石油工程概論

石油工程概論目錄第一章

緒論第二章油藏流體的物理性質(zhì)第三章油藏巖石的物理性質(zhì)第四章油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五章油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)分析方法第六章油氣鉆井方法及工藝第七章鉆進(jìn)工藝技術(shù)第八章固井、完井與試油第九章自噴及氣舉采油技術(shù)第十章機(jī)械采油技術(shù)第十一章注水與油水井措施第十二章提高采收率原理與方法

第一章緒論一、石油工程概述三、預(yù)備知識(shí)

——油氣藏的形成與類型二、學(xué)習(xí)要求一、石油工程概述1.石油工程的定義

經(jīng)濟(jì)有效地將深埋于地下油氣從油氣藏中開(kāi)采到地面所實(shí)施的一系列工程和工藝技術(shù)的總稱。包括油藏、鉆井、采油和石油地面工程等。確定鉆井方法和鉆進(jìn)工藝技術(shù)，建立起一條開(kāi)采油氣的通道，保護(hù)油氣層。研究油氣田地質(zhì)資料，掌握地下油氣的分布狀況，掌握儲(chǔ)層及其流體的性質(zhì)與特點(diǎn)，制定合理的開(kāi)發(fā)方案。油田開(kāi)采過(guò)程中根據(jù)開(kāi)發(fā)目標(biāo)通過(guò)產(chǎn)油井和注入井對(duì)油藏采取的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的總稱。油氣的分離、儲(chǔ)存、輸送等

石油工程是集多種工藝技術(shù)和工程措施于一體，多種工藝技術(shù)相互配合、相互滲透、相互促進(jìn)和發(fā)展的綜合工程。勘探發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)油氣流的含油氣構(gòu)造制定合理的開(kāi)發(fā)方案進(jìn)行合理的鉆井設(shè)計(jì)和科學(xué)的鉆井施工2.石油工程任務(wù)制定采油工程方案，確定采油工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與開(kāi)發(fā)調(diào)整采取有效措施，提高原油采收率經(jīng)濟(jì)有效地提高油田產(chǎn)量和原油采收率3.石油工程目標(biāo)1.課程特點(diǎn)多2.學(xué)習(xí)方法聯(lián)系實(shí)際深刻理解善于歸納3.要求認(rèn)真聽(tīng)講、做好筆記等。散難二、學(xué)習(xí)要求三、油氣藏的形成與類型油氣藏：運(yùn)移著的油氣，由于遮擋物的作用，阻止了它們繼續(xù)運(yùn)移，而在儲(chǔ)集層富集起來(lái)就形成了油氣藏。因此，科學(xué)地開(kāi)發(fā)油氣藏，需要首先對(duì)油氣的產(chǎn)生、運(yùn)移、儲(chǔ)集過(guò)程及油氣藏形成的條件和規(guī)律有一個(gè)基本的了解石油工程研究對(duì)象：油氣藏。1．石油的生成有機(jī)成因說(shuō)無(wú)機(jī)成因說(shuō)古代生物遺骸沉積石油和天然氣保存無(wú)氧條件溫度壓力條件物理化學(xué)變化碳化物說(shuō)宇宙說(shuō)巖漿說(shuō)石油的形成與巖漿冷卻時(shí)碳?xì)浠衔锞酆嫌嘘P(guān)。2．油氣藏的形成石油生成保存聚集運(yùn)移形成油氣藏生油層儲(chǔ)油層蓋層保護(hù)層油氣藏形成必要條件圖1-1背斜構(gòu)造油藏圖1-3巖性油藏3.油氣藏的類型(完)(1)背斜構(gòu)造油藏(2)斷層遮擋油藏或斷層封閉油藏(3)巖性油藏圖1-2斷層遮擋油藏圖1-5不整合封閉油藏(4)不整合封閉油氣藏(5)古潛山、礁塊油氣藏等構(gòu)造型油氣藏及其它(2)斷層遮擋油藏或斷層封閉油藏(3)巖性油藏(4)不整合封閉油氣藏(1)背斜構(gòu)造油藏第二章油藏流體的物理性質(zhì)（1）高溫高壓，且石油中溶解有大量的烴類氣體；油藏流體石油天然氣地層水油藏流體的特點(diǎn)：儲(chǔ)層烴類：C、H（2）隨溫度、壓力的變化，油藏流體的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)會(huì)出現(xiàn)原油脫氣、析蠟、地層水析鹽或氣體溶解等相態(tài)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。第一節(jié)油氣的化學(xué)組成一、天然氣的組成

石蠟族低分子飽和烷烴（主要）CH470－98％C2H6C3H8C4H10

非烴氣體（少量）H2S惰性氣體He、ArH2ON2COCO2>C5

天然氣組成的表示方法摩爾組成質(zhì)量組成體積組成理想氣體礦藏汽油蒸汽含量硫含量凝析氣油藏氣氣藏氣干氣<100g/m3≥100g/m3富氣酸氣≥1g/m3凈氣<1g/m3

天然氣的分類（>C5H12）

環(huán)烷烴

芳香烴

其它化合物

烷烴C5～C16含氧化合物含硫化合物含氮化合物高分子雜環(huán)化合物苯酚、脂肪酸硫醇、硫醚、噻吩吡咯、吡啶、喹啉、吲哚膠質(zhì)、瀝青質(zhì)二、石油的組成商品性質(zhì)指標(biāo)：餾分組成含硫量瀝青質(zhì)膠質(zhì)含蠟量凝固點(diǎn)粘度相對(duì)密度第二節(jié)油氣的相態(tài)相態(tài)：物質(zhì)在一定條件（溫度和壓力）下所處的狀態(tài)。油藏?zé)N類的相態(tài)通常用P－T圖研究。相：某一體系或系統(tǒng)中具有相同成分，相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分。

油藏?zé)N類一般有氣、液、固三種相態(tài)相圖多組分烴類系統(tǒng)相圖

四區(qū)

三線

五點(diǎn)

各類油氣藏的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)四區(qū)液相區(qū)反常凝析區(qū)氣液兩相區(qū)氣相區(qū)PCT線包圍的陰影部分三線泡點(diǎn)線AC線，液相區(qū)與兩相區(qū)的分界線露點(diǎn)線BC線，氣相區(qū)與兩相區(qū)的分界線等液相線虛線，線上的液量的含量相等AC線以上BC線右下方ACB線包圍的區(qū)域五點(diǎn)泡點(diǎn)AC線上的點(diǎn)，也稱飽和壓力點(diǎn)露點(diǎn)BC線上的點(diǎn)臨界點(diǎn)C點(diǎn)，泡點(diǎn)線與露點(diǎn)線的交點(diǎn)臨界凝析壓力點(diǎn)P點(diǎn)，兩相共存的最高壓力點(diǎn)臨界凝析溫度點(diǎn)T點(diǎn)，兩相共存的最高溫度點(diǎn)油藏氣藏油氣藏凝析氣藏各類油氣藏的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)1點(diǎn)－油藏液態(tài)壓力下降泡點(diǎn)線(飽和壓力)壓力下降氣液兩相4點(diǎn)－凝析氣藏氣態(tài)壓力下降氣液兩相壓力下降氣態(tài)2點(diǎn)－飽和油藏液態(tài)壓力稍微下降氣液兩相3點(diǎn)－氣藏氣態(tài)壓力下降氣態(tài)第三節(jié)油氣的溶解與分離一、天然氣在原油中的溶解亨利定律：適用條件②單組分氣體在液體中的溶解。α——溶解系數(shù)，其值反映了氣體在液體中溶解能力的大小，標(biāo)m3/MPa亨利定律的物理意義溫度一定，氣體在單位體積液體中的溶解量與壓力成正比。①分子結(jié)構(gòu)差異較大的氣液體系。Rs——溶解度，壓力為P時(shí)單位體積液體中溶解的氣量,標(biāo)m3/m3；40℃時(shí)不同氣體在相對(duì)密度為0.873的石油中的溶解度(卡佳霍夫,1956)1—氮?dú)?—甲烷3—天然氣某天然氣在不同原油中的溶解度曲線1─γo=0.7389；2─γo=0.80173─γo=0.8498；4─γo=0.9340天然氣在原油中溶解度的典型曲線天然氣在原油中溶解的影響因素：①天然氣的溶解曲線不是線性的②天然氣的組成③石油的組成隨著溫度的升高，天然氣的溶解度下降天然氣中重質(zhì)組分愈多，相對(duì)密度愈大，其在原油中的溶解度也愈大相同的溫度和壓力下，同一種天然氣在輕質(zhì)油中的溶解度大于在重質(zhì)油中的溶解度④溫度⑤壓力隨著壓力的升高，天然氣的溶解度增大先溶解重?zé)N，曲線較陡；再溶解輕烴，曲線較直，斜率小二、油氣分離易溶解于石油的氣體組分，不容易從石油中分離出來(lái)難溶解于石油的氣體，容易從石油中分離出來(lái)分離方式接觸分離(閃蒸脫氣，一次脫氣)微分分離（多級(jí)脫氣）多級(jí)脫氣礦場(chǎng)常用氣多氣少一次脫氣示意圖多級(jí)脫氣示意圖第四節(jié)地層油的高壓物性地層油：高溫高壓，溶解有大量的天然氣一、地層油的溶解氣油比Rs1.定義①在油藏溫度和壓力下地層油中溶解的氣量，標(biāo)m3/m3。②單位體積地面油在油藏條件下所溶解的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積，標(biāo)m3/m3。地層油的溶解氣油比是用接觸脫氣的方法得到的。2.影響因素①油氣性質(zhì)溶解氣油比與壓力的關(guān)系②壓力油氣密度差異越小，地層油的溶解氣油比越大。③溫度T↗，Rs↘二、地層油的密度和相對(duì)密度1.地層油的密度地層油的密度是指單位體積地層油的質(zhì)量，kg/m3。一般，地層油的密度小于地面油的密度。2.地面油的相對(duì)密度20℃時(shí)的地面油密度與4℃時(shí)水密度之比。？三、地層油的體積系數(shù)又稱原油地下體積系數(shù)，是指原油在地下體積(即地層油體積)與其在地面脫氣后的體積之比。一般地，Bo>1。影響因素分析：輕烴組分所占比例↗，Bo↗①組成③油藏溫度T↗，Bo↗④油藏壓力P↗,Bo↘當(dāng)P>Pb時(shí)，P↗,Bo↗

