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采油工程（張琪） 第1章 ：油井流入動(dòng)態(tài)與井筒多相流動(dòng)計(jì)算 油井流入動(dòng)態(tài)是指油井產(chǎn)量與井底流動(dòng)壓力的關(guān)系，它反映了油藏向該井供油能力。 動(dòng)態(tài)曲線：表示產(chǎn)量與流壓關(guān)系的曲線，簡(jiǎn)稱IPR曲線。 三種流動(dòng)狀態(tài)：地層滲流（地層到井底） 井口多相管流（井底到井口） 地面水平或傾斜管流（井口到分離器） 采油指數(shù)：?jiǎn)挝簧a(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油量。（單相流動(dòng)時(shí)的IPR曲線為直線，其斜率的負(fù)倒數(shù)便是采油指數(shù)） 流動(dòng)效率FE：該井的理想生產(chǎn)壓差與實(shí)際生產(chǎn)壓差之比。 油井的不完善：打開(kāi)性質(zhì)不完善井；打開(kāi)程度不完善井；雙重不完善井 S=0,FE=1 完善井 S<0,FE>1 超完善井 S>0,FE<1 不完善井 單相液流：當(dāng)油井的井口壓力高于原油的飽和壓力時(shí)井筒內(nèi)的液流 氣液兩相流動(dòng)：當(dāng)自噴井的井底壓力低于飽和壓力時(shí) 泡流：在井筒中從低于飽和壓力的深度起，溶解氣開(kāi)始從油中分離出來(lái)，這時(shí)，由于氣量少，壓力高，氣體都以小氣泡分散在液相中，氣泡直徑相對(duì)于油管直徑要小很多，這種結(jié)構(gòu)混合物的流動(dòng)稱為泡流。 滑脫：由于油、氣密度的差異和泡流的混合物的平均流速小，因此，在混合物向上流動(dòng)的同時(shí)，氣泡上升速度大于液體流速，氣泡將從油中超越而過(guò)，這種氣體超越液體上升的現(xiàn)象稱為滑脫。 泡流的特點(diǎn)：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體主要影響混合物密度，對(duì)摩擦阻力的影響不大；滑脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重。 段塞流：當(dāng)混合物繼續(xù)向上流動(dòng)時(shí)，壓力逐漸降低，氣體不斷膨脹，小氣泡將合成大氣泡，直到能過(guò)占據(jù)整個(gè)油管斷面時(shí)，在井筒內(nèi)將形成一段油一段氣的結(jié)構(gòu)，這種混合物的流動(dòng)稱為段塞流。 環(huán)流：隨著混合物繼續(xù)向上流動(dòng)，壓力不斷下降，氣相體積繼續(xù)增大，泡彈狀的氣泡不斷加長(zhǎng)，并逐漸由油管中間突破，形成油管中心是連續(xù)的氣流而管壁為油環(huán)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。 霧流：在油氣混合物繼續(xù)上升過(guò)程中，當(dāng)壓力下降使氣體的體積流量增加到足夠大時(shí)，油管中流動(dòng)的氣流芯子將變得很粗，沿管壁流動(dòng)的油環(huán)變得很薄，此時(shí)，絕大部分油都以小油滴分散在氣流中，這種流動(dòng)結(jié)構(gòu)稱為霧流。 霧流特點(diǎn)：氣體是連續(xù)相，液體為分散相；氣體以很高的速度攜帶液滴噴出井口；氣、液之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很?。粴庀嗍钦麄€(gè)流動(dòng)的控制因素。 自下而上：純液流、泡流、段塞流、環(huán)流、霧流 滑脫損失的實(shí)質(zhì)：液相的流動(dòng)斷面增大將引起混合物密度的增加。 滯留率：多相流動(dòng)的某一管段中某相流體體積與管段容積之比（存容比） 第2章 ：自噴與氣舉采油 自噴：油層能量充足時(shí)，利用油層本身的能量就將油舉升到地面的方式 (p54) 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的組成：地層到井底—地層滲流 井底到井口—井口多相管流 井口到分離器—地面水平或傾斜管流 嘴流：生產(chǎn)流體通過(guò)油嘴的流動(dòng) 自噴井節(jié)點(diǎn)分析：以油井生產(chǎn)系統(tǒng)為對(duì)象把從油藏到地面分離器所構(gòu)成的整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)按不同的流動(dòng)規(guī)律分成若干個(gè)流動(dòng)子系統(tǒng)，在每個(gè)流動(dòng)子系統(tǒng)的起始及銜接處設(shè)置節(jié)點(diǎn)。