石油工程设计大赛

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
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。
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。
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。
（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。
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%。
（2）射孔工艺设计 ①套管选择 研究区钻井史中曾经使用套管的尺寸如表所示。结合该表， 研究区的油井采用139.7mm油层套管射孔完井。
套管程序
表套 技套 油套
外径(mm)
339.73 244.48 139.7
②射孔工艺优选 目前，国内外常用的射孔工艺有三种：电缆传输射孔、 过油管射孔、油管传输射孔。 根据各种射孔工艺的优缺点， 认为在研究区139.7mm油层套管完井射孔中，采用油管负压传 输射孔。 负压电缆传输射孔可对井筒液柱进行适当的淘空，具有 深穿透、负压清洗的双重特点，但对于油气藏厚度大的井需 多次下射孔抢，第二次射孔则不能保持必要的负压。
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
＞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 ╱
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
机抽设备
（1）抽油机 游梁式抽油机是目前稠油开采中使用的主要设备。鉴 于稠油开采的特点和抽油机的承载特性，稠油开采中选择抽 油机时，要使抽油机的动力配置（电机功率、减速箱扭矩） 和抽油机结构的（悬点、游梁、支架）承载能力都满足稠油 开采的要求，这就要比稀油井用的抽油机有较大的富裕量。 针对研究区的稠油开采，可以采用电机功率为75KW，减速箱 额定扭矩为105kN.m的兰石CYJY14-5.5-105HB抽油机 。
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。
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。
注汽工艺核心参数：
1、蒸汽发生器出口蒸汽干度≥75%。 2、从蒸汽发生器到油井蒸汽干度损失限度为5%～10%/km。 3、井口入口蒸汽干度≥70%。 4、真空隔热管的导热系数为0.007W/m℃，蒸汽干度损失小 于20%/km。 5、井底蒸汽干度≥50%。
定量分层注汽管柱
预设分层配汽管柱
自动分层配汽管柱
(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%。
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
（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
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
对于多层油藏，油层纵向渗透率差异过大，对蒸汽驱效 果影响极大。蒸汽带沿高渗透带过早地突破，缩短开发期， 减少产油量，大幅度降低油气比及采收率。另外边、底水较 为活跃的油藏，由于边水侵入和底水锥进，对蒸汽驱产生不 利的影响。研究区为多层油藏，且P1、P2层的纵向渗透率差异 较大（P1层渗透率为P2层渗透率的两倍）；且研究区两边为断 层边界，一边存在边水，所以研究区不易采用蒸汽驱热采方 式。蒸汽吞吐热采方式应作为研究区采油方式的首选。
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
（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