采油气科学与技术新进展

一口井由井筒，井口和一条生产线组成，在油藏和地面设施之间提供连接。

油层套管:用于封固油气层的套管。

油管:采油时下入油层套管中的管柱，提供油流通道。

封隔器：指具有弹性密封元件，并借此封隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间环形空间，并隔绝产层，以控制产液，保护套管的井下工具。

节流阀：控制流体流量的阀门。

射孔：是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管，水泥环和部分地层，建立油气层和井筒之间的油气流通道工艺。

油井组成：由上到下，采油树，井口，表层套管，技术(中间)套管，生产(油层)套管，油套环空，油管，井下节流阀，封隔器，套管射孔，油层。

完井：油气井的完成方式，即根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。完井方式:裸眼完井，裸眼砾石充填完井，套管射孔完井，水平井割缝衬管完井。

生产系统要素:油藏，井筒生产管柱井口，井，油管井底，井口，处理设备，管道，储存运输。

自喷井基本流动过程:油藏到井底的流动Pwf，井底到井口流动Pwh，井口通过油嘴的流动Pdsc，油嘴到分离器的流动Psep

IPR曲线:表示井产量与流压(油藏驱动力)关系的曲线，又称指示曲线。反映了储层向井筒供液的能力。

储层流体三种类型:不可压缩流体(Vorp与p无关)微可压缩流体(Vorp随p出现微小改变)可压缩流体(Vorp随p出现较大改变)

流体流动状态:稳定流，不稳定流，拟稳定流。

流体流动几何特性:径向流(从边界深处向井筒)线性流(裂缝到井筒)球形流/半球形流

储层中多相流体流动相数量:单相流，两相流，三相流。

表皮系数:衡量油井不完善程度

S＞0，渗流条件改善，有效渗透率提高，s=0，裸眼完井表皮系数为0，s＜0，存在污染区，有效渗透率降低。

油井产能指数PI:单位生产压差下的油井产量，若油井产量为产油量，则产能指数为采油指数。

层流Re＜2300，过渡流2300＜Re＜4000湍流Re＞4000

干气:标准状态下，1m3井口流出物中，C5以上重烃含量低于13.5cm3的天然气湿气:标准状态下，1m3井口流出物中，C5以上重烃含量高于13.5cm3的天然气。凝析气:当地下压力，温度超过临界条件以后，液态烃逆蒸发产生的气体。

气井中的垂直两相流:

泡状流:①液相连续，气相不连接。②气泡多数呈球形③管子中心气泡密度大，有趋中效应

段塞流:①大气泡与大液块交替出现，形如炮弹②气弹间液块向上流动，夹有小气泡③气弹与管壁间液层缓慢向下流动。

过渡流:①破碎的气泡形状不规则，有许多小气泡夹杂在液相中②贴壁液膜发生上下交替运动，从而使得流动具有震荡性。出现范围:是一种过度流，一般出现在大口管中，小口径的管中观察不到。

环状流:①贴壁液膜呈环形向上流动②管子中部为夹带水滴的气柱③液膜和气流核心之间存在波动界面。

细束环状流:无

排水采气的必要性:气井出水是气田开发过程中影响产量稳定和采收率的主要因素之一，它一方面会导致气井产量急剧下降，另一方面地层中出水封隔储层，致使大量天然气储量无法有效采出，降低采收率。

积液:由于气井在生产时无法将井中的液体举升至地面上造成的。

气井积液来源:①锥进水，含水层中的水，储层自由水②碳氢化合物中的凝析水③凝析水

积液的识别:①产量递减曲线分析②油管压力降低，套管压力增加③压力测试显示页面的界面。

积液排除的方法:气举，压缩，速度管柱，抽汲，电潜泵，柱塞举升，泡沫

柱塞举升:气井利用自身原有地层能量，把柱塞段作为气体和液体之间的固体分界面，在井筒油管内推动柱塞举升液体的一种排水采气工艺。

泡沫排水采气技术:向井筒内注起泡剂，与井筒积液混合后，产生大量泡沫。后气流把泡沫带到地面。

压裂：用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减小油、气、水的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的效果。

压裂的种类：(根据造缝介质不同)：高能气体压裂、干法压裂、水力压裂

水力压裂的工艺过程：憋压→造缝→裂缝延伸/充填支撑剂→裂缝闭合

憋压：利用地面高压泵组，将一定粘度的液体以大大超过地层吸收能力的排量泵入井中，在井底憋起高压；

造缝：当该压力克服井壁附近地应力达到并超过岩石抗张强度后，地层破裂并产生裂缝；

裂缝扩展、充填支撑剂：当裂缝延伸一段时间后，继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝继续延伸并在裂缝中充填支撑剂；

放喷、裂缝闭合：泵注完毕后，通过破胶使压裂液粘度降低，并返排出；裂缝在闭合应力作用下闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝.

