采油课程设计复习总结.doc

1工作液类型选择(已知)及计算配制酸液量、添加剂用量。前置液：缓速盐酸（清水+15%HCl+3.5%SAN-122+2.5%OPZ-3+2.5%LHH-3+2.5%NH4Cl）处理液：缓速土酸（清水+12%HCl+3%HF+3.5%SAN-122+2.5%OPZ-3+2.5%LHH-3 +2.5%NH4Cl）后置液：缓速盐酸（清水+15%HCl+3.5%SAN-122+2.5%OPZ-3+2.5%LHH-3+2.5%NH4Cl）顶替液：防膨剂（清水+3%NH4Cl+1.5%OPZ-3）防膨液作为顶替液使用。添加剂中NH4Cl(粘土稳定剂)为固体，SAN-122为缓蚀剂，OPZ-3为表面活性剂，LHH-3铁离子稳定剂按照处理液：盐酸约1：1的比例设计建议缓速盐酸(前置液和后置液)用量：0.8m3/m建议处理液缓速土酸(处理液)用量：0.8m3/m计算处理液用量：V=0.8*H=0.8*64.5=51.6m（H为射孔段厚度）前置液用量=后置液用量=处理液用量/2=25.8m顶替液用量V顶 = r2(H+30) = 3.14159*（0.071/2）2*(4122.5+30) = 16.44m3 （r为平均油管半径，H为井筒深度，30为余留量）酸液的配制：（1）前置液 后置液（缓速盐酸的配制）由盐酸浓度（31%）可确定该盐酸密度为：1155kg/m3 ，取酸液密度为：1075kg/m3，可按下式计算出配置该盐酸溶液所需的商品盐酸用量： 式中 V1 , V2商品酸和需配置的盐酸的体积，m3； 1 , 2商品酸和需配置的盐酸的密度，kg/m3； C1，C2商品酸和需配置的盐酸的浓度，%。所以可得： V1 = 1075 * 15% / (1155 * 31%) * 51.6 = 23.24 m3 配置烯酸夜所需的清水量为： V清水 = V2 - V1 - V3 式中 V清水清水体积，m3; V3除商品酸和清水外加入酸液中的各种添加剂的总体积，m3。其中 V3 = 51.6 * 8.5% = 4.39 m3所以 V清水 = 51.6 23.24 4.39 = 23.97 m3（2）处理液的配制（缓速土酸）用量的确定 缓速土酸的用量和配方确定后，所需商品酸的用量，可有下列公式进行确定： ， 式中 V1所需商品盐酸的体积，m3；C1商品盐酸的质量分数，%；C1土酸中商品盐酸的质量分数，%；1商品盐酸的密度，kg/m3；Vm土酸体积，m3；V2所需商品氢氟酸的体积，m3；C2商品氢氟酸的质量分数，%；C2土酸中氢氟酸的质量分数，%；2商品氢氟酸的密度，kg/m3；m土酸密度，kg/m3。 所需商品盐酸的用量： V1 = 1066 * 12/(1155 * 31) * 51.6 = 20.28 m3 所需商品氢氟酸的用量：V2 = 1066 * 3/ (1128 * 40) * 51.6 = 3.56 m3 配置土酸所需清水量为： V清水 = Vm - V1 - V2 - V3V清水清水体积，m3；V3除商品酸和清水外假如酸液中的各种添加剂的总体积，m3。 其中 V3 = 51.6 * 8.5% = 4.39 m3所以 V清水 = 51.6 -20.28-3.56-4.39=23.37m3液体添加剂用量液体添加剂用量按下式确定；V添 = V酸 Y添式中 V添添加剂用量，m3；V酸施工所用的酸液总体积。m3；Y添酸液中加入的添加剂的体积分数，%。所以 在缓速盐酸中： V添 = 51.6 * 8.5% = 4.39 m3 在缓速土酸中： V添 = 51.6 * 8.5% = 4.39 m3固体添加剂用量对于固体添加剂，若用量少，一般不考虑加入酸液后酸液总体积的变化，则: W添 = V酸 酸 X添式中 W添添加剂的用量，kg；V酸施工所用的酸液总体积，m3；X添添加剂的质量分数，%；酸酸液密度，kg/m3。所以 在缓速盐酸中： W添 = 51.6 * 1075 * 2.5% = 1386.75kg 在缓速氢氟酸中： W添 = 51.6 * 1066 * 2.5% = 1375.14kg2、酸化工艺、方式选择及施工参数设计计算酸化工艺的确定主要包括选择适当的酸液配方、注酸顺序和酸化方式。由酸液体系选择确定了酸液配方。注酸顺序：前置液、处理液、后置夜、顶替液。注酸方式：封隔器分层酸化。注入方式：油管带封隔器注入。施工时混注液氮，液氮排量90Sm3/min。