采油工程方案设计

1、采油工程方案设计采油工程方案设计20112011年年1 1月月目目 录录一、绪论一、绪论二、基础资料准备二、基础资料准备三、完井工程设计三、完井工程设计四、注水工程设计四、注水工程设计五、采油方式优选五、采油方式优选六、油层改造六、油层改造七、配套工艺设计七、配套工艺设计八、动态监测八、动态监测绪绪 论论 油田开发是一项庞大而复杂的系统工程，油田开发是一项庞大而复杂的系统工程，因此，在油田投入正式开发之前，必须编制因此，在油田投入正式开发之前，必须编制油油田开发总体建设方案田开发总体建设方案，作为油田经济、高效开，作为油田经济、高效开发的指导性文件。采油工程方案是总体方案的发的指导性文件。采油

2、工程方案是总体方案的重要组成部分和方案实施的核心，它在油田开重要组成部分和方案实施的核心，它在油田开发总体方案中起着承上启下的重要作用：发总体方案中起着承上启下的重要作用：它是它是完成油藏工程方案开发指标的重要保障，也是完成油藏工程方案开发指标的重要保障，也是地面工程建设的依据和工作出发点。地面工程建设的依据和工作出发点。油田开发总体部署寄方案编制原则与要求油田开发总体部署寄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开发全过程中系统保护油层的要求与措施完井工完井工程设计程设计注水工注水工程设计程设计采油方采油方式优选式

3、优选油层油层改造改造配套工配套工艺设计艺设计动态动态监测监测作业工作量预测及队伍建设作业工作量预测及队伍建设配套厂站建设配套厂站建设经济评价经济评价采油工程方案编制采油工程方案编制绪绪 论论采油工程方案基本构成图采油工程方案基本构成图设计的依据直接关系到油井产能，贯穿于油田开发的全过程，涉及采油工艺技术的各个方面。主体为方案实施提供辅助设施建设及作业规划。为方案的决策和实施提供依据。方案的总论，针对油田具体情况确定采油工程方案编写的指导思想。绪绪 论论 采油工程系统有两大组成部分：采油工程系统有两大组成部分：l具有一定储存和流动特性的空隙或裂缝介具有一定储存和流动特性的空隙或裂缝介质系统，即质

4、系统，即油藏油藏。l人工建造系统人工建造系统，包括井底、井筒、井口装，包括井底、井筒、井口装置、采油设备、地面设备等。置、采油设备、地面设备等。绪绪 论论 采油工程的任务：采油工程的任务：通过生产井对油藏进行一系列工通过生产井对油藏进行一系列工程措施，使原油顺畅地流入井底，并被经济有效的举程措施，使原油顺畅地流入井底，并被经济有效的举升至地面。升至地面。 采油工程的目标：采油工程的目标：经济有效地将深埋于地下的原油经济有效地将深埋于地下的原油举升至地面。举升至地面。 采油工程的特点：采油工程的特点：l涉及技术面广，综合性强而又复杂；涉及技术面广，综合性强而又复杂；l与油藏工程和地面工程有着紧密

5、的联系；与油藏工程和地面工程有着紧密的联系；l工作对象是生产条件随油藏动态的变化而不断变化的采油井工作对象是生产条件随油藏动态的变化而不断变化的采油井和注入井。和注入井。采油工程方案设计的基本原则：采油工程方案设计的基本原则：（1 1）设计必须要有较强的科学性）设计必须要有较强的科学性 各子系统方案平行研究，相互结合和反馈信息，发挥各各子系统方案平行研究，相互结合和反馈信息，发挥各自优势，提高总体方案设计水平。自优势，提高总体方案设计水平。紧密结合油藏实际，兼顾地面工程要求，符合油田开发的紧密结合油藏实际，兼顾地面工程要求，符合油田开发的总体部署和政策。总体部署和政策。借鉴同类油田的成功经验，

6、分析其已编制方案的特点。借鉴同类油田的成功经验，分析其已编制方案的特点。充分应用前期研究成果和资料。充分应用前期研究成果和资料。采用先进的模拟方法，对涉及的专题开展深入研究，使方采用先进的模拟方法，对涉及的专题开展深入研究，使方案设计有坚实的实验和理论基础，以保证方案决策的科学性。案设计有坚实的实验和理论基础，以保证方案决策的科学性。绪绪 论论 方案是进行油田开发的主要指导性文件，除了按照石油行方案是进行油田开发的主要指导性文件，除了按照石油行业规定进行各项工作外，还要借鉴其他油田已编制业规定进行各项工作外，还要借鉴其他油田已编制 的采油工的采油工程方案的经验，结合本油田采油工程的特点，程方案