當(dāng)P<Pb時(shí)，當(dāng)P=Pb時(shí)，Bo＝Bomax②溶解氣油比Rs↗,Bo↗體積系數(shù)與壓力的關(guān)系兩相體積系數(shù)：油藏壓力低于泡點(diǎn)壓力時(shí)，在給定壓力下地層油和其釋放出氣體的總體積(兩相體積)與它在地面脫氣后的體積(地面原油體積)之比。因?yàn)椋核裕核?、地層油的等溫壓縮系數(shù)在溫度一定的條件下，單位體積地層油隨壓力變化的體積變化率，1/MPa由于：所以：影響因素分析：輕烴組分所占比例↗，Co↗①組成③溫度T↗，Co↗P↗,Co↘④壓力②溶解氣油比Rs↗,Co↗五、地層油的粘度根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律：影響因素分析：輕烴組分所占比例↗,μo↘①組成③溫度T↗，μo↘④壓力②溶解氣油比Rs↗,μo↘μo～P、T關(guān)系一、天然氣的壓縮因子方程理想氣體的假設(shè)條件：1.氣體分子無(wú)體積，是個(gè)質(zhì)點(diǎn)；2.氣體分子間無(wú)作用力；3.氣體分子間是彈性碰撞；理想氣體狀態(tài)方程：天然氣處于高溫、高壓狀態(tài)多組分混合物，不是理想氣體第五節(jié)天然氣的高壓物性體積系數(shù)壓縮系數(shù)粘度壓縮因子壓縮因子壓縮因子：一定溫度和壓力條件下，一定質(zhì)量氣體實(shí)際占有的體積與在相同條件下理想氣體占有的體積之比。實(shí)際氣體的狀態(tài)方程：壓縮因子Z可以由圖版查得。Z<1實(shí)際氣體較理想氣體易壓縮Z>1實(shí)際氣體較理想氣體難壓縮Z＝1實(shí)際氣體成為理想氣體壓縮因子Z的物理意義：實(shí)際氣體與理想氣體的差別。二、天然氣的體積系數(shù)地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位體積天然氣在地層條件下的體積。三、天然氣的等溫壓縮系數(shù)在等溫條件下單位體積氣體隨壓力變化的體積變化率。四、天然氣的粘度1.低壓下大氣壓下天然氣的粘度曲線①氣體的粘度隨溫度的增加而增加；②氣體的粘度隨氣體分子量的增大而減??；③低壓范圍內(nèi)，氣體的粘度幾乎與壓力無(wú)關(guān)。2.高壓下①氣體的粘度隨壓力的增加而增加；在高壓下，氣體密度變大，氣體分子間的相互作用力起主要作用，氣體層間產(chǎn)生單位速度梯度所需的層面剪切應(yīng)力很大。②氣體的粘度隨溫度的增加而減?。虎蹥怏w的粘度隨氣體分子量的增加而增加。高壓下，氣體的粘度具有類似于液態(tài)粘度的特點(diǎn)。第六節(jié)地層水的高壓物性地層水油層水(與油同層)和外部水(與油不同層)的總稱油層水底水邊水層間水束縛水外部水上層水下層水構(gòu)造水地層水長(zhǎng)期與巖石和地層油接觸地層水中含有大量的無(wú)機(jī)鹽一、地層水的礦化度1、地層水中的離子陽(yáng)離子Na+1、K+1、Ca+2、Mg+2Cl-1、CO3-2、SO4-2、HCO3-1陰離子2、礦化度水中礦物鹽的質(zhì)量濃度，通常用mg/l表示地層水的總礦化度表示水中正負(fù)離子的總和不同油藏的地層水礦化度差別很大二、地層水的分類蘇林分類法具體思路根據(jù)水中Na+（包括K+）和Cl-的當(dāng)量比，利用水中正負(fù)離子的化合順序，以水中某種化合物出現(xiàn)的趨勢(shì)而命名水型。氯化鎂(MgCl2)水型重碳酸鈉(NaHCO3)水型硫酸鈉(Na2SO4)水型氯化鈣(CaCl2)水型三、地層水的高壓物性1.溶解氣很少地層水溶解鹽類是影響地層水高壓物性的根本原因壓力在10MPa下，1m3地層水中溶解天然氣不超過(guò)2m32.地層水的體積系數(shù)油藏條件下的體積地面條件下的體積溶解有天然氣的地層水純水地層水體積系數(shù)與壓力、溫度關(guān)系④地層水Bw受溫度的影響大于受壓力及溶解氣的影響。①Bw隨溫度的增加而增加；③溶解有天然氣的水比純水的體積系數(shù)大些；②Bw隨壓力的增加而減小；綜合分析：3.等溫壓縮系數(shù)無(wú)溶解氣地層水壓縮系數(shù)①隨壓力上升,地層水壓縮系數(shù)下降；②隨溫度上升地層水壓縮系數(shù)先下降后上升；③隨溶解氣量的增加,地層水壓縮系數(shù)顯著上升；④地層水的壓縮系數(shù)隨水的礦化度升高而降低。Cw的變化規(guī)律4.地層水的粘度a－水的粘度與溫度、壓力關(guān)系；1.0.1MPa；2.50MPab－水的粘度與溫度、礦化度關(guān)系；1.純水；2.礦化度60000mg/L地層水粘度與溫度、壓力、礦化度關(guān)系(完)第三章油藏巖石的物理性質(zhì)巖石孔隙裂縫溶洞儲(chǔ)集空間滲流通道油氣儲(chǔ)集層（油藏）儲(chǔ)集油氣的巖石儲(chǔ)集其中的流體為油氣提供孔隙性滲透性巖石沉積巖如碎屑巖、碳酸鹽巖等巖漿巖如花崗巖、玄武巖等如大理巖、片麻巖等變質(zhì)巖(世界99%以上)沉積巖層碎屑巖儲(chǔ)集層碳酸鹽巖儲(chǔ)集層我國(guó)大部分油田波斯灣盆地華北古潛山油田決定于碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)組分及其組合或結(jié)合關(guān)系決定于碎屑顆粒的大小及其組合或結(jié)合關(guān)系碎屑巖的孔滲特性碳酸鹽巖的孔滲特性第一節(jié)砂巖的骨架性質(zhì)砂粒的大小、形狀、排列方式、膠結(jié)物的數(shù)量、性質(zhì)及其膠結(jié)方式都將影響到巖石的孔滲特性。性質(zhì)不同、形狀各異、大小不等巖石的骨架砂粒膠結(jié)物孔隙：砂粒間未被膠結(jié)物或固體物質(zhì)充填的空間

砂巖的粒度組成：構(gòu)成砂巖的各種顆粒的相對(duì)含量。描述巖石顆粒大小的均勻程度。

粒度組成分析結(jié)果的表示方法：粒度頻率分布曲線(或直方圖),粒度組成累計(jì)曲線粒度組成概率曲線

粒度評(píng)價(jià)指標(biāo)：①不均勻系數(shù)②分選系數(shù)泥質(zhì)粘土礦物(遇水膨脹)灰質(zhì)碳酸鹽類礦物(遇酸反應(yīng))硫酸鹽石膏和硬石膏(高溫脫水)硅質(zhì)硅酸鹽(膠結(jié)最結(jié)實(shí))

巖石的膠結(jié)物：

膠結(jié)類型：基底膠結(jié)孔隙膠結(jié)接觸膠結(jié)雜亂膠結(jié)第二節(jié)油藏巖石的孔隙性一、儲(chǔ)層巖石的孔隙和孔隙結(jié)構(gòu)1、孔隙巖石中未被碎屑顆粒、膠結(jié)物或其它固體物質(zhì)充填的空間。裂隙(縫)孔隙空洞空隙砂巖的孔隙大小和形態(tài)取決于砂粒的相互接觸關(guān)系、后來(lái)的成巖后生作用引起的變化以及膠結(jié)狀況孔隙2、孔隙結(jié)構(gòu)：巖石中孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系

孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)巖石儲(chǔ)集性能和滲透能力有影響。

巖石的孔隙結(jié)構(gòu)與顆粒的大小、分選性質(zhì)、顆粒接觸方式等密切相關(guān)。二、儲(chǔ)層巖石的孔隙度或：?jiǎn)挝粠r石體積中孔隙體積所占的比例。1.定義：巖石孔隙體積與巖石外表體積之比；2.孔隙度的分類(1)絕對(duì)孔隙度(2)有效孔隙度巖石總孔隙體積或絕對(duì)孔隙體積巖石外表體積或視體積被油、氣、水飽和且連通的孔隙體積巖石外表體積或視體積儲(chǔ)層巖石(砂巖)孔隙度評(píng)價(jià)巖石流動(dòng)孔隙度與作用壓差大小有關(guān)：壓差越大,巖石孔隙中發(fā)生流動(dòng)的流體體積越大,則流動(dòng)孔隙度越大。(3)流動(dòng)孔隙度與可動(dòng)流體體積相當(dāng)?shù)哪遣糠挚紫扼w積巖石外表體積或視體積三種孔隙度的關(guān)系：礦場(chǎng)資料和文獻(xiàn)上不特別標(biāo)明的孔隙度均指有效孔隙度。三、碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙度φf(shuō)——

次生孔隙度(裂縫或孔洞孔隙度),小數(shù)。φp——

原生孔隙度,小數(shù)；φt——

總孔隙度,小數(shù)；第三節(jié)油藏流體飽和度一、油藏流體飽和度單位孔隙體積中流體所占的比例。(同一油藏)二、束縛水飽和度分布和殘存在巖石顆粒接觸處角隅和微細(xì)孔隙中或吸附在巖石骨架顆粒表面，不可流動(dòng)的水1、束縛水單位孔隙體積中束縛水所占的比例2、束縛水飽和度Swc3、束縛水飽和度影響因素分析：①巖石的孔隙結(jié)構(gòu)②巖石中泥質(zhì)含量③巖石的潤(rùn)濕性巖石孔隙小，連通性差，束縛水飽和度大。隨巖石親水性的增強(qiáng)，束縛水飽和度增加。泥質(zhì)含量增加，束縛水飽和度增大。油藏的原始含油飽和度4、儲(chǔ)量計(jì)算油藏的地質(zhì)儲(chǔ)量三、殘余油飽和度1、殘余油被工作劑驅(qū)洗過(guò)的地層中被滯留或閉鎖在巖石孔隙中的油。殘余油占儲(chǔ)層的孔隙體積的比例。2、殘余油飽和度第四節(jié)油藏巖石的壓縮系數(shù)一、油藏巖石的壓縮系數(shù)Cp以巖石的孔隙體積為基數(shù)的壓縮系數(shù)，1/MPa；礦場(chǎng)常用：油藏壓力每變化單位壓降時(shí)巖石孔隙體積的變化率。二、油藏的綜合壓縮系數(shù)計(jì)算油藏的彈性可采儲(chǔ)量：第五節(jié)油藏巖石的滲透性巖石的滲透性：在一定的壓差作用下，儲(chǔ)層巖石讓流體在其中流動(dòng)的性質(zhì)。其大小用滲透率表示。一、達(dá)西定律1856年、法國(guó)人、享利·達(dá)西未膠結(jié)砂充填模型水流滲濾試驗(yàn)達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置達(dá)西方程：滲透率絕對(duì)滲透率：滲透率是油藏巖石的性能參數(shù)，其大小只取決于巖石本身，而與實(shí)驗(yàn)流體無(wú)關(guān)。二、氣測(cè)滲透率在巖石長(zhǎng)度L的每一斷面的壓力不同，氣體體積流量在巖石內(nèi)各點(diǎn)上是變化的，是沿著壓力下降的方向不斷膨脹。玻義爾—馬略特定律則：分離變量并積分，則：氣測(cè)滲透率的計(jì)算公式：液體在孔道中心的液體分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高；而且,越靠近孔道壁表面,分子流速越低；靠近孔壁表面的氣體分子與孔道中心的分子流速幾乎沒(méi)有什么差別。氣體氣體滲透率大于液體滲透率的根本原因Klinkenberg效應(yīng)滑動(dòng)效應(yīng)或三、克林肯柏格效應(yīng)同一巖石，氣測(cè)滲透率總比液測(cè)滲透率高。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：氣體滑動(dòng)效應(yīng)示意圖a-孔道中的液體流動(dòng)；b-同一孔道中氣體流動(dòng)Klinkenbeger實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)不同平均壓力下測(cè)得的氣體滲透率不同；(2)不同氣體測(cè)得的滲透率不同；(3)不同氣體測(cè)得滲透率和平均壓力的直線關(guān)系，當(dāng)平均壓力趨于無(wú)窮大時(shí)，交縱坐標(biāo)于一點(diǎn)。等價(jià)液體滲透率Klinkenberg滲透率或Klinkenberg滲透率：K∞—Klinbenberg滲透率,μm2；式中Kg—

