油田勘探开发工艺技术ppt课件.ppt

胡明君,油气勘探开发简介,中国石化集团油气勘探开发继续教育胜利基地,目录 第一部分、油气田勘探 第二部分、石油钻井 第三部分、油田开发,油气勘探开发简介,引 言,石油与天然气是宝贵的能源和化工原料，在国民经济中发挥着重要的作用，通常被人们誉为工业的血液。 石油与天然气埋藏于地下，通常经过勘探开发找到并开采到地面上来才可被利用，为此，作为石油方面的工作者，有必要了解油气勘探开发的全过程，为我国的能源事业作出更大的贡献。,油气田勘探,一、油气水 1、石油与天然气 石油与天然气都是碳、氢元素为主要成分的烃类混合物。天然气是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等组成的混合物，由的天然气还中含有硫化氢、一氧化碳、二氧化碳等气体。石油是烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物，其密度一般低于水，其中烃分子含碳原子少的为轻质油，烃分子含碳原子多的为重质油。 汽油烃分子中的碳原子数为511个， 煤油烃分子中的碳原子数1116，柴油烃分子中的碳原子数1518，润滑油烃分子中的碳原子数2140，沥青烃分子中的碳原子数为40以上。,油气田勘探,一、油气水 2、地层水 在多数油藏中均含有水，在油气开采过程中常常随同油气一起被踩到地面上来，这些水一般不是纯净水，而是有一定矿化度的水，若地面排放掉，必然也会对环境产生影响。 地层水中一般含有钠离子、钙离子、镁离子、铁离子、氯离子、硫酸根离子和碳酸根离子等离子，根据其所含离子不同，可把地层水分为氯化钙型、氯化镁型、硫酸盐型和碳酸盐型等不同类型的地层水。地层水的pH值一般在48之间，矿化度差别较大，高矿化度地层水具有较强的腐蚀性和污染能力。,油气田勘探,二、油气的成因 1、有机说 石油和天然气是在地质历史中由分散在沉积岩中的动、植物有机质转化而来的。 2、无机说 石油和天然气是地下深处高温、高压条件下由无机物转化而来的。 3、生成油气的原始物质 沉积岩中的有机质，主要指生活在地球上的生物遗体。 4、生成油气的基本条件 1）有利的古地理环境（生物大量繁殖及堆积环境） 2）地壳长期稳定下沉形成还原环境（缺氧环境） 3）有利于有机质向油气转化的物理化学条件（高压高温）,油气田勘探,三、生油层 具备生油条件，且能生成一定数量石油的地层。主要有粘土岩类生油层和碳酸盐岩生油层。 粘土岩类生油层，以泥岩、页岩为主，其次是粉砂质泥岩。这类岩石是母岩风化过程中形成的高岭石、蒙脱石、水云母等粘土矿物在浅海、三角洲、湖泊等环境中沉积形成。如胜利油田多为湖相泥岩生油层。 碳酸盐岩生油层，以含有大量有机质的生物灰岩、泥灰岩、白云岩为主，这类岩石是母岩风化过程中被水溶解的一些成分，如钙粒子、镁离子、碳酸根离子、以及铝和铁的胶体物质，在浅海和深水湖环境中沉积形成。如中东的油田多为海相碳酸盐岩生油层。,油气田勘探,四、圈闭 生油层中生成的石油在地层中运移时，如果遇到遮挡物就会停下来。这些能够阻止油气继续运移，适合于油气聚集的场所就是圈闭。根据圈闭的成因，圈闭可分为三大类：构造圈闭、地层圈闭和岩性圈闭。 任何一个圈闭都由储集层、盖层和遮挡物三个基本要素组成。,盖层、遮挡层,储集层,油气田勘探,五、油气藏 油气藏是指聚集了油气，具有同一压力系统，同一油水界面的圈闭。在圈闭中仅聚集石油，称为油藏；仅聚集天然气，称为气藏；同时聚集天然气称为油气藏。 不同类型的圈闭决定了油气藏的差别，依据圈闭类型可把油气藏分为三大类。 