海洋石油开采工程(第三章海上油气田开发设计与动态分析)
海洋油气田的开发与开采
我国海洋石油发展现状
• 20世纪50年代末，中国的海洋石油工业开始起步。 • 1967年到1979年。我国海洋石油十年的累计产油量也才63万余吨。 • 70年代末期，中国海洋石油首先开始对外开放。 • 2000年底，对外合作累计探明的石油地质储量8.5亿吨，自营探明 石 油地质储量5.7亿吨，年产原油近2000万吨，天然气近43亿立方米。
抽油机
• • 异形游梁式抽油机是以常规抽油机为基础模式而研制出的新机型， 它采用变径囿弧状的游梁后臂，游梁与横梁之间采用柔性件连接结构，在主 要结构上具有常规游梁式抽油机简单，牢靠，耐用等特点，在性能上易于实 现长冲程，幵且具有突出的节能特点。 平衡方式 常用的游梁式抽油机结构 1．游梁平衡：在游梁的尾部装设一定重量的平衡板，这是一种简单的平 衡方式，适用于3吨以下的轻型抽油机。 2．曲柄平衡：这是一种在油田上常用的平衡方式。顾名思义是将平衡块 装在曲柄上，适用于重型抽油机。这种平衡方式减少了游梁平衡引起的抽油 机摆劢，调整比较方便，但是，曲柄上有很大的负荷和离心力。 3．复合平衡：在一台抽油机上同时使用游梁平衡和曲柄平衡。特点：小 范围调整时，可以调整游梁平衡：大范围调整时，则调整曲柄平衡。这种平 衡方式适用于中深井。 4.气劢平衡：利用气体的可压缩性来储存和释放能量达到平衡的目的， 可用于10吨以上重型抽油机。这种平衡方式减少了抽油机的劢负荷及震劢， 但其装置精度要求高，加工复杂
单相流的产量公式
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气丼采油
• 气丼采油是指人为地从地面将高压气体 注入停喷（间喷戒自喷能力差）的油井 中，以降低丼升管中的流压梯度（气液 混合密度），利用气体的能量丼升液体 的人工丼升方法。
《海洋石油工程》3章
第二节 厄尔尼诺和拉尼娜
“拉尼娜”灾害对我国的影响 2008年1月10号以来，我国南方大部分地区和西北地区东部出 现建国以来罕见的持续大范围低温、雨雪和冷冻天气。这是我国 气象记录上少见的灾难性天气过程，属于极端天气气候事件。导 致此次极端天气形成的原因就是“拉尼娜”现象！。
2008 年大 雪灾 难性 事件
第二节 厄尔尼诺和拉尼娜
“厄尔尼诺”是什么？ 暖流的季节性南侵，由此引起的海面水温升高的现象，称为 “厄尔尼诺”。 “厄尔尼诺”灾害及其影响 1982-1983年发生的强厄尔尼诺现象，使当时赤道东太平洋水 温比常年高出4℃，致使海平面上升淹没土地，侵蚀海岸 。海洋及 海岸大批动植物死亡，有1千多万人丧生，损失几百亿美元。
黄色、绿色、褐色等。
第四节 赤潮
赤潮产生的原因 海水富营养化是赤潮发生的物质基础和首要条件，而水文气 象和海水理化因子的变化是赤潮发生的重要原因。赤潮的形成必 须具备一定的物质基础和特定的环境因素。
第五节 海冰
海冰的定义：由海水冻结而成的冰称为海冰。 在海洋中所见到的冰，除海冰之外，尚有大陆冰川、河流及 湖泊溜滑入海中的淡水冰，广义上把它们统称为海冰。 海冰的厚度分类：初期冰（10cm-30cm）、一年冰（30cm3m） 、多年冰（＞3m） 。
一、海上溢油的控制和清除
（2）围油栏结构: 主要是由浮体、水上、水下部分和压载四部分组成。浮体是 用耐油、不吸水、油的柔性材料制成，分固体浮体和充气浮体。 浮体，要求储存空间小，便于运输，适宜于应急使用。水上 部分又称为干舷，起围油防止浮油逃逸的作用。水下部分，也叫 裙体，防止浮油从海面下方逃逸，通常采用橡胶、涂有橡胶的尼 龙、聚酯纤维等柔性材料制成。它随波性能好，使用方便，容易 清洗。压载的作用则是确保围油栏能直立在海水中。
第三章海底管道
机动性和运移性好，具有 适应深水采油的能力，在深水 域中较大的抗风浪能力、大产 量的油气水生产处理能力和大 的原油储存能力。
