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油藏工程基础 石油工程学院喻高明2010年2月 绪论 教学目的 1 能够陈述油藏工程的概念 2 明确油藏工程所涉及的内容 3 了解油藏工程的特点 4 了解油藏工程的发展历史 5 了解世界石油开发现状 6 明确学习目的与要求 研究油田开发方法的一门科学技术 从总体上认识油气藏和改造油气藏的综合工程学科 总体包括两个方面 一是认识和分析油气藏的各个部分的物理化学性质 及其在开发过程中的作用 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 动态过程 静态过程 油藏工程 ReservoirEngineering 油田开发 科学合理的开发油田的问题 深刻认识油层及其中流体的特性 油藏工程研究的主要课题是 一 油藏工程的概念 一个油田的正规开发一般要经历以下三个阶段 1 开发前的准备阶段详探 开发试验2 开发设计和投产油层评价 全面部署开发井 制定射孔方案 注采方案3 开发方案的调整和完善 一 油藏工程的概念 定义 所谓油田开发就是依据详探和必要的生产性开发试验 在综合研究的基础上对具有工业价值的油田 按照国家或市场对原油的需求 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 使油田按照预定的生产能力和经济效果长期生产 并在生产过程中作必要的调整 保持合理开发 直到开发结束 对象 油层及其中的流体目标 提高油气的经济采收率业务领域 开发前期 投产期 开采期 小结 二 油藏工程的内容 严格的讲 研究油藏内流体性质和流体运动规律的方法统属油藏工程研究内容 一般包括油层物理 油气层渗流力学 试井解释 数值模拟 油藏动态分析方法等等 本课程中所讲的油藏工程主要包括以下几个方面 二 油藏工程的内容 一 开发方案设计 开发前的准备油田开发的方针和原则油田开发方案编制的原则及其包含的内容油气藏的评价油田开发方式的确定复杂油田的开发设计 二 水驱油理论基础 水驱油藏内流体饱和度的分布分流量方程平面一维流动的产量公式水驱油藏的面积波及系数及体积波及系数 二 油藏工程的内容 三 开发动态分析 物质平衡方法经验方法试井分析方法 四 油藏动态监测与调整 动态监测的内容油藏管理油田开发调整 三 油田开发的特点 1 油藏的认识不是短时间一次完成的 需要经历长期的由粗到细 由浅到深 由表及里的认识过程 2 油气田是流体矿藏 凡是有联系的油藏矿体 必须视作统一的整体来开发 不能像固体矿藏那样可以简单的分隔 独立开发 而不影响相邻固体矿藏的蕴藏条件及邻近地段的含矿比 三 油田开发的特点 3 必须充分重视和发挥每口井的双重作用 生产与信息的效能 井具有双重作用 既是采集油气的通道 影响地层的处所 又是窥探油气藏内部获得各种信息的窗口 4 油田开发工程是知识密集 技术密集 资金密集的工程 油田开发工程是个综合运用多学科的巨大系统工程 涉及地质 物探 钻井 采油 油藏 储运 经济 管理 水电 土建部门 海洋油田开发还要考虑海洋气象 风流 海工建筑及海空支援 四 油藏工程的发展历史 油田开发的历史大致可分为以下几个阶段 1 从第一个油田投入开发到1930年前后 开始阶段 分块开发 钻井 井网密度 2 1930年到1940年 发展初期 整体开发 开始建立油田开发基本理论 流体力学应用 物质平衡方程 3 1940年到1950年 发展阶段 油田开发理论的完善 注水 天然能量开采 四 油藏工程的发展历史 4 1950年到现在 现代化的发展阶段 1 进入20世纪50年代后期 油田开发的科学原理和油田开发实践都得到新的发展 2 各种先进观察和测量的仪器 仪表以及模拟实验技术与装备的应用 加深了人们对油层的认识 从而对揭示流体运动规律和改造油层提供了极为有利的条件 3 各种数值模拟研究油藏的方法 有了进一步的发展 4 油田开发和采油的工艺技术取得了新的成就 出现如不同井网 wellpattern 开采不同层系的新工艺 一井分采不同层系 seriesofstrata 并研制出了相应的各种机械设备 四 油藏工程的发展历史 4 1950年到现在 现代化的发展阶段 5 提高采收率的研究取得了很大成效 热驱油和化学驱油 聚合物驱油 微生物驱油和物理法提高采收率 等 6 油藏精细描述技术的发展和成熟 使得人们能够更加深入的认识油藏 确定剩余油分布 确定合理的开发井网和开发方式 7 油藏经营概念的提出与经营模式的建立 从油田地质 油田开发 开采工艺等方面对一个区块进行整体系统的研究 对油田开采现状进行分析评价 提出相应的问题和相应对策 采取一些有效的增产措施 提高油田开采效益 8 钻井技术的进步 定向井 丛式井和多分枝井技术 五 世界石油开发现状 1 国外石油资源 世界主要产油国的产量和储量 五 世界石油开发现状 2 国内石油资源 千万吨以上 大庆 胜利 克拉玛依 长庆西部 塔里木海上 渤海 南海天然气 四川盆地 长庆 作为一名油藏工程师所要做的工作 以油藏为对象制定高经济效益的油田开发方案 制定高效的开发方案 以时间为顺序分为三个阶段 1 新油田的开发方案设计2 已开发油田的动态监测和分析3 对开发方案进行调整及提高采收率 六 学习的目的与要求 1 掌握油田开发方案设计的基本方法 并能进行油田开发方案设计 2 能运用所学的知识对油田进行动态分析和预测 3 油藏工程涉及内容广 基本概念多 要多理解 多积累 建立油田开发过程中的基本概念和开发理念 七 参考书 油藏工程基础 朗兆新 实用油藏工程 