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采油工程方案设计中国石油大学(华东)石油工程学院2014年3月陈德春Tel:15092060978E_mai:chendc@upc.edu.cnchendechun2001@sina.com我国石油工业面临着严峻的挑战和困难，如何发挥国内油气资源的

基础保障作用、如何多元化充分利用国外油气资源、如何通过技术创新提高油气产量和采收率以及大力提倡节约用油等问题急待研究和解决。绪论油气总体战略方针：开源与节约并举、立足国内、开拓国外、建立适度石油储备。油气战略措施保障：立足国内战略、“走出去”战略、适

度石油储备战略、资源节约战略和替代资源发展战略。目前，中国石油安全面临的主要问题：（1）资源相对短缺。总量不小但人均拥有量较低；进口油源地集中，中东地区政治不稳定，一直是美国控制和支配地区。（2）石油需求持续增长。中国对石油的需求量随着经济快速发展而不断增长，

同时能源结构持续调整，石油所占比例提高也将加剧供求矛盾。（3）国际能源市场变化较大，全球油价虚高，石油经济与石油政治密切联系，中国被排斥在石油核心资源之外。（4）战略选择与体制原因存在缺陷。作为仅次于美国的世界第二大石油消费大国,却还没有石

油定价的发言权、未建立起完备的石油战略储备、石油运输线存在着安全隐患等等。绪论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，必须编制油田开发总体建设方案，作为油田开发工作的指导性文件，从而指导油田经济、高效地投入开发。采油工程方案是总体

方案的重要组成部分和方案实施的核心，在开发总体方案中起着承上启下的重要作用。它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。绪论预测与分析一、采油工程方案设计解决的两个问题●今天该油田是什么？●明天（未来）该油田怎么办？搞清楚这两个问题对油田的开发与企业

的发展很重要。基础、前提绪论二、油气田开采的目标●提高油气产量和采收率●降低油气开发成本提高油气田开发的经济效益是关系到油田总体建设和实施的重要内容。？？经济效益绪论三、采油工程方案设计发展史1.建国初期，前苏联的油田开发方案模式模式内容：油藏工程研究油田建设方案油田开发方案是根据油藏工程研

究成果而制定的，同时提出油田开发方式、油水井数、开采方式、单井产量、最终产量、注水压力、注水能力以及油层压力保持水平等方面的参数，再交油田设计部门，做出油田建设方案和经济评价。方案编制过程：枯竭式或注水开发自喷或人工举升绪论承担实施

油田开发方案的采油工程系统却没有方案。造成开发方案实施的被动或滞后。三、采油工程方案设计发展史1.建国初期，前苏联的油田开发方案模式●前苏联的油田开发方案模式的问题：我国开发大庆油田时，成立采油工艺研究所，研究油田开发中的采

油工程技术问题。绪论三、采油工程方案设计发展史2.20世纪60年代，大庆油田的模式特点：●为解决油田开采过程中可能发生的问题，提前做好技术准备。问题：●没有涉及采油工程如何在油田开发中发挥作用；●没有考虑采油工程方案系统设计。●没有脱开原来油田开发方案的模式；

绪论三、采油工程方案设计发展史3.20世纪80年代，西方石油公司模式特点：●油田建设方案中不仅包含油藏工程方案、油田建设方案，还包括采油工程方案，并且放在重要的地位。●由采油工程去衔接油藏工程和油田建设工程，并协调和解决三者各自的技术问题。●比前苏联模式更注重实际，不仅关注油田开发指标，而且

着重于此方案在现有技术条件下是否能够实施，将油田开发方案做到切实可行。绪论三、采油工程方案设计发展史4.1986年辽河沈阳油田采油工程方案。沈阳油田特点：高凝油，原油凝固点为50～60℃；建设目标：年产300万