从左到右依次是导管架式平台，自升式平台，半潜式平台，钻井船，张力腿平台。
ห้องสมุดไป่ตู้
近海油轮码头
单点系泊 Single Point Mooring(SPM)
多点系泊 multipoint mooring
CM
D2 / 4
dv dt
需确定的参数有： CL ,CD ,CM
ve2
,
dv dt
CL ,CD ,CM
• 需要通过实验确定 • 问题：这些系数的大小与实验条件、选取的波浪
理论、管道位置、水深、管道表面粗糙度、雷诺 数、柯立根-卡本特数K等有关——实验数据分散 • 可采取经验的方法——根据雷诺数选取推荐值
• 施工质量要求高：维修困难 • 施工环境多变：海况变化剧烈、迅速 • 施工组织复杂：管道的预制，船队的配件、燃料
和淡水的供应等（海陆联合组织）
国内典型起重铺管船装备
蓝疆号 3800t
国内典型起重铺管船装备
华天龙 4000t
国内典型起重铺管船装备
海洋石油202号 我国首艘自主研制的起重铺管船 浅水1200t
• 稳定性设计
– 增加管道配重
• 加大钢管的壁厚——不经济 • 加重混凝土涂层的重量——增大浮力
– 稳定压块 – 埋设——尽可能埋置于海底面以下 – 机械锚固 ——遇有岩礁或坚硬土层，可利用
锚杆将管道与岩盘基础锚固在一起
稳定压块型式
铰链式稳定压块
• 铰链式稳定压块， 它能比较容易地在 管子上保持其自身 稳定的位置，安装 时水下可以张开， 安装比较容易。但 加工制作和压块组 装困难，成本比较 高，因而使用较少。
海洋石油开采工程(第一章绪论)
二、 海洋石油开发特点
(2) 油气开发规划
勘探钻井（含评价井）
油气开采可行性研究
勘探工作 评价 设备设计研究
阶段 技术可行性
经济可行性
基本设计与预算
详细设计
开发工作
设备制造与采购
设备安装
试运行与投产
(3) 整体开发代替滚动开发
三、国内外海洋石油工业发展概况
1、国外海洋石油工业发展概况
➢ 初始阶段 （1897年到1984年） 1897年美国加利福尼亚海岸萨姆兰德油田用木桩作基 础建立了第一座海上钻井平台； 1920年委内瑞拉在马拉开波湖发现油田； 1930年，苏联在里海发现油田。
三、国内外海洋石油工业发展概况
➢ 起步阶段（1947年到1973年） 1947年美国在墨西哥湾成功建造了世界上第一座钢制 固定平台； 美国路易斯安那州马尔根城西南12海里的海域，首次 使用了海上移动式钻井装置—带有驳船的钻井平台； 1953年美国建成了世界上第一艘自升式钻井平台—“ 马格洛利亚号”； 1954年美国建造了第一艘坐底式平台—“查理先生号 ”。
3、加速发展海洋能源开发技术，加大深海油气开发技 术研发投入 4、统筹制订海洋油气资源开发、海洋运输、海洋能产 业和海洋人才等多方面的战略规划 5、在国际合作中，强化我国海洋企业的自我发展能力
五、国内外海洋油气资源分布
1、国外海洋油气分布
海洋油气资源主要分布在大陆架，约占全球海洋油气资 源的60％，但大陆坡的深水、超深水域的油气资源潜力可观， 约占30％。在全球海洋油气探明储量中，目前浅海仍占主导 地位，但随着石油勘探技术的进步，将逐渐进军深海。水深 小于500米为浅海，大于500米为深海，1500米以上为超深海。 2000～2005年，全球新增油气探明储量164亿吨油当量，其 中深海占41％，浅海占31％，陆上占28％。
关于海上油气田平台注水开发的油藏动态分析方法
石油化工2019·0547当代化工研究Modern Chemical Research关于海上油气田平台注水开发的油藏动态分析方法＊徐大明（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300457）摘要：在国内现阶段海上油气田平台油井开发时，有必要对油藏进行动态分析，这也是油井开发中常用的分析方法。