周红 关振良 现代油藏工程 陈元千 第一章油田开发设计基础 主要内容 油田开发前的准备阶段油田开发的方针和原则油田开发方案的编制 第一节开发前的准备阶段 教学目的 1 通过本课程的学习能叙述详探阶段的任务有哪些 2 能陈述详探阶段所要做的事情有哪些 3 能陈述每件事情的任务及所能达到的目的 一 详探阶段的主要任务 1 以含油层系为基础的地质研究地层层序及其接触关系各层中的油 气 水分布隔层 盖层分布及性质特殊层 气夹层 水夹层 高压层 底水 易塌层 一 详探阶段的主要任务 2 储油层的构造特征的研究油层构造形态 储油层构造圈闭条件含油面积与外界连通情况 油气水分布关系岩石物性 流体性质 油层断裂情况 断层封闭情况 一 详探阶段的主要任务 3 分区分层组的储量计算4 油层天然能量 驱动类型和压力系统的确定5 油井生产能力和动态研究 了解油井生产能力 出油剖面 递减情况 层间及井间干扰情况 二 详探阶段要进行的工作 1 地震细测工作2 钻详探资料井3 油井试油和试采4 开辟生产试验区5 基础井网布置 目的 落实构造形态和其中断裂情况 为确定含油带圈闭面积 闭合高度等提供依据 以便用较少的探井资料完成详探任务测线密度 2公里 平方公里结果 构造形态清楚 断层情况清楚 走向 落差 倾角 含油圈闭面积清楚 二 详探阶段要进行的工作 1 地震细测工作 seismicsurvey 2 钻详探资料井 取心资料井 appraisalwell coringwell informationwell 目的 直接认识油层 为布置生产井网提供地质依据任务 认识油层本身性质和特征及变化规律 探边 探断层 二 详探阶段要进行的工作 成果 对录井资料 测井资料 岩心资料综合研究 地层对比 隔层对比 稳定油层的性质及其分布 主力层 对断层 隔层性质及其分布作出评价 进行岩心资料研究 2 钻详探资料井 取心资料井 二 详探阶段要进行的工作 布井 在初步掌握构造情况的基础上 以尽量少的井而又能准确的认识油层和控制全部油层为原则来确定 一般井距 2 3公里复杂断块 1 2公里 3 油井试油和试采 testingforoil productiontest 打详探井的成果 静态资料成果问题 能否出油 含油面积 生产能力 动态情况试油 在油井完成后 固井 射孔 把某一层的油气水从地层中诱到地面上来 并经过专门测试取得各种资料的工作 二 详探阶段要进行的工作 试油资料产量资料 包括地下或地面的油 气 水产量 不同压力下的稳定产量 压力资料 地层静压 流动压力 压力恢复数据 油管压力 套管压力 油气水性质 组分 物理性质 高压物性 边底水能量 试水地层温度资料 二 详探阶段要进行的工作 3 油井试油和试采 二 详探阶段要进行的工作 3 油井试油和试采 试采 开采试验 试油后 以较高的产量生产 通过试采 暴露出油田生产的矛盾 以便在编制方案中加以考虑 试采任务 要认识的问题 1 油井生产能力 主力层生产能力 递减情况 2 天然能量 驱动类型 驱动能量的转化 3 油层的连通性 层间干扰 4 适合该油层的增产措施 进行生产测试 探边测试 井间干扰测试 常规测试 二 详探阶段要进行的工作 3 油井试油和试采 试采井的选择 1 平面上 有代表性 既要考虑到构造顶部的好油层 也要兼顾到边部的差油层 同时必须考虑到油水边界 油气边界和断层边界上的井 以探明边水 气顶及断层对生产带来的影响 2 纵向上 大的多油层油藏 如各层间岩性变化大 原油性质变化大 在试采层段的选择上也应该兼顾到各种不同类型的油层 尤其对于纵向上变化油水界面交错 天然能量差别大等等 也应尽可能都分别有一定数量的试采井 二 详探阶段要进行的工作 4 开辟生产试验区和开发试验 生产试验区 在详探程度较高和地面建设条件比较有利的地区 划出一块具有代表性的面积 用正规井网正式开发 作为生产试验区 开展各种开发试验 开发试验 为了解决开发过程各种各类问题而在生产试验区上进行的各种试验 目的 进一步认识油田的静态和动态规律 指导油田全面投入开发 大油田开辟生产试验区 中 小油田开辟试验井组 裂缝性碳酸盐岩油田或断块油田可进行单井生产试验 二 详探阶段要进行的工作 1 详细解剖储油层情况2 研究井网3 研究生产动态规律4 研究合理的采油工艺和技术以及油层改造措施 主要任务 4 开辟生产试验区和开发试验 二 详探阶段要进行的工作 1 各种天然能量开采试验 认识这些能量对油田产能大小的影响 不同天然能量所能取得的各种采收率 以及各种能量及驱动方式的转化关系等 2 井网试验 不同井网类型 密度所能取得的最大产量和合理生产能力 不同井网的产能变化规律 对油层控制程度 以及对采收率和各种技术经济效果的影响 重要和基本的开发试验包括的主要内容 4 开辟生产试验区和开发试验 二 详探阶段要进行的工作 重要和基本的开发试验包括的主要内容 3 采收率研究试验和提高采收率方法试验 不同开发方式下各类油层的层间 平面和层内的干扰情况 层间 平面的波及效率和油层内部的驱油效率 以及各种提高采收率方法的适用性及效果 4 影响油层生产能力的各种因素和提高油层生产能力的各种增产措施及方法试验 前者如边水推进速度 底水锥进 地层原油脱气 注入水的不均匀推进 裂缝存在等 后者包括油水井的压裂 酸化 大压差强注强采等 4 开辟生产试验区和开发试验 5 注水开发试验 合理的切割距 注采井排的排距试验 合理的注采方式及井网 合理的注水排液强度及排液量 合理的转注及注采比 无水采收率及见水时间与见水后出水规律的研究等 二 详探阶段要进行的工作 重要和基本的开发试验包括的主要内容 4 