在分析研究各子系統(tǒng)流動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上分析各子系統(tǒng)的相互關(guān)系及其各自對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作的影響，為優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)控提供依據(jù)。 1、 以井底為求解點(diǎn)：油藏到井底、井底到分離器 （井底流壓即油管鞋壓力） 2、 以井口為求解點(diǎn)：油藏到井口、井口到分離器 3、 以分離器為求解點(diǎn)：油藏到井底、井底到井口、井口到分離器 (P63) 臨界流動(dòng)：指流體的流速達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度即聲波速度時(shí)的流動(dòng)狀態(tài) 油嘴系統(tǒng)分為：油嘴、井下安全閥、井下節(jié)流器 功能節(jié)點(diǎn)：壓力不連續(xù)即存在壓差的節(jié)點(diǎn)系統(tǒng) 功能節(jié)點(diǎn)分析過(guò)程：當(dāng)以功能節(jié)點(diǎn)為求解點(diǎn)時(shí)，先要以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算不同流量下節(jié)點(diǎn)的上、下游壓力，并求得節(jié)點(diǎn)壓差和繪出壓差—流量曲線；然后，根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)設(shè)備（油嘴、安全閥）的流量—壓差公式或相關(guān)式，求得設(shè)備工作曲線。由兩條壓差—流量曲線的交點(diǎn)便可求得問(wèn)題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。 （對(duì)油嘴的生產(chǎn)系統(tǒng)，必須以油嘴為求解點(diǎn)） 氣舉：是利用從地面注入高壓氣體將井內(nèi)原油舉升至地面的一種人工舉升方式（條件：必須有足夠的氣源；原理：依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出的流體在井筒中的混合，利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流入到井內(nèi)的原油舉升到地面。） 氣舉按注氣方式分為：連續(xù)氣舉：將高壓氣體連續(xù)注入井內(nèi)，排井筒中液體的舉升方式 間歇?dú)馀e：向井筒周期性地注入氣體，推動(dòng)停注期間在井筒內(nèi)聚集的 油層流體段塞升至地面從而排出井中液體的舉起方式 沉沒(méi)度：表示泵沉沒(méi)在動(dòng)液面以下的深度 啟動(dòng)壓力：隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，環(huán)形空間內(nèi)的液面最終將達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處， 此時(shí)，井口注入壓力達(dá)到的最高值稱為啟動(dòng)壓力。 氣舉設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的設(shè)備條件（可提供的注氣壓力及注氣量）和油井流入動(dòng)態(tài)確定的。（包 括氣舉方式和氣舉裝置類型；氣舉點(diǎn)深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、尺寸、類型 及裝配要求） 氣舉閥的作用：降低啟動(dòng)壓力和排出油套環(huán)形空間中的液體。 氣舉裝置：開(kāi)式裝置（僅限于連續(xù)氣舉）、半閉式裝置、閉式裝置、箱式裝置（后三種既可用于連續(xù)氣舉也可用于間歇?dú)馀e） 第3章 ：有桿泵采油 有桿泵采油包括游梁式抽油井有桿泵采油和地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油 抽油裝置系統(tǒng)：抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵 抽油機(jī)工作原理：工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動(dòng)曲柄做低速旋轉(zhuǎn)，曲柄通過(guò)連桿經(jīng)橫梁帶動(dòng)游梁作上下擺動(dòng)，掛在驢頭上的懸繩器便帶動(dòng)抽油桿柱作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。