值得注意的是，虽然这种方法的应用可以为油井工程的发展提供必要的科学依据，但在实际应用过程中会受到一些因素的影响。
因此，有必要充分认识注水开发水库的动态分析方法，合理科学地应用，使油井开发工作顺利有序地进行。
本课题重点介绍了注水开发油藏的动态分析方法，希望能为提高油井开发工作质量提供一些有价值的参考建议。
关键词：海上油气平台；油藏；动态分析；注水开发中图分类号：T 文献标识码：AOn the Reservoir Dynamic Analysis Method for Water Injection Development of OffshoreOil and Gas Field PlatformXu Daming(Tianjin Branch of CNOOC (China) CO., LTD., Tianjin, 300457)Abstract ：In the present stage of offshore oil and gas field platform oil well development in China, it is necessary to conduct dynamic analysisof the reservoir, which is also a common analysis method in oil well development. It is worth noting that although the application of this method can provide the necessary scientific basis for the development of oil well engineering, it will be affected by some factors in the actual application process. Therefore, it is necessary to fully understand the dynamic analysis method of water injection reservoir development, reasonably and scientifically apply it, and make the oil well development work smoothly and orderly. This topic focuses on the dynamic analysis method of water injection reservoir development, hoping to provide some valuable suggestions for improving the quality of oil well development.Key words ：offshore oil and gas platform ；reservoir ；dynamic analysis ；water injection development引言近年来，如何有效实施注水开发已成为全球油田开发的关注点。
第三章-海底管道
• Subsea Pipelines And Risers, Yong Bai and Iang Bai, Elsevier Science Ltd.
海管的结构形式
• 单层管 • 双层管（管中管） • 管束 • 立管
J-Lay
• J形铺设方法：适用于深海（≤1500m）大管径管 线的铺设。需要J式托管架，托管架上必须有张 紧器。
Reel-Lay
• 卷盘式铺设方法：适用于深水区的小管径管线的 铺设。
• 压力; • 温度; • 海浪; • 海流; • 海床; • 风; • 冰;
载荷条件