开辟生产试验区和开发试验 二 详探阶段要进行的工作 开辟生产试验区的原则 1 位置与范围 具有代表性 2 相对独立性 3 试验项目 关键问题 4 生产规模 5 考虑整个油田建设 4 开辟生产试验区和开发试验 5 基础井网布置 二 详探阶段要进行的工作 基础井网 是在油藏描述及试验区开发试验研究的基础上 选择某一主要含油层为目标而首先设计的基本生产井和注水井 是开发区的第一套正式开发井网 任务 合理开发主力层位 建成一定生产规模 兼顾探开发区其它油层 解决探井 资料井所没有完成的任务 搞清这些油层的分布状况 物理性质和非均质特点 为下一步开发这些油层提供可靠的地质依据 所选目的层的条件 油层稳定 物性好 油层上下有良好的隔层 有足够的储量 6 基础井网布置 二 详探阶段要进行的工作 基础井网的部署要求是 1 应该在开发区总体开发设计的基础上进行 要考虑到将来不同层系井网的相互配合和综合利用 不能孤立地进行部署 2 在实施上要分步进行 基础井网钻完后 暂不射孔 及时进行油层对比 摘清地层情况 掌握其他油层特点 必要时 修改和调整原定方案 然后再对基础井网射孔投产 二 详探阶段要进行的工作 小结 详探阶段的任务是完整而深入地认识油层 包括静态的情况和可能的动态情况的研究 它是保证油田科学合理开发所必经的阶段 二 详探阶段要进行的工作 小结 一 油田开发的方针 编制油田开发方针应考虑的因素 第三节油田开发的方针和原则 油田开发经济效果 各类工艺技术水平 对环境的影响 采油速度 油田地下能量的利用和补充 油田最终采收率的大小 油田稳产年限 二 油田开发的原则 1 规定采油速度和稳产年限采油速度 油田 藏 年产量与其地质储量的比值 一般标准 使可采储量的相当大部分在稳产期内产出 一般情况下 V 1 5 2 0 稳产到采出地储20 30 主要原则 坚持少投入 多产出 具有较好的经济效益 技术政策界限 二 油田开发的原则 2 规定开发方式 注水方式和含水上升速度含水上升速度 每采出1 地质储量含水上升值 3 确定开发层系开发层系 由一些独立的 上下有良好隔层 油层性质相近 驱动方式相近 具备一定储量和生产能力的油层组合而成 技术政策界限 4 确定开发步骤开发步骤通常包括以下几个方面 1 基础井网的部署 2 确定生产井网和射孔方案3 编制注采工艺方案5 确定合理的布井原则保证采油速度 最少井数 控制最多的地下储量 注水油田要求水驱控制储量最大 6 采用合理的采油工艺技术和增注措施 二 油田开发的原则 技术政策界限 第四节油田开发方案的编制 一 油田开发方案编制的原则 主要原则 坚持少投入 多产出 具有较好的经济效益 具体来讲 编制开发方案有两方面的要求 一是 稳产年限上的要求 二是 技术上的要求 一 油田开发方案编制的原则 不同级别油田的稳产年限要求 可采储量 108t的油田 稳产期应在10a以上 可采储量5000 104 1 108t的油田 稳产期应在8 10a 可采储量1000 104 5000 104t的油田 稳产期应在6 8a 可采储量500 104 1000 104t的油田 稳产期应在5a以上 可采储量 500 104t的油田 稳产期应不少于3a 二 油田开发方案编制的内容 一个规范的油田开发方案包括以下几方面的内容 1 油田概况2 油藏地质及描述3 油藏工程设计4 钻井 采油 地面工程设计5 经济评价6 方案实施要求 二 油田开发方案编制的内容 1 油田概况 1 油田地理位置 气候 水文 交通及经济状况 2 阐述油田勘探历程和开发准备程度 工作量 地震工作量及处理技术 测线密度及成果 探井 评价井井数 取心及分析资料 测井及地层测试试油 试气 试水工作 试采成果及开发试验 3 油田规模 层系及类型 二 油田开发方案编制的内容 2 油藏地质及描述油气藏开发地质特征是以储层为核心 可归纳为三个主要部分 储层的构造 储层物性的空间分布 储层内流体的分布及其性质 1 储层的构造特征构造 断层性质 划分油层组 划分沉积相带 分层组描述 2 储层物性的空间分布孔渗饱 非均质性描述 微观孔隙结构 隔层或夹层 储集层五敏性 储集层综合评价和分类 2 油藏地质及描述 3 流体的性质及其分布流体分布 油气水分布 界面 饱和度 流体性质 原油 天然气 地层水 渗流物理特性 润湿性 界面张力 相渗曲线等 4 油藏天然能量压力 边底水 评价 5 地质储量计算与评价 二 油田开发方案编制的内容 3 钻井 采油 地面建设工程设计 1 钻井工程要求设计合理的井身结构 选用适合于保护油气层的钻井液和完井液 设计合理的射孔方案 二 油田开发方案编制的内容 二 油田开发方案编制的内容 3 钻井 采油 地面建设工程设计 2 采油工程要求具有自喷能力的生产井应用自喷的生产方式 不具备自喷能力的生产井应采用机械采油方式生产 提出井下采油工艺及配套工具 装置 仪器 仪表的技术要求 3 钻井 采油 地面建设工程设计 3 地面建设工程设计要求提出对油气水计量精度的要求 提出对注入剂质量的具体要求 水质 二 油田开发方案编制的内容 二 油田开发方案编制的内容 4 油藏工程工程设计 油藏工程设计部分包括 油田开发设计原则层系划分与组合开发方式 驱动方式 的选择井网和井距及开采速度的确定油田开发指标预测和经济评价 专题论证 二 油田开发方案编制的内容 4 油藏工程工程设计 层系划分与组合 开发方式 驱动方式 的选择尽可能利用天然能量开发采用人工补充能量的必要性和可能性分析确定最佳的能量补充方式和时机 井网和井距利用探井 评价井试油成果或试验区生产资料计算油井产能 每米有效厚度采油指数 利用试注或实际注入资料 