P94 游梁式抽油機(jī)：游梁—連桿—曲柄機(jī)構(gòu)—減速箱—?jiǎng)恿υO(shè)備—輔助裝置 按結(jié)構(gòu)分為：普通式、前置式（區(qū)別：游梁和連桿的連接位置不同；平衡方 式不同，普通式多采用機(jī)械平衡，支架在驢頭和曲柄連桿之間， 其上、下沖程的時(shí)間相等。前置式多采用氣動(dòng)平衡） 抽油泵滿足條件：1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好，連接部分密封可靠。 2、制造材料耐磨和抗腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)。 3、規(guī)格類型能滿足油井排液量的需要，適應(yīng)性強(qiáng)。 4、便于起下 5、在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮防砂、防氣，病帶有必要的輔助設(shè)備。 抽油泵可分為管式泵和桿式泵 管式泵：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、在相同油管直徑下允許下入的泵徑較桿式泵大，因而排量大。但檢泵時(shí)必須起出油管，修井工作量大，故適用于下泵深不很大、產(chǎn)量較高的油井。 桿式泵：檢泵方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，在相同油管直徑下允許下入的泵徑比管式小。適用于泵深度大、產(chǎn)量較小的油井。 沖程：活塞上下運(yùn)動(dòng)一次稱為一個(gè)沖程分為上沖程和下沖程 沖次：每分鐘內(nèi)完成上下沖程的次數(shù) 光桿沖程：懸點(diǎn)在上下死點(diǎn)間的位移用S來(lái)表示 活塞沖程：活塞在上下死點(diǎn)間的位移用Sp來(lái)表示 泵吸入的條件：泵內(nèi)壓力（吸入壓力）< 沉沒(méi)壓力 泵排出液體的條件：泵內(nèi)壓力（排出壓力）>柱塞以上的液柱壓力 泵的工作過(guò)程：柱塞在泵內(nèi)讓出容積、井內(nèi)液體進(jìn)泵、泵內(nèi)排出井內(nèi)液體 四連桿機(jī)構(gòu)：以游梁支點(diǎn)和曲柄軸中心的連線做固定桿，以曲柄、連桿、游梁后臂為三個(gè)活 動(dòng)桿。 懸點(diǎn)載荷：抽油桿柱載荷Wr，柱塞上的液柱載荷Wl，慣性載荷 上沖程抽油桿柱載荷—抽油桿柱在空氣中的重力 下沖程抽油桿柱載荷—抽油桿柱在液體中的重力 上沖程中柱塞上的液柱載荷—柱塞以上的液柱重力 下沖程過(guò)程中無(wú)液柱載荷—等于零 吸入壓力：上沖程中，在沉沒(méi)壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此 時(shí)液流所具有的壓力 井口回壓對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響：上沖程中增加懸點(diǎn)載荷；下沖程中減小抽油桿柱載荷 上沖程中：前半沖程加速度為正，即加速度向上，則慣性力向下，增加懸點(diǎn)載荷 后半沖程加速度為負(fù)，即加速度向下，則慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷 下沖程中：前半沖程慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷 后半沖程慣性力向下，增大懸點(diǎn)載荷 抽油機(jī)不平衡的原因和后果：上沖程中懸點(diǎn)承受著最大載荷，所以電動(dòng)機(jī)必須作很大的功才能使驢頭上行；下沖程中，抽油桿在其自身重力作用下克服浮力下行，這是電動(dòng)機(jī)不僅不需要對(duì)外做功，反而接受外來(lái)的能量做負(fù)功，造成抽油機(jī)在上、下沖程中的不平衡。（上、下沖程中懸點(diǎn)載荷不同，造成電動(dòng)機(jī)在上、下沖程中所做的功不想等。）后果： 1、 上沖程中電動(dòng)機(jī)和承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)反而帶著電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而造成功率的浪費(fèi)，降低電動(dòng)機(jī)的效率和壽命。 2、 由于負(fù)荷極不均勻，會(huì)使抽油機(jī)發(fā)生激烈振動(dòng)，而影響抽油裝置的壽命。 