1、构造油气藏,油气田勘探,五、油气藏 2、地层油气藏,3、岩性油气藏,油气田勘探,六、油气田 油气藏不是孤立的存在的，必然与生油层、储油层、盖层三者之间相互联系，常常有油气生成和油气聚集条件相同或相似的数个油气藏共存。为有效地寻找油气藏，石油地质学必须综合研究生、储和盖组合，故引入了油气田的概念。 油气田是指受局部构造单元（或地层、岩性）控制的同一面积范围内的油气藏总和。 一个油气田由数个油气藏，也有的油气田只有一个油气藏。 一般情况，油气田是以其所在的地名进行命名。如胜坨油田，因为位于胜利村和坨庄一带的地下，所以命名为胜坨油田。,油气田勘探,七、油气田勘探过程 1、区域勘探阶段 区域勘探以整个含油气盆地为勘探对象，了解区域地质概况，研究地层剖面，查明生油和储油条件，找出油气聚集有利地带，评价含油气远景，估算远景地质储量。主要勘探方法为地面地质普查、物探和参数井法。 2、工业勘探阶段工业勘探以寻找油气田为勘探对象，探明油气田的位置，油气藏的类型、形态、边界范围，以及储层厚度、孔隙度、渗透率等参数，含油面积，计算地质储量。主要勘探方法为地震和钻井。,油气田勘探,八、油气田勘探方法 1、地面地质法 在野外直接观察天然露头和人工露头，了解勘探区域的地层、构造、油气显示、有利于油气生成和聚集的条件。 2、地球物理法 利用仪器测定地下岩石及其所含油、气、水的的电性、放射性、声速、密度和磁性等，分析地层、构造和含油气情况。包括地球物理勘探和地球物理测井两种方法。 常见的物探有重力勘探（含油气的地层密度低，重力负异常）、地磁勘探（含无磁油气地层磁弱，地磁负异常）、地震勘探（两种不同地层的界面会产生地震波反射）。常用的测井有电位、密度、声波等测井方法。,油气田勘探,八、油气田勘探方法 3、钻井勘探法 在钻井过程中，通过地质录井查明地层及含油气情况。地质录井包括岩芯、岩屑、钻井液、气测、钻时、测井等方法。 4、地球化学法 通过对岩石、土壤、气体、水中的成分进行分析，测定地下油气向地面扩散的烃、相关物质、及其所引起的周围物质的变化情况。主要包括气测法、细菌法、土壤盐法。,高压喷射,直井,定向井,水平井,大位移井,侧钻井,分支井,小井眼钻井,国内领先,国内领先,国内领先,钻井技术,石油钻井,一、 钻井发展简史（以旋转钻井为例） 1、概念阶段（1901-1920） 开始把钻井和洗井两个过程联系在一起，并使用了牙轮钻头和注水泥封固套管的工艺。 2、发展阶段（1920-1948） 这个时期的钻井工艺、固井工艺、牙轮钻头、钻井液等得到进一步发展，同时出现了大功率钻井设备。 3、科学化钻井阶段（1948-1968） 这个阶段开展了大量的科学研究，使钻井技术得以迅速发展。突出的技术成就有： 高压喷射钻井、 高效牙轮钻头 （镶齿、滑动密封轴承钻头）、 优质钻井液（低固相、无固相不分散体系钻井液）、 优选参数钻井（优选钻压、转速和水力参数）、 地层压力检测技术、油气井压力控制技术、钻井液固相控制技术、 平衡压力钻井技术。 以上技术使钻井速度产生了大的飞跃。,石油钻井,一、 钻井发展简史（以旋转钻井为例） 4、自动化钻井阶段 （1968至今）这个时期主要体现电子仪表、自动测量和计算机在钻井工程中的应用。例如：钻井参数的自动测量、综合录井仪、随钻测量技术等。 至20世纪末，水平井、大位移井、侧钻井、小井眼井、欠平衡井、分支井、超深井等钻井技术日臻成熟，地质导向、自动化钻井技术已得到成功应用，钻井液技术也随着钻井工艺技术的发展得到了迅猛发展。 由于以上技术的应用，才得以实现最优化钻井、自动化钻井。