在平均壓力和流量下測(cè)得的氣體滲透率,μm2；b—

與巖石孔隙結(jié)構(gòu)及氣體分子平均自由程有關(guān)的系數(shù),亦稱Klinkenberg系數(shù)。c—

比例系數(shù)；λ—

氣體分子平均自由程；r—

巖石孔隙半徑；—平均氣體壓力。四、油藏巖石滲透率的評(píng)價(jià)五、影響滲透率的因素1、沉積作用對(duì)滲透率的影響砂巖的粒度分布范圍越廣，顆粒分選性越差，膠結(jié)物質(zhì)含量越多，其滲透率就越低。(1)巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征對(duì)滲透率的影響式中C——

常系數(shù),具體數(shù)值與巖石粒度有關(guān)；d——

巖石平均顆粒直徑,μm；a——

巖石顆粒的標(biāo)準(zhǔn)偏差；K——

巖石滲透率,10-3×μm2。滲透率與平均顆粒直徑的平方成正比，與顆粒的分選性成反比。(2)巖石孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)滲透率的影響式中：φ——

巖石孔隙度,小數(shù)；r——

孔喉半徑,μm；τ——迂曲度，表示孔道的曲折程度，τ=1.5～5.5。2、成巖作用對(duì)巖石滲透率的影響主要表現(xiàn)為壓實(shí)作用，膠結(jié)作用和溶蝕作用等方面(1)壓實(shí)作用：滲透率隨上覆壓力增加而降低(2)膠結(jié)作用：膠結(jié)物質(zhì)的沉淀和膠結(jié)作用都會(huì)使巖石的孔隙通道變小，喉道變細(xì)，孔隙曲折性增加，孔隙內(nèi)表面粗糙度增大，因而引起巖石滲透率顯著降低。(3)溶蝕作用：溶蝕作用對(duì)巖石滲透率有影響，一般使其變大。3、構(gòu)造(地應(yīng)力)作用對(duì)滲透率的影響儲(chǔ)層巖石在地下應(yīng)力場(chǎng)的作用下，會(huì)形成斷裂和微裂縫，裂縫對(duì)巖石滲透率的影響是巨大的：式中Kf——

裂縫滲透率，μm2；b——

裂縫寬度，μm；φr——裂縫孔隙度，小數(shù)。低滲、特低滲儲(chǔ)層，若在構(gòu)造(地應(yīng)力)作用產(chǎn)生或存在微裂縫時(shí)極有可能變成具有中高滲透率的儲(chǔ)層。4、流體—巖石系統(tǒng)的相互作用對(duì)滲透率的影響流體和巖石接觸以后或多或少地發(fā)生物理和物理化學(xué)作用水＋粘土礦物懸浮物沉淀膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和石蠟吸附流體流速過(guò)大造成微粒剝落運(yùn)移滲透率下降六、有效滲透率和相對(duì)滲透率1、有效滲透率(1)定義：多相流體共存時(shí)，巖石允許每一相流體通過(guò)的能力。(2)有效滲透率與絕對(duì)滲透率之間的關(guān)系2、相對(duì)滲透率(2)相對(duì)滲透率的大小(1)定義：多相流體共存時(shí)，每一相的有效滲透率與巖石絕對(duì)滲透率的比值。多相流體共存時(shí)，各相流體相對(duì)滲透率之和總是小于1。3、相對(duì)滲透率曲線(1)定義：相對(duì)滲透率與流體飽和度關(guān)系曲線(2)典型的相對(duì)滲透率曲線油水相對(duì)滲透率A區(qū)：Sw≤Swi；B區(qū)：Swi<Sw<1-Sor；C區(qū)：Sw≥1-Sor；(3)相對(duì)滲透率曲線的應(yīng)用①預(yù)測(cè)水驅(qū)油藏的最終采收率最終采收率＝＝②計(jì)算含水率===第六節(jié)油藏巖石潤(rùn)濕性和油水微觀分布潤(rùn)濕現(xiàn)象:干凈的玻璃板上滴一滴水水迅速散成薄薄的一層干凈的玻璃板上滴一滴水銀水銀聚攏形成球狀在銅片上滴一滴水銀水銀呈饅頭狀一、巖石的潤(rùn)濕性1、潤(rùn)濕的定義液體在表面分子力作用下在固體表面的流散現(xiàn)象。2、衡量潤(rùn)濕性的參數(shù)潤(rùn)濕角θ過(guò)氣液固或液液固三相交點(diǎn)對(duì)液滴表面所作的切線與液固表面所夾的角。定義：油水對(duì)固體表面的潤(rùn)濕平衡1－水2－油3－固體(從極性大的一端算起)所以由于潤(rùn)濕的實(shí)質(zhì)是三相界面張力作用的結(jié)果。3－固體1－水2－油油水對(duì)固體表面的潤(rùn)濕平衡3、潤(rùn)濕性的判斷θ<90°巖石表面親水θ=90°巖石表面中間潤(rùn)濕θ>90°巖石表面親油θ＝0°巖石表面完全水濕巖石表面完全油濕θ=180°天然巖石的表面性質(zhì)（礦物成份和粗糙度等）大量實(shí)驗(yàn)表明：巖石的潤(rùn)濕性主要取決于原油中極性組分的含量二、油水的微觀分布1、親水巖石中的油水分布2、親油巖石中的油水分布注水開(kāi)發(fā)油田親水巖石:親油巖石:位于孔道中間的油很容易被驅(qū)替出位于巖石顆粒表面和微孔隙中的油很難驅(qū)替出來(lái)水驅(qū)結(jié)束后孔隙空間只剩下被分割的油滴親水巖石的水驅(qū)采收率大于親油巖石的水驅(qū)采收率。同樣條件下(完)對(duì)于具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的油田，依據(jù)詳探成果和必要的生產(chǎn)性開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，在綜合研究的基礎(chǔ)上，按照國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)原油生產(chǎn)的要求，從油田的實(shí)際情況和生產(chǎn)規(guī)律出發(fā)，制訂出合理的開(kāi)發(fā)方案并對(duì)油田進(jìn)行建設(shè)和投產(chǎn)，使油田按預(yù)定的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效果長(zhǎng)期生產(chǎn)，第四章油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)油田開(kāi)發(fā)直至開(kāi)發(fā)結(jié)束的全過(guò)程。開(kāi)發(fā)方案的調(diào)整和完善一個(gè)油田的正規(guī)開(kāi)發(fā)一般要經(jīng)歷三個(gè)階段：開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和投產(chǎn)詳探開(kāi)發(fā)試驗(yàn)油層研究和評(píng)價(jià)全面布置開(kāi)發(fā)井制訂和實(shí)施完井方案、注采方案(開(kāi)發(fā)方案的制訂和實(shí)施)工藝技術(shù)措施調(diào)整井網(wǎng)層系調(diào)整開(kāi)發(fā)方式調(diào)整第一節(jié)油田開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備

通過(guò)油田詳探和開(kāi)辟開(kāi)發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)認(rèn)識(shí)油藏，油田開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備階段的主要目的：

