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采油工程原理与设计

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分段压裂 压裂优化设计 采油工程 气藏压裂
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《采油工程原理与设计》教学大纲  张琪  绪论  1、了解采油工程研究的主要内容。  第一章    油井流入动态与井筒多相流动计算  1、油井流入动态及采油指数的定义、计算方法  油井流入动态:是指油井产量与井底流动压力的关系。  采油指数:是一个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间的关系的综合指标,其数值等于单位生产压差下的油井产油量。  产液指数:是指单位生产压差下的生产液量。  流动效率:是指该井的理想生产压差与实际生产压差之比。  2、计算并绘制各种 线  3、掌握多相垂直管流流动特征、压力梯 度计算步骤、滑脱损失及持液率定义  滑脱损失:气液两相流在井筒中,由于气体超越液体而产生的损失。  滑脱:气液两相流在井筒中,由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象。  第二章    自喷与气举采油  1、    掌握自喷井生产流动过程、自喷井系统分析方法及应用  自喷井四个流动过程:油层中的渗流、井筒中的流动、在地面管线中的水平或倾斜管流、嘴流。  2、作出地层 油嘴三种流动协调曲线  3、    掌握气举采油原理、采油过程,掌握启动压力、工作压力等概念,了解气举设计的内容和方法     气举采油原理:是依 靠从地面注入井内的高压气体与油层产生流体在井筒中的混合,利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低,将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。  启动压力:随着压缩机压力的不断提高,环形空间内的液面最终将到达管鞋(注气点)处,此时,井口注入压力达到的最高值称为启动压力。  4、气举阀工作原理:气举阀的作用就是降低启动压力和排出油套环形空间中的液体。实质上是一种用于井下的压力调节器。  5、气举设计步骤  第三章    有杆泵采油  1、    掌握抽油装置、抽油泵的工作原理、悬点载荷计算、扭矩因数,了解抽油机悬点运动规律     抽油机、泵工作原理:  抽油机平衡方式、调平衡依据的基本原理:  等值扭矩:就是用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩,两种扭矩下电动机的发热条件相同,此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。  水力功率:是指在一定时间内将一定量的液体提升一定距离所需要的功率。  光杆功率:就是通过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的功率。  扭矩因数:  悬点运动规律的简化方法和精确方法:  2、掌握泵效、充满程度等概念  泵效:在抽油井生产过程中,实际产量一般比理论产量要低,两者的比值就叫泵效。  泵充满程度  冲程损失  3、掌握 影响泵效的因素和提高泵效措施     分析影响泵效的因素:抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩、气体和充不满的影响、漏失影响。  提高泵效措施:选择合理的工作方式、确定合理沉没度、改善泵的结构、使用油管锚减少冲程损失、合理利用气体能量及减少气体影响。  4、了解理论示功图分析  示功图是由载荷随位移的变化关系所构成的封闭曲线图。  理论示功图:以悬点位移为横坐标,悬点载荷为纵坐标。  5、掌握重点示功图的分析     气体影响下的示意图  充不满影响下的示功图  漏失影响下的示功图  折算液面:即把在一定套压下测得的液面折算成套管压力为 零时的液面。  第四章  无杆泵采油  1、    掌握各种无杆泵的组成及泵的工作原理     各种无杆泵的工作原理  各种无杆泵适用条件  第五章  注水  1、掌握水源及水质要求、分层吸水能力研究方法     油田注水要求水源的水量充足、水质稳定。  注水用的水源有四种:地面水源、来自河床等冲积层的水源、地层水水源、油层采出水。  常用水处理措施:沉淀、过滤、杀菌、脱氧、暴晒、含油污水处理。  吸水指数:表示单位注水压差下的日注水量。  视吸水指数:日注水量与井口压力的比值。  比吸水指数:  相对吸水量:是指在同一注入压力下,某一层 吸水量占全井吸水量的百分数。  影响吸水能力的因素:与注水井井下作业与注水井管理操作等有关的因素、与水质有关的因素、组成油层的粘土矿物遇水后发生膨胀、注水井区油藏压力上升。  2、掌握注水指示曲线分析及应用、吸水能力降低原因及改善方法     分层注水指示曲线是注水层段注入压力与注入量的相关曲线。  有效指示曲线:即应用有效注水压力与相应注水量绘制的指示曲线。  分层指示曲线的应用  地层吸水能力降低原因  提高吸水能力措施:压裂增注、酸化增注、粘土防膨。  第六章    水力压裂技术  1、    了解水力压裂过程、造缝机理, 压裂液种类及作用     水力压裂基本原理:主要是通过降低井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态,使原来的径向流动改变为油层与裂缝的近似单向流动和裂缝与井筒间的单向流动,消除了径向节流损失,大大降低了能量消耗,因而油气井产量或注水井注入量就会大幅度提高。  