吨产能；方案特色●开展了大量的采油工程研究和试验；●优选了高凝油开采的工艺技术；●首次制定了包括油藏工程、采油工程和油田建设方案。绪论三、采油工程方案设计发展史5.1988年以后，塔里木轮南油田、长庆安塞油田、华北二连阿尔善油田、中原马厂、桥口以及胡壮集油田、吐哈的鄯善、丘陵、温米油田等相继编制了

采油工程方案。采油工程方案于20世纪80年代末形成模式及程序，并在各油田推广应用，有力地促进了油田开发方案的实施。绪论三、采油工程方案设计发展史经过20多年的实践检验，编制采油工程方案对提高油田的开发效果和经济效益起到了举足轻重的作用。事实证

明了采油工程作为油田开发实施核心的地位和作用。绪论第一章总论指导油田经济、高效地投入开发采油工程方案油田开发总体建设方案总体方案的重要组成部分和方案实施的核心完成油藏工程方案开发指标的重要保障地面工程建设的依据和工作出发点采油工程系统组成：●具有一定储存和流动特性的孔隙或

裂缝介质系统，即油藏；●人工建造系统，包括井底、井筒、井口装置、采油设备、注水设备以及地面集输、分离和储存设备等。第一章总论采油工程的任务：通过生产井和注入井采取一系列工程技术措施作用于油藏，使油气畅流入井，

并经济有效地举升至地面进行分离和计量等。采油工程的主要目标：经济、有效地将深埋于地下的原油开采至地面。第一章总论采油工程的特点：①涉及的技术面广、综合性强而又复杂；②与油藏工程和地面工程有着紧密的联系；③工作对象是生产条件随油藏动态而不断变化的采油井和注

入井；④方案本身涉及油田开发的重要决策和经济效益。第一章总论油田开发总体建设方案：油藏地质研究油藏工程设计采油工程设计钻井工程设计地面工程设计总体经济评价总体方案决策与制定第一章总论认识和描述开发对象—油藏，并提供油藏地质模型。油藏地质研究

成果的作用：油藏地质模型既是总体方案的主要组成部分，又是总体方案设计的依据和基础。油藏地质研究：油田开发总体建设方案的编制基础：地质勘探成果和试油、试采资料。第一章总论依据油藏地质模型和试油、试采资料，通过一系列动态实

验和模拟，在进一步加深对油藏认识的基础上，确立开发方式和规模、划分开发层系、布署开发井网、应用油藏工程方法和数值模拟技术预测开发动态指标，并在技术经济分析的基础上编制出油藏工程方案。油藏工程设计：第一章总论依据油藏地质研究成果和油藏工程方案，评价油藏工程方案的工程技术可行性，并制订一系列工

艺措施方案，以确保油藏工程方案拟定开发指标(主要是产量、注入量及压力保持水平等)的实现。它将直接涉及到油藏工程方案的适用性和可操作性。由于油田产能建成之后，油田开发指标和原油生产计划必须通过采油工程措施加以实现，所以采油工程方案在总体方案的实施中处于十分重要的位置。采油

工程设计：21第一章总论根据油藏工程和采油工程方案的要求，建立地层流体的流动通道，并实现油气生产的控制、调节与流体的分离、计量等。依据现行的财税政策，从企业生产的根本目的出发，对工程方案进行技术经济分析，以评价

技术方案的经济可行性。上述研究成果的总结与集成，决策和制定油田开发总体建设实施方案。钻井工程设计和地面工程设计：总体方案经济评价：总体方案决策：第一章总论根据油藏地质研究成果和油藏工程方案的要求，评价油藏工程方案开发指标的可行性，确定为实现油藏工程方案开发指

标应采取的一系列工程技术措施。采油工程方案在总体建设方案中的作用和地位：①实现油田开发指标和原油生产计划的工程技术保证；②评价油藏工程方案的适应性和可操作性；③地面工程设计与建设的依据；④油田开发总体建设方案的重要组成部分和总体方案实施的核心。采油工程方案设计的

