石油工程设计大赛

敏感性 层位 P1层 P2层 极强 强 无速敏 无速敏 强水敏 中等偏强 盐敏性 水速敏性 水敏感性
增产增注
（1)压裂工艺现状分析 研究区P1、P2储层埋深1300～1450m，平均孔隙度为 21.6%，平均渗透率为966.3×10-3μm2，平均含油饱和度为 63.7%。虽然研究区埋深并不深，但对于稠油开采来说已经接 近目前开采技术的下限深度。研究区的孔隙性、渗透性和含 油性虽然较好，但稠油粘度大，开采难度大。根据试采特征 分析，油井需压裂增产。
枪外径(mm) 间隙/枪外径 (%) 60 53.55 73 35.1 89 19.8 102 10.9
目前102枪使用的射孔枪弹性能见下表
射孔弹型 102-DP40RDX YD102—150—1(HB) 聚能射孔弹 混凝土 靶 孔深 (mm) 600 580 混凝土 靶孔 径 (mm) 15 11.4 压实 深度 (mm) 13.5 10.98 压实 程度 0.22 0.20
（5）施工排量2.5～3m3/min，前置液比例19%，平均砂比 25%，井口施工压力20～22MPa。 （6）所有压裂液配液设备干净，严格按照配方比配置压裂 液，保证压裂液性能达到设计指标。 （7）严格按照操作流程、按泵注程序进行压裂施工，压裂 施工符合HSE管理规定。
油层保护
压裂过程中的油层保护措施及要求 （1）通过采用破胶活化技术、优化破胶剖面及裂缝强制闭合 技术，实现了快速返排，最大限度地降低了压裂液对储层的 伤害。 （2）优选优质助排剂，增大压裂液粘度，降低滤失，减少水 相的侵入，增加地层能量，提高自喷返排率，缩短入井流体 在储层的滞留时间，从而尽可能地减少入井流体对储层的伤 害。 （3）采用射孔压裂一体化技术，减少作业周期，缩短排液时 间。
蒸汽吞吐热采工艺： （1）常规井注汽工艺。 （2）常规井分层注汽工艺 （3）特殊井分层注汽工艺。 （4）水平井多点注汽工艺 针对研究区为多层油藏且考虑到经济成本以及符合 制定地开发方案等因素，常规井分层注汽工艺应为本区 首选。采用这种工艺，能够同时为P1、P2层的油层进行注 汽，施工简单,收效快且经济上合算。
50～ 10000
＞0.920 ≥200 150～ 1400 ≥10.0 ≥0.50 ≥0.20 ＞0.50 ≥10.0 ╱
＜50000 ＞0.950 ≥200 150～ 1600 ≥10.0 ≥0.50 ≥0.20 ＞0.50 ≥10.0 ╱
＞50000 ＞0.980 ≥200 ＜200
＜1000
采油（气）工程设计方案
本作品依据石油天然气行业标准《中华人民共和国石 油天然气行业标准》（SY/T10011-2006）针对设计大赛所 提供的目标区块进行采油（气）工程方案设计，主要由对 油田的地质特征分析和对机抽设备、采油工艺、射孔工艺、 增产增注、油层保护等方面的设计工艺组成。
方案编制原则： （1）从油田开发的总体目标出发，以油田的地质特征和 开发现状为依据，在满足产量规划的基础上，配套采油工 艺，保持油藏的高产、稳产。 （2）应体现油田开发的经济、高效的特点。 （3）工艺技术要切合油田开发的实际，具备良好的可操 作性和科学性。 （4）适应性强，经济上相对合理。
根据研究区油藏为稠油油藏的特点，H级超高强度抽 油杆为最佳选择，它具有适合于深井、大泵、稠油等重负 荷油井使用的特点，而且较H级高分子复合喷涂防腐油杆 价格低廉，经济合算。
稠油对抽油杆的粘滞摩擦力分析： 抽油杆运动，除了与管柱之间的摩擦力外，还要受到稠 油对其的摩擦力。目标层的稠油流动性差、粘度高，因此造 成的摩擦力也会很大。这就会对抽油杆造成不必要负荷。而 我们选用H级超高强度抽油杆，其屈服强度、抗拉强度、延 伸率等强大，在一定程度上很好的解决了此问题。另外可以 通过在抽油杆上加装扶正器和刮蜡器以及加注稀油等方式， 减小稠油流体与抽油杆之间的摩擦力，并使抽油杆受力平衡。
（3）抽油泵 根据研究区的条件，强启闭防气抽稠抽油泵是最佳 的选择，该泵中心拉杆穿过滑动柱塞与环形游动阀联接， 在抽油杆的带动下，环形游动阀与滑动柱塞机械性的强 制开闭，有效地解决了稠油中阀球关闭滞后及气锁等问 题。下表是强启闭防气抽稠抽油泵参数
规格 Ф44 Ф57 最大外径 Ф89 Ф89 上下端联接 油管规格 in 2-7/8 2-7/8 联接抽油杆 规格 in 3/4 3/4 泵常数 m3/d 2.24 3.69
（2)抽油杆 下表是各级抽油杆的机械性能：
抽油杆级 别 D、D级 屈服强度 〥sMpa ≥620 793-962 抗拉强度 〥bMpa 794-965 966-1136 延伸率 〥% ≥10 ≥12 断面收率 Ψ% ≥50 45-55 冲击韧性 akI J/cm2 ≥60.8 ╱
防腐
H、H级 防腐
采油工艺 研究区油藏地质参数
原油粘度(mPa.s) 相对密度(g／cm3) P1层脱气原油的密度 P2层脱气原油的密度 渗透率(10-3μm2) 966.3 2300 0.934 0.928
油层深度 (m)
油层厚度 (m) P1层 P2层 孔隙度(%) 含油饱和度 (%)
