工程设计油藏工程课程设计概述

目录

1油藏描画.....................................................1

1.1油藏概况...............................................1

1.2油藏地层特征...........................................1

1.3油藏堆积特征...........................................2

1.4油藏构造特征...........................................3

1.5岩石学特征.............................................4

1.6物性特征...............................................5

1.7温压系统...............................................8

1.8原油性质..............................................10

1.9地层水性质............................................10

1.10渗流物理性质.........................................11

L11储量计算及评价........................................12

1.11.1储量计算方法....................................12

1.11.2储量参数的确定..................................13

1.11.3储量评价........................................15

2三维地质模型的建立...........................................15

2.1导入井头数据、分层数据................................15

2.2断层模型..............................................16

2.3网格模型设计..........................................17

2.4构造模型..............................................18

2.5属性模型的建立........................................18

2.5.1浸透率模型......................................18

2.5.2孔隙度模型......................................19

2.6划定油水界面..........................................19

2.7储量计算..............................................21

2.8三维地质模型储量计算及储量拟合........................22

3.数值模型建立.................................................22

3.1地质模型导入..........................................22

3.2流体性质..............................................23

3.3相渗关系..............................................27

3.4储量计算..............................................29

3.5储量拟合..............................................30

4油藏工程论证................................................30

4.1油藏产能评价..........................................30

4.2单井产能..............................................32

4.3开发层系划分..........................................33

4.3.1开发层系的分析...................................33

4.3.2开发层系划分的准绳...............................34

4.4开发方式论证..........................................35

4.4.1自然能量驱动采收率猜测方法......................36

4.4.2注水开发水驱采收率猜测方法.......................37

4.4.3注水开发可行性论证...............................39

4.5井网密度的计算....................................42

4.6井网密度和井距的确定..............................48

4.7注采压力系统优化..................................48

4.8注水压力..........................................52

4.9注水井注水量......................................53

5开发方案设计................................................53

5.1开发方案设计准绳..................................53