压裂液类型:水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液。  影响压裂液滤失因素:压裂液的粘度、油藏岩石和流体的压缩性及压裂液的造壁性。  破裂压力梯度:是指地层破裂压力与地层深度的比值。  2、    支撑剂及裂缝导流能力  裂缝导流能力:是指油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。  3、影响增产幅度的因素     影响压裂增产幅度的因素主要是油层特性和裂缝几何参数。油层特性主要是指压裂层的渗透率、孔隙度、流体物性、油层能量、含油丰度和泄油面积等:裂缝参数是指填砂裂缝的长、宽、高和导流能力。  第七章  酸处理技术  1、    掌握碳酸盐岩酸处理原理、酸岩反应速度、有效距离等     酸化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。  酸化按工艺不同可分为酸洗、基质酸化和压裂酸化 (酸压)。  酸洗: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结垢等,并疏通射孔孔眼。  基质酸化: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和提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。  酸压: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均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。  影响酸岩反应速度因素:面容比、酸液的流速、酸液的类型、盐酸的质量分数、温度、压力。  酸液有活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离,称为活性酸的有效作用距离。  提高有效作用距离方法:在地层中产生较宽 的裂缝、较低的氢离子有效传质系数、较高的排量及尽可能小的滤失速度。  2、掌握砂岩地层土酸处理原理,了解酸液种类及添加剂     砂岩地层土酸处理原理:  土酸处理工艺:酸处理井层的选择、酸处理方式、酸处理井的排液。  土酸: 10%盐酸和 3%的氢氟酸与添加剂所组成的混合酸液。  第八章  复杂条件下的开采技术  1、了解油层出砂原因、防砂方法、防蜡清蜡方法,掌握人工井壁、粒度中值等  油层出砂原因:内因 力状态、岩石的胶结状态、渗透率的影响)、外因 — 开采因素(固井质量、射孔密度、 油井工作制度、其它)。  防砂方法:制定合理的开采措施、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)、砾石充填防砂方法、化学防砂方法(水泥砂浆人工精铋、树脂核桃壳人工精铋、树脂砂浆人工精铋、预涂层砾石人工精铋、酚醛树脂胶结砂层、酚醛容易地下合成防砂)。  人工井壁:  清砂方法:冲砂和捞砂。  影响结蜡的因素:原油的性质和含蜡量、原油中的胶质、沥青质、压力和溶解气油比、原油中的水和机械杂质、液流速度、管壁粗糙度及表面性质。  油井防蜡方法:油管内衬和涂层防蜡、化学防蜡、磁防蜡技术。  油井清蜡方 法:机械清蜡和热力清蜡(热流体循环清蜡、电热清蜡和热化学清蜡)。  机械清蜡:是指用专门的工具刮除油管壁上的蜡,并靠液流将蜡带至地面的清蜡方法。  热力清蜡:是利用热力学能提高液流和沉积表面的温度,熔化沉积于井筒中的蜡。  蜡初始结晶温度等概念  2、了解出油层水原因、堵水方法、井筒降粘方法,掌握热力采油增产机理     油井出水来源:注入水、边水、底水、上层水、下层水和夹层水。  确定油井见水层方法:综合对比资料判断出水层位、水化学分析法、根据地球物理资料判断出水层位(流体电阻测定法、精温测量法、放射性同位素法)、机 械法找水(压木塞法、封隔器找水)、找水仪找水。  常用稠油开采工艺:蒸汽吞吐采油技术、蒸汽驱采油技术、火烧油层采油技术。  井筒降粘技术:井筒化学降粘技术(作用原理是在井筒流体中加入一定量的水溶性活性剂溶液,使原油以微小油珠分散在活性水中形成水包油型乳状液或水包油型粗分散体系,同时活性剂溶液在油管和抽油杆柱表面形成一层活性水膜,可起到乳化降粘和润湿降阻的作用)、井筒热力降粘技术(热流体循环加热降粘技术和电加热降粘技术)。  第九章    完井方案设计与试油  1、    掌握完井方法及主要特点  射孔枪、射孔弹、射孔液类 型及选择     常用完井方法:裸眼完井、射孔完井、隔缝衬管完井、砾石充填完井。  油田常用射孔工艺设计主要包括:射孔方式选择、射孔枪、弹选择和射孔液选择。  2、掌握储层敏感性定义、诱导油流方法、试油工艺、了解储层伤害原因     五敏性:速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏。  诱导油流方法:替喷法、抽吸法、气举法。  试油工艺  :注水泥塞试油、用封隔器分层试油、中途测试工具试油  水侵对储层的伤害  第十章    采油工程方案设计概要  1、    了解编制采油工程方案的目的及意义、采油工艺方案的基本内    容  查阅本油田采油工程 方案  采油工艺方案基本内容  2、了解采油方式综合评价因素及模型、低渗透油藏总体压裂设计方法  

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