【正文】 P 工作載荷 =P 水中 +P 動載荷 +P 摩擦載荷 =(1+λ 1+λ 2)P 水中 =KP 水中 式中： Pz—管柱工作載荷， kg； K—工作載荷系數(shù)， 到 之間； 因起下管柱時受力遠比正常注氣時管柱受力大，因此在計 算管柱強度時，考慮管柱在起下作業(yè)時的受力情況。 注氣管柱設計 對該井區(qū)而言注氣工藝管柱優(yōu)化設計基本原則 第 6 章壓裂方案設計 34 （ 1）注氣管柱應能夠滿足方案配注要求，即要滿足油藏對注氣壓力及注氣量的要求； （ 2）注氣管柱應能夠滿足作業(yè)措施的要求，即要油管強度要保證作業(yè)時起下管柱工作安全可靠； （ 3）管柱要達到技術上可行，經(jīng)濟上合理的要求。 采油過程中的油層保護措施及要求 （ 1）執(zhí)行中、低滲油藏采油工程入井液質(zhì)量相關的標準； （ 2）生產(chǎn)過程中控制合理的生產(chǎn)壓差，防止速敏性礦物對儲層傷害； （ 3）選擇與地層配伍的低傷害清潔鹽水壓井液，并盡量推行不壓井作業(yè)。其中割縫篩管的管體分布了寬 ，長 100mm 的縫隙，分布密度為 1000 條 /m，可實現(xiàn)對砂粒的初步過濾，并保 證供液的充足。 井下 狀況 可適宜分層采 油、定向井，掏空程度高。 直井為主 地面 環(huán)境 適宜海上及氣候地形 惡劣邊遠地區(qū)。 第 6 章壓裂方案設計 29 水力泵采油的局限性： ①一次初期成本較高； ②檢泵周期較短，增加維護工作量； ③射流泵的效率較低；活塞泵井下結構復雜，相對運動部件較多。其中 Reda 公司生產(chǎn) 11 個系列 9 種規(guī)格的電潛泵，排量為 125～1590m3/d，揚程大于 3000m，最高可達 4572m，泵軸功率為 ～ , 泵效為 44%～ 70%，適用于 ～ （ 41/2～ 113/4in）套管，平均免修期為 393 天，一般耐溫 120℃ 。目前最大揚程僅為 1800 米，不能滿足深井開采要求。 ②液體的種類多，粘度范圍大，可抽稠油和高含蠟原油。表 是滲透率和負壓范圍： 表 滲透率與負壓范圍表 地層類型 地層滲透率 K （ 103μm） 負壓范圍（ MPa） 高滲透地層 K100 ~ 中滲透地層 10K100 ～ 低滲透地層 K10 ≥ 該頁巖層氣藏的的實測滲透率在 ～ 179。 射孔深度計算 : （ 1）上提值計算公式 S=(B+P)Y+△H 第 6 章壓裂方案設計 23 S上提值， m B標準接箍深度， m P炮頭長， m Y射孔井段油層頂部深度， m △H 校正值， m （ 2）點火計算公式 D=Y+△H (P+T+Y i ) D點火記號深度》， m m T套補距， m Y i 儀器零長， Y油層頂部深度， m △H 校正值， m （ 3）點火記號公式： Z=Y 前 Y 后 Z點火記號丈量尺， m Y 前 前一次射孔油層頂部深度， m Y 后 后一次射孔油層頂部深度， m 5）射孔壓差的優(yōu)選射孔壓差值直接影響著射孔效果。 3）聚合物射孔液聚合物射孔液是在無固相鹽水射孔液的基礎上，根據(jù)需要添加不同性能的高分子聚合物配置而成的。在第 6 章壓裂方案設計 22 濾液侵入油氣層后，油氣層的粘土顆粒仍然保持穩(wěn)定，不易發(fā)生膨脹運移，盡可能的避免了油氣層中敏感性粘土礦物所產(chǎn)生變的化。 優(yōu)點：能夠形成多條裂縫，部分解除鉆井、固井、射孔等過程對地層的污染；可以對目的層分布作業(yè)；燃氣脈沖加載碎解被壓實孔壁，消除孔眼近井地層污染。 優(yōu)點：可以清除近井堵塞；能夠有效溝通滲流通道；井眼由高壓水射流的線 切割破碎頁巖氣巖而成，不存在壓實作用，不會破壞原有的裂隙結構。 3)負壓射孔井內(nèi)液柱壓力小于油氣層壓力下的射孔。 在頁巖氣層的開采過程中頁巖氣層的滲透導流能力決定了開采效率，正壓射孔的射孔液及產(chǎn)生雜質(zhì)可能會隨著壓力而進入射開的孔道中，堵塞空隙降低射孔效果。 圖 孔徑與油氣井產(chǎn)能關系比曲線 2）孔密也是比較容易控制的因素。開采層的壓力 屬于低壓。 5）射孔時間：隨著生產(chǎn)時間增長 , 產(chǎn)能比下降。 