5.2开发井网部署......................................54

5.3开发方案目的猜测..................................55

5.4经济评价及方案优选................................60

5.5方案优选..........................................61

1油藏描画

1.1油藏概况

LJ油田位于G省QL山山前地带JX盆地南部LJ隆起带，区块拐点坐标如

表1.1所示。油田边疆表为丘陵，地面均匀海拔830m,呈南高北低的冲积缓坡,

地表高差较小，自然条件较差。该油田属大陆性温带干旱气候，干燥多风，每年

4〜6月为风季，年均匀气温6C,均匀降水157.2mm,多集中在6〜8月，偶有

山洪迸发。油田内水电、通讯设备较为完善，312国道穿过郊区，沙石大路中转

井场，交通便利。

表1.1区块拐点坐标

拐点X坐标Y坐标

1180000004500000

2180030004500000

3180030004502500

4180000004502500

1.2油藏地层特征

LJ背斜隆起地区自上而下钻遇的地层次要有第三系SL河群和BY河群，与

下伏白垩系红色含砾泥岩呈不整合接触。第三系BY河组的砂岩是LJ油田的良

好储层，其中发育的泥岩是良好的区域盖层。

根据钻井所揭露的地层岩性、电性及泥岩隔层的特征，将油田的油层段与油

层进行划分与对比，划分出1套含油地层（L层），3个砂层组9个小层（表1.2）。

油层组砂层组单砂层单砂层个数

表L1LIEL12、L133

1.2

L2L21>L22、L23、L244

LJ油田

油层命L3L31、L322

名表

1.3油藏堆积特征

L油藏为河流和三角洲堆积体系，次要发育辫状河、三角洲平原和三角洲前

缘等堆积亚相（表1.3）。

表1.3L油藏堆积体系划分表

堆积体系

亚相微相发育特征辨认标志分布状况

（相）

河河道砂坝具有宽广的河道，众

砂岩粒度粗，含砾，砂体

辫状河多平原泥质堆积不L

厚度大。3

流众多平原发育

分流河道

砂泥岩互层，多夹煤线，

自然堤发育槽状、板状交叉层理，

三角洲争辩区以发育河道

含植物和淡水动物化石，L

平原及其堤泛堆积为主2

决口扇见虫孔和植物根，河道间

沼泽发育。

河漫滩

有多次级分流汇合

水下分流河道三角洲前缘堆积由中-细砂

角作用

岩及粉砂岩组成，并夹泥

岩，见槽状、板状交叉层

理、平行层理和沙纹交叉

三角洲

洲1不太发育，常被后期层理，常具滑动变形层理、LI

前缘河口坝

水下分流河道冲刷包卷层理和程度虫迹，含

介形虫、叶肢介、瓣鲍类、

三角洲前缘向湖延鱼类化石以及植物化石碎

远砂坝伸的末端，多为厚度片

不大粉砂岩

席状砂

分布面积广泛，厚度

较薄，砂质较纯

水下自然堤

属于水下堤泛堆积，

水下决口扇常网状水下分流河

道分隔

分流间湾

1.4油藏构造特征

L油藏位于LJ背斜带的中部，是该带的一个次要构造。该构造发育在第三

系，其总体外形是走向为北西-南东方向的穹隆背斜，长短轴比为2.4,地层倾角

普通不超过10。，个别地段受构造影响岩层倾角变化大。该区发育两条断层F1、

F2,延伸长度分别为4.8km、2.5km,断距最大达70m。总体属于地质构造简约

类（图1.1）。

L油藏砂岩顶面构造图

图1.1LJ油藏砂岩顶面构造图

1.5岩石学特征

L油藏储层的岩石碎屑成分，石英占80%,变化范围为70%〜90%；长石

与岩屑各占10%,长石变化范围为5%〜15%,岩屑变化范围为5%〜25%。均

匀粒径为0.07〜0.187mm,颗粒磨圆次棱〜次圆状，标准偏向为1.432〜1.680,

颗粒分选较差。岩石的成分成熟度和结构成熟度较高。

胶结物的成分次要为泥质和钙质。胶结物含量变化范围为5%〜15%,泥质

含量为5.9%〜11%,碳酸盐含量很少。泥质胶结物中粘土矿物蒙脱石绝对含量

为41.2%,伊利石为46.8%,高岭石为12%。纵向上L3层钙质含量高，L1层

钙质含量少，泥质含量由东向西添加。L3层发育钙质结核，其它层较少，所见

结核有肯定的滚圆度，是经过短距离搬运后堆积的钙砾。

1.6物性特征

根据测井解释结果，探井W1~W5井的储层厚度、孔隙度、浸透率等数据如

表1.4~表1.8所示。其中，孔隙度变化范围12.3%~23.5%,均匀17.9%；浸透率

变化范围47.4mD~134.6mD,均匀81.8mD0

(a)按储层孔隙度大小，将储层分为五类(见表1.4)。

表1.4储层孔隙度分类

分类碎屑岩孔隙度(％)非碎屑岩基质孔隙度(％)

特高230

高225〜V30》10

中215〜V2525〜V10

低210〜V1522〜<5

特低<10<2

(b)按储层浸透率大小，将储层分为五类(见表1.5)。

表1.5储层浸透率分类

分类油藏空气浸透率(mD)气藏空气浸透率(mD)

特高>1000)500

高0500〜<1000>100〜<500

中》50〜V500>10~<100

低〜<5021.0〜V10

特低<5<1.0

综上可得，该油藏为中孔中渗油藏。

表1.6W1井测井解释(KB=719m)

层号层位顶深,m底深,m储厚,m解释结论POR,%PERM,mD

1L111915.21919.24.0油层17.987.9

2L121926.91929.93.0油层17.875.7

3L131936.91941.04.1油层14.862.1

4L211951.01953.42.4油层22.4124.9

5L221963.21966.53.3油层16.568.6

6L231979.91982.62.7油层18.183.4

7L241992.11997.25.1油层16.672.8

8L312012.42018.96.5油层20.1102.9

9L322026.82030.53.7油层21.6105.4

表1.7W2井测井解释(KB=808.4m)

