钻采工程

采油(液) 指数：
？
单位生产压差下油井产油(液) 量，反映油层 性质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面积等 与产量之间关系的综合指标。
第一章 油井流入动态
1.1 单相液体流入动态
当油井产量很高时，井底附近将出现非达西渗流：
Pr Pwf Cq Dq2
第一项是粘滞阻力项，它与产量呈线性关系； 第二项是惯性阻力项，它与产量的平方呈正比关系。 当产量较低时可将惯性阻力项忽略，便称为达西渗流定律的 表达式；产量较高时，惯性阻力将起主要作用。
(2) 采油井生产系统设计与动态预测
(3) 采油井生产系统工况校核分析与诊断
绪
论
5.采油方式(油气举升方式)
自喷采油
采 油 方 法 分 类
利用油层自身能量将 原油举升到地面的采 油方式 人工给井筒流体增加 能量将井底原油举升 至地面的采油方式
人工举升采油
第一章 油井流入动态
油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系。 它反映了油藏向井的供油能力，反映油藏压力、油层物性、 流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响，是采油工程与油 藏工程的衔接点。通过油井流入动态研究为油藏工程提供检验资
第一章 油井流入动态
目前还没有一个水平井的解析模型可以综合地解决
非均质性、多相流体、非稳态流和井筒变质量流动阻力、 加速度、重力影响等因素。
水平井的解析模型形式比较简单，计算时所需参数
较少，计算量小。通过水平井解析模型计算得到的水平 井产能，可作为筛选水平井时的参考。
第一章 油井流入动态
2.模拟法：物理模拟和数值模拟。 物理模拟是利用物理现象的相似性，通过物理模型直观 的模拟水平井渗流场，为数学模型的研究提供依据。经典的 物理模拟方法是电模拟实验方法。自1950年代起，人们开始
1.1 单相液体流入动态
对于非圆形封闭泄油面积
的油井产量公式，可根据泄油 面积和油井位置进行校正。
re X rw
泄油面积形状与油井的位置系数
第一章 油井流入动态
1.1 单相液体流入动态
单相流动时，油层物性及流体性质基本不随压力变化，达西
渗流产量公式可表示为:
qo J ( Pr Pwf )
第一章 油井流入动态
1.1 单相液体流入动态
Pr Pwf q
C Dq
由试井资料绘制的 Pr Pwf / q ～ 斜率为D，其截距则为C。


q
直线的
第一章 油井流入动态
(2) 水平井单相液体产能计算模型
0.543kh h o / o Bo Borisov模型： J h ln4reh / L h / L lnh / 2rw s
第一章 油井流入动态
3.水平井产能的计算与分析
(1) 四种常用水平井产能计算公式的对比 临盘大芦家油田馆三5层参数表
油田 油层水平渗透率 (×10-3μm) 油层有效厚度(m) 临盘大芦家油 田馆三5层 60 4 计算时间 油层垂向渗透率 (×10-3μm) 原油密度(kg/m3) 2001年 4月 20 910
Giger模型： J h
0.543kh h o / o Bo 2 1 1 L / 2reh ln h / L lnh / 2rw s L / 2reh
第一章 油井流入动态
Joshi模型：
Jh 0.543kh h o / o Bo 2 2 h / 22 2 2 a a L / 2 ln h / L ln s L/2 hrw / 2
100
150 200
3.11
3.89 4.71
2.93
3.70 4.49
2.74
3.50 4.27
2.56
3.30 4.05
2.40
3.12 3.85
2.25
2.95 3.66
250
300
5.61
6.624
5.36
6.33
5.11
6.04
4.86
5.75
4.62
5.47
4.40
5.21
第一章 油井流入动态