,石油钻井,二、直 井,石油钻井,目录 第一 概述 第二 钻进技术 第三 井控技术 第四 固井完井 第五 钻井新技术,钻井工艺简介,第一 概述,一、钻井方法 1、冲击钻井 2、旋转钻井 旋转钻井主要工序： 1）钻进 以足够的压力使钻头切削刃吃入岩石，钻柱带动钻头旋转破碎井底岩石，从而达到增加井深的目的。 钻速：单位时间里的进尺，米/小时。 钻时：单位进尺所需时间，分/米。,一、钻井方法 2、旋转钻井 2）洗井 将钻井液泵入中空的钻柱内，经钻头水眼形成射流把钻屑冲离井底，携带钻屑从钻柱与井眼之间的环空中返至地面。 3）接单根 向钻柱中接入一根钻杆的过程。 4）起下钻 将钻柱从井眼内起出和下入的过程。,第一 概述,一、钻井方法 2、旋转钻井 5）固井 将套管下入井内，在套管与井眼的环形空间中注入适量的水泥，以封固套管和地层的过程。 6）完井 钻开生产层，确定完井方法，安装井底和井口的过程。 3、旋冲钻井 旋冲钻井是在常规钻井的基础上加装冲击钻具，在旋转破岩的同时对钻头施加一个高频冲击力，从而实现旋转与冲击联合破岩的钻井技。,第一 概述,二、钻井工具 1、钻头 石油钻井中所用钻头有牙轮钻头、金刚石材料钻头和刮刀钻头三类。 牙轮钻头：铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头两种。 金刚石钻头：天然金刚石钻头、热稳定性聚晶金刚石钻头和聚晶金刚石复合片钻头（PDC）。 钻头进尺：一只钻头钻进井眼的总进尺。 各种钻头的破岩机理是不同的。 2、钻柱 钻柱是钻头以上，水龙头以下部分钢管柱的总称。包括方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头及稳定器等。,第一 概述,二、钻井工具 2、钻柱 钻柱的作用：给钻头施加压力（钻压）和传递扭矩、建立钻井液循环通道、起下钻头、确定井深、及处理井下事故等。 钻压来自部分钻铤的重力。 三、钻井液 钻井液用来清洗井底并把岩屑携带到地面，维持钻井正常进行的流体。 钻井液的主要作用有：控制地层压力、从井底清除岩屑、悬浮岩屑、稳定井壁、输送水力功率、冷却和润滑钻头及钻柱、获取地层有关资料等。,第一 概述,四、井身结构 井身结构包括套管层次、尺寸、下深，套管与井眼的尺寸配合，以及各层套管外的水泥返高。 根据各层套管的功用，可分为表层套管、技术套管和油层套管。 1、表层套管 第一次开钻，用大钻头钻至一定深度，下大尺寸套管，管外注满水泥，这层套管为表层套管。其作用是封固疏松层、安装井口、承托以下各层套管的部分重量。 2、技术套管 第二次开钻，用小一点的钻头从表层套管内下入，钻遇复杂地层时，为保证钻井继续进行下去，下一层套管，管外水泥以封住复杂地层为原则，这层套管为技术套管。其作用是封固复杂地层。技术套管的层次是根据需要而定，可一层、两层、多层，也可能没有。 3、油层套管 最后一次开钻，用小钻头从技术套管内下入，钻至设计深度后，下入一层套管，管外水泥以封住油气层为原则，这层套管为油层套管。其作用是封固油气层。,第一 概述,一、影响钻速的主要因素 1、钻压对钻速的影响 在其它条件不变的条件下，钻速随钻压的增大而增大，且在一定的钻压范围内，钻压与钻速呈线性关系，如图1所示。,第二 钻进技术,图1 钻速与钻压的关系,一、影响钻速的主要因素 2、转速对钻速的影响在净化充分的条件下，钻速与转速成正比，否则，呈指数关系，但指数小于1，如图1所示。,图2 钻速与转速的关系,第二 钻进技术,一、影响钻速的主要因素 3、牙齿磨损对钻速的影响 随着钻头切削刃的磨损，钻速不断降低，如图3所示。在各工作参数不变的情况下，存在如下的关系。