7、的经验，结合本油田采油工程的特点， 针对油田开发针对油田开发中的基本问题，全面地开展研究工作，完中的基本问题，全面地开展研究工作，完 成采油工程方案基成采油工程方案基本构成所规定的内容。本构成所规定的内容。对一些特殊性的油藏还应有针对性地开展专题研究。对一些特殊性的油藏还应有针对性地开展专题研究。采油工程方案设计的基本原则：采油工程方案设计的基本原则：（2 2）方案设计内容必须全面）方案设计内容必须全面绪绪 论论先进的，且技术成熟、工艺配套，并对油藏具有良好的适应先进的，且技术成熟、工艺配套，并对油藏具有良好的适应性，能够完成开发方案配产的目标，满足油田开发各阶段生产性，能够完成开发方案配产的

8、目标，满足油田开发各阶段生产的需要；的需要；有良好的可操作性，随着开发过程的推移，在调整上有一定有良好的可操作性，随着开发过程的推移，在调整上有一定的灵活性，并能够在油田开发中最大程度地发挥油井产能；的灵活性，并能够在油田开发中最大程度地发挥油井产能；要最大可能的减少井下作业工作量要最大可能的减少井下作业工作量;从油田开发的总体经济效益出发，不额外增加地面建设投资。从油田开发的总体经济效益出发，不额外增加地面建设投资。采油工程方案设计的基本原则：采油工程方案设计的基本原则：（3 3）必须满足油藏工程和地面建设的要求）必须满足油藏工程和地面建设的要求绪绪 论论油田地质基础资料和油藏工程基础资料油

9、田地质基础资料和油藏工程基础资料基础资料准备基础资料准备 采油工程方案设计是在油田地质和油藏工程设采油工程方案设计是在油田地质和油藏工程设 计的计的基础上进行的。通过上述基础资料的收集、整理与分基础上进行的。通过上述基础资料的收集、整理与分 析，析，建立起便于采油工程方案设计的油藏地质模型和油藏建立起便于采油工程方案设计的油藏地质模型和油藏 开开发动态模型的基本框架，并明确采油工程方案设计的任发动态模型的基本框架，并明确采油工程方案设计的任 务，提出采油工艺特点、关键工艺技术和方案编制重点，务，提出采油工艺特点、关键工艺技术和方案编制重点， 拟订方案编制大纲，为采油工程方案设计确定研究内容、拟

10、订方案编制大纲，为采油工程方案设计确定研究内容、 技术路线，指导方案编制工作的进行。同时，这些资料也技术路线，指导方案编制工作的进行。同时，这些资料也 是方案编制的依据。是方案编制的依据。完井工程设计完井工程设计 完井工程完井工程是由从钻开油层到投产前的一系列单向作是由从钻开油层到投产前的一系列单向作业所组成的，也是衔接钻井工程和与采油工程的系统工程。业所组成的，也是衔接钻井工程和与采油工程的系统工程。它直接影响到油井的产能和油田的开发效益，是采油工程它直接影响到油井的产能和油田的开发效益，是采油工程方案设计的重要组成部分。方案设计的重要组成部分。射孔完井裸眼完井割缝筛管完井砾石充填完井其他防

11、砂筛管、滤管完井完井方式注水工程方案设计注水工程方案设计 对于注水开发的油田，注水是人工作用于油藏对于注水开发的油田，注水是人工作用于油藏保持能量、提高产量和采收率的主要手段。保持能量、提高产量和采收率的主要手段。 注水工艺和注水能力如何满足油藏工程设计的注水工艺和注水能力如何满足油藏工程设计的不同开发阶段油田开发的要求、实现有效注水是采不同开发阶段油田开发的要求、实现有效注水是采油工程方案设计的重要内容。油工程方案设计的重要内容。 采油方式采油方式是任何油田贯穿其开发全过程的基本生产技是任何油田贯穿其开发全过程的基本生产技术，各种采油方式有各自的工作原理、举升能力和对油井开术，各种采油方式有