计算每米注入指数 没有实际注入资料的油田可采用类比法或经验法计算 确定布井范围论证注入方式及生产井 注入井工作制度提出若干布井方案 并计算各方案的开发指标 储量损失等参数 油田开发指标预测根据布井方案 设计各种生产方式的对比方案用数值模拟计算和预测各方案10年以上开发指标 经济评价计算净现金流量 利润投资比 建成万吨产能投资 总投资和总费用 分析影响经济效益的敏感性 综合评价各方案的技术 经济指标 筛选出最佳方案 二 油田开发方案编制的内容 4 油藏工程工程设计 二 油田开发方案编制的内容 5 开发方案实施要求 1 提出钻井 投产 投注程序从钻井的程序来看 钻井可以是蔓延式和加密式的进行 从投产的时间而言 既可短期一次投产 也可以逐批逐口的投产 从投注的方式而言 可先排液后注水 也可一开始就投注 并在井的生产制度上提出各种要求 2 提出开发试验安排及要求 3 预测增产措施工作量 4 提出油藏动态监测根据油层特点和开发要求 确定动态监测内容 井数和取资料密度 指出油藏动态监测系统的监测重点 三 油田开发方案的编制的步骤 油藏描述 油藏工程研究 钻井 采油 地面工程研究 油田开发方案经济评价 推荐方案及排序 三 开发方案的实施 1 注采井别及射孔方案的编制 根据地质特点和采油速度的要求 分区 分块来确定注采或完善注采系统 注水井一般要选择在油层比较发育 渗透性比较好 吸水能力比较好 与油井连通层位多的层位 避免把注水井选择在薄油层 渗透率低 连通性差的位置上 编制射孔方案应遵循以下原则 1 属于同一开发层系的所有油层 原则上都要一次性全部射孔 调整井应该根据情况另作规定 2 注水井和采油井中的射孔层位必须相互对应 在注水井内 凡是与采油井的油层相连通的致密层 含水层都应该射孔 以保证相邻油井能受到注水效果 三 开发方案的实施 1 注采井别及射孔方案的编制 编制射孔方案应遵循以下原则 3 用于开发井网的试油井 要按规定的开发层系调整好射孔层位 该射的射 该堵的堵 4 每套开发层系的内部都要根据油层的分层状况 尽可能地留出卡封隔器的位置 在此位置不射孔 厚油层内部也要根据薄夹层渗透性变化的特点 适当留出卡封隔器的位置 5 具有气顶的油田 要制定保护气顶或开发气顶的原则和措施 为防止气顶气窜入油井 在油井内油气界面以下 一般应保留足够的厚度不射孔 6 厚层底水油藏 为了防止产生水锥 使油井过早水淹 一般在油水界面以上保留足够的厚度不射孔 三 开发方案的实施 2 编制配产配注方案 1 一个油田的正规开发一般要经历哪几个阶段 2 油田正式投入开发前的准备工作有哪些 3 简述油藏开发设计的原则 4 油田开发方案的编制一般可分为那几个大的步骤 5 简述油田开发方案实施应注意的主要方面 6 合理的油田开发步骤通常包括那几个方面 思考题 第二章油藏评价 本章主要内容 油气藏的压力系统 温度系统和驱动类型油气藏的储量分类分级采收率的计算方法 第一节油藏温压系统 一 油藏的压力系统 1 有关地层压力的概念 原始油层压力 Pi 压力系数 ap 压力梯度 Gp 指油层未被钻开时 处于原始状态下的油层压力 指原始地层压力与同深度静水柱压力之比值 ap 0 9 1 3 常压油藏 ap 1 3 异常高压油藏 地层海拔高程每相差一个单位相应的压力变化值 油层折算压力 Pc 一 油藏的压力系统 1 有关地层压力的概念 第一节油藏温压系统 井底流动压力 Pwf 为了消除构造因素的影响 把已测出的油层各点的实测压力值 按静液柱关系折算到同一基准面上的压力 目前油层压力 P 在开发后某一时间测量的油层压力 一般用油层静止压力 Pws 和井底流动压力 Pwf 来表示 油层静止压力 Pws 油井生产一段时间后关闭 待压力恢复到稳定状态后 测得的井底压力值 油井正常生产时测得的井底压力 2 原始油层压力的确定 一 油藏的压力系统 1 井口压力推算法 第一节油藏温压系统 Pi a GDD 式中 Pi 原始地层压力 MPa a 关闭后的井口静压 MPa GD 井筒内静止液体压力梯度 MPa m D 埋深 m 井筒内的液体静止梯度 由下式表示 GD dPi dD 0 01 式中 井筒内的静止液体密度 g cm3 2 原始油层压力的确定 一 油藏的压力系统 2 原始地层压力梯度曲线法 具有同一水动力系统的油气层是一个连通体 油气层不同部位厚度中点的海拔高度与相应的原始压力值之间成一线性关系 此关系曲线称为原始地层压力梯度曲线 第一节油藏温压系统 油藏剖面与压力梯度图 通过压力梯度曲线 可解决的问题 2 原始油层压力的确定 一 油藏的压力系统 第一节油藏温压系统 涠洲10 3油田压力梯度图 1 地层压力可以通过回归得到 2 可以通过压力梯度的大小判断地层液体类型 3 可以确定油水 油气界面 3 压力系统的判断 一 油藏的压力系统 第一节油藏温压系统 压力系统 也称为水动力学系统 是指在油气田的三维空间上 流体压力能相互传递和相互影响的范围 判断油气田内压力系统的分布常用方法有 压力梯度曲线法 用各油层或同一油层不同部位所测得的原始压力资料 绘制成压力梯度曲线 如果绘制出的原始压力梯度曲线只有一条 则说明各油层或同一油层的各点属于一个水动力学系统 如果有数条压力梯度曲线时 则说明各油层或同一油层的各点不属于同一水动力系统 折算压力法 3 压力系统的判断 一 油藏的压力系统 第一节油藏温压系统 对于无泄水区 具同一水动力系统的油藏来说 油藏未投入开采时 位于油藏不同部位的各井点处 其原始油层压力折算到同一个折算基准面后 折算压力必相等 油层压力变化规律法 油层一旦投入开发 油层压力就开始发生变化 