3、 會(huì)破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，而影響抽油桿和泵的正常工作。 抽油機(jī)平衡原理：在下沖程中把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)；在上沖程中利用儲(chǔ)存的能量來(lái)幫助電動(dòng)機(jī)做功。 抽油機(jī)平衡方式：氣動(dòng)平衡 機(jī)械平衡：游梁平衡、曲柄平衡、復(fù)合平衡 抽油機(jī)平衡檢驗(yàn)方法：1、測(cè)量驢頭上、下沖程的時(shí)間（如果上沖程快、下沖程慢，說(shuō)明平 衡過(guò)量，則應(yīng)減小平衡重量或平衡半徑） 2、測(cè)量上、下沖程中的電流（如果上沖程的電流峰值大于下沖程大 的電流峰值，則說(shuō)明平衡不夠，應(yīng)增加平衡重量或增大平衡半徑） 3、觀察法 目前國(guó)產(chǎn)抽油機(jī)所選配的電動(dòng)機(jī)大多是：高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩系列的三相異步封閉式鼠籠型電動(dòng)機(jī)。 等值扭矩：用一個(gè)不變化的固定扭矩代替變化的實(shí)際扭矩，兩種扭矩下電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件相同， 則此固定扭矩即為實(shí)際變化的扭矩的等值扭矩。 水力功率：指在一定時(shí)間內(nèi)將一定量的液體提升一定距離所需要的功率 光桿功率：通過(guò)光桿來(lái)提升液體和克服井下?lián)p耗所需要的功率 泵效：實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量 影響泵效的因素：抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮 氣體和充不滿的影響 漏失影響 影響泵效的漏失的因素：排出部分漏失、吸入部分漏失、其他部分漏失 提高泵效的措施： 1、選擇合理的工作方式。 2、確定合理沉沒(méi)度，以降低泵口氣液比，減少進(jìn)泵氣量，從而提高泵的充滿程度。 3、改善泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的抗磨、抗腐蝕性能，采取防砂、防腐蝕、防蠟及定期檢查泵等 措施。 4、使用油管錨減少?zèng)_程損失。 5、合理利用氣體能量及減少氣體影響。 有桿油井生產(chǎn)系統(tǒng)：油層、井筒流動(dòng)、機(jī)—桿—泵和地面出油管線到油氣分離器。 靜液面：關(guān)井后環(huán)形空間中液面恢復(fù)到靜止（與地層壓力相平衡）時(shí)的液面。 動(dòng)液面：油井生產(chǎn)時(shí)油套環(huán)形空間的液面。 地面示功圖：表示懸點(diǎn)載荷與位移的示功圖稱為地面示功圖 P157 第五章：注水 油田注水要求：水源的水量充足、水質(zhì)穩(wěn)定 水源種類：地面水源、來(lái)自河床等沖積層的水源、地層水水源、油層采出水 注入水處理技術(shù)：1、沉淀（聚凝劑：硫酸鐵、三氯化鐵和偏鋁酸鈉） 2、過(guò)濾 3、殺菌（殺菌劑：次氯酸、次氯酸鹽及氟化鈣、甲醛既有殺菌作用又有 防腐作用） 4、脫氧 5、曝曬 6、含油污水處理 污水回注的優(yōu)點(diǎn)：(1)污水中含表面活性物質(zhì)，能提高洗油能力。 (2)高礦化度污水回注后，不會(huì)使粘土顆粒膨脹而降低滲透率。 (3)污水回注保護(hù)了環(huán)境，提高了水的利用率。 污水回注應(yīng)解決的問(wèn)題：(1)處理后的污水應(yīng)達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 (2)水在設(shè)備和管線中既不產(chǎn)生堵塞性結(jié)垢，又不產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。 (3)和地層水不起化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，以免堵塞油層。 注水地面系統(tǒng)：水源泵站、水處理站、注水站、配水間和注水井 注水站作用：將來(lái)水升壓，以滿足注水井對(duì)注入壓力的要求。 儲(chǔ)水罐作用： 1、儲(chǔ)備作用：為注水泵儲(chǔ)備一定水量，防止因停水而造成缺水停泵現(xiàn)象。 2、緩沖作用：避免因供水管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定而影響注水泵正常工作及其它系統(tǒng)的 供水量及水質(zhì)。 