落實(shí)地質(zhì)儲(chǔ)量，

掌握一定的油田生產(chǎn)規(guī)律，

為編制正式開(kāi)發(fā)方案提供切實(shí)可行的依據(jù)。一、油田詳探含油層系巖石和流體物性研究、工藝技術(shù)實(shí)施的模擬試驗(yàn)等。地質(zhì)研究工作以含油層系為基礎(chǔ)的地質(zhì)研究、儲(chǔ)油層的構(gòu)造特征研究、油水分布關(guān)系分析、分區(qū)分層組的儲(chǔ)量計(jì)算等開(kāi)發(fā)工程技術(shù)研究包括油井生產(chǎn)能力和動(dòng)態(tài)研究、油層邊界的性質(zhì)研究以及油層天然能量、驅(qū)動(dòng)類型和壓力系統(tǒng)確定、合理工藝技術(shù)和油層改造措施研究等。室內(nèi)試驗(yàn)研究詳探階段的主要任務(wù)詳探方法地震細(xì)測(cè)詳探資料井取芯資料井測(cè)井試油和試采分析化驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)研究詳探目的:對(duì)油藏地質(zhì)情況和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的認(rèn)識(shí)，是編制開(kāi)發(fā)方案的必備基礎(chǔ)落實(shí)構(gòu)造形態(tài)、斷層狀況等。直接認(rèn)識(shí)油層。取得巖心與流體的樣品。各油層及其中流體的物性。生產(chǎn)試驗(yàn)。二、油田生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)和開(kāi)發(fā)試驗(yàn)②驗(yàn)證正式開(kāi)發(fā)過(guò)程中所采取措施和決策的正確性與完善性。目的：①選擇應(yīng)具有代表性的試驗(yàn)區(qū)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐和綜合研究，充分認(rèn)識(shí)油藏地質(zhì)情況，掌握其生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)規(guī)律。第二節(jié)油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征一、油藏驅(qū)油能量人工向油層注水、注氣來(lái)增加油層驅(qū)油能量①邊水壓頭所具有的驅(qū)油能量②原油中的溶解氣析出并發(fā)生膨脹所產(chǎn)生的驅(qū)油能量③氣頂中壓縮氣體膨脹所產(chǎn)生的驅(qū)油能量④油層中的流體和巖石發(fā)生膨脹而產(chǎn)生的驅(qū)油能量⑤原油在油層內(nèi)由于位差而具有的重力驅(qū)油能量天然能量人工能量驅(qū)動(dòng)石油流動(dòng)的能量可以是幾種能量的綜合作用二、油藏的驅(qū)動(dòng)類型不同油田，甚至同一油田的不同油藏之間或不同的開(kāi)發(fā)階段，驅(qū)動(dòng)方式是不同的油層的地質(zhì)條件和油氣性質(zhì)上的差異開(kāi)發(fā)過(guò)程中油田的產(chǎn)量、壓力、氣油比等有著不同的變化特征油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要依靠哪一種能量來(lái)驅(qū)油一個(gè)油田投入開(kāi)發(fā)之后，其原來(lái)的驅(qū)動(dòng)方式會(huì)因開(kāi)發(fā)條件的改變而改變。油田開(kāi)發(fā)初期就需要根據(jù)地質(zhì)勘探成果和高壓物性資料，以及開(kāi)發(fā)之后所表現(xiàn)出來(lái)的開(kāi)采特點(diǎn)來(lái)確定油藏屬于何種驅(qū)動(dòng)方式。研究油藏驅(qū)動(dòng)類型的意義：掌握不同類型的驅(qū)動(dòng)方式及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，對(duì)于制訂合理的油田開(kāi)發(fā)方案具有重要意義。1、彈性驅(qū)動(dòng)：依靠油藏流體和巖石的彈性能量為主要驅(qū)油能量的驅(qū)動(dòng)方式。原油被排擠到生產(chǎn)井中油藏投入開(kāi)發(fā)油層壓力開(kāi)始下降液體、巖石體積發(fā)生膨脹儲(chǔ)油層的孔隙體積縮小彈性驅(qū)油藏開(kāi)采特征曲線2、溶解氣驅(qū)動(dòng)主要依靠原油中分離出天然氣的彈性膨脹能量驅(qū)油的驅(qū)動(dòng)方式。溶解氣驅(qū)油藏開(kāi)采特征曲線油層壓力低于飽和壓力溶解在原油中的天然氣將從原油中分離出來(lái)天然氣體積發(fā)生膨脹原油被排擠流入井3、水壓驅(qū)動(dòng)依靠邊底水和（或）注入水為主要驅(qū)油動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)方式。剛性水壓驅(qū)動(dòng)油藏開(kāi)采特征曲線地層壓力高于飽和壓力邊底水和（或）注入水將原油驅(qū)入油井(1)剛性水壓驅(qū)動(dòng)能量供給充分，水侵量完全補(bǔ)償采出量。彈性水驅(qū)油藏開(kāi)采特征曲線(2)彈性水壓驅(qū)動(dòng)能量供給不充分，水侵量不能補(bǔ)償采出量。4、氣壓驅(qū)動(dòng)主要靠氣頂氣的膨脹能或注入氣驅(qū)油的驅(qū)動(dòng)方式。注入氣量足以保持油藏壓力穩(wěn)定，或氣頂體積比含油區(qū)體積大得多能夠保持油藏壓力基本保持不變。(1)剛性氣驅(qū)剛性氣壓驅(qū)動(dòng)可采特征曲線(2)彈性氣壓驅(qū)動(dòng)彈性氣壓驅(qū)動(dòng)開(kāi)采特征曲線氣頂體積體積小，不能夠保持油藏壓力基本保持不變。5、重力驅(qū)動(dòng)重力驅(qū)動(dòng)油藏開(kāi)采特征曲線依靠原油在油層內(nèi)存在位差而具有的重力驅(qū)油能量驅(qū)油的方式。當(dāng)一個(gè)油藏的油層傾角比較大或油層厚度大時(shí)，重力驅(qū)動(dòng)才能發(fā)揮作用。溶解氣驅(qū)采收率最低。各種驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)油能量來(lái)源不同最終采收率也不同水壓驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)油效率最高，采收率最大。一般情況下油藏的驅(qū)動(dòng)方式并不是一成不變的同一時(shí)間內(nèi)，同一油藏的不同部位可以表現(xiàn)為不同的驅(qū)動(dòng)方式；同一油藏在不同時(shí)間可以表現(xiàn)為不同的驅(qū)動(dòng)方式。國(guó)內(nèi)外許多油田都采用人工注水保持壓力的開(kāi)發(fā)方式。第三節(jié)油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合不同油藏的驅(qū)油機(jī)理、開(kāi)采特點(diǎn)有很大區(qū)別，它們對(duì)油田開(kāi)發(fā)的部署、開(kāi)采條件的控制、采油工藝技術(shù)、開(kāi)采方式、甚至對(duì)地面油氣集輸流程都有不同的要求。在制訂開(kāi)發(fā)方案時(shí)，需要將油田的各層進(jìn)行劃分和組合，緩解層間差異一個(gè)油田往往是由幾個(gè)油藏組成，而組成油田的各個(gè)油藏在油層性質(zhì)、圈閉條件、驅(qū)動(dòng)類型、油水分布、壓力系統(tǒng)、埋藏深度等方面都不同，有時(shí)差別很大。一、劃分開(kāi)發(fā)層系的意義把特征相近的油層組合在一起，用單獨(dú)一套開(kāi)發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)分析和調(diào)整。劃分開(kāi)發(fā)層系：（4）劃分開(kāi)發(fā)層系，能更好地發(fā)揮采油工藝手段的作用，進(jìn)行分層注水、分層采油和分層控制的措施。（1）合理劃分開(kāi)發(fā)層系，有利于充分發(fā)揮各類油層的作用，從而緩和層間矛盾，改善油田開(kāi)發(fā)效果。（2）劃分開(kāi)發(fā)層系后，可以針對(duì)不同層系的特殊要求設(shè)計(jì)井網(wǎng)和進(jìn)行地面生產(chǎn)設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)。（3）劃分開(kāi)發(fā)層系，可以提高采油速度，加速油田生產(chǎn)，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，并提高投資回收期。二、劃分開(kāi)發(fā)層系的原則（1）多油層油田，如具有以下地質(zhì)特征時(shí)，原則上不能合并到同一開(kāi)發(fā)層系中：①儲(chǔ)油層巖石和物性差異較大；②油氣水的物理化學(xué)性質(zhì)不同；③油層壓力系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)類型不同；④油層層數(shù)太多，含油井段的深度差別過(guò)大；（2）每套層系應(yīng)具有一定的厚度和儲(chǔ)量，保證每口井具有一定的生產(chǎn)能力，并達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。（3）一個(gè)開(kāi)發(fā)層系上下必須具有良好的隔層，在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中層系間能嚴(yán)格分開(kāi)，上下層系不會(huì)串通和干擾。（5）在采油工藝所能解決的范圍內(nèi)，開(kāi)發(fā)層系不宜劃分過(guò)細(xì)，以減少建設(shè)工作量，提高經(jīng)濟(jì)效益。（4）同一開(kāi)發(fā)層系內(nèi)各油層的構(gòu)造形態(tài)應(yīng)基本一致，不應(yīng)把大面積分布和少量分布的油砂體組合在同一開(kāi)發(fā)層系，否則將有一部分儲(chǔ)量不能充分發(fā)揮作用。在開(kāi)發(fā)非均質(zhì)多油層油田時(shí)，劃分開(kāi)發(fā)層系后，一套開(kāi)發(fā)層系中仍然包括幾個(gè)到十幾個(gè)油層。層間差異仍是不可避免的。為進(jìn)一步改善油田開(kāi)發(fā)效果，對(duì)它們實(shí)施分層注水和分層采油工藝，緩解層間矛盾。第四節(jié)砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)在進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定油田開(kāi)發(fā)方式，且應(yīng)當(dāng)盡可能充分利用油藏本身的天然能量來(lái)開(kāi)發(fā)油田。我國(guó)現(xiàn)有油田絕大多數(shù)不具備充足的天然能量補(bǔ)給條件世界油田開(kāi)發(fā)的歷史也表明，若只依靠油田本身的能量開(kāi)發(fā)，采油速度低，采收率小，原油產(chǎn)量不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求國(guó)內(nèi)油田開(kāi)發(fā)中廣泛采用人工注水保持或補(bǔ)充地層能量，使油田處于水壓驅(qū)動(dòng)方式開(kāi)發(fā)。選擇合適的注水時(shí)機(jī)對(duì)于充分利用天然能量，提高注水開(kāi)發(fā)效果具有重要意義一、注水時(shí)間地層中原油的少量脫氣會(huì)減少水相的相對(duì)滲透率，使得水油比降低，從而減少高滲透層的產(chǎn)水量地層中強(qiáng)烈脫氣是有害的，因?yàn)樗墒乖驼扯壬仙?，?dǎo)致最終采收率下降注水井在油藏所處的部位和注水井與生產(chǎn)井之間的排列關(guān)系。二、注水方式油田的油層性質(zhì)和構(gòu)造條件確定注水方式的主要依據(jù)：目前國(guó)內(nèi)外油田所采用的注水方式邊緣注水邊內(nèi)切割注水面積注水不規(guī)則點(diǎn)狀注水注水井分布在含油區(qū)上1、邊緣注水注水井部署在含水區(qū)內(nèi)或油水過(guò)渡帶上或含油邊界以內(nèi)不遠(yuǎn)處。注水井分布在含水區(qū)邊（緣）外注水分類緣上注水注水井分布在油水過(guò)渡帶上邊（緣）內(nèi)注水圖4-8邊緣注水示意圖位于油藏構(gòu)造頂部的生產(chǎn)井往往得不到注入水能量的補(bǔ)充，在頂部易形成低壓區(qū)，使油藏的驅(qū)動(dòng)方式由水驅(qū)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥则?qū)或溶解氣驅(qū)等消耗開(kāi)發(fā)方式。油藏構(gòu)造比較完整，油層分布穩(wěn)定，邊部和內(nèi)部連通性好，油層流動(dòng)系數(shù)較高，邊水比較活躍的中小油田。特別是邊緣地區(qū)吸水能力要好，以保證壓力有效傳播，使油田內(nèi)部受到良好的注水效果。適用條件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)油水界面比較完整，能夠逐步向油藏內(nèi)部推進(jìn)，易于控制，無(wú)水采收率和低含水采收率比較高，最終采收率也比較高。邊緣注水利用注水井排將含油面積切割成許多塊（切割區(qū)），每個(gè)切割區(qū)可以作為一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)發(fā)單元。2、切割注水切割注水示意圖不能很好地適應(yīng)非均質(zhì)油層；注水井間干擾大；注水井排兩邊地質(zhì)條件不同時(shí)，容易出現(xiàn)區(qū)間不平衡現(xiàn)象。油層大面積分布，并具有一定的延伸長(zhǎng)度，在注水井排上可以形成比較完整的切割線；保證在一個(gè)切割區(qū)內(nèi)部署的生產(chǎn)井與注水井之間都有較好的連通性；油層具有一定的流動(dòng)系數(shù)，保證在一定的切割區(qū)和一定的井排內(nèi)生產(chǎn)井能見(jiàn)到較好的注水效果。適用條件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)可根據(jù)油田的地質(zhì)特征來(lái)選擇切割井排的最佳方向及切割距；可優(yōu)先開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量最豐富、油井產(chǎn)量高的區(qū)塊，使油田很快具有一定的生產(chǎn)能力。緣內(nèi)切割注水將注水井和生產(chǎn)井按一定的幾何形狀和密度均勻地布置在整個(gè)含油面積進(jìn)行開(kāi)發(fā)。3、面積注水(a)正對(duì)式排狀注水(b)交錯(cuò)式排狀注水線性注水示意圖注采井?dāng)?shù)比為1：1（1）線狀注水系統(tǒng)注水井和生產(chǎn)井都等距地沿著直線分布，一排注水井對(duì)應(yīng)一排生產(chǎn)井。注水井與生產(chǎn)井即可以正對(duì)也可以交錯(cuò)。強(qiáng)化面積注水示意圖（2）強(qiáng)化面積注水系統(tǒng)根據(jù)油水井相互位置和所構(gòu)成的井網(wǎng)形狀不同五點(diǎn)法七點(diǎn)法九點(diǎn)法反九點(diǎn)法四點(diǎn)法對(duì)于面積注水井網(wǎng)式中系統(tǒng)的注水井與采油井?dāng)?shù)之比m注水井?dāng)?shù)n基本單元的所有井?dāng)?shù)N不同注水系統(tǒng)的m和n值及井網(wǎng)形式由于面積注水井網(wǎng)的靈活性較大，因此具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。第五節(jié)油田開(kāi)發(fā)方案的編制根據(jù)油田地質(zhì)、地理等客觀條件以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和技術(shù)及經(jīng)濟(jì)可行性而編制的一整套開(kāi)發(fā)油田的原則、辦法和要求。它是對(duì)一個(gè)要進(jìn)行開(kāi)發(fā)的油田制訂出使油田投入長(zhǎng)期和正式生產(chǎn)的一個(gè)總體部署和設(shè)計(jì)，是決定原油從油層流到生產(chǎn)井井底并采出地面的各種條件的綜合。油田開(kāi)發(fā)方案一、開(kāi)發(fā)方案編制的基本原則(1)在油田客觀條件允許的條件下，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)原油生產(chǎn)的要求；(2)充分利用油田天然能量資源，保證獲得原油采收率；(3)油田要長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；(4)經(jīng)濟(jì)效益好；二、開(kāi)發(fā)方案的主要內(nèi)容油田地質(zhì)情況儲(chǔ)量計(jì)算開(kāi)發(fā)原則開(kāi)發(fā)程序開(kāi)發(fā)層系、井網(wǎng)、開(kāi)采方式和注采系統(tǒng)鉆井工程和完井方法采油工藝技術(shù)地面集輸系統(tǒng)開(kāi)發(fā)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方案實(shí)施要求第六節(jié)油田開(kāi)發(fā)調(diào)整油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中地下?tīng)顩r始終在不斷變化，為了改善油田的開(kāi)發(fā)效果，適應(yīng)地下變化的狀況，必須不斷地對(duì)油層施加人為作用，各種人為作用統(tǒng)稱為油田開(kāi)發(fā)調(diào)整。滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，充分而合理地利用天然資源，并具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。油田開(kāi)發(fā)調(diào)整的原則：一、油田開(kāi)發(fā)綜合調(diào)整的任務(wù)⒋改變開(kāi)發(fā)方式，提高油田最終采收率，如由依靠天然能量開(kāi)采方式調(diào)整為人工注水、注氣或轉(zhuǎn)換為三次采油開(kāi)采技術(shù)。不同油田或同一油田的不同開(kāi)發(fā)時(shí)期，調(diào)整的任務(wù)和目的是不相同的⒈原油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)際開(kāi)采情況出入較大，采油速度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)了許多未預(yù)料到的問(wèn)題，需要對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整和改動(dòng)。⒉國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求油田提高采油速度，增加原油產(chǎn)量，采取提高注采強(qiáng)度或加密井網(wǎng)等。⒊改善開(kāi)發(fā)效果，延長(zhǎng)穩(wěn)產(chǎn)期或減緩油田產(chǎn)量遞減，這種調(diào)整是大量的、經(jīng)常性的。二、油田開(kāi)發(fā)綜合調(diào)整的內(nèi)容③開(kāi)發(fā)方式調(diào)整。①立足現(xiàn)有井網(wǎng)層系的綜合調(diào)整，主要為各種工藝措施調(diào)整；②井網(wǎng)層系調(diào)整；1、工藝技術(shù)措施綜合調(diào)整(1)分層注水、分層采油；(2)采取水井調(diào)剖、油井堵水措施；(3)采取壓裂、酸化等油層改造措施,提高較差油層的吸水能力和產(chǎn)油能力；(4)改變油水井的工作制度(包括關(guān)井)，調(diào)整注采壓差，以改變液流方向，提高水驅(qū)波及體積。(5)改變采油方式，對(duì)自噴能力低的井轉(zhuǎn)化為機(jī)械采油方式，通過(guò)提高排液量來(lái)減緩產(chǎn)量遞減。2、井網(wǎng)層系調(diào)整(1)鉆加密調(diào)整井補(bǔ)充開(kāi)發(fā)井層系調(diào)整井加密調(diào)整井更新調(diào)整井(2)注水方式調(diào)整內(nèi)部切割注水的切割距減小邊外注水或邊緣注水內(nèi)部注水行列注水面積注水或輔助以點(diǎn)狀注水進(jìn)行強(qiáng)化注水線更加接近采油區(qū)，提高注水效率移動(dòng)注水線(3)層系調(diào)整在開(kāi)采過(guò)程中，一個(gè)層系中的各單層之間，由于注采不均衡產(chǎn)生了新的不均衡，需要進(jìn)行層系調(diào)整。細(xì)分開(kāi)發(fā)層系在原開(kāi)發(fā)層系內(nèi)進(jìn)一步劃出若干開(kāi)發(fā)層系層系再組合把開(kāi)發(fā)較差的單層組合在一起，形成獨(dú)立的開(kāi)發(fā)層系在進(jìn)行層系調(diào)整時(shí)，仍然遵循開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中的原則。3、開(kāi)發(fā)方式調(diào)整人工注水、注氣開(kāi)發(fā)方式三次采油開(kāi)發(fā)方式天然能量開(kāi)采方式(完)第五章油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)分析方法油田動(dòng)態(tài)分析的目的：認(rèn)識(shí)油田開(kāi)采過(guò)程中開(kāi)發(fā)指標(biāo)的變化規(guī)律油田動(dòng)態(tài)分析的方法：試井分析方法、物質(zhì)平衡方法、經(jīng)驗(yàn)方法和數(shù)值模擬方法。完善開(kāi)發(fā)方案或?qū)υ桨高M(jìn)行調(diào)整檢驗(yàn)開(kāi)發(fā)方案的合理性獲得較好的開(kāi)發(fā)效果動(dòng)態(tài)分析的主要內(nèi)容：①通過(guò)油田生產(chǎn)實(shí)際情況不斷加深對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)，核實(shí)和補(bǔ)充各項(xiàng)基礎(chǔ)資料，進(jìn)一步落實(shí)地質(zhì)儲(chǔ)量；②分析分區(qū)及分層的油氣水飽和度和壓力分布規(guī)律；③分析影響油藏最終采收率的各種因素；④預(yù)測(cè)油藏動(dòng)態(tài)，提出進(jìn)一步提高油藏開(kāi)發(fā)效果的合理措施。第一節(jié)試井分析方法試井：為確定油井的生產(chǎn)能力和研究油層參數(shù)及地下動(dòng)態(tài)而進(jìn)行的專門(mén)測(cè)試工作。