如果处于不同油层或同一油层的不同位置的各井点油层压力同步下降 可说明各井点处于同一水动力系统中 反之 则不为一个水动力系统 一 油藏的温度系统 第一节油藏温压系统 由于油藏在常温层以下 其温度随深度的增加而增加 油藏的温度随埋深的变化情况通常可用地温梯度和地温级度来表示 地温梯度 指地层深度每增加100m时 地层温度增高的度数 单位为 100m 地温级度 指地温每增加1 所需增加的深度值 单位为m 地温梯度与地温级度互为倒数关系 地温梯度更常用 油气藏的温度系统 指由不同探井所测静温与相应埋深的关系图 也可指静温梯度图 一 油藏的温度系统 第一节油藏温压系统 油藏的静温梯度图 油气藏的静温主要受地壳温度的控制 而不受储层的岩性及其所含流体性质的影响 因此 任何地区油气藏的静温梯度图 均为一条静温随埋深变化的直线关系 由下式表示 我国东部地区各油气田的静温梯度约为3 5 4 5 100m T A BD 式中 T 油气藏不同埋深的静温 A 取决于地面的年平均常温 B 静温梯度 100m D 埋深 m 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 目的 了解油藏动态特征 预测未来生产动态 驱动方式 油层在开采过程中主要依靠哪一种能量来驱油 有六种基本驱动能量 驱动方式 1 岩石及流体弹性驱 1 驱替效率最低 2 采收率5 30 3 采收率20 40 4 采收率35 75 5 采收率80 6 比溶解气高 比水驱低 2 溶解气驱 3 气压驱动 4 水驱动 5 重力驱动 6 复合驱动 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 1 10 平均3 一 封闭弹性驱动 形成条件 1 油藏无边底水或边水不活跃 2 Pi Pb 驱油机理 油层岩石和流体的弹性膨胀 地层压实 生产特征 1 压力下降 2 产量下降 3 气油比稳定 采收率 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 二 溶解气驱动 形成条件 1 无气顶 2 无边底水或边底水不活跃 3 Pi Pb 驱油机理 溶解气膨胀 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 二 溶解气驱动 生产特征 生产气油比 油藏压力 油产量 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 二 溶解气驱动 溶解气驱动生产特征 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 三 气压驱动 形成条件 1 有气顶 2 无水驱或弱水驱 3 Pi Pb 驱油机理 气顶气膨胀 前缘驱替 刚性气驱 弹性气驱 Pe Pb 气顶很大或人工注气 气顶体积较小 没注气 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 三 气压驱动 气油比 油藏压力 产油量 刚性气驱 生产特征 弹性气驱 气油比 产油量 油藏压力 一个气顶驱油藏生产数据 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 三 气压驱动 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 三 气压驱动 1 油藏压力 油藏压力不断缓慢衰减 压力保持水平高于一般衰竭式开采油藏 压力保持程度取决于气顶体积与油区体积的比值 生产特征 2 产水量 不产水或产水量可忽略不计 3 气油比 气油比在构造高部位的井中不断升高 当膨胀的气顶到达构造高部位井时 该井气油比将变得很高 4 最终采收率 气顶驱机理实际上是前缘驱替 采收率会比溶解气驱大得多 预测采收率为20 40 5 井的动态 气顶膨胀保持了油藏压力 同时使井筒中液柱重量降低 因此气顶驱比溶解气驱自喷时间更长 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 三 气压驱动 影响气顶驱动采收率的因素 1 原始气顶的大小 2 垂向渗透率 3 原油粘度 4 气体的保持程度 5 采油速度 6 倾角 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 四 水压驱动 形成条件 1 有边底水 2 有露头 3 或人工注水 刚性水驱 供液速度 采液速度 供液充足 弹性水驱 供液速度 采液速度 无露头 边水不活跃 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 四 水压驱动 驱油机理 刚性水驱 水的压能 弹性水驱 水的压能 含水区的弹性膨胀能 生产特征 刚性水驱 弹性水驱 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 四 水压驱动 一个水驱油藏的生产数据 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 四 水压驱动 水驱油藏生产特征 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 五 重力驱动 形成条件 1 油层比较厚 倾角大 2 渗透性好 3 开采后期 生产特征 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 六 