3、分離作用：可使水中較大的固體顆粒物質(zhì)、砂石等沉降于罐底，含油污水中 較大顆粒的油滴可浮于，便于集中回收處理。 注水井投注程序： 1、 排液（目的在于清除油層內(nèi)的堵塞物，在井底附近造成適當(dāng)?shù)牡蛪簬?，為注水?chuàng)造 有利條件，并利用部分彈性儲(chǔ)量，減少注水井排或注水井附近的能量損失，有利于 注水井排拉成水線。） 2、 洗井（目的是把井筒內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等污物沖洗出來(lái)，避免油層被污物堵塞，影 響注水。） 3、 試注（目的在于確定能否將水注入油層并取得油層吸水啟動(dòng)壓力指數(shù)等資料，根據(jù) 要求注入量選定注入壓力。） 4、轉(zhuǎn)注（注水井通過(guò)排液、洗井、試注，取全準(zhǔn)試注的資料，并繪出注水指示曲線， 在經(jīng)過(guò)配水就可以轉(zhuǎn)為正常注水。） 吸水指數(shù)：?jiǎn)挝蛔⑺畨翰钕碌娜兆⑺?，單位為m3/(d*MPa) 比吸水指數(shù)：地層吸水指數(shù)除以油層有效厚度的數(shù)值 視吸水指數(shù)：日注水量/井口壓力 （未進(jìn)行分層注水時(shí)若采用油管取水，則井口壓力取套管壓力；若采用套管注水，則井口壓力取油管壓力。） 影響吸水能力的因素： 分層注水作用：解決層間矛盾，調(diào)整油層平面上注入水分布不均勻的狀況，以控制油井含水 上升和油田綜合含水率的上升速度，提高油田的開(kāi)采效果。 封隔器失效的原因：1、封隔器膠皮筒變形或破裂，使膠皮筒無(wú)法密封 2、配水器彈簧失靈及管柱底部閥密封不嚴(yán)，使油管內(nèi)外壓差達(dá)不到封 隔器膠皮筒脹開(kāi)所需要的壓力差。 表現(xiàn)：油套壓平衡；注水壓力不變（或下降），而注入量上升。 欠注：設(shè)計(jì)配注量大于實(shí)際注水量使配注誤差為正 超注：設(shè)計(jì)配注量小于實(shí)際注水量使配注誤差為負(fù) 嘴損曲線：配水嘴尺寸、配水量和通過(guò)配水嘴的節(jié)流損失三者之間的定量關(guān)系曲線。 注水井調(diào)剖：為了調(diào)整注水井的吸水剖面，提高注入水的波及系數(shù)，改善水驅(qū)效果，向地層 的高滲透層注入堵劑，堵劑凝固或膨脹后，降低高滲透層的滲透率，迫使注入 水增加對(duì)低含水部位的驅(qū)油作用的工藝措施稱為注水井調(diào)剖。 調(diào)剖方法：1、單液法：向油層注入一種液體，液體進(jìn)入油層后，依靠自身發(fā)生反應(yīng)，隨后 變成的物質(zhì)可封堵高滲透層，降低滲透率，實(shí)現(xiàn)堵水。 　　　　　　　堵水劑：石灰乳、硅酸溶液、絡(luò)凍膠、硫酸、水包稠油 2、雙液法：向油層注入由隔離液隔開(kāi)的兩種可反應(yīng)（或作用）的液體。 堵水劑：沉淀性堵劑、凍膠型堵劑、膠體分散體型堵劑 注水井調(diào)剖的選井條件： 1、位于綜合含水高、采出程度較低、剩余油飽和度較高的注水井 2、與井組內(nèi)油井連通情況好的注水井 3、吸水和注水狀況良好的注水井 4、固井質(zhì)量好、無(wú)竄槽和層間竄漏現(xiàn)象的注水井 調(diào)剖是否有效判斷條件： 1、處理層吸水指數(shù)較調(diào)剖前下降50%以上 2、吸水剖面發(fā)生明顯合理變化，高吸水層降低吸水量，低吸水層增 加吸水量10%以上 3、壓降曲線明顯變緩 示蹤劑：指能隨流體運(yùn)動(dòng)，易溶且在低濃度下仍可被檢測(cè)，用以指示溶解它的液體在多孔介 質(zhì)中的存在、流動(dòng)方向或滲透速度的物質(zhì)。 常用的水示蹤劑：放射性示蹤劑、化學(xué)示蹤劑 第六章：水力壓裂技術(shù) 水力壓裂：利用地面高壓泵組，將高粘液體以大大超過(guò)地層吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高壓，當(dāng)此壓力大于井壁附近的地應(yīng)力和地層巖石抗張強(qiáng)度時(shí)，便在井底附近地層產(chǎn)生裂縫；繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，關(guān)井后裂縫閉合在支撐劑上，從而在井底附近地層內(nèi)形成具有一定幾何尺寸和高導(dǎo)流能力的填砂裂縫，使井達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。（原理主要是通過(guò)降低降低附近地層中流體的滲流阻力和改變流體的滲流狀態(tài)。） 破裂梯度：指地層破裂壓力與地層深度的比值 1、一般認(rèn)為β小于15-18時(shí)形成垂直裂縫，而大于23時(shí)則是水平裂縫。