穩(wěn)定試井(系統(tǒng)試井)不穩(wěn)定試井在幾個(gè)不同穩(wěn)定工作制度下取得油井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)研究油層和油井的生產(chǎn)特征；需要測(cè)得產(chǎn)量、壓力以及含砂、含水、氣油比等資料。通過(guò)改變油井工作制度，測(cè)得井底壓力的變化資料，以不穩(wěn)定滲流理論為基礎(chǔ)來(lái)反求油層參數(shù)，研究油層和油井特征。目前不穩(wěn)定試井方法應(yīng)用比較廣泛，它可以確定油層參數(shù)、研究油井不完善程度及判斷增產(chǎn)措施效果、推算地層壓力、確定油層邊界和估算泄油區(qū)內(nèi)的原油儲(chǔ)量。進(jìn)一步完善了常規(guī)試井分析方法，提高了整個(gè)測(cè)試資料解釋的可靠性。(1)常規(guī)試井分析方法(2)現(xiàn)代試井分析方法起步早，發(fā)展完善，且簡(jiǎn)單易用；①以分析中、晚期資料為主，要求測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)；②實(shí)測(cè)井底壓力和對(duì)應(yīng)時(shí)間在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中出現(xiàn)直線段，直線段的起點(diǎn)難以確定；③難以分析早期資料，不能取得井筒附近的信息。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：試井資料的處理方法無(wú)因次距離：一、基本概念（1）無(wú)因次量無(wú)因次壓力：無(wú)因次時(shí)間：無(wú)因次井筒存儲(chǔ)系數(shù)：（2）表皮效應(yīng)與表皮系數(shù)表皮效應(yīng)：地層受到損害或改善，井筒附近地層滲透率發(fā)生變化的現(xiàn)象。S值為正S值為零井底附近地層因污染滲透率下降S值為負(fù)采用增產(chǎn)措施后，井底附近的滲透率提高不完善井超完善井理想狀況表皮系數(shù)：完善井（3）井筒存儲(chǔ)效應(yīng)與井筒存儲(chǔ)系數(shù)在壓力恢復(fù)試井中，由于井筒內(nèi)的氣體和液體的可壓縮性，油井關(guān)井時(shí)，地層中的液體繼續(xù)流入井內(nèi)，并壓縮井筒流體的現(xiàn)象。續(xù)流：井筒存儲(chǔ)：在壓降試井中，油井一開(kāi)井，首先流出井筒的是原先壓縮的流體，而地層流體不流入井筒的現(xiàn)象續(xù)流和井筒存儲(chǔ)對(duì)壓力曲線的影響是等效的，均表現(xiàn)為壓力曲線直線段滯后井筒存儲(chǔ)效應(yīng)井筒存儲(chǔ)系數(shù)新井或油井關(guān)井時(shí)間較長(zhǎng)，地層中壓力分布穩(wěn)定后，油井以定產(chǎn)量進(jìn)行生產(chǎn)，獲取井底壓力隨時(shí)間變化規(guī)律的試井方法。二、常規(guī)試井分析方法1、壓降試井:圖5-3壓降試井的產(chǎn)量和壓力隨時(shí)間變化曲線圖5-4壓降分析半對(duì)數(shù)曲線直線的斜率為：②在半對(duì)數(shù)直線段取一點(diǎn)，已知時(shí)間和對(duì)應(yīng)壓力可求表皮系數(shù)S。①已知斜率可求地層流動(dòng)系數(shù)Kh/μ和滲透率K；應(yīng)用在油井以定產(chǎn)量生產(chǎn)一定時(shí)間后，突然關(guān)井測(cè)量井底壓力隨時(shí)間的變化曲線的試井方法（2）壓力恢復(fù)試井圖5－5壓力恢復(fù)試井的產(chǎn)量和井底壓力歷史目前油田最常用的試井方法假定油井產(chǎn)量為q，生產(chǎn)時(shí)間T后關(guān)井，關(guān)井后地層液體立即停止向井內(nèi)流動(dòng)(即砂層面關(guān)井)，地層壓力重新分布，壓力的變化過(guò)程滿足彈性不穩(wěn)定滲流規(guī)律。關(guān)井后井底壓力變化規(guī)律彈性不穩(wěn)定滲流基本方程壓力恢復(fù)公式或Horner公式②外推直線段至縱坐標(biāo),可以直接推算原始地層壓力；①已知斜率可求地層流動(dòng)系數(shù)Kh/μ和滲透率K；應(yīng)用迭加原理井底壓力與成直線關(guān)系圖5－6Horner曲線斜率③求斷層距離。目前一般采用現(xiàn)代試井分析軟件計(jì)算分析。三、現(xiàn)代試井分析方法(課本p47)