12、各自的工作原理、举升能力和对油井开采条件的适应性。采油方式的选择与油藏地质特点、油田开采条件的适应性。采油方式的选择与油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及地面环境等密切相关，它直接影发动态、油井生产能力以及地面环境等密切相关，它直接影响原油产量和油田开发效果。因此，采油方式的优选及工艺响原油产量和油田开发效果。因此，采油方式的优选及工艺方案设计在采油工程方案中占有重要地位。方案设计在采油工程方案中占有重要地位。采油方式选择采油方式选择地质研究、油藏工程研究、油井生产条件分析地质研究、油藏工程研究、油井生产条件分析油井产能（流入动态）预测模型油井产能（流入动态）预测模型可供选择的采油方式

13、生产预测计算可供选择的采油方式生产预测计算自喷井自喷井生产系生产系统设计统设计常规有常规有杆泵井杆泵井生产系生产系统设计统设计地面驱动地面驱动螺杆泵井螺杆泵井生产系统生产系统设计设计潜油电潜油电泵井生泵井生产系统产系统设计设计水力活水力活塞泵井塞泵井生产系生产系统设计统设计气举采气举采油井生油井生产系统产系统设计设计预测生产能力预测生产能力计算设备和生计算设备和生产的投资规模产的投资规模采油方式采油方式综合评价综合评价与决策与决策采油方式选择采油方式选择1 1、采油方式优选与工艺方案设计优选图、采油方式优选与工艺方案设计优选图采油工艺采油工艺方案编制方案编制2 2、采油方式综合评价与决策分析、

14、采油方式综合评价与决策分析采油方式选择采油方式选择 现代油田开发的重要标志：由单项技术研究和实施走向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。它所追求的目标是整个系统的最优。统工程来研究和管理。它所追求的目标是整个系统的最优。 因此，油田开发过程中从开发方案的制定、实施、调整因此，油田开发过程中从开发方案的制定、实施、调整到油田开发结束，都将遇到一系列不同层次的决

15、策问题。计到油田开发结束，都将遇到一系列不同层次的决策问题。计算机技术的发展为它提供了强有力的手段。算机技术的发展为它提供了强有力的手段。 “ “采油方式综合评价与决策分析采油方式综合评价与决策分析”是解决石油生产过程是解决石油生产过程中生产要素配置的技术经济问题。其任务是针对油藏和油井中生产要素配置的技术经济问题。其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。原油经济有效地举升到地面。 各种采油方式都有各自的工作理论、举升能力和对油井各种采油方式都有各自的工作理论、举升能力和对油井开采条

16、件的适应性。采油方式与油藏地质特点、油田开发动开采条件的适应性。采油方式与油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及地面环境等密切相关。同时，它又是态、油井生产能力以及地面环境等密切相关。同时，它又是涉及到每口油井和油田开发全过程的基本生产技术。因此，涉及到每口油井和油田开发全过程的基本生产技术。因此，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，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而且直接影响到原油产量和采收率，特别是转入机械采油之，特别是转入机械采油之后，这一问题将更为重要。后，这一问题将更为重要。2 2、采油方式综合评价与决策分析

17、、采油方式综合评价与决策分析采油方式选择采油方式选择2 2、采油方式综合评价与决策分析、采油方式综合评价与决策分析l节点分析法节点分析法采油方式选择采油方式选择 美国美国K.EK.E布朗等人八十年初提出了单井生产系统的节点分布朗等人八十年初提出了单井生产系统的节点分析方法，并用于单井生产系统的技术分析和设计。八十年代析方法，并用于单井生产系统的技术分析和设计。八十年代中期我国开始采用这种方法，并逐步用于采油方式选择。中期我国开始采用这种方法，并逐步用于采油方式选择。 这种方法用于采油方式选择时这种方法用于采油方式选择时存在两个问题存在两个问题：一是以单：一是以单井生产系统为对象，没有从油藏或开

18、发区块的整体动态变化井生产系统为对象，没有从油藏或开发区块的整体动态变化考虑采油方式的选择；二是单井生产系统分析方法只是依据考虑采油方式的选择；二是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。即使进行经济分析，技术指标，从技术角度选择采油方式。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。也只是在静态条件下进行简单的设备投资核算和比较。 八十年代，前苏联学者们提出了等级权衡采油方式选择八十年代，前苏联学者们提出了等级权衡采油方式选择方法，可进行各种采油方式对众多影响因素适应性的权衡分方法，可进行各种采油方式对众多影响因素适应性的权衡分析。其实质就是用等级方