• 地震活动; • 平台移动; • 水深； • 支座沉降; • 意外荷载； • 捕鱼; • 海洋生物生长。
动态法
基本原理：波浪作为周期性动力荷载作用在管道上。
管道在波浪荷载的作用下，在海床上发生往复运动。 基本步骤： (1)根据给定的波浪条件模拟出波浪谱; (2)用波浪谱计算出力谱; (3)用力谱结合土壤类型计算出管道的动力响应。 缺点：沿管道路由取得足够精确的环境和工程地质数据极为困
难，有时甚至是不可能的。——半动态法
马鞍形稳定压块
• 各种马鞍形稳定 压块，根据断面 形状不同有如下 几种：例如，矩 形、梯形，拱形 等等。
• 坡侧方向的阻力 小，稳定性好
本章小结
• 海底管道强度设计的内容之一是对波、流情况出 估计，以此选出管道各项参数；
• 波浪参数有波速、波长、波高； • 常见的波浪理论有：Airy波、Stokes二阶、三阶、
第三章 海底管道
• 通过海底油气管道，把海上油气田的整个油气集 输与储运系统联系起来，也使海上油气田与整个 石油工业系统联系起来。
油田开发动态分析资料
注采动态分析资料汇编（初稿）前言随着油田开发时间的延长油井自然递减加剧，稳产工作势在必行，管好老井是油田稳产的基础工作，也是油田开发水平不断提高的深入要求，所以，开展动态分析加强精细管理是我们今后的主要工作目标。
采油工的工作岗位在地面，工作对象是油层，转变思想，提高认识，加强技能学习提高管理水平是我们每个员工义不容辞的责任。
地面管理是油田开发管理的最基本工作，今后我们的工作方向是“保持地面管理，纵身井筒管理，拓展油层管理”，为了加快推进动态分析活动的深入开展，方便员工学习，特组编了以下资料供采油队员工共同学习，有不当之处敬请批评指正。
一动态分析常用名词解释1、地层压力：地层中流体承受的压力。
2、原始地层压力：油气田未投入开采前的地层压力。
3、饱和压力：在底层条件下，液体脱气时的地层压力。
4、静压：油井长时间关井一段时间所测的地层压力。
5、流压：油井正常生产时所测的油层中部压力。
6、油压：油气从井底流到井口后的剩余压力。
7、套压：油套环形空间油气在井口的剩余压力。
8、生产压差：地层压力与生产时的井底压力之差。
9、动液面：机采井在正常生产过程中测得油套环形空间的液面深度。
数值越大供液能力越差。
10、静液面：油井关井后油套环形空间的液面逐渐上升，当上升到一定位置并稳定下来时测得液面深度。
11、沉没度：动液面与泵深的差值。
12、注采井组：以一口水井为中心和周围几口油井构成的单元。
13、正注：从油管向井内注水。
14、反注：从套管向井内注水。
15、笼统注水：注水井不分层段在同一压力下注水方式。
16、分层注水：注水井对不同性质的油层区别对待，应用封隔器、配水器为主组成分层配水管柱，用不同压力定量注水的方式。
17、启动压力：注水开始吸水时的压力。
18、注水压差：注水时井底压力与地层压力之差。
19、注水强度：单位射开油层厚度的日注水量。
20、吸水指数：单位压差下日注水量。
21、采出程度：开发任一时间的累积采油量与地质储量的百分比。
海洋石油开采工程课程设计
海洋石油开采工程课程设计目录一、设计概要 (1)二、基础数据 (1)三、采油参数计算 (5)四、注入水水源选择与水质要求 (7)五、注入系统压力分析 (10)六、注水井投（转）注措施及要求 (15)七、注水井增注及调剖措施 (16)八、注水井的日常管理要求 (16)九、注水工艺方案总结及实施建议 (17)十、参考文献 (17)一、设计概要注水在我国的大多数油田开发中是一项十分重要的开采方式，对于补充地层能量，维持油田较长期高产稳产，是一种有效、易行的方法，对我国原油生产具有举足轻重的作用。
在多油层、小断块、低渗透和稠油油藏注水开发方面，形成了适合油藏特点的配套技术。
如何实现有效注水，确保注水水质合格，减少注水过程中的油层损害，减少注水系统的腐蚀及降低注水能耗，是衡量注水技术水平的尺度。