現(xiàn)代試井分析方法的重要手段之一是圖版擬合。通過(guò)圖版擬合，可以得到關(guān)于油藏及油井類型、流動(dòng)階段等方面的信息，還可以算出K、S、C等參數(shù)。自學(xué)第二節(jié)經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)源于對(duì)生產(chǎn)規(guī)律的分析與總結(jié)。它要求系統(tǒng)觀察油藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，詳細(xì)收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析與研究油田生產(chǎn)規(guī)律，主要是產(chǎn)量、壓力和含水等指標(biāo)的變化規(guī)律。一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用圖5－10油田產(chǎn)量變化曲線油氣田開(kāi)發(fā)的基本模式產(chǎn)量上升階段產(chǎn)量穩(wěn)定階段產(chǎn)量遞減階段油田經(jīng)過(guò)穩(wěn)產(chǎn)期后，產(chǎn)量將以某種規(guī)律遞減，產(chǎn)量的遞減速度通常用遞減率表示。1、遞減率單位時(shí)間的產(chǎn)量變化率，或單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量遞減的百分?jǐn)?shù)圖5－11遞減率定義示意圖a——產(chǎn)量遞減率；n——遞減指數(shù)；k——比例常數(shù)；2、產(chǎn)量遞減規(guī)律分類(1)指數(shù)遞減產(chǎn)量隨時(shí)間變化關(guān)系：累積產(chǎn)量隨時(shí)間的變化關(guān)系：累積產(chǎn)量與產(chǎn)量之間的關(guān)系：遞減率變化關(guān)系：n=∞(2)調(diào)和遞減n=1產(chǎn)量隨時(shí)間變化關(guān)系：累積產(chǎn)量隨時(shí)間的變化關(guān)系：累積產(chǎn)量與產(chǎn)量之間的關(guān)系：遞減率變化關(guān)系：(3)雙曲遞減產(chǎn)量隨時(shí)間變化關(guān)系：累積產(chǎn)量與產(chǎn)量之間的關(guān)系：1<n<∞遞減率變化關(guān)系：累積產(chǎn)量隨時(shí)間的變化關(guān)系：3、產(chǎn)量遞減規(guī)律的應(yīng)用應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律可以預(yù)測(cè)未來(lái)的產(chǎn)量指標(biāo)和可采儲(chǔ)量二、水驅(qū)特征曲線分析注水或天然水侵油田的開(kāi)發(fā)，在無(wú)水采油期結(jié)束后，油田將長(zhǎng)期處于含水期的開(kāi)采，且采水率將逐步上升，這是影響油田穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。1、水驅(qū)油田含水采油期的劃分(5)特高含水采油期：含水率>90%。(1)無(wú)水采油期：含水率<2%。(2)低含水采油期：含水率2%～20%。(3)中含水采油期：含水率20%～75%。(4)高含水采油期：含水率75%～90%。2、水驅(qū)曲線圖5－17水驅(qū)曲線（1）預(yù)測(cè)油田生產(chǎn)過(guò)程中的含水率、產(chǎn)油量、產(chǎn)水亮、累積產(chǎn)油量以及采出程度等與開(kāi)發(fā)時(shí)間的關(guān)系；（2）預(yù)測(cè)油藏最終采收率。根據(jù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料和必要的油氣水分析資料預(yù)測(cè)各種驅(qū)動(dòng)類型油氣田的地質(zhì)儲(chǔ)量、油氣開(kāi)采速度、油藏壓力變化、天然水侵量和油氣采收率等。第三節(jié)物質(zhì)平衡分析方法基本原理：將油藏看成體積不變的容器，油藏開(kāi)發(fā)到某一時(shí)刻，采出的流體量加上地下剩余的儲(chǔ)存量，等于流體的原始儲(chǔ)量。主要用途：②油藏溫度在開(kāi)發(fā)過(guò)程中保持不變，油藏動(dòng)態(tài)僅與壓力有關(guān)?；炯僭O(shè)條件：①油氣水三相之間在任一壓力下均能瞬間達(dá)到平衡；原油體積變化(DVO)＋氣體體積變化(DVG)＋孔隙體積變化(DVR)＋水體積變化(DVW)＝0根據(jù)物質(zhì)平衡的基本原理綜合驅(qū)動(dòng)油藏剖面示意圖(1)油藏壓力為P時(shí)原油體積的變化(2)油藏壓力為P時(shí)氣體體積的變化(3)油藏壓力為P時(shí)孔隙體積的變化(4)油藏壓力為P時(shí)水體積的變化物質(zhì)平衡方程通式：不同驅(qū)動(dòng)類型物質(zhì)平衡方程可根據(jù)通式導(dǎo)出。動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)物質(zhì)平衡方程的應(yīng)用：天然能量分析計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算水侵量物質(zhì)平衡的局限性：生產(chǎn)數(shù)據(jù)壓力數(shù)據(jù)與壓力有關(guān)的參數(shù)(完)影響計(jì)算精度第六章油氣鉆井方法及工藝?yán)靡欢ǖ墓ぞ吆图夹g(shù)在地層中鉆出一個(gè)較大孔眼的過(guò)程。第一節(jié)鉆井方法為了在地下巖層中鉆出所要求的孔眼而采用的鉆孔方法。人工掘井人力沖擊鉆井法頓鉆鉆井法旋轉(zhuǎn)鉆井法連續(xù)管鉆井法目前普遍使用鉆井鉆井方法鉆井方法分類一、頓鉆鉆井法1.工藝過(guò)程鋼絲繩提升鉆頭沖擊井底，擊碎巖石巖屑、泥土混合成泥水漿提出鉆頭撈出井內(nèi)的泥水漿暴露新井底下放下?lián)粕巴蚕蚓畠?nèi)注水積累到一定量設(shè)計(jì)井深圖6－1頓鉆鉆井示意圖2.特點(diǎn)起、下鉆費(fèi)時(shí)少，設(shè)備簡(jiǎn)單(1)破碎巖石，取出巖屑的作業(yè)都是不連續(xù)的；優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：(2)鉆頭功率小，破巖效率低，鉆井速度慢；(3)不能進(jìn)行井內(nèi)壓力控制；(4)只適用于鉆直井。二、旋轉(zhuǎn)鉆井法轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)鉆井法井底動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)鉆井法1.轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)鉆井法(1)工藝過(guò)程鉆頭吃入地層破碎巖石清洗井底循環(huán)洗井液轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)鉆柱加壓設(shè)計(jì)井深圖6－2轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)鉆井法(2)特點(diǎn)目前這種方法在世界各國(guó)被廣泛使用。①鉆桿完成起下鉆具、傳遞扭矩、為鉆頭施加鉆壓、提供洗井液的入井渠道等任務(wù)；②鉆頭在一定的鉆壓作用下旋轉(zhuǎn)破巖，提高了破巖效率；③在破巖的同時(shí)，井底巖屑被清除出來(lái)；④提高了鉆井速度和效益。鉆頭吃入地層破碎巖石清洗井底循環(huán)洗井液動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)鉆柱加壓設(shè)計(jì)井深2.井底動(dòng)力鉆具旋轉(zhuǎn)鉆井法(1)工藝過(guò)程(2)分類渦輪鉆具螺桿鉆具電動(dòng)鉆具①轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭的動(dòng)力由地面移到井下，直接接在鉆頭之上；②鉆柱的功能只是給鉆頭施加一定的鉆壓、形成洗井液通路和承受井下動(dòng)力鉆具外殼的反扭矩；③井底動(dòng)力鉆具的動(dòng)力是由電源或地面泥漿泵提供的、通過(guò)鉆柱內(nèi)孔傳遞到井下的具有一定動(dòng)能和壓力的洗井液流體或交流電。(3)特點(diǎn)三、連續(xù)管鉆井法(柔桿鉆井法)1.工藝過(guò)程鉆頭、加壓裝置、動(dòng)力機(jī)下放至井底循環(huán)洗井液延伸井眼鉆頭旋轉(zhuǎn)，破碎巖石為動(dòng)力機(jī)提供動(dòng)力清洗井底連續(xù)管圖6－3連續(xù)管鉆井示意圖2.特點(diǎn)(5)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，目前正在發(fā)展、完善中。(1)連續(xù)管鉆井實(shí)現(xiàn)了起、下鉆的連續(xù)機(jī)械化，節(jié)省了時(shí)間和勞動(dòng)量；(2)在起下鉆時(shí)仍能保持洗井液的正常循環(huán)；(3)由洗井液直接提供破巖鉆進(jìn)的能量，大大提高了能量的有效利用率；(4)為全自動(dòng)化控制提供了很好的條件；第二節(jié)鉆井類型井的類型：由于鉆井的目的、要求不同而產(chǎn)生的1.探井通過(guò)鉆井而達(dá)到探明地質(zhì)情況，獲取地下地層油氣資源分布及相應(yīng)性質(zhì)等方面資料的井地質(zhì)淺井地質(zhì)探井預(yù)探井詳探井資料井為配合地面地質(zhì)和地球物理工作，以了解區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，地層剖面和局部構(gòu)造為目的的淺井以了解地層的時(shí)代、巖性、厚度、生儲(chǔ)蓋層組合，并為地球物理解釋提供各種參數(shù)為目的而鉆的井在地震詳查和地質(zhì)綜合研究所確定的有利構(gòu)造上以發(fā)現(xiàn)油氣藏為目的所鉆的探井在已發(fā)現(xiàn)油氣的構(gòu)造上，以探明含油氣的面積和儲(chǔ)量，了解油氣層結(jié)構(gòu)變化和產(chǎn)能為目的所鉆的井為編制油氣田開(kāi)發(fā)方案，或在開(kāi)發(fā)過(guò)程中為某些專題研究取得第一手資料數(shù)據(jù)而鉆的井2.開(kāi)發(fā)井以開(kāi)發(fā)為目的，為了給已探明的地下油氣提供通道，或?yàn)榱瞬捎酶鞣N措施使油氣被開(kāi)采出來(lái)所鉆的井油氣井注入井觀察井為開(kāi)發(fā)油氣田，用大中型鉆機(jī)所鉆的采油、采氣井，也叫生產(chǎn)井。為合理開(kāi)發(fā)油氣田，提高采收率及開(kāi)發(fā)速度，用以對(duì)油氣田進(jìn)行注氣、注水以補(bǔ)充和合理利用地層能量所鉆的井。在已開(kāi)發(fā)的油氣田內(nèi)，為了研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中地下情況的變化所鉆的井。第三節(jié)鉆井設(shè)備鉆機(jī)：石油鉆井的地面配套設(shè)備，由多種機(jī)器設(shè)備組成的一套大功率重型聯(lián)合工作機(jī)組，可以滿足完成鉆進(jìn)、接單根、起下鉆、循環(huán)洗井、下套管、固井、完井及特殊作業(yè)和處理井下事故等要求。圖6－4大慶I－130型鉆機(jī)一、鉆機(jī)的分類1.鉆井深度大型鉆機(jī)超重型鉆機(jī)重型鉆機(jī)中型鉆機(jī)H>5000m，W>2500kNH＝1000～2500mW＝800～1600kNH＝3000～5000mW＝2000～2500kN輕便鉆機(jī)H>5000m，W>800kN，89～140mm鉆桿，井徑>160mm，深井H<3000m，W<300kN，42～89mm鉆桿，井徑<150mm，勘探井、水井2.動(dòng)力設(shè)備柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)交流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)以柴油機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)或液力傳動(dòng)的鉆機(jī)工作機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通常用于海上鉆井工作機(jī)用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)3.使用地區(qū)陸地鉆機(jī)海洋鉆機(jī)陸地（包括沙漠、沼澤等）使用的鉆機(jī)自升式鉆井平臺(tái)、半潛式鉆井平臺(tái)、鉆井船和鉆井固定平臺(tái)上的各種類型的鉆機(jī)二、鉆機(jī)的組成及功能1、起升系統(tǒng)(1)組成(2)功能②起下鉆、接單根和鉆進(jìn)時(shí)的鉆壓控制。①下放、懸吊或起升鉆柱、套管柱和其它井下設(shè)備進(jìn)、出井眼；井架、天車、游動(dòng)滑車、大繩、大鉤及絞車水龍頭、轉(zhuǎn)盤(pán)2、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(1)組成(2)功能保證在洗井液高壓循環(huán)的情況下給井下鉆具提供足夠的旋轉(zhuǎn)扭矩和動(dòng)力，以滿足破巖鉆進(jìn)和井下其它要求保證在洗井液循環(huán)時(shí)鉆柱能夠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)整個(gè)鉆柱及鉆頭旋轉(zhuǎn)的設(shè)備泥漿泵、泥漿凈化裝置(固相控制設(shè)備)和泥漿槽、罐等3、循環(huán)系統(tǒng)(1)組成(2)功能①?gòu)木浊宄龓r屑；②冷卻鉆頭和潤(rùn)滑鉆具。