油氣層 保護措施 1）射孔過程中的 油 氣層保護： （ 1）選擇合適的射孔液，具有一定的流變性、低濾失、無固相射孔液； （ 2）設置合理的射孔參數(shù)； （ 3）避免在射孔作業(yè)時對 油 氣 藏造成損害 2）生產(chǎn)過程中的 油氣 層保護： （ 1）合理控制控制生產(chǎn)壓差，保持穩(wěn)定的井底流壓； （ 2）合理控制井口采氣壓力； 3）壓裂過程中的 油氣 層保護： （ 1）優(yōu)選施工參數(shù)，合理安排施工程序； 第 16 （ 2）選擇合理的壓裂液； （ 3）選擇合理的支撐劑； 油 氣 層 在開采過程中，在進行射孔、壓裂、采氣等作業(yè)時，都可能對 油 氣層造成損害。 第 13 3 章井身結構設計 第 3 章 井身結構設計 井身結構 影響井身設計的因素 （ 1） 淺層鉆遇多套強振幅地震反射層， 200m 左右存在疑似淺層氣，鉆井過程中 需做好、預防淺層氣的準備。 儲層物性特征 根據(jù)巖心分析資料， A 油田孔隙度和滲透率有較好癿相關性，為中孔中滲儲層，儲層物性統(tǒng)計如下： CPEDC2 段共進行了 88 塊樣品癿常觃孔隙度、滲透率分析，孔隙度分布范圍～ ％，平均值 ％，滲透率分布范圍 ～ ,平均值為，儲層毛管壓力曲線以粗歪度為主，排驅壓力 ～ ，飽和度中值壓力 ～ ，平均孔喉半徑 ～ ，為中孔中滲儲層。 第 2 章基本地質(zhì)特征 6 圖 23 CPEDC3 段油層頂面構造圖 儲層特征 儲層巖石學特征 根據(jù)巖心、壁心、巖屑觀察，結合薄片鑒定等研究成果綜合分析， A 油田 CPEDC3 段儲層巖性以細砂巖、含礫中粗砂巖為主，巖石學定名為長石巖屑砂巖和長石砂巖，礦物成分主要為石英、長石、巖屑，石英含量平均值 %，長石含量平均值 %，巖屑含量平均值 %。 CPEDC3 中段鉆井揭示癿地層厚度 ～ ，巖性以巨厚層淺灰色、褐灰色泥巖為主，在泥巖中部發(fā)育一套單井厚度 ～ 癿儲層，為本油田癿主要含油層系。構造區(qū)距離最近港口油庫為 120 海里，區(qū)域水深 1350～ 1525m，區(qū)域地形示意圖見圖 11，區(qū)塊海域等高線示意 圖見圖 12，工區(qū)邊界坐標詳見表 11。 中國石油工程設計大賽 方案設計類作品 比賽類別 采 油氣 工程單項組 完成日期 2021 年 4 月 日 中國石油工程設計大賽組織委員會制 作品簡介 本方案設計根據(jù) 基礎數(shù)據(jù)所給定的 3 井油氣的采收，針對 該 區(qū)塊 A油田 實際地質(zhì)情況、儲層特點、已知地層層系劃分進行相關分析，采用復合射孔技術先射孔同時產(chǎn)生一定裂縫為后期進一步改造 油氣 藏打下基礎。工區(qū)面 積約 ，東西寬約 1858m，南北長約 2980m。 CPEDC3 段（未穿）：油田范圍內(nèi) CPEDC3 上段地層缺失。該地區(qū)發(fā)育三組斷層：一組為東側邊界斷層，呈北東走向，貫穿整個油田，該斷層控制了該區(qū)構造和沉積演化；一組為北東東走向癿斷層，呈雁行排列，斷距 180～ 740m，延伸距離～ ；其它為更次一級斷層，斷距小，延伸距離短，使構造進一步復雜化（ 3 井 附近小斷層可忽略）。 X 射線衍射分析顯示，粘土礦物以高嶺石和伊 /蒙混層為主，其次為伊利石和綠泥石。 根據(jù)該區(qū)塊的氣藏地質(zhì)特征、儲層特征以及氣藏生產(chǎn)的地面條件，采氣方式 為氣舉排水采氣。 3）當外來流體侵入裂隙后，會形成水鎖反應，從而破壞地層。射孔孔密越大，頁巖層氣流通道越多；提高的程度在生產(chǎn)初期較高 , 后期有所降低。根據(jù)經(jīng)驗法的判斷，污染帶第 6 章壓裂方案設計 18 一般控制在 30～ 200cm 范圍內(nèi)。孔徑是影響 泥 巖 油 氣層 油 氣井產(chǎn)能的重要因素，產(chǎn)能隨著孔徑的增大而增加，如圖 。 缺點：不利于射孔液以及產(chǎn)生的其它雜質(zhì)的及時排出，容易對裂縫造成堵塞， 降低了射孔效果；容易對地層造成傷害。而且超正壓射孔的工藝要求比較高，經(jīng)濟費用昂貴；故不優(yōu)先考慮。 水力噴射定向射孔 第 6 章壓裂方案設計 21 水力噴射徑向鉆孔技術是在頁巖氣層部位開窗，利用高壓射流的水力破巖作 用，在頁巖氣層中的不同方位上鉆出多個與主應力方向成一定夾角的水平小井眼。