油田注水在注水开发方案确定之后，首先要依据油层物理性质和注水来确定注水水质标准，根据注水水质选定足量的水源、水处理技术、预测注水系统压力、进行注水水管柱优化设计、注水井投（转）注措施要求以及增效将耗措施和系统的生产管理要求等。
本设计针对MD碎屑岩油藏低孔低渗等储层特性，采用注水开发，并着重对注水水质，注水系统压力分析和注水管柱进行设计。
通过这次课程设计，了解开采工程基本设计思路、设计内容，掌握设计的基本方法、步骤以及设计中所涉及的基本计算，加强系统的工程训练，培养分析和解决实际工程问题的能力。
二、基础数据1、井深：2670m油层静压：26.7MPa套管内径：0.124m 油层温度：90℃恒温层温度：16℃地面脱气油粘度：30mPa.s油相对密度：0.84气相对密度：0.76水相对密度：1.0油饱和压力：10MPa含水率：0.4套压：0.5MPa油压：1MPa生产气油比：50m3/m3原产液量(测试点)：30t/d原井底流压(测试点)：15.35MPa抽油机型号：CYJ10353HB电机额定功率：37KW配产量：50t/d泵径：44mm冲程：3m冲次；6rpm沉没压力：3MPa抽油杆：D级杆，使用系数SF=0.8，杆径19mm，抽油杆质量2.3kg/m2、注水设计参数：油田储层属低孔、低渗岩屑砂岩储层，其平均孔隙度只有15.08%，平均渗透率仅有25.95×10-3μm2。
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第一节 海上油气田开发前期研究
2、钻井、完井可行性研究
钻井、完井可行性研究是开展专题研究，在预可行性 研究的基础上对方案做进一步的研究筛选，对筛选出的钻 井、完井方案进行计算、论证、排序，推荐可行的目标方 案。
第一节 海上油气田开发前期研究
在编写可行性研究报告时，需要根据项目的背景和具体 要求，列出开展可行性研究所依据的文件，如： （1）可行性研究项目背景； （2）油藏地质及油藏描述成果； （3）有关国家、地区和行业的工程技术、经济方面的法令
、法规、标准定额资料，以及国家颁布的建设项目经 济评价与经济评价参数； （4）海上油气田的海洋环境条件和工程地质条件； （5）拟建陆上厂址的自然、社会、经济条件等资料。
提出主电站、热站选型、供电方案、控制系统和通信系 统设计思路。
第一节 海上油气田开发前期研究
（4）结构设计 提出固定平台结构设计依据，进行平台设计，考虑平台
的结构形式，估算结构用钢量；编制平台结构设计报告。 （5）海底管道
提出海底管道工艺，进行海底管道结构设计考虑。 （6）单点系泊
根据所处海域的环境条件、油田规模、油轮大小及用途 等条件，初选单点系泊Байду номын сангаас统形式。
➢ 技术专题研究
初步提出解决本专题的方法和手段，对整个方案的影响 及评价（包括技术方面和经济方面）。
第一节 海上油气田开发前期研究
3、地面工程预可行性研究
（1）总体布置 提出布置原则，各方案油气田总体布置图，单元工程的
平面及立体布置图。 （2）工艺设计
流程描述，确定主要工艺设备规格，进行各工艺方案对 比，绘制流程图。 （3）机、电、仪、讯
第一节 海上油气田开发前期研究
（7）FPSO(Floating Production Storage Offloading Units 浮式生产储油卸油系统） 主要是进行选型和外输方式等研究，总体布置原则及
说明，平面图及侧视图。 （8）陆上终端
陆上终端的平面坐标位置、工程地质条件及周围公用 设施条件；与周围公用设施的接口关系及处理意见；陆上 终端的系统说明；陆上终端的平面布置图、主工艺流程图 等。 （9）提出工程总进度
第一节 海上油气田开发前期研究
1、油气藏可行性研究
油气藏可行性研究工作的主要内容包括以下五个方面： （1）基础资料准备