圖6－5洗井液循環(huán)系統(tǒng)示意圖動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)部分4、驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)(1)組成(2)功能產(chǎn)生動(dòng)力，并把動(dòng)力傳遞給泥漿泵、絞車和轉(zhuǎn)盤(pán)。柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器、離合器、變速箱、皮帶傳動(dòng)及鏈條傳動(dòng)等裝置5、氣控系統(tǒng)控制面板(控制機(jī)構(gòu))、傳輸管線和閥門(mén)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及壓氣機(jī)等。(1)組成：(2)功能：確保對(duì)整個(gè)鉆機(jī)各個(gè)工作機(jī)構(gòu)及其部件的準(zhǔn)確、迅速控制，使整機(jī)協(xié)調(diào)一致的工作。6、井控系統(tǒng)(1)組成：防噴器組、鉆井四通、節(jié)流管匯、壓井管線以及液、氣壓控制機(jī)構(gòu)組成。(2)功能：控制井內(nèi)的壓力，防止地層流體無(wú)控制地流入井中。鉆井現(xiàn)場(chǎng)井架十大件天車游動(dòng)滑車大鉤水龍頭轉(zhuǎn)盤(pán)絞車泥漿泵柴油機(jī)傳動(dòng)裝置第四節(jié)鉆井工具井下鉆具井口工具一、井下工具水龍頭以下至鉆頭的管柱和工具的總稱。主要包括鉆頭和鉆柱。1、鉆頭直接破碎巖石形成井眼的工具。影響鉆井速度最直接的因素之一用鉆頭的進(jìn)尺除以純鉆進(jìn)時(shí)間，即單位純鉆進(jìn)時(shí)間的鉆頭進(jìn)尺，表示鉆頭破碎巖石的能力和效率，單位為m／h。衡量鉆頭破巖效率高低的主要指標(biāo)有鉆頭進(jìn)尺和機(jī)械鉆速。鉆頭壽命：在整個(gè)使用過(guò)程中，鉆頭在井下的純鉆進(jìn)時(shí)間(包括劃眼——在已鉆出的井眼內(nèi)旋轉(zhuǎn)送鉆、修整井壁的過(guò)程)，單位為h；鉆頭進(jìn)尺：在鉆頭壽命內(nèi)，其鉆進(jìn)的井段長(zhǎng)度，單位為m；機(jī)械鉆速：按照鉆切巖石面積及形狀的不同：鉆頭的分類全面鉆進(jìn)鉆頭取芯鉆頭特種鉆頭按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和破巖機(jī)理的不同：刮刀鉆頭牙輪鉆頭金剛石鉆頭(1)刮刀鉆頭圖6－6刮刀鉆頭切削型鉆頭適用地層：松軟地層工作原理：工作時(shí)其刀翼在鉆壓作用下吃入巖石，并在扭矩作用下剪切破碎巖石。破巖方式：以刮削、擠壓和剪切為主的方式刀翼數(shù)刀冀底刃的形狀兩翼(魚(yú)尾式)刮刀鉆頭三翼刮刀鉆頭四翼刮刀鉆頭階梯式刮刀鉆頭平底式刮刀鉆頭最常用分類優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：機(jī)械鉆速較高扭矩較大，控制不當(dāng)易造成井斜刮刀鉆頭的壽命取決于刀翼的壽命(2)牙輪鉆頭圖6－7牙輪鉆頭破巖形式：具有沖擊、壓碎和剪切等多種形式。適用地層：從軟到堅(jiān)硬的各種地層。組成：鉆頭體、水眼、巴掌、軸承和牙輪等。工作原理：牙輪鉆頭在鉆壓和鉆柱旋轉(zhuǎn)的作用下，牙齒壓碎并吃入巖石，同時(shí)產(chǎn)生一定的滑動(dòng)而剪切巖石。當(dāng)牙輪在井底滾動(dòng)時(shí)，牙輪上的牙齒依次沖擊、壓入地層，這個(gè)作用可以將井底巖石壓碎一部分，同時(shí)靠牙輪滑動(dòng)帶來(lái)的剪切作用削掉牙齒間殘留的另一部分巖石，使井底巖石全面破碎，井眼得以延伸。牙齒與井底接觸面積小、比壓高、工作扭矩小等特點(diǎn)多牙輪鉆頭牙輪數(shù)目分類單牙輪鉆頭雙牙輪鉆頭三牙輪鉆頭最常用(3)金剛石鉆頭圖6－9金剛石鉆頭圖6－10PDC鉆頭磨銑型鉆頭金剛石作切削刃的鉆頭破巖形式：破磨和銑削。適用地層：堅(jiān)硬地層。鉆頭體、切削齒、水眼、水槽等。組成：分類：金剛石的來(lái)源天然金剛石鉆頭人造金剛石鉆頭鉆頭的結(jié)構(gòu)形狀金剛石鉆頭金剛石刮刀鉆頭聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(PDC鉆頭)金剛石鑲裝特點(diǎn)表鑲金剛石鉆頭孕鑲金剛石鉆頭如用鉆柱擠注水泥、中途測(cè)試、處理事故等。2．鉆柱(1)定義鉆柱是用各種接頭將方鉆桿、鉆桿和鉆鋌等部件連接起來(lái)組成的入井管柱，通常指鉆頭以上的鉆具。(2)功能①傳遞扭矩通過(guò)鉆柱將地面動(dòng)力機(jī)的能量傳給鉆頭，使鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎井底巖石，加深井眼。②施加鉆壓依靠鉆柱中鉆鋌部分在洗井液中的自重對(duì)鉆頭施加鉆壓，使鉆頭工作刃不斷吃入地層，破碎巖石。③輸送洗井液通過(guò)鉆柱的中心孔腔將洗井液輸送到鉆頭，由水眼噴射出，沖擊到井底，攜帶巖屑后由環(huán)空返回地面。④延伸井眼在鉆進(jìn)中通過(guò)不斷地增加鉆柱長(zhǎng)度(接單根)以達(dá)到延伸井眼的目的。通常井眼的深度用下入井內(nèi)的鉆柱長(zhǎng)度測(cè)量。⑤起下鉆頭鉆頭在井下工作是靠鉆柱連接并傳遞扭矩和壓力的。起出已磨損的鉆頭和下入新鉆頭都必須由鉆柱完成。另外，針對(duì)不同的目的，還可以起下其它井下工具。⑥特殊作業(yè)(3)組成①方鉆桿位于鉆柱的最上端，其上部與水龍頭相接，下部與鉆桿連接。傳遞扭矩和承受鉆柱的全部重量。作用：斷面為中空的正方形或六邊形，壁厚比一般鉆桿大三倍左右，而且由強(qiáng)度較大的優(yōu)質(zhì)合金鋼制成。一般長(zhǎng)度為13～16米，比一般鉆桿長(zhǎng)2米以上。性能：具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度形狀：圖6－11國(guó)產(chǎn)方鉆桿壁厚而粗大，一般是38～53mm，單位長(zhǎng)度重量大，相當(dāng)于同尺寸鉆桿的4～6倍。以滿足給鉆頭施加鉆壓、增強(qiáng)剛度的要求，在加壓時(shí)可以減小彎曲，防止井斜和鉆具折斷。②鉆桿與鉆桿接頭位于方鉆桿與鉆鋌之間，是組成鉆柱的基本部分，無(wú)縫圓鋼管制成的。作用：傳遞扭矩與輸送洗井液形狀：壁厚比方鉆桿和鉆鋌薄，壁厚一般為9～11mm，內(nèi)徑大，兩端分別接上帶粗扣的鉆桿接頭各一只(合稱一副)，稱為鉆桿單根。一般將三根鉆桿連接在一起做為一個(gè)單元，稱之為立根(或立柱)。③鉆鋌作用：給鉆頭施加壓力并保持自身處于不彎曲狀態(tài)以防止井斜。形狀：二、井口工具指在起下鉆過(guò)程中井口所用的工具。主要有吊鉗、吊卡、吊環(huán)、卡瓦、安全卡瓦、提升短節(jié)等。(1)吊鉗指用手動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu)來(lái)上、卸鉆桿、鉆鋌絲扣和套管絲扣的專用工具。(2)吊卡和吊環(huán)吊卡用來(lái)卡住鉆桿接頭，提升鉆柱或懸吊鉆柱。吊環(huán)是懸掛在大鉤上，用以懸掛吊卡的專用工具。第五節(jié)基本鉆井工藝過(guò)程三個(gè)階段：即鉆前淮備、鉆進(jìn)以及固井與完井1．鉆前準(zhǔn)備修公路、平井場(chǎng)及打水泥基礎(chǔ)、鉆井設(shè)備的搬運(yùn)和安排、井口準(zhǔn)備（打?qū)Ч芎豌@鼠洞）、備足鉆井所需要的各種工具、器材等。2．鉆進(jìn)鉆進(jìn)是進(jìn)行鉆井生產(chǎn)取得進(jìn)尺的唯一過(guò)程。其基本工藝過(guò)程有：①第一次開(kāi)鉆(一開(kāi))②第二次開(kāi)鉆(二開(kāi))③第三次開(kāi)鉆(三開(kāi))從地面鉆出一個(gè)大井眼，然后下表層套管。用較小一些的鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，若遇到復(fù)雜地層，用洗井液難以控制時(shí)，便要下技術(shù)套管(中間套管)。再用小一些的鉆頭往下鉆進(jìn)，直到設(shè)計(jì)井深，下油層套管，進(jìn)行固井、完井作業(yè)。每改變一次鉆頭尺寸，開(kāi)始鉆一新的井段的工藝叫開(kāi)鉆3、固井與完井固井即是在已鉆成的井眼內(nèi)下入套管，而后在套管與井眼間的環(huán)形空間內(nèi)注入水泥漿，將套管和地層固結(jié)成一體的工藝過(guò)程。只有通過(guò)下套管、固井，才能防止井眼的坍塌，形成永久的油氣通道，并防止地下各層流體的互竄，達(dá)到開(kāi)采油氣的目的。完井包括用特定的方法連通油、氣層和井筒，替噴或抽汲等方法誘導(dǎo)油、氣流進(jìn)入井筒，然后進(jìn)行油氣生產(chǎn)。圖6－15固井后井眼狀況示意圖（完）第七章鉆進(jìn)工藝技術(shù)鉆進(jìn)的任務(wù)是破碎巖石，鉆進(jìn)的速度快慢、質(zhì)量和成本的高低，受到地層的物理機(jī)械性能的制約，同時(shí)也受到鉆進(jìn)設(shè)備、工具的性能及鉆進(jìn)工藝技術(shù)措施的影響。鉆進(jìn)是通過(guò)選擇和使用合適的工具，根據(jù)所鉆地層的特點(diǎn)，選擇合理的工藝技術(shù)，使鉆頭在地層中沿預(yù)定的軌道前進(jìn)的過(guò)程，是一口井建井過(guò)程的最主要的環(huán)節(jié)。第一節(jié)影響鉆進(jìn)的主要因素影響鉆進(jìn)的因素按其本身可否改變可分為兩大類：指已經(jīng)客觀存在、無(wú)法改變的因素，如所要鉆進(jìn)地層的巖石物理機(jī)械性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下壓力分布及地層中的流體性質(zhì)等。不可變因素可變因素指可以人為的選擇和改變的因素，如鉆頭和鉆具、鉆壓、轉(zhuǎn)速、水力參數(shù)、洗井液性能及洗井技術(shù)等。利用其有利方面，并調(diào)節(jié)可變因素適應(yīng)之優(yōu)選、設(shè)計(jì)是直接作用于鉆頭上的壓力，是使鉆頭破碎巖石的最基本參數(shù)，也是最活躍的因素。一、鉆壓鉆進(jìn)速度鉆頭的磨損速度和工作壽命確定鉆壓的大小圖7－1鉆壓與鉆速的關(guān)系曲線鉆壓(W)與鉆速(Vm)(直線ab段)的關(guān)系：W。稱為門(mén)限鉆壓。它是ab線在鉆壓鈾上的截距，相當(dāng)于牙齒開(kāi)始?jí)喝霂r石時(shí)的鉆壓，其數(shù)值主要與巖石性質(zhì)有關(guān)。鉆壓對(duì)鉆頭牙齒磨損速度的影響關(guān)系式為：鉆壓與軸承磨損速度的關(guān)系式為：鉆頭牙齒的磨損量對(duì)鉆速的影響關(guān)系式：h為牙齒的磨損量；Dl和D2為鉆壓影響系數(shù)，與鉆頭的尺寸有關(guān)；B為軸承的磨損量；y是鉆壓指數(shù)，對(duì)于普通的水基洗井液y=1.5；C2為牙齒磨損系數(shù)，與牙齒結(jié)構(gòu)及地層巖性有關(guān)。二、轉(zhuǎn)速圖7－2轉(zhuǎn)速與鉆速的關(guān)系曲線1－軟地層，井底清潔；2－軟地層，井底不凈；3－硬地層，凈化不充分。如果每旋轉(zhuǎn)一周都有相同的破碎深度，那么鉆速將會(huì)隨轉(zhuǎn)速的增加而直線地增大。但實(shí)際上并非如此。轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：λ為轉(zhuǎn)速指數(shù)，一般小于1，其值與巖性有關(guān)。n為轉(zhuǎn)速；在鉆壓一定時(shí)，如果增加轉(zhuǎn)速，牙齒和軸承的磨損速度也將加快，它反過(guò)來(lái)又會(huì)影響到機(jī)械鉆速和鉆頭壽命等。三、水力因素在鉆進(jìn)過(guò)程中，從鉆頭上的噴嘴中噴射出的洗井液(射流)，對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程發(fā)揮著三種作用：清潔、凈化井底，避免重復(fù)切削；保持和擴(kuò)大預(yù)破碎帶裂縫；直接水力破巖。最主要的作用保持井底清潔要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程：首先是使破碎的巖屑離開(kāi)巖石母體；然后是巖屑在井底被移動(dòng)；最后由上返的洗井液將其從環(huán)空舉升到地面。對(duì)鉆速的影響最大常用鉆頭水功率表示：壓持效應(yīng)：由于井內(nèi)洗井液柱所形成的靜液壓力大于地層壓力，使得巖屑被壓持在井底不易脫離的現(xiàn)象?？朔撼中?yīng)依靠射流的沖擊壓力和漫流的橫向推力。射流噴速和流量(洗井液的水力能量)Nb——鉆頭水功率，kW；Pb——鉆頭噴嘴壓降，MPa；Q——排量，L／S。鉆頭水功率大，就會(huì)使井底的清潔程度高，從而減小重復(fù)破碎所消耗的機(jī)械能，并能在一定程度上增加水力破碎和使破碎帶裂縫擴(kuò)大的效果，使機(jī)械鉆速提高。圖7－3鉆速與水力參數(shù)的關(guān)系曲線四、洗井液性能洗井液密度、粘度、固相含量及其分散性等性能指標(biāo)對(duì)鉆速都有明顯的影響。(1)洗井液密度對(duì)鉆速的影響洗井液密度↗，壓持效應(yīng)↗，鉆頭的破碎效率↘，鉆速↘。(2)洗井液粘度對(duì)鉆速的影響洗井液粘度↘，循環(huán)系統(tǒng)的壓耗↘，鉆頭噴嘴的壓降↘，射流對(duì)井底的沖擊作用↗，改善清巖效果，鉆進(jìn)速度↗。(3)洗井液固相含量及其分散性對(duì)鉆速的影響固相含量增加會(huì)降低鉆進(jìn)速度和鉆頭、泥漿泵壽命；小于lμm的膠體顆粒越多，對(duì)鉆速的影響越大。為了提高鉆速，應(yīng)盡可能采用低固相不分散體系洗井液。第二節(jié)鉆進(jìn)參數(shù)選擇鉆進(jìn)是鉆壓、鉆速、水力參數(shù)、洗井液性能等共同作用的過(guò)程。要達(dá)到高效率、低成本鉆井的目的，必須合理確定出鉆進(jìn)施工中的各參數(shù)值及其相互的配合關(guān)系，采用先進(jìn)技術(shù)，提高鉆進(jìn)效益。