19、法来综合评价各种人工举升方式的析。其实质就是用等级方法来综合评价各种人工举升方式的主要指标，在考虑技术、工艺、使用、经济和社会等诸多因主要指标，在考虑技术、工艺、使用、经济和社会等诸多因素的基础上，选出较适合的人工举升方式。美国学者从八十素的基础上，选出较适合的人工举升方式。美国学者从八十年代以来不断提出一些各种采油方法对各种生产操作条件年代以来不断提出一些各种采油方法对各种生产操作条件 的适应性对比结果，供选择采油方式时参考。的适应性对比结果，供选择采油方式时参考。但该方法把涉但该方法把涉及不同层次的定量和非定量多因素复杂系统的决策问题简化及不同层次的定量和非定量多因素复杂系统的决策问题简化

20、处理，没有把技术、经济和生产操作条件有机地结合起来建处理，没有把技术、经济和生产操作条件有机地结合起来建立完整的决策模型和方法。立完整的决策模型和方法。2 2、采油方式综合评价与决策分析、采油方式综合评价与决策分析l等级权衡法等级权衡法采油方式选择采油方式选择 等级权衡法将人工举升方式的综合参数可细分为两组局等级权衡法将人工举升方式的综合参数可细分为两组局部参数：部参数：一一 组是用来评价某种人工举升法成功应用的可能性组是用来评价某种人工举升法成功应用的可能性，用用X X表示，它采用表示，它采用5 5级评估系数，即级评估系数，即X X4 4为优秀，为优秀，X X3 3为良好，为良好，X X2

21、2为及格，为及格，X X1 1为差，为差，X X0 0 为不可能。为不可能。另一组是用来表征另一组是用来表征某种人工举升法的复杂性、基建投资费用某种人工举升法的复杂性、基建投资费用 、钢材耗量等因素、钢材耗量等因素，用用Y Y表示。它采用表示。它采用3 3级评估系数，即级评估系数，即Y=3Y=3为上等，为上等，Y=2 Y=2 为中等，为中等，Y=1Y=1为下等。等级综合参数用为下等。等级综合参数用Z Z表示，由下式计算：表示，由下式计算：2 2、采油方式综合评价与决策分析、采油方式综合评价与决策分析l等级权衡法等级权衡法采油方式选择采油方式选择根据等级综合参数根据等级综合参数Z Z值的高低选择

22、人工举升方式。值的高低选择人工举升方式。2 2、采油方式综合评价与决策分析、采油方式综合评价与决策分析l综合决策模式和分析方法综合决策模式和分析方法采油方式选择采油方式选择 九十年代初石油大学九十年代初石油大学( (华东华东) )采油研究所在考虑采油研究所在考虑油田开采和采油方式应用特点的基础上应用现代软油田开采和采油方式应用特点的基础上应用现代软件科学理论提出了较为完整的综合决策模式和方法，件科学理论提出了较为完整的综合决策模式和方法，并在我国得到广泛应用。并在我国得到广泛应用。油田开采是一个庞大而复杂的系统工程，采、注井生产系油田开采是一个庞大而复杂的系统工程，采、注井生产系统则是注水开发

23、油田大系统的中心环节，除了与其它各子系统则是注水开发油田大系统的中心环节，除了与其它各子系统紧密联系之外，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，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，才能对采用什么采油方式作出最后的评价和选择。才能对采用什么采油方式作出最后的评价和选择。(

24、1)(1)油田开采和采油方式应用特点油田开采和采油方式应用特点采油方式选择采油方式选择l综合决策模式和分析方法综合决策模式和分析方法油田开采是一个动态过程，原油生产又必须通过分布在油油田开采是一个动态过程，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考虑油田动态变化及单井产能分布规律。时空观出发考虑油田动态变化及单井产能分布规律。采油方式的实施对象是成千上万口油井，机采设备和工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，及其管理维护费用