任务：第一章总论油田开发总体布署及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开发全过程中系统保护油层的要求与措施完井工程设计注水工艺设计采油方式优选油层改造配套工艺设计动态监测作业工作量预测及队伍建设配套厂站建设经济评价采油工程方案编制为采油工程方案的实施提供辅助设施

建设及作业规划。为方案决策和实施提供依据。《采油工程方案设计编写规范》SY/T6081-94标准方案设计的主体内容。方案的总论，是针对具体油田的情况确定油田采油工程方案编制的指导思想。采油工程方案设计的依据。直接关系到油井产能，

贯穿于油田开发的全过程，涉及到采油工艺技术的各个方面。采油工程方案基本构成油气田开发过程中的环境保护研究第一章总论采油工程方案设计的基本原则：⚫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。●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。●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。●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。（1）设计必须具有较强的科学性第一章总论●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程方案的经验，结合本油田采油工程的特点，针对油田开发中的基本问题，全面地开展研究工作，完成采油工程方案基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。（2）方案设计内容必须

全面采油工程方案设计的基本原则：第一章总论采油工程方案设计中的采油工艺应该是：①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的需要；②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；③要最大可能的减少井下作业工作量。④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：（3）必须满足油藏工程和地面建设的要求第一章总论●对采油工程方案中的重要研究专题，必须进行多方案的敏感性分析

对比研究，在多方案充分论证和深入研究的基础上，给出最优方案。也可以根据优化结果给出各方案的优先顺序，结合油田的实际情况，供领导决策选用。（技术敏感性分析）●为考察当一些主要因素发生变化时，对评价指标及评价结果的影响情况，应进行

经济敏感性分析。（经济敏感性分析）采油工程方案设计的基本原则：（4）加强敏感性研究，进行多方案优化第一章总论●由于今后新开发油田大都采用全新的油公司管理模式投入开发。为了便于采油工程方案能够顺利实施，编制的方案应对现场实施具有指导性和可操作性。●论据必须充分，专题研究必须深入，观点明确，工

艺技术可靠，对不同类型的油田必须突出方案的特点，各项措施有针对性。●所采用的技术和器材设备做到来源清楚、规格齐全。方案通过评审后能够为具体的单项工程设计提供依据和指导。（5）方案的实施必须具有良好的可操作性采油工程方案设计的基本原则：第一章总论坚持对方案同时进行技术和经济评价，通过技术可行

性和经济评价指标评价方案优劣，使得优化的方案既能够最大限度地发挥油井产能和采油设备的效率，又能尽可能地降低油田开发的成本支出，提高油田开发的总体经济效益。（6）坚持“少投入、多产出”的经济原则采油工程方案设计的基本原则：第一章总论④由于民114区块处在

泄洪区，汛期水位高于地面，为了防止在油田生产过程中造成污染，需要做出切实可行的环保方案。③对腐蚀、结垢、结蜡等问题，采取“以防为主，防治结合”的办法，根据民114区块地质特点、油藏流体以及注入水的性质，采用适当的化学或物理方法使防治工作既有效又经济。②采用

人工注水补充能量的方式开采，注水压力在油藏破裂压力附近。①采用适用的压裂工艺技术，油井全部压裂投产。压裂以改造主力油层为主，不进行分层压裂。注水井压裂要求控制压裂缝长，形成较宽的支撑缝，采用小型压裂或深穿透射孔等措施投注，投注前应先进行排液。例如

：针对民114区块低渗透、低产能、含蜡量高、结垢和腐蚀严重及地处泄洪区等特点，确定如下原则与要求：（7）根据油田实际情况与特点确定原则采油工程方案设计的基本原则：第一章总论第二章采油工程方案设计的基础资

料准备2.1油田地质基础资料油藏是采油工程措施的实施对象，在进行采油工程方案设计时，必须获取油田地质资料，从采油工程的角度加以分析，提出油藏地质对采油工程的特殊要求，确定采油工程方案设计所需的地质依据。油田地质资料主要包括：(1)地