复合驱动 最常见的驱动机理是油藏中的水和自由气同时产生驱动作用 在复合驱动中有两种驱动力 1 溶解气驱和弱水驱 2 小气顶驱和弱水驱 第二节油气藏驱动类型及其开采特征 应注意 1 油藏中存在一种驱动方式是少见的 多数情况下可能同时存在几种驱动能量 而某一种能量起主导作用 2 驱动方式会转化 要时刻注意Pi Qo Rp生产动态变化 采用合理的驱动方式 3 要监测油藏压力变化 要保持合理的油藏压力水平 第四节油气藏储量评价 对油 气储量关注的不仅是石油工作者 而且政策决策人 经济学家和油 气加工的下游产业的人员也都关注 本节讨论三个问题 1 明确有关储量的一些概念2 了解储量的分级3 地质储量计算 第四节油气藏储量评价 一 有关油 气储量的概念 油气总资源量 是指在自然环境中 油气资源所蕴藏的地质总量 原始可采储量 又称为总可采储量或最终可采储量 它是在现代工业技术条件下 能从已探明的油气田或油气藏中 可以采出的具有经济效益的商业性油气总量 剩余可采储量 是指已经投入开发的油气田 在某一指定年份还剩余的可采储量 剩余可采储量随时间而变化 因此 需要年年计算 原始地质储量 是指已发现资源量的部分 是根据地震 钻井 测井和测试 以及取心和液体取样等取得的各项静动态资料 利用确定参数的容积法计算的油气地质储量 第四节油气藏储量评价 二 储量的分类分级 石油资源 储量分类主要是根据各个阶段对油气藏的认识程度进行分类的 1977年储量分级标准 三级 三级储量 待探明储量 预测 三口井以上发现工业油流 精度 50 进一步勘探的依据 二级储量 基本探明储量 控制 探井 资料井 取心井参数落实 精度 70 制定开发方案依据 一级储量 探明储量 开发 第一批生产井 基础井网 参数落实 有生产资料 精度 90 生产计划 调整方案依据 远景资源量 第四节油气藏储量评价 二 储量的分类分级 1984 1988年我国油气储量分类分级情况 总资源量 地质储量 远景资源量 是根据地质 地球物理 地球化学资料统计或类比估算的尚未发现的资源量 它可推测今后油 气 田被发现的可能性或规模的大小 要求概率曲线上反映出的估算值具有一定合理范围 远景资源量 第四节油气藏储量评价 二 储量的分类分级 1984 1988年我国油气储量分类分级情况 总资源量 地质储量 已开发探明储量 指在现代经济技术条件下 通过开发方案的实施 已完成开发井钻井和开发设施建设 并已投入开采的储量 该储量是提供开发分析和管理的依据 也是各级储量误差对比的标准 第四节油气藏储量评价 二 储量的分类分级 1984 1988年我国油气储量分类分级情况 总资源量 地质储量 远景资源量 未开发探明储量 指已完成评价钻探 并取得可靠的储量参数后所计算的储量 它是编制开发方案和进行开发建设投资决策的依据 其相对误差不得超过正负20 第四节油气藏储量评价 二 储量的分类分级 总资源量 地质储量 远景资源量 1984 1988年我国油气储量分类分级情况 基本探明储量 多层系的复杂断块 复杂岩性和复杂裂缝型油气田 在完成地震详查或三维地震并钻了评价井后 在储量参数基本取全 面积基本控制的情况下所计算的储量 该储量是进行 滚动勘探开发 的依据 其相对误差应小于正负30 第四节油气藏储量评价 二 储量的分类分级 总资源量 地质储量 远景资源量 1984 1988年我国油气储量分类分级情况 控制储量 在某一圈闭内预探井发现工业油气流后 以建立探明储量为目的 在评价钻探阶段的过程中钻了少数评价井后所计算的储量 其相对误差不超过正负50 第四节油气藏储量评价 二 储量的分类分级 总资源量 地质储量 远景资源量 1984 1988年我国油气储量分类分级情况 预测储量 是在地震详查提供的圈闭内 经过预探井钻探获得油气流 或油气显示后 根据区域地质条件分析和类比的有利地区按容积法估算的储量 是制定评价勘探方案的依据 第四节油气藏储量评价 三 石油与天然气储量计算方法 1 类比法 经验法 2 容积法 3 动态法 物质平衡方法 产量递减法 水驱特征曲线法 统计方法 第四节油气藏储量评价 三 石油与天然气储量计算方法 容积法 N 100Ah 1 Swi o Boi式中 N 104t A km2 h m t m3 油田地质储量 Gs 10 4NRsi式中 Gs 108m3 N 104t Rsi m3 t 溶解气储量 第四节油气藏储量评价 三 石油与天然气储量计算方法 容积法 气田地质储量 G 0 01Ah Sgi Bgi 式中 G 108m3 A km2 h m 下标 i 原始条件 sc 地面标准条件 取 pi 0 101MPa Tsc 293K Z 压缩因子 式中 Pi Zi 原始视地层压力 MPa 第四节油气藏储量评价 三 石油与天然气储量计算方法 容积法 当气层地层压力pi下降到废弃压力pa时 气藏中剩余储量为 气藏的可采储量 式中 Pa Za 放弃视地层压力 MPa 第四节油气藏储量评价 三 石油与天然气储量计算方法 类比法 类比法 利用已知相类似油气田的储量参数 去类推尚不确定的油气田储量 储量丰度 单位面积控制的地质储量 o N A 100h 1 Swi o Boi 单储系数 单位面积单位厚度控制的地质储量 SNF N Ah 100 1 Swi o Boi 在利用类比法取得储量丰度或单储系数的数值之后 分别乘上估计的含油面积或含油面积与有效厚度的乘积 即可得到估算的原始地质储量 第四节油气藏储量评价 四 储量综合评价 储量规模分类 第四节油气藏储量评价 四 储量综合评价 储量丰度分类 第四节油气藏储量评价 五 年度剩余可采储量和储采比 1 