层号层位顶深,m底深,m储厚,m解释结论POR,%PERM,mD

1L112158.42162.84.4油层20.7107.8

2L122177.62181.43.8油层1978.8

3L132193.92198.04.1油层16.871.0

4L212210.92214.43.5油层22.9134.6

5L222224.82229.24.4油层17.673.7

6L232242.42245.63.2油层20.090.4

7L242258.72264.25.5油层17.984.0

8L312281.92289.67.7油水同层21.8109.3

9L322302.92306.94.0油水同层23.5131.9

表1.8W3井测井解释(KB=817m)

层号层位顶深,m底深,m储厚,m解释结论POR,%PERM,mD

1L112006.92010.94.0油层17.278.6

2L122020.72024.03.3油层17.671.8

3L132032.42036.94.5油层14.058.7

4L212046.82049.22.4油层21.6106.1

5L222055.12058.02.9油层15.865.1

6L232069.22071.22.0油层18.588.0

7L242081.02085.34.3油层16.164.6

8L312100.22105.14.9油层19.697.7

9L322112.32115.63.3油层21.4102.2

表1.9W4井测井解释(KB=894.5m)

层号层位顶深,m底深,m储厚,m解释结论POR,%PERM,mD

1L112234.52237.93.4油层15.363.5

2L122246.92249.62.7油层17.069.7

3L132256.92261.34.4油层12.748.2

4L212269.12272.02.9油层21.197.3

5L222278.62282.03.4油水同层14.153.7

6L232290.42292.82.4油水同层17.274.4

7L242299.72303.43.7油水同层15.257.3

8L312318.22323.65.4油水同层18.177.7

9L322333.22334.51.3油水同层20.492.7

表1.10W5井测井解释(KB=891.5m)

层号层位顶深,m底深,m储厚,m解释结论POR,%PERM,mD

1L112131.52135.03.5油层15.063.9

2L122143.12145.62.5油层16.669.3

3L132152.22156.34.1油层12.347.4

4L212162.22163.31.1油层21.1107.4

5L222173.12175.72.6油层14.255.7

6L232187.52189.52.0油层16.070.7

7L242196.92201.74.8油层14.555.7

8L312215.52220.44.9油层17.985.2

9L322226.52228.82.3油层19.992.4

1.7温压系统

W1~W5井均进行了温度、压力测试，如表1.11所示。

表1.11W1井温度、压力测试数据

井名垂深H,m温度，℃压力，MPa

W11928.152.820.6

W22178.258.422.8

W32021.954.921.4

W42247.960.023.4

W52143.957.622.5

垂深/m

图1.2地层压力梯度曲线

24

23.50.0088X+3.6244

2，

23R=0.9999^

e

d

w

代/

图

图1.3地层温度梯度曲线

1.8原油性质

根据W1、W3、W5井原油样品分析结果，该区地面脱气原油密度0.832-0.837

g/cm3,地层原油粘度3.18~3.25mPa.s,原始条件下原油体积系数1.0615,原油

紧缩系数1.20X10-3MPa-l,原始溶解气油比24.54m3/t。

按原油密度大小，将原油分为四类(表B.8)。

表1.12原油密度分类

分类原油密度(g/cm3)

轻质<0.87

中质>0.87-<0.92

重质>0.92-<1.0

超重>1.0

该油藏为轻质油

1.9地层水性质

L油藏地层水总矿化度63700mg/L,水型CaC12型。次要离子组合以C1-一

Na+为主，属有利于油气聚集的离子组合类型。油水处于封闭的水文地球化学环

境，为较高矿化度封闭型油田水型(表1.10)。

表1.13地层水性质

总矿化度Na++K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-

项目水型

(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)