质构造特征(2)地层划分及岩性特征(3)储层特征(4)油藏类型和油、气、水分布(5)储层裂缝及地应力研究成果等2.1油田地质基础资料(1)地质构造特征，包括油田地质构造图、地质构造圈闭要素和断层数据等。油

田地质构造图翼部倾角构造名称层位圈闭类型圈闭面积km2闭合幅度m高点海拔m长轴km短轴km长/短南东北西表2-1地质构造圈闭要素断层级次断层名称断层性质断层走向断面倾向、倾角(°)延伸长km断距m遮挡作用表2-2断层数据第二章采油工程方案设计的基础资料准备2.1油田地质基础资料(2)地层

划分及岩性特征，包括地层划分结果及岩性特征描述等。界系统群组地层厚度m岩性特征电性特征备注表2-3油田地质特征第二章采油工程方案设计的基础资料准备2.1油田地质基础资料(3)储层特征，用来了解储层岩石矿物组成及其孔隙度、渗透率和饱和度状况。油层物性渗透率井号井段m层位岩石成分含量%胶结

物成分含量%孔隙度%空气10-3μm2有效10-3μm2含油饱和度%主要流动喉道尺寸μm表2-4岩石矿物成分及特征第二章采油工程方案设计的基础资料准备2.1油田地质基础资料(4)油藏类型和油、气、水分布，包括按油藏构造类型和储层特征所确定的油藏类型及油、气、水在纵向和横向上的分布。油藏构造剖面第二

章采油工程方案设计的基础资料准备2.1油田地质基础资料(5)储层裂缝及地应力研究成果等井号井段（m）垂向应力（MPa）最大水平主应力（MPa）最小水平主应力（MPa）最大水平主应力与最小水平主应力之差（

MPa）表2－5地应力测试结果表第二章采油工程方案设计的基础资料准备2.2油藏工程基础资料分析油藏工程研究成果，明确油藏工程设计指标，是采油工程方案设计的重要内容和设计基础。油藏工程资料主要包括：(1)油

藏流体的组成及性质(2)油藏压力与温度(3)储层岩石渗流特征(4)储层敏感性分析(5)试油、试采成果及试井资料解释结果(6)油藏类型和驱动方式(7)油田开发层系和开发方式及井网布署(8)油井产能分布及其变化的

预测结果(9)油田开发指标预测结果等第二章采油工程方案设计的基础资料准备(1)油藏流体的组成及性质，包括地面原油性质、天然气性质、油田地层水性质以及地层原油“PVT”等分析资料。2.2油藏工程基础资料井号井段m层位相对密度粘度(测温)mPa.s凝固点℃初馏点℃胶

质沥青质%含蜡量%含硫量%含水量%盐分含量%表2-6地面原油性质分析井号井段m层位相对密度甲烷%乙烷%丙烷%异丁烷%正丁烷%戊烷及以上%氮气%二氧化碳+硫化氢%表2-7天然气性质分析主要离子，mg/L井号井段m层位取样条件总矿化度mg/L

K++Na+Mg2+Ca2+Cl-SO42-HCO3-CO32-水型表2-8油田地层水性质分析井号井段m层位油藏压力MPa饱和压力MPa地层温度℃相对密度原油粘度mPa.s体积系数压缩系数1/MPa收缩率%原始气油比m3/t溶解系数m3/(m3.MPa)表2-9

地层原油“PVT”分析第二章采油工程方案设计的基础资料准备(2)油藏压力与温度，用以了解油田所开发层位的油层压力与温度分布状况。2.2油藏工程基础资料层位1层位2层位3层位4层位…井号深度m温度℃压力MPa深度m温度℃压力

MPa深度m温度℃压力MPa深度m温度℃压力MPa深度m温度℃压力MPa表2-10油藏压力与温度分布数据表第二章采油工程方案设计的基础资料准备(3)储层岩石渗流特征，包括储层岩石润湿性分析资料和油水相