25、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，为此又需要在技术经而不同采油方式的投入产出比不同，为此又需要在技术经济综合评价的基础济综合评价的基础 上选择采油方式。上选择采油方式。(1)(1)油田开采和采油方式应用特点油田开采和采油方式应用特点l综合决策模式和分析方法综合决策模式和分析方法采油方式选择采油方式选择采油方式综合评价与决策系统的概念框架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在进行各种采油方式对该油田( (或区块或区块) )适应性和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完成油田开发总体方案中油藏工程设计

26、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式（组析的基础上，选择技术上可行、经济上合理的采油方式（组合），并确定举升设备、操作参数和预测工况指标。合），并确定举升设备、操作参数和预测工况指标。系统范围：系统范围：从油藏或区块的整体范围出发，针对处于不同开从油藏或区块的整体范围出发，针对处于不同开发阶段的发阶段的 各类油井可能采取的举升系统。各类油井可能采取的举升系统。系统环境系统环境( (约束条件约束条件) )：油藏地质特征和油藏工程设计油田开油藏地质特征和油藏工程设计油田开发指标、油井与地面条件、举升设备工作参数指标的许用值。发指标、油井与地面条件、举升设备工作参数指标

27、的许用值。(2)(2)采油方式综合评价与决策的基本模式采油方式综合评价与决策的基本模式l综合决策模式和分析方法综合决策模式和分析方法采油方式选择采油方式选择系统组成：采油方式综合评价与决策是油田开发总体方案中系统组成：采油方式综合评价与决策是油田开发总体方案中采油工程方案的一个子系统。采油工程方案的一个子系统。l综合决策模式和分析方法综合决策模式和分析方法采油方式选择采油方式选择 建立包括经济、技术和管理等多因素多层次的综合建立包括经济、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。评价体系和应用模糊评判方法进行综合评价的决策模型。 油井生产系统生产过程动态模

28、拟油井生产系统生产过程动态模拟 建立油井生产系统动态预测模型和确定计算方法；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。动态指标。 综合评价与决策综合评价与决策(2)(2)采油方式综合评价与决策的基本模式采油方式综合评价与决策的基本模式l综合决策模式和分析方法综合决策模式和分析方法采油方式选择采油方式选择26采油方式综合评价与决策因素 综合 指标 经济 技术 其它 按月折算投入产出比 (吨油采出成本，井月商品总值， 井月采出成本：包括动力、人工、 维修及折旧等项费用) 检泵周期 检泵时间

29、机械效率 产油量 地面设备利用率 设备影响因素 设备配套程度 设备安装条件限制（井身结构、井场条件、 安装技术水平等） 含砂 温度 粘度 含蜡 腐蚀 结垢 管理 工人技术水平要求 调参难易程度 检泵作业时间单位时间工作量 后勤维修难易程度 现场可接受程度 油层改造油层改造酸处理技术原理：酸处理技术原理： 通过酸液对通过酸液对岩石胶结物岩石胶结物或或地层孔隙地层孔隙( (裂缝裂缝) )内堵塞物内堵塞物等等的的溶解和溶蚀溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸洗：酸洗：将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中

30、酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的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溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。透性。基质基质酸化：酸化：在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形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。成高导流能力的裂缝。压裂压裂酸化：酸化：配套工艺设计配套工艺设计1 1、解堵工艺设计、解堵工艺设计2 2、防砂工艺设计

31、、防砂工艺设计3 3、清防蜡工艺设计、清防蜡工艺设计4 4、堵水与调剖工艺设计、堵水与调剖工艺设计5 5、清防垢工艺设计、清防垢工艺设计6 6、防腐工艺设计、防腐工艺设计动态监测动态监测 油田投入开发以后，油田投入开发以后，为了及时准确掌握油田生为了及时准确掌握油田生产状况，科学制定各类工艺技术措施，提高油田开产状况，科学制定各类工艺技术措施，提高油田开发管理水平发管理水平，必须通过生产动态监测手段获取各种，必须通过生产动态监测手段获取各种必要的信息。因此，编制油田生产动态监测方案，必要的信息。因此，编制油田生产动态监测方案，要立足于油藏工程方案和采油工程方案等提出的油要立足于油藏工程方案和采油工程方案等提出的油田动态监测要求，参考完井工程、采油方式选择和田动态监测要求，参考完井工程、采油方式选择和注水工艺方案等基本数据，优化油田生产动态监测注水工艺方案等基本数据，优化油田生产动态