井口施工压力计算()基质酸化是在低于地层破裂压力的条件下将酸液注入地层。因此，注酸压力应为在地狱破裂压力下计算的井口压力，在破裂压力条件下计算的井口施工压力应是施工的最大井口压力。因为是尾管射孔，即套管射孔井：pmax = pF - pH + ph + pper式中 pmax井口最大施工压力，MPa;ph井筒静液柱压力，MPa;pH酸液在油管内流动摩阻，MPa;pper射孔孔眼摩阻，MPa;pF油层破裂压力，MPa;（1）破裂压力计算油层破裂压力： pF = F H（F地层破裂压力梯度，MPa/m；H酸化地层中部深度，m）已知 F0.022 MPa/m） H =(4014+4122.5)/2= 4068.25 m所以得油层破裂压力：pF = 0.022 * 4068.25 =89.5MPa（2）酸液在井筒中的沿程摩阻计算沿程摩阻包括酸液在井筒中和地面管线中的流动根据流体力学理论，可得： 式中 f酸液摩阻系数，无量纲；L计算管长，m；D酸液流过的圆管直径，m； L酸液密度，kg/m3； 酸液在圆管中的流速，m/s。因为酸液在井筒流动为紊流，雷诺数Re = 2500，f = 0.079/Re0.25 = 0.0112L = 4122.5 m D = (0.076*2500+0.062*1622.5)/4122.5 = 0.0705 m L = 1075 kg/m3 = 4Q/(D2) = 4*2.2/60/(3.14159*0.07052) = 9.40 m/s pft = 10-6 *0.0427*4122.5*1075*9.402/0.0705/2 = 31.1 MPa（3）射孔孔眼摩阻的计算美国AMMOCO采油公司公式： 式中 pper射孔孔眼摩阻，MPa；L酸液密度，kg/m3；Q施工排量，m3/min；Dp射孔孔眼直径，m；Np有效孔数。 pper = 1.79*10-4*1075*2.2/(10322*122*10-6) = 2.76*10 -3 MPa（4）静液柱压力静液柱压力为： 所以静液柱压力为：pH = 10-6*1075*4068.25*9.8 = 42.86 MPa综上，可确定井口最大施工压力： pmax = 89.5-42.86+31.1+2.76*10 -3 = 77.74 Mpa为了不压破地层，建议取施工井口最高限压略小于或等于最大井口施工压力故p=77.74MPa最大排量及实际施工排量的确定考虑张家坪储存存在微裂缝，因此，适当提高施工排量，假设施工排量按如下给出(忽略公式计算)：须二下段：高挤时排量2.2m3/min，低替时排量小于0.5m3/min。所以确定实际施工排量为2.2m3/min。最大排量计算由于实际施工以最大施工排量为依据，按经验确定，一般实际施工排量按下式计算： Q = 0.9 Qmax 所以可确定 Qmax = 2.2/0.9 =2.44 m3/min压裂设备参数确定施工功率按下式计算：W = 16.67 pmax Qmax式中 W压裂所需功率，kW；pmax地面最大泵压，MPa；Qmax最大排量，m3/min。 取高压管汇试压高于最大施工压力6MPa；低压管汇试压取0.4MPa pmax = 77.74 +6 = 83.74 MPa Qmax = 2.44 m3/min W = 16.67*83.74*2.44 = 3406.1 kW压裂车数 ，本设计使用BL1600型压裂车，其单车功率H = 1193 kW，机械功率 = 0.75，则所需压裂车台数为：N1 = W/( H) + (12) = 3406.1/0.75/1193 + (12) =3.8+ (12) 该压裂车单车排量q = 0.688 m3/min，则需压裂车台数为： N2 = Qmax/q + (12) = 2.44/0.688 + (12) = 3.65 + (12) 在允许的情况下的，取上述两者的较大值，即所需压裂车台数为6台。3、 计算注完酸液时的井筒温度数据(用解析模型)，列出数据表并绘制井筒温度分布曲线(不计算注酸时地层温度)。井筒温度计算模型：井筒温度分布计算有数值模拟法和解析法。