因此深地層出現(xiàn)的 多為垂直裂縫，淺地層出現(xiàn)水平裂縫的幾率多。 2、如果地層破裂壓力過(guò)高，難以進(jìn)行正常施工，可進(jìn)行預(yù)處理以降低破裂壓。這些方法的實(shí)質(zhì)是降低井底附近地層的應(yīng)力，如高效射孔、密集射孔、水力噴砂射孔及小規(guī)模酸化。 壓裂液：前置液：作用是破裂地層并造成一定幾何尺寸的裂縫，以備后面的攜砂液進(jìn)入。 攜砂液：作用是將支撐劑帶入裂縫中并將支撐劑填在裂縫內(nèi)預(yù)定位置上。 頂替液：將攜砂液送到預(yù)定位置，并有預(yù)防砂卡的作用；注完攜砂液后要用頂替液 將井筒中全部攜砂液替入裂縫中，以提高攜砂液的效率和防止井筒沉砂。 壓裂液的性能要求：1、濾失少2、懸砂能力強(qiáng)3、摩阻低4、穩(wěn)定性5、配伍性6、低殘?jiān)?、 易返排8、貨源廣、便于配制、價(jià)錢便宜 壓裂液類型：水基壓裂液、酸基壓裂液、油基壓裂液、乳狀及泡沫壓裂液。 壓裂液到地層受三種機(jī)理控制：壓裂液的粘度、油藏巖石和流體的壓縮性及壓裂液的造壁 性。 初濾失量：形成濾餅前的濾失量用Vsp表示。 冪律液體流動(dòng)從地面到地下裂縫中的四種過(guò)程：地面管線、井筒、射孔孔眼和裂縫中的流動(dòng)。 導(dǎo)流率：指油層條件下填砂裂縫滲透率與裂縫寬度的乘積，常用FRCD表示。 支撐劑的性能要求：1、粒徑均勻，密度小2、強(qiáng)度大、破碎率小3、圓度和球度高4、雜質(zhì)含量少5、來(lái)源廣，廉價(jià) 支撐劑的類型：脆性支撐劑，韌性支撐劑（按力學(xué)性質(zhì)分） 樹脂包層支撐劑的優(yōu)點(diǎn)： 1、 樹脂薄膜包裹砂粒，增加了砂粒間的接觸面積，從而提高了支撐劑抗閉合壓力的能力。 2、 樹脂薄膜可將壓碎的砂粒小塊或粉砂包裹起來(lái)，減少了微粒的運(yùn)移與堵塞孔道的機(jī)會(huì)，從而改善了填砂裂縫的導(dǎo)流能力。 3、 樹脂包層砂總的體積密度比上述中強(qiáng)度與高強(qiáng)度陶粒要低很多，便于選否，因而降低了對(duì)攜砂液的要求。 4、 樹脂包層支撐劑具有可變形的特點(diǎn)，這使其接觸面積有所增加，可防止支撐劑在軟地層中的嵌入。 裂縫內(nèi)的砂濃度：指單位體積裂縫內(nèi)所含支撐劑質(zhì)量。 裂縫閉合后的砂濃度：指單位面積裂縫上所鋪的支撐劑質(zhì)量。 地面砂比：?jiǎn)挝惑w積混砂液中所含的支撐劑質(zhì)量。（支撐劑體積與壓裂液體積之比） 平衡狀態(tài)：液體的流速逐漸達(dá)到使顆粒處于懸浮狀態(tài)的能力，此時(shí)顆粒停止沉降，這種狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。 顆粒在垂直剖面上的分布：區(qū)域1是沉降下來(lái)的沙堤，在平衡狀態(tài)下沙堤的高度為平衡高度。 區(qū)域2是在沙堤面上的顆粒滾流區(qū) 區(qū)域3則是懸浮區(qū)，顆粒都處于懸浮狀態(tài)，存在濃度梯度 區(qū)域4是無(wú)砂區(qū) 支撐劑的選擇依據(jù)：支撐劑的類型和粒徑 影響支撐劑選擇的因素：1、支撐劑的強(qiáng)度；2、粒徑及其分布；3、支撐劑類型；4、其他因素（支撐劑的質(zhì)量、密度以及顆粒圓度、球度也都會(huì)影響裂縫的導(dǎo)流能力。） 影響壓裂井增產(chǎn)幅度的原因：油層特性和裂縫的幾何參數(shù) （油層特性只要是指壓裂層的滲透率、孔隙度、流體物性、油層能量、含油豐度和泄油面積等；裂縫參數(shù)是指填砂裂縫的長(zhǎng)、寬、高和導(dǎo)流能力） 麥克奎爾—西克拉曲線結(jié)論： 1、 在低滲油藏中，增加裂縫長(zhǎng)度比增加裂縫導(dǎo)流能力對(duì)增產(chǎn)更有利。因?yàn)閷?duì)低滲油層容易得到高的導(dǎo)流能力，要提高增產(chǎn)倍數(shù)，應(yīng)以加大裂縫長(zhǎng)度為主，這是當(dāng)前在壓裂特低滲透層時(shí)，強(qiáng)調(diào)增加裂縫長(zhǎng)度的依據(jù)。而對(duì)高滲地層正好相反，應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主。 2、 對(duì)一定的裂縫長(zhǎng)度，存在一個(gè)最佳的裂縫導(dǎo)流能力。因?yàn)閷?duì)一定的油層條件，油層的供液能力是有限的，所要求的滲流條件（導(dǎo)流能力）也是有限的，過(guò)分追求高導(dǎo)流能力是不必要的。 