能夠一次完成射孔和高能氣體壓裂兩道工序 ,做到在射孔的同時對近井地層進行高 能氣體壓裂 ,改善近井地層導流能力 ,提高射孔完井效果。通過利用體系中各種無機鹽及其礦化度比配，液體中的無機鹽改變了體系中的離子環(huán)境，降低了離子活性，減少了黏土的吸附能力。因此不選用酸基射孔液。由于該地層容易發(fā)生水敏作用，該射孔液很好的避免了該缺點所以采用油基射孔液。在不同滲透率的層段或同一層段內(nèi)有滲透率差異的井中射孔，在不產(chǎn)能顆粒運移或者出砂的基礎上，最好采用能清洗滲透率最低的層段所需的負壓差。具有以下優(yōu)點： ①螺桿泵屬于容積式泵，液體沿輸液元件的軸向均勻、低速流動，是螺桿泵具有獨特的優(yōu)點。 螺桿泵采油的局限性： 揚程較低。美國在電潛泵技術方面處于領先 地位，目前主要有 Reda、 Contrilift、 Standard、 ODI 等四大電潛 泵公司。 水力泵采油的優(yōu)點： ①安裝方式靈活，施工操作簡單； ②射流泵無復雜的機械裝置； ③油井類似自噴井，管理方便； ④不受油氣比、含水、井眼偏移、出砂、蠟及鹽的影響?。? ⑤既可用于低產(chǎn)井，也可用于高產(chǎn)井。丌適合分層采油。 表 427 氣舉采油技術適應性分析表 對比 頃目 氣丼采油 研究區(qū)塊 適應性及局限性評價 第 6 章壓裂方案設計 31 排量 m3/d 303180 13 m3/d 氣丼采油需要充足癿氣 源，研究區(qū) 滿足氣丼 丼升 最 高 可 達 4500m 油藏深度： 深度 m 18501900m 生產(chǎn)癿要求，結合大賽基礎數(shù)據(jù)知 3 號井為直井， 該海區(qū)環(huán)境惡劣，作業(yè)受海域環(huán)境影響較大，以及油藏深度數(shù)據(jù)分析， 建議采用氣丼采油。 （ 2）復合式防砂篩管防砂工藝技術 復合式防砂篩管主要由中心篩管、纖維濾層和割縫篩管三部分組成。根據(jù)地層出砂程度和產(chǎn)液量確定濾砂管長度，一般情況使用 1215m，產(chǎn)量高和出砂嚴重的油井應適當加大篩管使用長度，以保證充足的供液能力。按照 注氣井井底最大流壓不超過破裂壓力 90%的原則，即 ， Es 3 考慮液注壓力及井筒摩阻，該油田該區(qū) 3 油層注氣井最大井口注入壓力為 33MPa。 a．在井內(nèi)水中空懸時受力 P 空 =γs L As=q L 第 6 章壓裂方案設計 37 P 浮 =γo LAs P 水中 =P 空 P 浮 =γs LAs(1γo /γs) =Kof qL 式中： Kof—浮力系數(shù)； q—每米油管在空氣中的重量， Kg/m； L—管柱長度， m； γo—水的密度， Kg/m3； γS—管 =柱材料的密度， Kg/m3； As—油管金屬材料橫截面積， m2； P 空 —管柱在空氣中的重量， Kg； P 浮 —管柱在水中的浮力， Kg； P 水中 —管柱在水中的重量， Kg； b．起下管柱時，管柱與套管內(nèi)壁及水的摩擦力 摩擦力的大小與井斜和方位角大小變化、井深、套管與管 柱的間隙、井內(nèi)液體的性能、管柱的剛度等因素相關，一般較 難準確計算，實際當中應根據(jù)具體情況分析。 表 438 27/8油管腐蝕年限下的最大下深 油管觃格 英寸 壁厚 mm 新油管 癿下深 （ m） 各種腐蝕量下癿下深（ m） （ 7 年） （ 10 年） 2mm （ 13 年） N80 P10 5 N80 P105 N80 P105 N80 P105 2 7/8（平 式） 3166 4154 2772 3639 2596 3410 2428 3186 3530 4635 3263 4284 3146 4132 3022 3968 2 7/8（加 厚） 4269 5604 3875 5090 3708 4869 3533 4639 4353 5719 4105 5368 3974 5218 3852 5057 表 439 27/8油管腐蝕年限下的最小連接強度 油管觃格 英寸 壁厚 mm 新油管癿最小 連接強度（ t） 各種腐蝕量下癿最小連接強度（ t） （ 7 年） （ 10 年） 2mm （ 13 年） N80 P105