1－高等油藏工程.ppt

现代油藏工程理论与设计 绪论 油田开发 油藏工程 ReservoirEngineering 依据详探成果和必要的生产性开发试验 在综合研究的基础上对具有商业价值的油田 从油田的实际情况和生产规律出发 制定出合理的开发方案并对油田进行建设和投产 使油田按预定的生产能力和经济效果长期生产 直至开发结束 绪论 油藏工程 油田开发 从总体上来认识和改造油气藏的一门技术学科 总体 包括两个方面的意思 一个完整的过程 一是认识和分析组成油藏的各个部分的物理化学性质 及其在油气开采中的作用 二是在油气开采过程中 认识油藏内部发生的物理化学变化 机制 及其对油气开采的影响 绪论 特点 是一门高度综合的技术学科综合分析油藏地质 油藏物理 地球物理 测井 物探等 渗流力学 采油工程等方面成果 以及提供的信息资料 对油藏中发生物理化学变化进行评价 预测 提出相应的调整措施 具有整体性 连续性 长期性 绪论 业务领域 开发前期 投产期 开采期 绪论 油气田开发的发展简史近代石油工业的起点 1859年美国宾夕法尼亚州SenecaOilCo DRAKE sWell 21米深第一阶段 开始 1930年前后 第二阶段 20世纪30 s 40 s 第三阶段 20世纪40 s 50 s 第四阶段 20世纪50 s以后 绪论 科学技术进步推动着石油工业的发展 20世纪20 30年代 重力 地震折射波 沉积学 背斜理论 两个高峰 1925 1930午 世界年平均发现原油约27亿吨 1935 1940年 世界年平均发现原油41亿吨 20世纪40 50年代 电测方法 蒸汽法开采稠油 深水钻井 完井技术 注水开发技术 年平均原油发现率为33 55化吨 注水技术使油田采收率普遍提高了15 20 20世纪60 70年代 板块理论 地震勘探的叠加技术 定向钻井技术 大型水力压裂技术 年平均增长量为37亿 56亿吨 绪论 进入80 s后期 世界油气资源的新发现越来越少 油田开发的对象逐步向难开发的地下资源 油气资源开采的技术难度 投资额度和分险程度日益增高 因此 油藏工程已发展为对多个油藏或整个油区如何制定及实施某种优化的 灵活的 适应全球化的油藏管理经营策略的进程 绪论 近40年全球发现的油气田规模变化趋势 绪论 60年代所发现的油藏规模平均为1 15亿吨 80年代已降至0 12亿吨 90年代进一步降至0 05亿吨 单井日产量 1981年为19 5吨 到1995年降至6 7吨 绪论 科学技术进步推动着石油工业的发展为石油工业在动荡的油价环境中生存和发展起到了保驾护航作用 世界大石油公司勘探开发成本变化趋势单位 美元 桶 绪论 二十世纪后期石油公司经营战略跨越了三个阶段 20世纪70年代规模取胜时代 20世纪80年代以来成本取胜时代 20世纪90年代以来进入了高新技术取胜的时代 在新的技术革命冲击下 对石油生产 经营管理以至工作方式 思想观念产生了深刻影响 在广泛采用新技术新方法的同时 油公司积极寻求一种新的灵活的具有商业观点的管理模式 油藏管理 多学科工作组 的出现就是顺应这种技术革命的要求而应运而生 绪论 油藏管理概念 1 正确地应用各种资源以求获得最大经济采收率 resources 人力 物力 财力 技术 措施 2 油藏管理从操作的角度是 从油藏的发现至枯竭和最终报废这一全过程中 对油藏进行识别 测量 生产 开发 监督和评价的一整套操作和决策 3 油藏管理就是利用已有资源 人力 技术和财政 通过优化开采并降低资本投资和作业费用来最大限度地提高经济效益 绪论 油田开发各个阶段油气田开发具有整体性 连续性 长期性的特点 一个油田从发现 投入开发到采出全部可采储量 需要几十年甚至上百年的时间 油藏管理始于油田的发现 