油气高效入井
经济有效举升
油气田开发效益
绪
(1) 油气高效入井
论
技术措施：通过各种物理、化学等作用处理油气层。
酸处理技术
堵水、调剖
补孔改层 清防蜡
压裂技术
波场处理技术 微生物技术 热力技术
清防砂
防垢、防腐
……
……
绪
(2) 经济有效举升
论
采油方式选择与 决策分析
4.58 5.46
3.73
4.53 5.40
3.68
4.48 5.34
3.63
4.43 5.28
(1) 油层的垂向渗透率减小(即渗透率各向异性指数增大) 会引起 垂向流动阻力增加和油井产量下降。 (2) 随着水平井水平段长度的增加，油层渗透率各向异性指数对 水平井产能的影响程度降低。
第一章 油井流入动态
地下原油粘度 (mPa· s)
井眼半径(mm)
11
124.26
原油体积系数 (m3/ m3)
油藏泄油半径(m)
1.085
200
第一章 油井流入动态
不同公式计算的水平井产能结果对比表
指标 垂直井 1.470312 水平井(水平段长度为200m) Borisov 6.796834 4.622716 Giger 7.135247 4.85288 Joshi 6.608792 4.494823 Renard 6.838291 4.650912
第一章 油井流入动态
(3) 油层水平渗透率和渗透率各向异性的影响 从计算模型分析，水平井采油指数随油层水平渗透率
的增加而增大，但产能比不随油层水平渗透率变化而变化。 实际上，多数储层都存在不同程度的各向异性，即水
平方向的渗透率不等于垂向渗透率。对于水平井来说，储 层的垂向渗透率对产能有更重要的影响，其值减小会引起 垂向流动阻力的增加和产油量的下降。
0.543kh h o / o Bo Renard & Dupuy模型： J h ' cosh1 X h / L ln h / 2rw s


……
第一章 油井流入动态
国内外学者主要采用解析法和模拟法来研究水平井的 产能。 1. 解析法研究水平井产能， 一种方法是从数学模型出发，通过相应的假设条件， 简化方程的初始、边界条件，推导出单相流或多相流的水 平井产能公式的解析解； 另一种方法是利用保角变换、镜像映射、势的叠加原 理及等值渗流阻力法等方法通过相应变换得到水平井的产 能公式。
(3) 70～80年代多种油藏类型采油工艺技术发展阶段
(4) 80～90年代采油工程新技术重点突破发展阶段
(5) 90年代中期以来采油系统工程形成和发展阶段
绪
采油工程技术面临难题：
高含水油田开采 低渗透油田开发
论
西部沙漠超深油田开采
海洋和滩海油田开发(特别是深水)
稠油和超稠油油田开采
但从增产的角度看，相对于直井 而言，当水平井长度给定时，油
藏厚度越小，水平井与直井的产
率比越大，钻水平井可获得更大 的产量增量倍数，因此水平井更
适合于薄油层。
第一章 油井流入动态
油层有效厚度对水平井与垂直井产能比影响结果表 (假定垂直井与水平井的泄油半径相同)
油层有效厚度(m) 水平井水平段长度(m) 2 4 6 8 10 12
第一章 油井流入动态
当β=0.25时，储层具有足够高 的垂向渗透率，天然裂缝性储层多属
于这种情况。此时高的采油指数比显
示这类储层很适合于钻水平井。 对于β=3的厚储层，从采油指数比 来看，相对于直井来说，水平井未表 现出明显的经济效益。这时，可考虑 在水平井中进行水力压裂来改善储层
图2 渗透率各向异性指数和储层厚度 的垂向渗透率。 对水平井和直井产能指数比的影响
(4) 偏心距的影响
图3
水平井偏心示意图
第一章 油井流入动态
图4
偏心距对水平井产能的影响图
第一章 油井流入动态
偏心程度是指两 计算结果是指不同偏 倍的偏心距与油 心距条件下水平井产 偏心距对水平井产能影响结果 层厚度之比 能与偏心距为0时的 产能之比 水平井水平段长度(m)
偏心程度(%) 0 20 40 100 1 0.998825 150 1 0.99901 200 1 250 1