,第二 钻进技术,图3 牙齿磨损与转速的关系,一、影响钻速的主要因素 4、钻井液性能对钻速的影响 1）粘度的影响 钻井液性能对钻速的影响比较复杂，钻井液粘度，不直接影响钻速，但是，钻井液粘度增大，循环压耗增大，进而井底压差增大，钻头水功率降低，钻速减小。 2）固相的影响 钻井液中的固相含量和分散度都对钻速有影响，固相含量越高，钻速越低；固相越分散，钻速越低；且固相含量越低，分散度的影响越明显。,第二 钻进技术,一、影响钻速的主要因素 4、钻井液性能对钻速的影响 3）密度的影响 钻井液密度对钻速的影响主要表现在井筒内液柱的压力与地层孔隙压力之差对钻速的影响上，随着井底压差增大，钻速明显降低。,第二 钻进技术,图5 井底压差与钻速的关系,一、影响钻速的主要因素 5、水功率对钻速的影响 水功率对钻速的影响主要表现在水力净化能力上，其次是水力破岩作用。一般情况下，钻速与水功率呈幂函数关系（指数小于或等于1）。,第二 钻进技术,图6 水功率与钻速的关系,二、喷射钻井技术 1、概念 在钻井过程中，及时地把岩屑携带出来是安全快速钻进的重要条件之一。把岩屑携带出来要经过两个过程：一是使岩屑离开井底，进入环空；二是依靠钻井液上返将岩屑带至地面。解决岩屑离开井底这一问题的方法就是喷射钻井技术。 喷射钻井就是保持钻头喷嘴中喷射出具有很大水功率和很高射流速度的钻井液射流，使岩屑及时离开井底，始终保持井底干净，以大幅度提高钻进速度的技术。 2、喷射钻井工作原理 喷射钻井工作原理就是射流对井底净化的机理。射流对井底的净化有两方面的作用，即射流冲压作用和漫流横推作用（最大漫流速度超过最大射流速度的一半）。,第二 钻进技术,二、喷射钻井技术 3、喷射钻井水力参数设计 1）射流水力参数 喷射速度 钻头喷嘴出口处的射流速度。 保持喷射速度最大状态下钻进，为最大喷速工作方式。 射流冲击力 射流在起作用面积上的总作用力 保持射流冲击力最大状态下钻进，为最大射流冲击力工作方式。 射流水功率 单位时间内射流具有的做功能量,第二 钻进技术,二、喷射钻井技术 3、喷射钻井水力参数设计 2）钻头水力参数 钻头压力降 钻井液流过钻头喷嘴后钻井液压力降低值 钻头水功率 钻井液流过钻头时所消耗的水功率 保持钻头水功率最大状态下钻进，为最大钻头水功率工作方式。,第二 钻进技术,二、喷射钻井技术 4、提高喷射钻井水力参数的途径 1）提高泵压和泵功率 提高泵压和泵功率，可以提高水利能量的总体水平。我国喷射钻井的发展经过了1315MPa、1718MPa、2022MPa三个阶段。 2）降低循环压耗系数 降低钻井液密度，减小钻井液粘度，适当增大管路内径。 3）增大钻头压耗系数 缩小喷嘴内径。 4）优化排量 虽然排量的增大，钻头压降和循环压耗同时增大，但是，我们可以选定一个目标，优选排量，使钻头和循环系统的水力能量分配达到最合理的应用。,第二 钻进技术,二、喷射钻井技术 5、最大水功率工作方式 1）获得最大水功率的条件 当钻井泵在额定泵功率状态下时，由下式可以看出随着排量的减小，钻头的水功率增大，但是，要保持钻井泵在额定泵功率状态下工作，排量不能小于额定排量，所以获得最大水功率的条件是最优排量等于额定排量。 当钻井泵在额定泵压状态下时，根据上式可以求得最大水功率的条件是：,第二 钻进技术,二、喷射钻井技术 5、最大水功率工作方式 2）钻头水功率随排量和井深变化的规律 当井深小于或等于第一临界井深时，最优排量等于额定排量。 当井深大于或等于第二临界井深时，最优排量等于最小排量。 当井深大于第一临界井深或小于第二临界井深时，最优排量随井深的增大逐渐减小。