新钻评价井资料、测试资料、岩心分析资料和流体样品 分析结果等；地质研究，细致的小层对比；储层物性的各向 异性和储层连续性分析；水体的区域性分析；裂缝性油气藏 须加深对裂缝特征、基质与裂缝的驱油机理研究。 （2）建立地质模型
第一节 海上油气田开发前期研究
一、预可行性研究
预可行性研究阶段主要是进行油气藏地质评价和油气藏 工程研究，钻完井、地面工程等预可行性研究则是为配合油 气藏研究，提出并评价开发工程方案的技术可行性，进行工 程投资和简单经济测算。
第一节 海上油气田开发前期研究
1、油气藏预可行性研究
油气藏预可行性研究（也称油气田开发早期评价）是指 钻探井有油气发现，油气藏研究工作紧跟物探、钻探作业和 储量评价工作进行滚动研究，逐步加深对构造、储层、储量、 储量计算参数及规模、生产能力的认识。
在地质研究的基础上建立地质模型。
第一节 海上油气田开发前期研究
（3）油气田开发的油藏工程研究 海上油气田油藏工程研究遵循的开发原则主要是研究如
何在较少井数情况下获得高产。 （4）优化油气藏方案
对整个油气藏进行数值模拟研究，进行开发指标对比， 结合钻井、完井和海上工程预可行研究结果，推荐几个方案 参数，或者在与钻井、完井、海上工程和经济专业协调后提 出唯一方案。 （5）优化油气藏方案
➢ 开发指标预测 计算全油田15～20年开发指标
第一节 海上油气田开发前期研究
2、钻完井预可行性研究
钻完井预可行性研究主要是探讨技术、经济的可行性。 （1）收集资料
收集的资料主要来自油气藏预可行性研究方案、探井完 井报告和试油报告主要包括： ➢ 项目预计井数、井距、预测单井配产等； ➢ 油藏资料；
第一节 海上油气田开发前期研究
二、可行性研究
可行性研究的目的是通过对地质模式、油气藏特征及储 量分级的研究辨别地质风险，提出几个油气藏开发方案设想， 钻井、完井及地面工程对应每个油气藏方案提出相应的多个 方案，并对众多方案进行经济评价和对比。
第一节 海上油气田开发前期研究
可行性研究的主要内容
① 总论 ② 油气藏地质和油气藏工程 ③ 钻井、完井和采油工艺 ④ 油气田开发工程 ⑤ 投资估算和经济评价 ⑥ 关键技术难点的专题研究
（1）主要研究内容
➢ 地质构造 构造形态断层系统、和圈闭类型
➢ 储层分布 空间展布、层位、油层组、含油小层的对比、储层特征
第一节 海上油气田开发前期研究
➢ 流体 流体组分及物理、化学性质、流体分布、压力温度系统与 油藏类型
➢ 产能 流动参数、产能计算
➢ 影响油气田开发的地质特征分析 油气藏类型、驱油能量、储层岩性、原油性质、储层连续 性和非均质性
第一节 海上油气田开发前期研究
（2）开发设想
➢ 开发规模 确定油气田的年产能力和采油速度。
➢ 开发方式 天然能量或人工补充能量。
➢ 开采方式 自喷、深井泵、气举采油等。
第一节 海上油气田开发前期研究
➢ 层系划分与组合 确定主要开发对象
➢ 井网部署 确定井网、井距、注水方式
➢ 采收率估算 估算采收率。
第三章 海上油气田开发设计与动态分析
第一节 海上油气田开发前期研究
一、预可行性研究 二、可行性研究 三、油气田总体开发方案
第二节 海上油气田开发设计
第三节 油藏开发动态分析方法
第一节 海上油气田开发前期研究
海上油气田开发可划分为勘探评价、前期研究、工程建 设、生产、弃置五个阶段。前期研究是指从配合储量申报的 开发方案开始，到油气田总体开发方案由国家主管部门批准 为止这个阶段的全部工作。
原始地层压力、油藏深度、孔隙度、渗透率、油藏温度、 岩石性质、环境资料如水深、气温等。 ➢ 流体资料； 流体的密度、气油比、饱和压力、简单组分等。
第一节 海上油气田开发前期研究
（2）研究内容
➢ 提出不同方案设想
判断确定所需机具 期。
费用匡算
提出钻完井工
➢ 各方案技术对比
各方案的经济性对比，分析各方案优缺点及存在的风险 。