第一章 油井流入动态
1.1 单相液体流入动态
3 o Bo (ln X S ) 4 C 2ko ha
2 B 13 o D 1.3396 10 4 2h2rw
胶结地层的紊流速度系数：
1.906 10 k 1.201
7
1.08106 非胶结地层紊流速度系数： k 0.55
料；为采油工程的下一步工作提供依据；检查钻井、固井、完井
和各项工艺措施等技术水平的优劣。 油井流入动态曲线(IPR曲线) ：
表示产量与井底流压关系的曲线，简称 IPR曲线。
第一章 油井流入动态
1.1 单相液体流入动态
(1) 垂直井单相液体流入动态模型 供给边缘压力不变稳态条件，油井达西渗流产量公式为：
计算结果表明：
(1) 油层有效厚度和水平井水平段长度越大，水平井可获得 的采油指数越高。但从产能比的角度看，在油层厚度相同的 条件下，水平井水平段长度越长，产能比越高；而在水平井 水平段长度一定时，薄油层比厚油层钻水平井可获得更大的
产能比。
(2) 在其它参数一定时，水平井与垂直井的产源自比随油层厚 度的增加程度趋于下降。
…… 要求：采油工程技术达到更高的水平，以创造更高的效益。
绪
3.采油工程的任务
论
当前和未来采油工程的两大任务：
如何采用先进适用的技术提高已开发油气田采收率、
提高油气井产量以及降低油气生产成本？
如何依靠技术进步和技术创新将未投入开发的油田投
入开发？
绪
4.课程主体内容
论
采油方式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采条 件的适应性。 (1) 采油方式选择
现代钻采工程
—采油工程
陈 德 春
Tel: 0546-8395655、13963389196 E_mai: chendc@ chendechun2001@ 中国石油大学(华东) 石油工程学院
2009年10月
绪
1.采油工程
论
油田开采过程中根据开发目标通过生产井和 注入井所采取的工程技术措施的总称。
在实验室应用电模型研究水平井生产动态。通过电模拟实验，
研究者可以直观的模拟水平井的渗流场，测量各点的压力和 电流，描绘出等势线、流线的分布，研究水平井压力动态与
产能的关系。
第一章 油井流入动态
水平井产能的数值模拟方法主要包括两种：
一种是根据水平井的特点，从数学模型出发，给出 有效的解法，然后设计软件。 另一类是在直井模拟软件的基础上，准确地表述水 平井(例如，流入动态的计算、井筒内压力降的描述以及 网格的局部加密等) 来模拟水平井的开发。
qo 2ko h( Pr Pwf ) a 1 o Bo ln X s 2
圆形封闭油藏拟稳态条件，油井达西渗流产量公式为：
2ko h( Pr Pwf ) qo a 3 o Bo ln X s 4
第一章 油井流入动态
第一章 油井流入动态
油层渗透率各向异性指数对水平井与垂直井产能比影响结果表
水平井各向异性指数 水平段长度(m) 100 1 3.08 1.2 3.04 1.4 3.00 1.6 2.95 1.8 2.91 2 2.87
150
200 250
3.86
4.68 5.57
3.82
4.63 5.52
3.77
产液指数 t/(d· MPa)
产能比
计算结果表明： 四种水平井产能计算公式的计算结果 相差不大，Giger公式计算的采油指数稍高，Joshi公式计算 的采油指数稍低。
第一章 油井流入动态
(2) 水平井段长度(L) 和油藏厚度(h) 的影响 根据Joshi公式，在厚油层中
钻水平井可获得高的绝对产能。
实现入井油气等流
体向地面的流动。
保证生产系统运行效率和 油气资源开发经济效益。
绪
论
2.采油工程技术水平情况
中国采油工程技术大致经历了5个阶段 采油工程技术是决定油田产量高低、采油速度 (1) 50～60年代初的探索、试验阶段 快慢、最终采收率大小、经济效益的优劣等重要问
(2) 60～70年代分层开采工艺配套技术发展阶段 题的关键技术。