油气井低产的主要原因

（1）近井地带储层受伤害，导致渗透率严重下降

（2）储层本身物性差，或流体流动性差

（3）地层压力低，油气层剩余能量不足

进行水力压裂的目的

（1）绕过近井污染，恢复井的“自然”渗透率

（2）增加泄流体积，改变地层流体流动形态

（3）减少胶结疏松或疏松砂岩储层的出砂(压裂充填防砂技术)

（4）创造一条从井筒深入地层的传导路径，缩短基质流体流向井筒的渗流时间与距离，从而提高自然水平以外的产能

高渗油气藏（50md以上的油藏或1md以上的气藏）

低渗/特低渗油气藏（1md以下的油藏或0.01md以下的气藏）

双线性流：地层线性流向裂缝，裂缝内流体线性流入井筒

三种基本的裂缝扩展模式：

（1）张开型：内(拉)应力垂直作用于裂缝面，裂缝沿作用力方向张开扩展. 如压裂或钻井过程

（2）滑开型：切应力平行作用于裂缝面，而且与裂缝线垂直，裂缝沿裂缝面平行滑开扩展.

（3）撕开型：切应力平行作用于裂缝面，而且与裂缝线平行，裂纹沿裂纹面撕开扩展.如轴的裂纹

13.地应力相对大小决定压裂形成何种裂缝缝型，水力压裂裂缝总是沿阻力最小的路径扩展，即在垂直于最小主应力的平面上产生和延伸.

压裂裂缝的几何形态：

水力裂缝与致密/页岩储层中发育的天然裂缝相互作用，通常形成复杂缝网结构（1）均质油藏形成较规则的双翼裂缝

（2）伴随有垂直于主裂缝的天然裂缝被激活

（3）水力裂缝与天然裂缝的发育方向基本一致，可形成多条水力裂缝

（4）在具有两组正交的天然裂缝系统的储层中，可形成复杂的裂缝网络

压裂液=基础液+添加剂+支撑剂

前置液：不携带支撑剂的压裂液，破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，还能降低地层温度以保持压裂液粘度。加入细砂以堵塞地层微裂隙、减少滤失

携砂液：携带支撑剂进入裂缝，形成具有一定导流能力的填砂裂缝。前置液后逐渐增加携砂液密度(浓度/砂比)。在压裂液总量中占很大比例。

顶替液：将井筒中的全部携砂液替入裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂（砂卡）

压裂液的主要作用：传递压力、造缝及延伸裂缝、携砂

（1）能压开足够的裂缝宽度，以确保支撑剂进入裂缝.

（2）能提供适度的净压力，以促进裂缝在纵向（缝高）上的延伸、或防止其过度增长压破一些其它地层（如：水层）

（3）能提供足够的承载力以将支撑剂从井筒输送至裂缝尖端.

（4）能控制液体的滤失量. 在岩层表面没有形成凝胶滤饼的情况下，压裂液的粘度高低是控制压裂液滤失的主要方法.

压裂液的性能要求：①滤失小②悬砂能力强③摩阻低④稳定性好⑤配伍性好⑥低残渣⑦易返排⑧货源广，便于配制，价格便宜⑨安全、环保。

滑溜水压裂（清水压裂）：使用低粘度的滑溜水溶液和低浓度、小粒径的支撑剂，以较高的泵注速度(排量大于9.54m3/min)进行施工以产生窄而长的裂缝

核心助剂：减少在油/套管中的摩阻；加入减阻剂或线性凝胶；并不是无支撑剂的清水压裂

滑溜水压裂是美国页岩油气储层增产改造的核心技术之一.

混合型压裂(滑溜水作前置液和顶替液，聚合物作携砂液)：结合了冻胶压裂和滑溜水压裂的优点，用滑溜水作前置液造一定的缝长及缝宽后，继以交联聚合物压裂液携带支撑剂注入裂缝，可获得更长的有效裂缝长度和更高的裂缝导流能力. 支撑剂的类型：

（1）天然支撑剂：石英砂。强度低、密度小，成本低，适用于中浅层、低渗储层

（2）人造支撑剂：

a.低密度陶粒。强度高、密度大，成本高适用于高应力高温储层。