,第二 钻进技术,二、喷射钻井技术 6、水力参数设计 1）确定最小排量 最低环空返速的经验公式： 2）计算循环压耗系数 3）选择缸套直径 在钻井泵缸套的额定排量必须大于携带岩屑所需最小排量的前提下，尽量选用小尺寸的缸套。 4）计算临界井深 5）优化排量 6）优选喷嘴 7）计算各井段的水利参数,第二 钻进技术,三、优化钻井技术 1、优选钻井液类型及钻井液密度 2、优选水力参数 3、建立目标函数 一般以单位进尺成本作为目标，其表达式为 4、找出目标函的约束条件和极值条件 5、优化钻压、转速和钻头磨损量 通过最优化数学方法，求解在约束条件范围内使钻井成本最低的钻压、转速和钻头磨损量组合。,第二 钻进技术,四、防斜打优技术 1、井斜的原因 1）井斜的地层因素 井斜的地质因素包括：地层倾角、同层各向异性、不同层岩性软硬交错等。 2）钻具因素 钻具尺寸大小决定了其承压后的弯曲程度，钻具与井眼间隙的大小决定了钻具的倾斜程度，钻具越弯曲、倾斜程度越大，导致井斜的程度越严重。 3）井眼扩大 4）钻井参数 钻压的大小直接影响钻具的弯曲程度，水力参数和钻井液性能要影响井眼尺寸等等。,第二 钻进技术,四、防斜打优技术 2、井斜的控制方法 1）钟摆法控制井斜 钟摆钻具 塔式钻具 2）刚性满眼法控制井斜 满眼钻具 方钻铤 3）离心法控制井斜 偏重钻铤 方钻铤,第二 钻进技术,一、地下各种压力 1、静液压力 静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力。 2、上覆岩层压力 地层某处以上岩石和孔隙内流体的总重力所引起的压力。 3、地层压力 岩石孔隙中的流体所具有的压力，也称地层孔隙压力。 实际地层压力高于或低于正常地层压力都为异常压力，超过正常地层压力为异常高压，低于正常地层压力为异常低压。,第三 井控技术,二、地层压力预测 1、地球物理资料预测 根据声波在不同介质中的传播速度不同，预测地层压力。 2、机械钻速法预测 根据地层的压实程度不同，其强度和硬度不同，则钻速不同，来预测地层压力。 3、dc指数法预测 在钻速方程的基础上建立起来的地层压力预测方法。 4、泥页岩密度法预测 根据泥页岩的压实程度不同，其含液体的量不同，则密度不同，来预测地层压力,第三 井控技术,三、地层破裂压力 1、概念 当压力达到一定值时，井眼中某深度的地层被压裂形成裂缝，该压力值为地层破裂压力。 2、地层破裂压力的确定 不少学者提出了多种估算方法，如休伯特和威利斯法、马修斯和凯利法、伊顿法等，但是各方法都有局限性。只有液压实验法也称漏失实验法比较准确，具体做法是关闭环空，以较小排量向井内泵入钻井液，记录下各时间的泵入量和相应的立管压力，做出实验曲线，确定漏失压力、破裂压力和传播压力。,第三 井控技术,四、地层流体侵入与检测 1、地层流体侵入原因 1）钻井液密度低（设计） 2）环空钻井液柱低 3）停止循环 4）起钻抽汲 2、地层流体侵入原因 1）钻速加快 2）钻井液池液面升高 3）钻井液返出流量增大 4）返出钻井液温度升高 5）返出钻井液密度降低,第三 井控技术,四、地层流体侵入与检测 2、地层流体侵入原因 6）返出钻井液电导率变化 7）返出钻井液粘度率变化（一般变大） 8）循环压力下降 9）地面油气显示 3、地层流体侵入的检测方法 1）钻井液池液面检测 2）钻井液返出流量检测 3）声波气侵早期检测 4）钻时检测 5）钻井液性能检测,第三 井控技术,五、压井 1、确定地层压力 2、确定压井钻井液密度 3、确定压井泵速 4、确定立管压力 初始循环立管压力： 终止循环立管压力：,第三 井控技术,一、井身结构设计 1、设计原则 1）有效地保护油气层 2）能有效地避免井下事故的发生，为顺利钻进创造条件 3）能避免压差卡套管 4）防止裸露地层压裂 2、井身设计的内容 一口井要下几层套管，下到多深，套管与相应井眼的直径要多大（一般为19mm），套管外水泥返多高等。 