≈1300-1400
≈20 ≈5-9 0.216 0.637
综上所述，研究区应采用注蒸汽加氮气段塞（驱油剂注 入油层后，形成明显的驱油带，随后又被另一种驱油剂所驱 替，此时前者驱油剂形成的驱油带叫段塞）式混合注人常规 井分层注汽工艺。为了操作简便，可以先注一定量氮气(即 前置量)后注蒸汽进行吞吐，吞吐过程中段塞式的混注氮气。
射孔工艺 （1）射孔完井 根据研究区的地质特点和开采要求，结合几种直井完井方式的 适应条件，作出如下分析： ①裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限很大，研究区内储层 渗透性、孔隙度较好，曾发生过两次比较严重的井漏事故，所 以裸眼完井无法进行。 ②研究区储层以岩屑、长石质岩屑砂岩为主，成分成熟度和结 构成熟度均较低。在开发过程中可能会伴随出砂的情况，因此， 可采用防砂方式完井。 ③ 射孔完井可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避 免层间干扰，而且能够为注气、压裂、堵水、调剖等井下作业 措施提供较好的井筒条件，符合研究区的地质条件和开采要求， 应作为研究区直井首选完井方式。
③射孔枪、弹的优选 枪、套间隙过大，影响射孔效果，间隙过小，易造成卡 枪等事故，最佳间隙为0～13mm。研究区油井采用139.7 mm油 层套管射孔完井，能够采用的射孔枪外径主要有4种枪、套间 隙与枪外径的比值，如表所示。可见，102枪的枪套间隙与枪 外径的比值最小。因此，研究区139.7mm油层套管完井射孔中 采用102枪较适合。
我国稠油油藏热采筛选标准表
油藏 地质参数 蒸 1类 2类 汽 3类 吞 4类 吐 5类 ＜10000 ＞0.920 ≥200 蒸 汽 驱 不适用
现有技术 近期改进 技术发展
原油粘度 (mPa.s) 相对密度 (g／cm3) 渗透率 (10-3μm2) 油层深度 (m)
油层厚度 (m) 纯总厚度比 孔隙度(%) 含油饱和度 (%) 储量系数 (104t／km2.m) 极限周期 汽油比
＞10 ＞0.4 ≥0.20 ≥0.50 ≥10.0 0.26
＜500
＞10 ＞0.4 ≥0.20 ≥0.50 ≥10.0 0.24
＜500
5～10 ＞0.4 ≥0.20 ≥0.50 ≥10.0 0.17
≤1800
≥5.0 ≥0.50 ≥0.20 ≥0.40 ＞7.0 ╱ ＜5.0 ＜0.50 ＜0.20 ＜0.40 ＜7.0 ╱
(2）压裂工艺设计 从研究区的条件出发，压裂工艺方案实施建议与要求如下： （1）油井压裂裂缝半长推荐100-120m，裂缝导流能力为 40μm2•cm。 （2）压裂管柱主要采用φ62mm、φ76mm N-80级外加厚油管， 配液压坐封、解封封隔器，有套和无套喷砂器组成。 （3）压裂体系配方：0.3%-0.4%胍胶+0.05%-0.1%粘土稳定剂 +0.2%-0.3%助排剂+0.1%-0.2%破乳剂+0.01%激活剂。 （4）压裂支撑剂采用0.5-0.8mm陶粒，破碎率（28MPa下） ≤14%。
方案优化
注入蒸汽中加入N2，辅助蒸汽吞吐热采。 加注氮气的作用： （1）注氮气抑制边底水入侵。 （2）补充地层能量。 （3）降低油层顶部热损失。 （4）氮气超覆对地层的保温作用。 （5）稠油蒸汽吞吐的同时注氮气可以有效延长吞吐周 期。
氮气前置量参数选择 如图是不同的氮气前置量对助排效果的影响，横坐标 表示的是氮气前置量占一口井应混注总氮气量的比例，可 以看出前置量比例小于40%，对油汽比的增加幅度影响较 小，但是，前置比例大于40%后，效果迅速变差，因此， 比例不能超过总量的40%。
50～ 10000
＞0.920 ≥200 150～ 1600 ＞10 ＞0.4 ≥0.20 ≥0.50 ≥10.0 0.24
＜50000 ＜100000 ＜10000 ＞0.920 ≥200 ＞0.920 ≥200 ＞0.920 ≥200 1600～ 1800 ＞10 ＞0.4 ≥0.20 ≥0.50 ≥10.0 0.25
④布孔方式优选 目前，主要有螺旋、交错和简单三种布孔方式，螺旋布孔 优于交错布孔，而交错布孔又优于平面简单布孔，由于螺旋布 孔是在枪身的每一平面上只射一个孔，枪身变形小、有利于施 工，因此，最优选择应为螺旋布孔。
⑤射孔液优选 根据研究区的三敏实验结果，研究区射孔液体系选择无固 相清洁盐水射孔液能满足现场施工要求，具有成本低、配置方 便、使用安全的特点，同时射孔液中无固相颗粒，不会发生外 来固相侵入油层孔道的问题。 研究区产油层敏感性分析
方案主要内容
1 2
油田地质特征 采油（气）工程方案 2.1 开发方式 2.2 机抽设备 2.3 采油工艺 2.4 射孔工艺 2.5 增产增注 2.6 油层保护 2.7 动态监督
开发方式 井区地质储量为901.14×104t，已有旧井3口，部署新井 18口，总井数为21口。P1、P2油层采用交错井排井网布井方 式，井距305.1m×排距212.9m，采用注蒸汽加氮气段塞式注 汽工艺。