一、平衡壓力鉆井技術(shù)基本內(nèi)容：在井內(nèi)洗井液壓力與地層壓力相平衡的條件下進(jìn)行鉆進(jìn)，以便有效地保護(hù)油、氣層不受洗井液的侵污，保證油氣井的生產(chǎn)能力，同時(shí)保證較高的鉆進(jìn)速度，縮短建井周期，降低鉆井成本?？茖W(xué)依據(jù)：根據(jù)地層的壓力來(lái)確定所用洗井液的密度。二、高壓噴射鉆井技術(shù)基本原理：使用新型噴射式鉆頭，改善井底流場(chǎng)，提高水力清巖效率，并使水力作用與機(jī)械破碎相結(jié)合，提高鉆進(jìn)速度與進(jìn)尺。三種不同的噴射鉆井工作方式：(1)最大水功率理論及其工作方式(2)最大沖擊力理論及其工作方式(3)最大噴射速度理論用得最多有時(shí)使用三、優(yōu)選參數(shù)鉆井技術(shù)1．鉆速模式楊格(YoungF．S)修正公式K───巖石可鉆性系數(shù)，與巖石硬度、鉆頭類型及洗井液性能有關(guān)，可由實(shí)驗(yàn)確定；Cp───壓差影響系數(shù)，當(dāng)壓力平衡時(shí)，Cp＝1；Ch───水力參數(shù)影響系數(shù)，井底達(dá)到充分凈化時(shí)，Ch＝1．使用最廣泛2．鉆頭牙齒磨損速度模式Af───地層研磨性系數(shù)，其含義是當(dāng)鉆壓、轉(zhuǎn)速和牙齒的磨損狀況一定時(shí)，牙輪鉆頭牙齒的磨損速度與地層的研磨性成正比，具體數(shù)值可由實(shí)驗(yàn)確定；Q1和Q2───由鉆頭類型決定的轉(zhuǎn)速影響系數(shù)；D1和D2───由其直徑?jīng)Q定的鉆壓影響系數(shù)；C1───牙齒磨損減慢系數(shù)，均可從相應(yīng)表中查得。3．鉆頭軸承磨損速度模式b為軸承工作系數(shù)，它取決于軸承結(jié)構(gòu)、鉆頭類型、尺寸以及洗井液性能等因素，由實(shí)際鉆井資料中求出。B為鉆頭的軸承磨損量，單位時(shí)間內(nèi)的磨損量即為磨損速度，新鉆頭B＝0，軸承損壞則B＝1。4．鉆進(jìn)成本模式Ct───每米鉆進(jìn)成本，元／米；Cb───鉆頭成本，元／只；Cr───鉆機(jī)作業(yè)費(fèi)，元／時(shí)；Tt、Ts、Td───分別為起下鉆時(shí)間，接單根時(shí)間和純鉆進(jìn)時(shí)間，時(shí)；H───鉆頭總進(jìn)尺，米。第三節(jié)井斜及控制一、井斜的基本概念井斜：井眼軸線和鉛垂線之間的偏離。井斜角α：井眼軸線的切線與鉛垂線之間的夾角。圖7－4井身軸線的垂直投影和水平投影圖方位角θ：井眼軸線在水平面上投影的切線與正北方向的夾角(順時(shí)針?lè)较?。井底水平位移S：指井眼軌道上某點(diǎn)至井口的距離在水平面上的投影。井斜變化率：指單位井眼長(zhǎng)度井斜角變化值。指單位井眼長(zhǎng)度方位角變化值。指單位井眼長(zhǎng)度內(nèi)井眼全角的變化值，通常也叫狗腿度。方位變化率：井眼曲率：二、井斜的危害井深會(huì)被歪曲，地質(zhì)資料不真實(shí)，甚至?xí)┑粲汀鈱?；由于?shí)際鉆開(kāi)點(diǎn)和設(shè)計(jì)點(diǎn)偏離較遠(yuǎn)，可能會(huì)打亂油、氣田的開(kāi)發(fā)方案，降低原油采收率。起下鉆困難，鉆柱工作條件惡化，還會(huì)造成粘附卡鉆、鍵槽卡鉆等復(fù)雜情況。固井時(shí)，下套管遇阻，套管不能居中，固井質(zhì)量難以保證。會(huì)對(duì)以后的采油、修井等作業(yè)帶來(lái)困難。三、井斜的標(biāo)準(zhǔn)表7－1勝利油田生產(chǎn)井的井斜標(biāo)準(zhǔn)勝利油田探井的井斜標(biāo)準(zhǔn)：2000m井深最大井斜角不得超過(guò)5°；2500m井深最大井斜角不超過(guò)6°；3200m井深最大井斜角不超過(guò)8°。我國(guó)已規(guī)定了井斜變化率要小于3°／100米的標(biāo)準(zhǔn)。四、井斜的原因1．地質(zhì)條件對(duì)井斜的影響

沉積巖大都是非均質(zhì)的，具有典型的各向異性。

平行于層理方向的巖石強(qiáng)度大，破碎比較困難。

由于巖性的變化、軟硬交錯(cuò)而引起井斜。2．下部鉆柱彎曲對(duì)井斜的影響3．鉆井設(shè)備安裝不合適，鉆具本體彎曲，絲扣歪曲等也會(huì)引起井斜五、井斜的控制井斜出現(xiàn)后采取相應(yīng)的糾斜鉆具和措施進(jìn)行糾斜。通過(guò)使用防斜鉆具和措施防止井斜的出現(xiàn)；1．防斜鉆具及原理防斜原理：使鉆頭上面的一段鉆鋌具有盡可能大的剛度和大的直徑，與井眼保持較小的間隙，以便在鉆進(jìn)過(guò)程中受鉆壓作用時(shí)不易彎曲，并保持鉆柱始終居于井眼中心，使鉆頭軸線與井眼軸線基本一致，迫使鉆頭沿著原來(lái)的井眼方向鉆進(jìn)。防斜鉆具：一般是采用剛性強(qiáng)的大尺寸鉆具，常用的有扶正器組合剛性滿