二、套管柱设计方法 1、等安全系数法或等拉力余量法 2、双轴应力法,第四 固井完井,三、注水泥 1、套管柱的下部结构 套管柱下部结构包括引鞋、套管鞋、旋流短节、套管回压凡尔、承托环、扶正器。 2、注水泥流程 1）下完套管后，循环钻井液洗井 2）放下胶塞，注入水泥浆 3）注完水泥浆后，放上胶塞，替入钻井液 4）顶替至上、下胶塞相碰时，注水泥结束 3、注水泥质量要求 水泥返高符合设计要求，水泥浆应充满水泥返高以内的环空，水泥环与套管和井壁岩石胶结良好，水泥石能抵抗油、气、水的长期侵蚀。,第四 固井完井,四、完井方法,第四 固井完井,裸眼完井优点：油层裸露，油流阻力小，产能高。缺点：井壁坍塌；生产层相互干扰； 无法酸化或压裂。适用：地层岩石致密；无气顶、无底水；单一油层或性质一致的多油层。,四、完井方法,第四 固井完井,套管射孔完井：优点：选择型射开油层；可分层开发、酸化压裂等。缺点：出油面积小，阻力大；水泥损害地层。,尾管射孔完井：优点：选择与地层配伍的钻井液和钻井方式，有利于保护油层。,四、完井方法,第四 固井完井,割缝衬管完井：裸眼完井 可防井壁坍塌；防砂。,四、完井方法,第四 固井完井,优点：防砂；保护地层,四、完井方法,第四 固井完井,一、定向井,第五 钻井新技术,连续钻进,埕北1B井组,靶心距均在15m以内,高效PDC钻头,单弯动力钻具,MWD测斜仪,优质泥浆,定向造斜,稳斜,方位控制,时效提高30%以上,平均钻井周期4.04天,二、丛式井,第五 钻井新技术,三、水平井,第五 钻井新技术,水平井钻井技术,水平井钻井技术,从80年代初开始研究,90年代开始大规模应用。目前已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏。水平井钻井成本已降至直井的1.52倍，水平井产量却是直井的48倍。多分支井的效率更高。 至1999年3月，国外水平井钻井技术的一些主要指标：水平井最大水平井段达6118m，水平井最大垂深5991m，双分支井总水平段长度达到4550m，多分支井总水平段长度达到8318m。 水平井钻井技术的应用正向综合方向发展。大位移水平井、小井眼水平井和多分支水平井等钻井完井技术在近几年获得了迅速发展并大量投入实际应用。,第五 钻井新技术,四、大位移水平井,第五 钻井新技术,大位移井钻井技术,20年代美国开始运用大位移井，90年代该技术得到迅速发展。大位移井技术主要用于以较少的平台开发海上油气田和从陆上开发近海油气田。 目前，世界上水平位移超过万米的大位移水平井共有3口，具体情况如下： (1)位于英格兰的 M11井：由BP公司施工，最小井眼尺寸216m，水平位移lOll4m，实钻井深10658m，最大垂深1605m，完井周期173d， (2)位于阿根廷的 CN1并：最小井眼尺寸150mm，水平位移10585m，实钻井深11184m，最大垂深1657m，完井周期128d。 (3)位于英格兰油田的M16井：由8P公司施工，最小井眼尺寸216mm，水平位移10728m，实钻井深11278m，最大垂深1637m，完井局期123d。,第五 钻井新技术,盘2-斜172井,三靶点五段制一趟导向钻具钻进812米钻井周期27天比设计提前21天,完钻井深 3259.43米水平位移 1090.16米,临盘油田,五、阶梯水平井,第五 钻井新技术,侧钻井是使用专门井下工具，从老井套管内侧钻而成的井。