终于油田报废 发现 投入开发 本课程讨论 1 油藏非均质性2 油田开发模型3 弹性与弹塑性驱替4 二相驱波及效率5 油藏经营管理 第一章油层非均质性及其评价 非均质性 储层内部的各种主要特性 参数 在空间分布都具有不均匀性 非均质性成因 取决于沉积条件 沉积环境 后生的各种 变迁 作用砂岩储油层 沉积物性质 沉积环境 成岩过程中压实 胶结作用 碳酸盐岩储层 除沉积环境 成岩作用外 溶解 取代 重结晶 研究意义 认识油水运动规律剩余油分布 开发决策 井网部署 化学驱决策开发指标计算与预测 采收率预测 本章主要讨论 研究方法层次分类评价指标应用 第一节油层非均性的研究方法 一 地质方法 目的 搞清渗透率的差异程度和高渗透段区的位置 层内不连续薄层泥质隔层分布1 利用沉积相带研究油层在平面上有利分布区及变化规律 曲流河沉积模式四种亚相 六种微相 1 河床亚相 谷底滞流沉积 边滩 滩脊 凹槽 2 堤岸亚相 天然堤 决口扇 3 废弃河道 4 河漫滩亚相 泛滥平原 泛滥盆地 辫状河沉积模式三种亚相 六种微相 1 河床亚相 谷底滞流沉积 心滩 2 堤岸亚相 天然堤 决口扇 均不太发育 3 河漫滩亚相 泛滥平原 泛滥盆地 第一节油层非均性的研究方法 一 地质方法 目的 搞清渗透率的差异程度和高渗透段区的位置 层内不连续薄层泥质隔层分布1 利用沉积相带研究油层在平面上有利分布区及变化规律2 沉积时间单元 或流动单元 的研究3 沉积韵律的研究 河床亚相 天然堤微相 决口扇微相 二 矿场地球物理方法及监测方法 研究宏观非均质试井 地层测试测地层流体样品Pi k 裂缝 各向异性 干扰试井 测井方法 宏观及微观 自然电位 声速 密度 井下TV示踪剂监测与解释 三 室内方法 微观 方法 岩心分析 直观认识油层非均性的重要手段 孔隙注模 显微观测 切片分析 常规岩心 特殊岩心 电镜扫描 核磁共振 孔隙 孔道 孔喉 表面作用 四 数学方法预测技术 井间参数反演 分形几何等 示踪剂在非均质油藏中的流动 可动油 岩心T2分布的典型图 离心后 大孔隙中的可动流体被离出 小孔隙中的束缚流体未被离出 红线为离心前曲线 兰线为离心后曲线 离心后可动油峰消失 T2cutoff 第二节油藏非均质性分类 一 决定注水开发油田采收率高低的三要素注水开发油田的采收率 R Hk Sk Lk式中 R 油田采收率 Hk 油田的水淹厚度系数 Sk 油田的水淹面积系数 Lk 油田驱油效率 由上式可知 三个系数高了 注水开发的油田采收率就高 三个系数低 采收率也就低 这三个系数的高低主要取决于以下三个要素 油田的非均质情况 认识油田非均质的程度 解决油田非均质的能力 第二节油藏非均质性分类 二 油田非均质的基本类型油田的非均质从宏观到微观可以分为两大类 介质 流场 非均质和流体非均质 一 介质 流场 非均质介质指的是在油田开发中 提供流体存储 并让流体在其中流动的场所或空间 这个场所是非均质的 极其复杂的 按其油气水在其中运动时所受的控制程度及相互关系 将介质 流场 非均质从宏观到微观分6个层次 第一层次 层间非均质 层间非均质研究层与层之间油层性质 油层物性 原油性质等各方面的非均质 这种非均质在多油层笼统注水和采油的条件下 表现为严重的层间矛盾 层间非均质是油田中宏观的 层次最低的非均质 也是当前研究得比较清楚 人们有不少措施可以进行调整的非均质层次 在油田中 层间非均质可能表现为下述几方面的地质特点 1 储油层性质之间的非均质同一油田在纵向上可以有多个储油层 这些储油层之间油层性质可以大不相同 对于复合油气藏更是如此 孤岛油田中一区5 6层系水淹状况 1981年8月 1 储油层岩性之间的差异 2 储油空间和油气运移通道不同 孔隙型 