年度剩余可采储量的计算 Ni 1RR NiRR NR1 NR2 NR3 NR4 NR5 NR6 NR7 Q 2 储采比的计算及测算 储采比 又称为储量寿命 它是某年度的剩余可采储量与当年产量之比值 NRR NR NP 第五节油藏采收率测算方法 原油采收率 是指可采储量与地质储量的比值 原油采收率不仅与其天然条件有密切关系 而且也和油田开发及油田开采的技术水平有关 油田采收率是逐渐增长的 一般通过生产实验 经验的积累与应用 大量的科学研究工作 再加上对储油条件 驱油机理等客观因素的逐步认识 先进采油工艺技术的应用等 油田的实际采收率远远超过依靠天然能量开采所能达到的15 20 的数值 平均每10年 采收率提高6 10 左右 最终采收率 是油田废弃时采出的累积总采油量与地质储量之比值 无水采收率 是油田在无水期 综合含水小于2 采出的总油量与地质储量的比值 阶段采收率 在油田某一开采阶段采出的油量与地质储量的比值 采出程度 截至计算时间为止所采出的总采油量和地质储量的比值 第五节油藏采收率测算方法 第五节油藏采收率测算方法 一 影响采收率的因素分析 1 地质因素对采收率的影响 1 天然驱动能量的大小及类型 2 油藏岩石及流体性质 3 油气藏的地质构造形态 第五节油藏采收率测算方法 一 影响采收率的因素分析 2 油田开发和采油技术对采收率的影响 1 油气藏开发层系的划分 2 布井方式与井网密度的选择 3 油井工作制度的选择和地层压力的保持程度 4 完井方法与开采技术 5 增产措施以及采用新技术 新工艺的效果 6 提高采收率的二次 三次采油方法的应用规模及效果 第五节油藏采收率测算方法 二 采收率的测算方法 一般常用的方法有以下几种 1 油田统计资料获得的经验公式 2 室内水驱油实验法 3 岩心分析法 4 地球物理测井法 5 分流量曲线法 6 油田动态资料分析法 1 油田统计资料获得的相关经验公式 第五节油藏采收率测算方法 二 采收率的测算方法 1 水驱油藏的相关经验公式 2 溶解气驱的相关经验公式 3 我国水驱砂岩油藏的相关经验公式 1 油田统计资料获得的相关经验公式 第五节油藏采收率测算方法 二 采收率的测算方法 2 室内水驱油实验法 第五节油藏采收率测算方法 二 采收率的测算方法 岩心原油采收率按下式确定 式中 Soi 原始含油饱和度 小数 Soc 水驱岩心残余油饱和度 小数 实验室求出的只是岩心的洗油效率 最终采收率是宏观波及系数与微观驱油效率的乘积 即 式中 ER 最终采收率 小数 ED 驱油效率系数 小数 EV 油层波及系数 小数 2020 3 16 118 可编辑 3 岩心分析法 第五节油藏采收率测算方法 二 采收率的测算方法 用失水量较大的水基钻井液钻井取出的岩心受到钻井液虑液的冲刷 接近水驱过程的情况 所以可按岩心分析估算残余油饱和度 另外考虑到取心过程中由于原油脱气使残余油饱和度减少 而偏大的采收率应在最终采收率中扣除 4 分流量曲线法 第五节油藏采收率测算方法 二 采收率的测算方法 根据油水相对渗透率曲线 可用下面的公式计算采收率 5 另外 还有动态分析法 物质平衡方法 经验公式法 数值模拟方法 思考题 1 设有一油田 既有边水 又有气顶 如图1所示 其中A B C分别为三口生产井 试分别画出A B C三井的开采特征曲线 包括压力 产量 生产气油比随时间变化的曲线 并说明原因 1 2 3 4 1 原始油气界面2 含油区3 水侵后油水界面4 原始油水界面 A B C 2 已知某油田的储量计算参数为 A 20km2 h 25m 0 25 Soi 0 80 Boi 1 25 试求该油田的原始地质储量 储量丰度和单储系数的大小 第三章油田开发方式的确定 主要内容 驱动方式的选择开发层系的划分与组合油田注水方式的选择开发井网的部署 第一节驱动方式的选择 驱动方式 天然能量驱动 人工补充能量 注水 注气等 选择驱动方式的原则 既要合理的利用天然能量 又要有效地保持油藏能量 弹性驱 弹性能量丰富 地层压力系数大 大于1 5 水驱 注水驱或天然水驱 需高速开采 边底水能量丰富气驱 气源丰富 第二节开发层系的划分与组合 油田 多油层 非均质 纵向上平面上 影响 油田开发部署 开发效果 注入水的利用率 各层储量的动用 水淹体积 最终采收率 划分开发层系 把特征相近的含油小层组合在一起 与其它层分开 用单独一套井网开发 以减少层间干扰 提高注水纵向波及系数及采收率 并以此为基础 进行生产规划 动态分析和调整 一 概念 二 多油层油田的非均质特性 第二节开发层系的划分与组合 1 储油层性质之间的差别 2 各层油水关系的差别 3 各层间天然能量驱动方式的差别 4 各油层油气水的性质 压力的差别 三 开发层系划分的应用情况 第二节开发层系的划分与组合 20世纪40年代以前 油田开发采用天然驱动或衰竭式开采方式 开发层系的划分与组合未能引起人们的重视 20世纪40年代开始重视对油层的划分与组合的研究 当前世界上许多新开发的油田除油层少且薄 面积小的个别例外 一般都划分成几套层系同时开发 具体的做法有两种 1 层系一开始就细分 多套井网分采不同油层 少搞分层作业 实现较高的波及系数 2 初期层系划分得粗一些 少钻井 多搞分层开采作业 提高注水波及面积 后期根据需要 多井网分采各层 三 开发层系划分的应用情况 第二节开发层系的划分与组合 美国多采用第一种前苏联多采用第二种我国多采用粗分层 后期调整 我国砂岩油田层系的划分 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 1 划分开发层系有利于充分发挥各类油层的作用 