壓裂效果預(yù)測(cè)：1、增產(chǎn)倍數(shù)；2、產(chǎn)量預(yù)測(cè) 第7章 :：酸處理技術(shù) 酸化原理：通過(guò)酸液對(duì)巖石膠結(jié)物或地層孔隙、裂縫內(nèi)堵塞物等的溶解和溶蝕作用，恢復(fù)或提高地層孔隙和裂縫的滲透性。 酸化分為： 1、酸洗：將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中酸溶性顆粒和鉆屑及結(jié)垢等， 并疏通射孔孔眼。 2、基質(zhì)酸化：在低于巖石破裂壓力下將酸注入地層，依靠酸液的溶蝕作用恢復(fù) 或提高井筒附近較大范圍內(nèi)油層的滲透性。 3、壓裂酸化：在高于巖石破裂壓力下將酸注入地層，在地層內(nèi)形成裂縫，通過(guò)酸液對(duì)裂縫壁面物質(zhì)的不均勻溶蝕形成搞導(dǎo)流能力的裂縫。 酸巖反應(yīng)速度：在數(shù)值上酸巖反應(yīng)速度可用單位時(shí)間內(nèi)酸濃度的降低值表示，也可用單位時(shí)間內(nèi)巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量來(lái)表示。 酸巖反應(yīng)的三個(gè)步驟： 1、酸液中H+傳遞到碳酸鹽巖表面； 2、H+在巖面與碳酸鹽進(jìn)行反應(yīng)； 3、反應(yīng)生成物Ca2+、Mg2+和CO2氣泡離開(kāi)巖面 酸液中的H+透過(guò)邊界層傳遞到巖面的方式：對(duì)流和擴(kuò)散 面容比：巖石反應(yīng)表面積與酸液體積之比，簡(jiǎn)稱面容比。 影響酸巖復(fù)相反速度的因素分析：P297 1、 面容比：當(dāng)其他條件不變時(shí)，面容比越大，單位體積酸液中的H+傳遞到巖石表面的數(shù)量就越多，反應(yīng)速度也越快。 2、 酸液的流速：隨著酸液流速的增加，酸液的流動(dòng)可能會(huì)由層流變?yōu)槲闪?，從而?dǎo)致H+的傳質(zhì)速度顯著增加，反應(yīng)速度也相應(yīng)增加。 3、 酸液的類型：酸巖反應(yīng)速度近似與酸溶液內(nèi)部的H+濃度成正比，采用強(qiáng)酸時(shí)反應(yīng)速度快，采用弱酸時(shí)反應(yīng)速度慢。 4、 鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在24%—25%之前，隨鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，反應(yīng)速度也增加；超過(guò)這個(gè)范圍后，隨鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，反應(yīng)速度反而降低。 5、 溫度：溫度升高，H+的熱運(yùn)動(dòng)加劇，H+傳質(zhì)速度加快，酸巖反應(yīng)速度也隨之加快。 6、 壓力：當(dāng)壓力小于3MPa時(shí)，壓力對(duì)反應(yīng)速度的影響顯著；壓力超過(guò)5—6MPa，壓力對(duì)反應(yīng)速度影響甚微。 7、 其他因素：巖石化學(xué)組分、物理化學(xué)性質(zhì)、酸液粘度 酸化壓裂：用酸液作為壓裂液實(shí)施不加支撐劑的壓裂。 原理：1、酸壓過(guò)程中一方面靠水力作用形成裂縫2、靠酸液的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面，停泵卸壓后，裂縫壁面不能完全閉合，具有較高的導(dǎo)流能了，可達(dá)到提高底層滲透性 的目的。 提高酸壓裂縫的有效長(zhǎng)度和酸壓效率： 1、 固相防濾失劑 2、 前置液酸壓 3、 膠化酸 殘酸：當(dāng)酸濃度降低到一定濃度時(shí)，酸液基本上失去溶蝕能力的酸液。 有效作用距離(裂縫的有效長(zhǎng)度)：酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離。 增加酸液有效作用距離的方法： 1、 在地層中產(chǎn)生較寬的裂縫 2、 較低的氫離子有效傳質(zhì)系數(shù) 3、 較高的排量 4、 盡可能小的濾失速度 土酸：由10%—15%的鹽酸及3%—8%的氫氟酸混合而成 土酸酸化設(shè)計(jì)步驟： 1、 確信處理井是由于油氣層損害造成的地產(chǎn)或低注入量 2、 選擇適宜的處理液配方 3、 確定注入壓力或注入排量，以便在低于破裂壓力條件下施工 4、 確定處理液量 提高土酸處理效果的方法： 1、 同時(shí)將氟化銨水溶液與有機(jī)脂注入地層，一定時(shí)間后有機(jī)脂水解生成有機(jī)酸，有機(jī)酸與氟化銨作用生成氫氟酸。 