,六、侧钻井,第五 钻井新技术,七、分支井,第五 钻井新技术,八、多底井,第五 钻井新技术,九、小井眼井,第五 钻井新技术,小井眼钻井技术,80年代中期，国外许多公司迫于成本压力又开始研究和发展小井眼钻井技术。 小井眼钻井技术可用于开发各类油气藏，但不适用于高产井。目前，该技术也在应用于水平井、深井钻井中，如侧钻小井眼多分支水平井等，并开始用连续管钻小井眼。近10年，世界上钻了大量的小井眼井，而且小井跟井的数量正逐年增多。美国小井眼钻井技术领先，小井眼钻井数量最多,第五 钻井新技术,十、欠平衡钻井技术,随着钻井新装备的不断涌现，近40年来，欠平衡钻井技术再次受到人们的高度重视，而且正逐步走向成熟。欠平衡钻井技术的主要优点： 减轻地层伤害，提高单井产能。 提高钻井效率，降低钻井成本和识别产层。 及时发现地层异常情况，有利于识别产层。 欠平衡钻井作业的技术关键有：保持井下的欠平衡条件，溢流控制，产出流体的地面处理和随钻测量等。,第五 钻井新技术,一、概述1. 油田开发定义, 油田开发的内容,制定合理的开发方案 ： 基础、中心环节,评价 ： 技术指标和经济指标,试井 ： 开发过程中认识油藏,动态分析：渗流力学法、物质平衡法、经验统计法、数值模拟法,对具有工业价值的油田，在充分认识其油藏性质的基础上，制定合理的开发方案并对油田进行建设和投产，使之按预定的生产能力和经济效果长期生产，直至开发结束的整个过程。,油田开发,解放前：原油最高年产量只有32万吨；1949年产油量不到7万吨；1877年台湾苗栗油矿；1907年延长油矿，1909年独山子，1940年玉门油矿。,解放后：1955年克拉玛依油田； 1958年川中油田； 1959年大庆油田：1976年年产5000万吨至今； 1961年胜利油田、大港、华北油田相继发现。,油田开发,一、概述2. 我国油田开发的简要,包括五部分，即四大工程一个评价,油藏工程设计,钻井、完井工程,采油工程,油气集输和注水管网地面建设工程,综合经济技术评价,油田开发,一、概述3. 油田开发的内容,油田开发的方针和原则；试油、试采情况；油藏工程参数；开发层系的划分；开发方式的选择；井网部署原则及布井方案；技术经济指标确定。,二、油藏工程设计,油田开发,1、油田开发的方针和原则, 油田开发的方针,最充分、合理地利用天然能量;,保持较长时间的高产、稳产;,坚持少投入、多产出，具有较好的经济效益;,要严格按油藏类型确定设计原则.,从油田的实际情况出发，满足国家对原油的需求（根本）；,二、油藏工程设计,油田开发, 油田开发的原则,规定采油速度和稳产期限；规定开采方式和注水方式；正确划分和组合开发层系；确定合理的开发步骤；确定合理的布井原则；确定合理、先进的采油工艺技术和增产增注措施。,二、油藏工程设计,1、油田开发的方针和原则,油田开发,合理地划分开发层系有利于充分发挥各类油层的作用,现象:,高滲层水淹低滲层未生产,倒灌,2、 油田开发层系划分,二、油藏工程设计,油田开发, 天然能量的局限性,保持油层地层压力,能持续高产,驱油效率高,控制调整容易,经济效果好., 注水的优点,3、 开采方式和注采系统的选择, 注水采油：把水从一些井中注入油层，使其在油层中驱油，而从另一些井中把油采出。,二、油藏工程设计,油田开发,注水井 采油井,35排采油井,二、油藏工程设计,4、油田注水方式, 边缘注水,油田开发, 切割注水(行列切割注水), 切割注水方式：利用注水井排将油藏切割成为若干区块，每个区块可看成是一个独立的开发单元，分区进行开发和调整。