裂缝一孔隙型 孔隙一裂缝型 裂缝型 洞隙型 3 层间渗透率的差别油田常用三个指标 渗透率突进系数渗透率级差渗透率变异系数 渗透率突进系数 渗透率级差渗透率变异系数 渗透率变异系数 4 油层厚度和沉积特征及后生作用的差别2 各层油气水关系是否相同油田油气水的关系及油气水层的关系是很不相同的 有的简单 有的就很复杂 即使是油气和油水界面很整齐有规律的油田情况也不同 如底水油藏和边水油藏的差别 边水活跃和不活跃油藏的差别 具有很大气顶和只有较小气顶油藏的差别等 3 各层间天然能量驱动方式和大小不同油田天然能量有水驱 包括边水和底水 弹性驱 气项驱 溶气驱和重力驱动 若一个油田不同层 不同区具有不同的天然能量 而且能量的大小差别很大 在这种情况下 对于不同的油层就要采取不同的开发方式 充分利用天然能量 4 各油层油气水的性质 压力 温度 以至相态可能不同若这种状况出现就要采取不同的措施 如凝析油气田的开发就与一般油气田有很大的不同 5 各个层的压力系统可能不同 第二层次 平面非均质 平面非均质反映了同一油层不同位置的油层物理性质 如渗透率 厚度 不同 原油性质不同 地层倾角不同 以及由于油层的沉积特征 结构 构造 裂缝发育情况的不同所造成的非均质 这类非均质在同一井筒相同压差注水或采油的条件下 表现出严重的平面矛盾 油层平面非均质是研究油水运动单元内的非均质情况 油层平面非均质主要表现在 1 平面上油层渗透率分布的非均质厚度 孔隙度 流体 2 地层倾角的影响地层倾角大 重力分异作用就明显 在同一注水井点注水 沿倾向向构造高部位驱油和向构造低部位驱油的效果是不同的 重力所起的作用也是不同的 这样就增加了平面矛盾的影响因素 3 油层裂缝发育情况不均匀4 油层厚度平面非均质5 不同方向的渗透率不同 1 大量的取心井资料表明 同一油层在纵向上渗透率的分布是很不均匀的 a 均匀层 油层在纵向上渗透率变化不大 b 正韵律油层 下部渗透率高 向上逐渐变低的油层 c 反韵律油层 下部渗透率低 向上逐步变高的油层 d 全韵律油层 指从下部到上部 油层渗透率由高变低 再逐渐变高的油层 或者由低变高后再逐渐变低的油层 第三层次 层内非均质 e 复合韵律油层 指渗透率从高到低或从低到高的变化 在一个油层中交错迭合 多次出现的油层 f 无韵律油层 在油层纵向上 渗透率变化无规律可循 或是阶梯形 2 一个单一的厚油层内由于有岩性和物性的夹层存在 可以细分为几个段 3 当一个层的厚度很大 或者构造很平缓时 同一井内存在油气界面或油水界面 甚至两种界面同时存在 孔间非均质表示砂岩油层孔隙大小不同 有的油层孔隙半径可相差几十倍 孔隙与其他孔隙通道多少不同 裂缝宽窄不同也是非均质 油层孔间的非均质形成孔间矛盾 是降低油层孔隙利用系数的主要因素 第四层次 孔间非均质 影响孔隙非均质的几个因素 孔隙是岩石颗粒间的间隙或岩内的洞孔 所以孔隙参数 包括孔隙度 孔隙半径中值等 与岩石颗粒之间有很密切的关系 1 岩石颗粒大 孔隙也大2 岩石颗粒粒径变小 孔隙数目以及孔隙 即颗粒表面积 明显增加 2 岩石颗粒粒径变小 孔隙数目以及孔隙 即颗粒表面积 明显增加 由于孔道形状 长短 连通关系 孔径及弯曲程度都不同 会给孔隙驱油效率带来影响 第五层次 孔道非均质 石油 天然气和作为驱替剂的水之间存在着明显的物理 化学和物理化学性质的差异 这些差异在水 气 和其它驱油剂驱油 气 的过程中 自始至终地影响着由介质不均质所造成的水驱油过程的不均匀特点的变化和发展 在多数情况下 这些差异使矛盾加剧 在水驱油过程中 这种原油 天然气和水之间各方面性质的差异称为流体非均质 二 流体非均质 采收率公式为 R Hk Sk Kk Zk式中Kk 孔隙利用系数 Zk