编制方案是以平均参数来设计井距 排距 生产压差 而实际生产时 Pwf反映高K 层 干扰 高渗透层的生产受到低渗透层的干扰 水驱油田 高渗层水淹后 会加剧层间矛盾 前苏联某油田油层合注与分注吸水能力对比表 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 1 划分开发层系有利于充分发挥各类油层的作用 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 1 划分开发层系有利于充分发挥各类油层的作用 在合采井中 见效层的油层压力增加 产液量上升 在产量不变的情况下 会使该井流动压力上升 因此当低压层压力低于合采井流动压力时 低压层就会停止生产 有时 甚至高压层出来的液体还会从井中倒灌进低压层 油井见水后 使得井筒内流体密度增加 引起流压上升 同时又恶化了低压 低渗透率层的生产条件 形成倒灌现象 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 1 划分开发层系有利于充分发挥各类油层的作用 杏北油田不同井距堵水后出产数据表 为了减少高压层对低压层的影响 在含水井中除了经常要求在开发过程中不断调整工作制度 逐渐放大生产压差 提高产液量外 在注采工艺上 应该考虑单井分注合采或分注分采 合注分采的技术 尽量减少层系的数量 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 1 划分开发层系有利于充分发挥各类油层的作用 层系非均质性对开发效果影响的一般规律 1 随着开发层系内油层层数和厚度增加 油层动用厚度和出油好的厚度明显减少 油层采油强度下降 采收率下降 1 10 注入压力逐渐减小 大庆油田单位厚度采油指数与有效厚度关系 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 层系非均质性对开发效果影响的一般规律 c 油层受波及段的半经与油层渗透率关系曲线 b 层系中不工作渗透率与最高层渗透率比值和注入水关系开层之比 1 随着开发层系内油层层数和厚度增加 油层动用厚度和出油好的厚度明显减少 油层采油强度下降 采收率下降 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 层系非均质性对开发效果影响的一般规律 2 开发层系内高 低渗透率油层不同的厚度比例 对开发效果影响大 1 900md 占总厚度80 其余4层等厚共占20 2 900md 占总厚度60 其余4层等厚共占40 3 900md 占总厚度40 其余4层等厚共占60 4 五层等厚 各占20 5 100md 占总厚度40 其余4层等厚共占60 6 100md 占总厚度50 其余4层等厚共占50 7 100md 占总厚度60 其余4层等厚共占40 8 100md 占总厚度80 其余4层等厚共占20 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 层系非均质性对开发效果影响的一般规律 3 开发层系内不同渗透率 不同粘度油层 不同组合对发效果影响很大 研究表明 随着两层粘度比比值的增加 第二层油水粘度比不变 采收率明显下降 当高粘度且为高渗透层时 随着两层渗透率比值加大 采收率反而略有增加 这说明流体的流度比大小将会对开发产生综合影响 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 2 划分开发层系是部署井网和规划生产设施的基础 确定了开发层系 一般就确定了井网套数 因而使得研究和部署井网 注采方式以及地面生产设施的规划和建设成为可能 井网是根据所组合的层系的地质条件部署的 离开这一具体的层系 部署的井网就会变得不合理 虽然层系组合与井网部署是相互依存的 但两者有不同的侧重面 层系划分主要解决层间矛盾 通过层系的合理组合 使同一开发层系内各个层之间的矛盾较小 干扰较小 井网部署则主要是调整平面矛盾 通过井网的合理部署 减少平面矛盾和井间干扰 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 3 适应采油工艺技术发展的要求 一个多油层油田 油层数目可能很多 开采井段有时可达数百米 采油工艺的任务在于充分发挥各油层的作用 使它们吸水均匀 生产均衡 所以往往必须采取分层注水 分层采油和分层控制措施 目前的分层技术还不可能达到很细的水平 因此必须划分开发层系 而使一个生产层系内部的油层不致过多 井段不致过长 这样将能更好地发挥采油工艺的作用 使油田开发效果更好 四 开发层系划分的目的与原因 第二节开发层系的划分与组合 4 油田高效开发要求进行层系划分 用一套井网开发一个多油层油田不可能做到充分发挥各类油层的作用 尤其是当主要产油层较多时 为了充分发挥各油层作用 就必须划分开发层系 这样才能提高采油速度 加速油田生产 缩短开发时间 提高经济效益 五 开发层系划分的原则 第二节开发层系的划分与组合 1 同一层系内的油层物性应当接近 尤其是渗透率要接近 主要体现在 沉积条件相近 渗透率相近 油层的分布面积接近 层内非均质程度相近 各主要油砂体的几何形态及分布状态相差不大 2 一个独立的开发层系应具有一定的厚度和储量 一般要求h 有效厚度 10m 单井控制储量 10万吨 3 各开发层系间必须具有良好的隔层 隔层厚度 3m 4 同一开发层系内油层的构造形态 油水边界 压力系统和原油物性应比较接近