,二、油藏工程设计,4、油田注水方式,油田开发, 面积注水,将注水井和油井按一定的几何形状和密度均匀地布置在整个开发区上进行注水和采油的系统。,其实质上是把油田分割成许多更小的单元。,注采井组：一口注水井和几口生产井构成的单元。注采单元。,二、油藏工程设计,4、油田注水方式,油田开发, 面积注水的类型,二、油藏工程设计,4、油田注水方式, 面积注水,油田开发,七点法面积注水,二、油藏工程设计,4、油田注水方式, 面积注水, 面积注水的类型,油田开发,矢量井网 以前的布井都是规则井网。到了“九五”末期，开发工作者意识到，不论在老区调整还是新投入开发的区块中，由于剩余油和储层具有明显的各向的异性，这种规则井网已不适应这种变化，必须打破这种常规而建立新的规则，因此在部署井网时提出的“矢量井网”概念，进而形成了 “矢量井网”理论：针对储层与剩余油分布的各向异性和不规则性， 井网部署时打破规则井网限制，根据不同地质条件优化井网部署，最大程度地增加水驱储量，实现提高采收率的目的。,二、油藏工程设计,4、油田注水方式,油田开发,三、 采油工艺,1、自喷采油,油田开发,三、 采油工艺,2、机械采油,有杆泵,无杆泵,电潜泵水力喷射泵水力活塞泵,油田开发,三、 采油工艺,2、机械采油（有杆泵）,油田开发,三、 采油工艺,2、机械采油 （无杆泵）,电动潜油泵直径一般为92150。因为泵的单级扬程一般为，深井为1000m的潜油泵则需要220级，目前级数最多的可达700级。长度一般为6，高压头泵可达14 。,油田开发,三、 采油工艺,2、机械采油 （无杆泵）,油田开发,1、 油层酸化,(1) 原理：酸液溶解或溶蚀岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透率。,(2) 应用: 碳酸盐岩地层；砂岩地层;解除地层堵塞。,2HClCaCO3 CaCl2 +H2O+CO2,盐酸:,土酸(HF+HCl):,2HF+CaCO3CaF2CO2 H2O,6HF+SiO2H2SiF6H2O,盐酸预处理；酸化后及时返排。,四、 增产增注措施,油田开发,2、 压裂,（1）原理：利用地面高压泵组，将高粘液体已大大超过地层吸收能力的排量注入井中，井底憋起高压，当压力高于地层破裂压力时，井底附近地层产生裂缝；注带支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂；关井，裂缝闭合在支撑剂上，地层流体流向井底的阻力降低，增产或增注。,（2）应用：低渗透地层（或中高渗地层）；解除井底附近地层堵塞；压裂裂缝与产层、天然裂缝连接。,四、 增产增注措施,油田开发,3、 微生物采油, 清除近井地带地层中沉积的蜡或胶质沥青质；,微生物产生表面活性剂；,微生物产生CO2、N2和CH4气体，地层压力升高，原油粘度降低，采收率升高；,微生物产生酸液，提高碳酸盐岩油藏的采收率；,微生物在地层中大量繁殖，将原油挤出；,微生物产生聚合物，选择性堵高渗层，提高波及系数。,四、 增产增注措施,油田开发,4、 超声波采油, 超声波采油：20Hz左右的声波处理油层物理场处理油层。, 解除地层堵塞：附着在固体表面的颗粒脱落；消除气阻。, 使地层产生微裂缝。, 提高渗透率：减弱指进现象，提高流量。, 降低流体粘度：产生热量。,四、 增产增注措施,5、聚合物驱油6、二氧化碳驱油,油田开发,五、井下作业,修泵检封；清蜡防蜡；堵水；井下事故处理；套管修复；冲砂防砂,油田开发,六、油气地面集输,油气集输流程设计；管线防腐；油气混输技术；油气水分离；加热技术；污水处理技术,油田开发,谢谢大家,