对渗透率关系。井号岩样编号岩样深度m取样条件岩心保存条件孔隙度%空气渗透率10-3μm2含水饱和度%吸油量mL吸油指数%吸水量mL吸水指数%接触角度(°)润湿性判断表2-11储层岩石润湿性分析数据表Sw,%KroKrw表2-12不同含水饱和度下的油、水相对渗透率油水相对渗透率曲线2.2油藏

工程基础资料第二章采油工程方案设计的基础资料准备(4)储层敏感性分析，通过对可能造成储层损害的各种因素的敏感程度进行分析，为采油工程技术措施的设计与实施提供依据。速敏性评价水敏性评价盐敏性评价碱敏性评价酸敏性评价油田名称临界流速m/d速敏指数速敏

程度水敏指数水敏程度临界矿化度mg/L盐敏程度临界pH值碱敏程度酸敏指数酸敏程度表2-13储层敏感性评价实验结果表2.2油藏工程基础资料第二章采油工程方案设计的基础资料准备(5)试油、试采成果及试井资料

解释结果，用来了解储层特性和油井产能及生产特征。日产量压力MPa累积产量井号试油层序解释层号层位井段m射开厚度m有效厚度m油层中深m人工井底m试油日期工作制度mm油t气m3水m3气油比m3/t含水%油压套压流压静压油层温度℃油t气m3水m3表2-14试油成果井号层位井段m采

液指数m3/(MPa.d)每米采液指数m3/(MPa.d.m)油相有效渗透率10-3μm2允许最大生产压差MPa允许最大产油量t/d表2-15稳定试井分析结果汇总表井号井段m有效渗透率10-3μm2流动系数10-3μ

m2.m/mPa.s地层系数10-3μm2.m表皮系数堵塞比堵塞压降MPa流动效率备注表2-16地层测试成果分析汇总表2.2油藏工程基础资料第二章采油工程方案设计的基础资料准备油藏类型及驱动能量的大小和来源直接关系到开采方式和所要采取的工程措施，因此在编制采油工程方案时必需了解油藏类型和驱动方

式。(6)油藏类型和驱动方式2.2油藏工程基础资料第二章采油工程方案设计的基础资料准备(7)油田开发层系、开发方式及井网布署，主要是指开发层系的划分和井网布署状况。油井生产措施与开发层系组合有着更为密切的关系。群组开发层系压力系数有效渗透率10-3μm2每米采油指数m

3/(MPa.d.m)驱动方式表2-17开发层系划分油田开发井网部署2.2油藏工程基础资料第二章采油工程方案设计的基础资料准备(8)油井产能分布及其变化的预测结果()t~FwwLF~J油井产能通常用产液指数或无因次产液指数表示。它是采油方式选择的主要依据，通常按不同含水阶段采用油藏数值模拟或

其它方法进行计算。含水，%采液指数m3/(MPa.d)0102030405060708090区块表2-18不同含水阶段采液指数预测结果表2.2油藏工程基础资料第二章采油工程方案设计的基础资料准备(9)油田开发指标预测结果采油工程方案必须在进行实现开发指标的工程可行性评价的基础上制定采取的工程技术

措施，并对油藏工程方案提出反馈意见。有效井数初期目标十年末开发指标区块层位面积km2动用地质储量104t平均井深m总井数口采油井数口注水井数口平均单井产量t/d年产能力104t采油速度%稳产时间年采出程度%综合含水%累积采油104t累积

产水104m3合计表2-19开发方案指标汇总表井数，口开采时间年采油井注水井平均单井日产油量t日产油t年产油104t累积产油104t日产水m3累积产水104m3日注水m3累积注水m3采油速度%采出程度%含水率%表2-20开发指标预测结果表2.2油藏工程基础资料第二章采油工程方案设计的基础资料

准备所以，采油工程方案设计是在油田地质和油藏工程设计的基础上进行的。通过上述基础资料的收集、整理与分析，建立起便于采油工程方案设计的油藏地质模型和油藏开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，拟订方案编制大纲，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，这些资料也是方案编制的依据。第二章采油工程方案设计的基础资料准备(END)