解析法计算井筒温度分布相对简便，采用如下公式可预测在不同注夜时刻和不同深度处的井筒温度： ， 式中 T(ZH , t)任意深度ZH 处，t时刻的井筒内温度，；地温梯度，/m；Ts注入夜地面温度，；Tb恒温点温度，；Zb恒温点深度，；ZH井筒内任意点深度，m；cL酸液比热容，kcal/(kg)；地层导热系数，kcal/(kgmin)；uT总导热系数，kcal/(kgmin)；Khs钢材导热系数，kcal/(kgmin)；Khan环空液导热系数，kcal/(kgmin)；L井筒酸液密度，kg/m3；dti油管外径，m；rti油管内径，m；Q施工排量，m3/min；井筒在02500m 段：dti = 0.0889m rti = 0.076m 在25004122.5m段：dti = 0.073m rti = 0.062m求得平均值 dti =0.08264m rti = 0.07048m计算思路：油管由不同直径的两段组成，先计算其平均内径rti和平均外径dti ，公式中各物理量中，除T,t,ZH外，其余量已知或可推到出来，而注酸时间t用处理液用量/施工排量得到（t=V处/Q=1407s），推出无因次时间tD=760，带入不同的ZH可得到不同的T，列表作图4、计算注完酸液时的无量纲酸浓度和无量纲矿物浓度(用解析模型)，列出数据表并绘制无量纲径向距离与无量纲酸浓度和无量纲矿物浓度的关系曲线。无量纲酸浓度方程： 无量纲矿物浓度方程： ， ， ， ，其中，NDa=2，NAC=0.02。除RD和CD外，其余量都可以算出，RD取15不同的值时得到对应CD和CmD，列表并作图5、酸化后孔隙度和渗透率计算。孔隙度模型及计算酸化后孔隙度计算公式： 式中Cmj矿物j在半径r处的浓度；Cm0j矿物j的初始浓度； Wj，j第j种酸溶解物的摩尔质量和密度。对于集中参数模型，j=1；对于两矿物模型，j=1，2。由于地层只有不溶矿物和可溶矿物两种，可溶矿物占50%。因此，集中参数模型的解析法， j=1。Cd=10%时, Rd=5.716, Cmd=0.8,Cm0=2550/55*0.5=23.18 Cm=Cmd*Cm0=18.544已知：0=0.03 。所以可得酸化后的为： =0.03+(1-0.03)*(23.18-18.544)*55/2550=12.7% 渗透率模型及计算由于缺乏具体地层的数据，Labrid关系式将得出最保守的设计结果。酸化后的关系式： 式中0，初始孔隙度和酸化后的孔隙度，%；K0，K始渗透率和酸化后的渗透率，mD； M，n经验常数，Fontainbleau砂岩可取1和3。已知：K0 = 0.07 mD 0 = 0.03 = 0.127 所以酸化后的K = 0.07 * ( 0.127 / 0.03 )3 =5.31 mD6、酸化效果预测。对于受污染储层，设储层污染带半径为rd，污染带内渗透率为Kd，酸化半径ra大于等于污染带半径，增产倍比的计算公式为： 式中 re泄油半径，m；rw井筒半径，m；K0储层原始渗透率，mD。假设在酸化过程中，当酸浓度降为初始酸液浓度的0.1倍时（即Cm=0.1），酸液失去活性变为残酸而失去溶蚀能力，即可计算出酸的作用半径r，而后得到rd。注酸时间t = 51.6/2.2 * 60 = 1408s，根据无量纲酸浓度方程作图可得当t=1408s时，tD=760。= = 5.352, = = * 5.352 = 0.399 m所以增产倍比为： 砂岩酸化设计内容：1、酸化设计前准备（选井选层，收集施工井地质资料、储层资料、试油资料、储层伤害资料、井筒情况、生产资料等）。2、酸液体系选择（酸液类型，酸液配方体系，酸盐反应特征等）。3、酸化模型和设计计算（砂岩储层酸化酸浓度及矿物浓度分布，砂岩储层酸化的孔隙度和渗透率分布，砂岩储层酸化效果预测等）。4、酸化施工参数设计及工艺选择（注入方式确定，酸化施工参数设计，酸液用量设计，酸化设备选择，酸化管柱及施工工艺选择）。5、安全注意事项（健康、安全、环保）。6、设备、材料及施工费用预算。7、附图。8、完成并提交酸化施工设计书（包括算画境的基础数据，酸化目的，酸化配方，酸化设计数据，酸化施工程序，酸化施工技术要求及酸化后管理等）砂岩酸化设计原则：1、以油藏和地质为基础，根据开发设计方案要求，合理进行酸化设计的原则。2、正确选井选层。3、对于污染严重的井，设计一接触污染堵塞，恢复地层渗透率，获得最佳产量为原则。4、对于深部酸化为目的的井，设计以达到深部酸化为目的并接触近井地带污染，获得最佳增产效果为原则。5，符合地质条件和具体井况，技术上可行、可操作性强的酸化施工设计原则6、少投入、多产出的经济效益原则。油气井低产可能的原因：1、近井地带渗透率严重下降。2、油层内虽有大量可采油气，