊要求的油井 , 还要考虑抽油杆最大外径和清防蜡措施复核油管尺寸 ,进而复查套管尺寸 , 选定特种泵和进油设备后 , 还要根据它们的最大直径复核套管尺寸 。2)有杆泵抽油井油管及生产套管尺寸的确定步骤( 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计水力活塞泵具有排量范围宽( 30~ 1274m3/d),扬程高 (3500m~ 5486m),能够适应中粘和高凝油采油的特点。确定步骤:①预测油井高含水期日产液量。②选定泵型并测算泵的理论排量。③查水力活塞泵技术参数,找出泵的最大外经、配套的油管尺寸、工作筒最大外经,再考虑管柱结构最后确定套管尺寸。3)水力活塞泵井油管及生产套管尺寸的确定步骤( 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计电动潜油泵适应于中高排量(适用于 51/250m3/d,适用于 7400m3/d)、低中粘度、低含砂、扬程小于 2500m,定向井、普通稠油井、防砂井都可以使用。电动潜油泵抽油井油、套管尺寸选择步骤与水力活塞泵相同。4)电动潜油泵井油管及生产套管尺寸的确定步骤( 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计气举采油对含砂、中低粘度、高气油比、深井(扬程可达 3000m,最大可达 3658m)、高产(产液量可达 3180m3/d)、定向井等条件的适应性好。气举井油、套管尺寸选择步骤与自喷井相同,也可以用压力节点分析方法确定。5)气举采油油管及生产套管尺寸的确定步骤( 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计根据油藏工程设计确定的不同开发阶段油水井产量及注入量,对管柱尺寸进行产量、粘度和摩阻敏感性分析,以确定出油水井生产管柱尺寸。油管直径 ( 井号38 0 2 76 它表 4井油管直径对产液量的敏感性分析数据表(产液量 t/d)油管直径 ( 注入量 ( m 3 /d )62 69 6 88 它表 4水井油管直径敏感性分析数据表 (压力损失 3)生产管柱尺寸确定第四章 完井工程设计例如:民 114区块油管尺寸的确定 根据举升方式确定选用 32泵和 38泵的杆式泵抽油。可采用 2油管,但该区块原油凝固点较高、容易结蜡、为便于作业, 推荐21/2油管 。 根据增产措施要求确定选用 21/2油管可明显降低油管摩阻及井口压力, 推荐生产套管为 51/2。第四章 完井工程设计第四章 完井工程设计常规管式、杆式泵与油套管的匹配关系表泵类型 泵公称直径 (接油管外径 (论排量(m3/d)最大外径(荐套管尺寸 (非防砂井 2 ~ 5 12管式泵 38 ~ 5 1244 ~ 5 1232 ~ 5 12杆式泵 38 02 5 1244 02 5 12注:理论排量按冲次为 6/冲程为 3 米。民 114 压裂时不同排量时油管内摩阻及井口压力计算值油管内径mm(管摩阻 (井口压力 (m3/m3/m3/m3/m3/m3/) 1/2) ) 4)生产套管设计第四章 完井工程设计在任何地质和工况下,生产套管都能承受地层外压力,也能承受套管内各种技术措施高压的考验,因此必须做好套管抗拉、抗挤、抗内压的设计。● 抗拉:根据井深选择套管的钢级和壁厚● 抗挤:要考虑套管掏空深度、盐膏岩层、坍塌层和断层滑动等因素所产生的外挤力● 抗内压:要考虑高压压裂酸化、高压高温注汽、高能气体压裂等所产生的内压力1)安全要求● 射孔后套管不裂不变形● 高压油气井套管螺纹密封,在套管中下封隔器完井,一旦封隔器失灵,套管能抗内压● 在盐岩层生产套管或技术套管能抗外挤力,不损坏、不变形● 压裂及酸压能抗高压的内压● 出砂地层能抗外挤力● 注蒸汽热采井能抗高温、套管应提预应力,在套管伸缩状态下保持螺纹密封● 注水、注气、注汽时能长期经受高压、高温考验● 排液掏空能承受外挤力而套管不变形第四章 完井工程设计2)完井及开发的要求生产套管设计的内容 主要包括生产套管尺寸确定、套管强度及不同壁厚套管下入程序要求和保护措施以及套管密封性要求等。生产套管尺寸 是根据已确定的生产管柱接箍外径和井下设备的最大外径 , 在保证留有一定间隙的条件下确定的 。 间隙大小要考虑到采油 、 井下测试和作业的需要 。套管强度和密封性要求 应根据采油 、 注水和井下作业时可能达到的井筒压力以及地应力和地层岩性 , 按有关行业标准的规定来确定 。第四章 完井工程设计( 4)生产套管设计1)根据腐蚀环境选钢种含硫化氢井作套管设计时,应作出井眼温度曲线(包括静态地温曲线、流态温度分布曲线),然后根据温度分布选用不同钢种和钢级。二氧化碳腐蚀井。二氧化碳引起电化学腐蚀,采用高含铬钢。氯化钠和硫酸盐等腐蚀井。可选用含铬钢。一般情况下多采用定期加缓蚀剂的办法,减缓套管的腐蚀第四章 完井工程设计( 4)生产套管设计2)根据密封和载荷选螺纹一般根据内压和井况进行选择3)根据载荷作出强度设计,选择钢级和壁厚● 抗挤强度。包括纯外压和抗挤强度和在拉力作用下抗挤强度的降低。● 管体抗拉屈服强度● 抗内压强度。包括管体内压屈服强度和螺纹内压密封压力,外压和内压同时作用的抗内压强度。● 螺纹连接强度。包括单向拉伸螺纹连接强度和在弯曲与内压同时作用下连接强度的降低。第四章 完井工程设计( 4)生产套管设计例如:民 套管柱强度设计推荐方法 》 设计油层 100用公称直径 级 厚 )油层套管抗外挤强度校核: 油层部位套管选用钢级 称直径 2)油层套管抗内压强度校核: 钢级 厚 四章 完井工程设计例如:民 114区块套管 最终推荐方案油层套管从油层顶界以上 级 厚 油层顶界 100称直径 四章 完井工程设计在对影响射孔效果的孔密、孔径、孔深、相位角、布孔格式等因素分析研究的基础上,应用 “ 射孔参数优化设计软件 ” 进行射孔参数的设计,并从系统保护油层的角度出发优选射孔液、射孔方式和工艺。射孔枪型射孔弹径孔密孔径孔深相位角布孔格式计算产量产率比表 4孔参数设计结果表第四章 完井工程设计( 5)完井工艺方案设计 (如:射孔工艺方案设计)密影响第四章 完井工程设计例如:民 114区块射孔工艺方案设计20 30 40 50 60 700 50 70 91 11 38121620242832产能比孔深, - 6 民 114 孔深—井工程设计20 30 40 50 60 114 井工程设计5 10 15 20 25 300 80 01 2 孔 / 米图 2 114 井工程设计表 2射孔枪与套管优配表射孔枪外径 (m m ) 最小适用的套管尺寸 (m m )单边间隙 (m m )73 127 1789 127 9102 139 . 7 8. 8表 2512套管与各枪配合表套管尺寸(m m )射孔枪外径 (m m ) 单边间隙 (m m )73 23. 3139 . 7 89 15. 3102 8. 井工程设计 90相位角螺旋布孔 孔密为 16孔 /孔有效负压差值为 射孔液从井口降低 810用无固相、低滤失的 议进行油管传输氮气正压射孔新技术试验。滤失的 %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
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本文标题:4(1)采油工程方案设计讲稿2011
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