2、 利用粘土礦物的離子交換性質(zhì)，在粘土顆粒上就地產(chǎn)生氫氟酸 高質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽酸處理的好處： 1、 酸巖反應(yīng)速度相對(duì)變慢，有效作用范圍增大 2、 單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多的CO2，利于廢酸的排出 3、 單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多的氯化鈣、氯化鎂，提高了廢酸的粘度，控制了酸巖反應(yīng)速遞，并有利于懸浮、攜帶固體顆粒從底層中排出 4、 受到地層水稀釋的影響較小 鹽酸處理的缺點(diǎn)：與石灰?guī)r反應(yīng)速度快，特別是高溫深井，由于地層溫度高，鹽酸與地層作用太快，因而處理不到地層深部；此外，鹽酸會(huì)使金屬坑蝕成許多麻點(diǎn)狀斑痕，腐蝕嚴(yán)重 多組分酸：一種或幾種有機(jī)酸與鹽酸的混合物 油酸乳化作用： 1、 有利于延緩酸巖的反應(yīng)速度 2、 可把活性酸攜帶到油氣層深部，擴(kuò)大了酸處理的范圍 3、 解決防腐問(wèn)題 稠化酸：指在鹽酸中加入增稠劑，使酸液粘度增加。 緩蝕劑作用： 1、 抑制陰極腐蝕 2、 抑制陽(yáng)極腐蝕 3、 在金屬表面形成一層保護(hù)膜 穩(wěn)定劑：為防止氫氧化鐵沉淀，避免發(fā)生地層堵塞現(xiàn)象而加入的某些化學(xué)物質(zhì) 第八章：復(fù)雜條件下的開(kāi)采技術(shù) 油層出砂的危害： 1、 砂埋油層或井筒砂堵造成油井停產(chǎn) 2、 出砂使地面和井下設(shè)備嚴(yán)重磨蝕、砂卡 3、 沖砂檢泵、地面清罐等維修工作量劇增 4、 出砂嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起井壁坍塌而損壞套管 出砂的原因： 1、 地質(zhì)因素（內(nèi)因） 1、應(yīng)力狀態(tài) 2、巖石的膠結(jié)狀態(tài) 3、滲透率的影響 二、開(kāi)采因素（外因） 1、固井質(zhì)量 2、射孔密度 3、油井工作制度 4、其它因素 防砂方法： 1、 制定合理的開(kāi)采措施 2、 采取合理的防砂工藝方法 3、 礫石填充防砂方法 4、 化學(xué)防砂方法 清砂方法： 1、 沖砂：通過(guò)沖管、油管或油套環(huán)空向井底注入高速流體沖散砂堵，由循環(huán)上返的液體將砂粒帶到地面，以解除油水井砂堵的工藝措施 2、 撈砂：用鋼絲繩向井內(nèi)下入專門撈砂工具，將井底積存的砂粒撈到地面上來(lái)的方法 沖砂方式：正沖砂；反沖砂；正反沖砂；聯(lián)合沖砂P347 石蠟：固相物質(zhì)主要是含碳原子數(shù)為16—64的烷烴 結(jié)蠟現(xiàn)象：在開(kāi)采過(guò)程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶體析出、長(zhǎng)大聚集和沉積在管壁等固相表面上 影響結(jié)蠟的因素： 1、 原油的性質(zhì)及含蠟量 2、 原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 3、 壓力和溶解氣油比 4、 原油中的水和機(jī)械雜質(zhì) 5、 液流速度、管壁粗糙度及表面性質(zhì) 油井防蠟方法：1、阻止蠟晶的析出 2、抑制石蠟結(jié)晶的聚集 3、創(chuàng)造不利于石蠟結(jié)晶的條件 油井清蠟方法： 1、 機(jī)械清蠟：用專門的工具刮除油管壁上的蠟，并靠液流將蠟帶至地面的方法 2、 熱力清蠟：利用熱力學(xué)能提高液流和沉積表面的溫度，熔化沉積于井筒中的蠟 1、熱流體循環(huán)清蠟法 2、電熱清蠟法 3、熱化學(xué)清蠟法 油井出水：注入水、邊水、底水、上層水、下層水、夾層水 油井防水措施： 1、 制定合理的油藏工程方案，合理部署井網(wǎng)和劃分注采系統(tǒng)，建立合理的注、采井工作制度和采取合適的工程措施以控制油水邊界均勻推進(jìn)。 2、 提高固井和完井質(zhì)量，以保證油井的封閉條件，防止油層與水層串通 3、 加強(qiáng)油水井日常管理、分析，及時(shí)調(diào)整分層注采強(qiáng)度，保持均衡開(kāi)采 找水：指油氣井出水后，通過(guò)各種方法確定出水層位和流量的工作 稠油特點(diǎn)：1、粘度高、密度大、流動(dòng)性差 2、稠油的粘度對(duì)溫度敏感 3、稠油中輕質(zhì)組分含量低，而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高 高凝油：指蠟含量高、凝固點(diǎn)高的原油 凝固點(diǎn)：指在一定條件下原油失去流動(dòng)性時(shí)的最高溫度