5281〜828〜7771〜3154-

原始CaC1263700191〜768126〜520

29393567116801509

1.10渗流物理性质

W1井3个样品进行了油水相渗及毛管压力测试，结果如表1.1b表1.12所

示。其中，约束水饱和度26%~30%,水驱残余油饱和度22%~25%,残余油下水

相绝对浸透率0.315~0.331o

表1.14油水相渗测试结果

Sw0.30.450.550.60.650.70.75

样品1Kro10.3470.1280.0670.0190.0040

Krw00.0210.0760.120.1770.2470.331

Sw0.280.450.550.60.650.70.78

样品2Kro10.3410.1330.0770.0290.0030

Krw00.0110.0480.0810.1270.1880.323

Sw0.260.450.550.60.650.70.77

样品3Kro10.3620.1490.0880.0440.010

Krw00.0150.0550.090.1370.20.315

表1.15毛管压力测试数据

样品1样品2样品3

SwPc,MPaSwPc,MPaSwPc,MPa

0.290.2230.280.2030.250.201

0.450.0400.450.0360.440.036

0.550.0190.550.0170.540.017

0.600.0140.600.0130.610.013

0.650.0100.650.0090.640.009

0.700.0080.700.0070.710.007

0.750.0060.780.0050.790.005

1.11储量计算及评价

油藏地质储量开发利用的经济效果不只取决于储量的数量，还取决于储量的

质量和开发难易程度。对于油层厚度大，产量高，物性好，储集层埋藏浅，油田

所处地区交通便利的储量，其开发建设投资绝对较少。对于油层厚度薄，产量低,

储集层埋藏深的储量，其开发建设投资绝对较大。分析勘探开发效果不只要看探

明储量的多少，还要综合分析探明地质储量的质量。所以，在我国颁布的油气储

量规范中明白规定：对上报的储量必需进行综合评价。

经过计算油水边界，得到LJ油藏含油面积为5.90km2

1.11.1储量计算方法

目前大多数国家油气田地质储量计算接受的方法有利用静态材料计算的类

比法、容积法，利用动态材料计算的物质均衡法、产量递减法、压降法等［6］。

对于一个油气田，应根据油气田地质特征，油气田开发理论，选择适用的计算方

法。在油气田开发初期材料较少的状况下，可接受类比法。当油田有大量材料，

圈定出含油面积，确定出油层有效厚度以及含油饱和度参数时，可运用容积法，

这是一种比较广泛接受的方法，对水驱或注水开发的油田，只能用容积法来计算

储量。物质均衡法是根据物质守恒原理计算储量的方法，只能在没有外来的气、

水侵入时接受，普通有肯定压降时效果较好。产量递减法只适用于油田压力下降,

产量递减的油田计算储量。压降法是计算有分明压力降的气田储量的一种广泛接

受的方法。

用容积法计算地质储量：容积法是在油气田经过早期评价勘探，基本搞清了

含油气构造、油气水分布、储层类型及岩石物性与流体物性之后，计算油气田原

始地质储量的重要或次要方法。

根据以下公式计算地质储量

N=l（X）A/z①s°w练（式11）

S°i=1-S*（式1.2）

式中，N-油藏原油的原始地质储量，104m3;

A-含油面积，Km2;

h-油层有效厚度，m

中-有效孔隙度

Boi-在原始地层压力下的原油体积系数

Soi-原始含油饱和度

1.11.2储量参数的确定

①将表中数据，在R2V在圈出含油面积，导入peterl分别得到各层的含油

面积如下表：

表1.16含油面积

层号123456789

A,km23.753.994.234.314.564.815.285.675.90

②由浸透率曲线，计算Soi=l-Swi=l-0.28=0.72

③将参数°o=O.8345kg/m3,Soi=0.72,Boi=1.0615带上天层储量计算公式,

计算得下表:

表1.17储量计算

层号123456789

h,m3.823.024.252.403.262.404.615.742.81

。，%16.9817.5113.9321.7215.4817.8315.9219.3321.22

N,104t149.98126.99148.62138.86144.72130.70239.80405.26235.69

即地质储量N=N1+…+N9=1720.62xl°4t

单位面积把握的地质储量为储量丰度。计算公式如下:

。==1000hQoS。"练

A（式1.3）

计算得储量丰度为Q=293.32、10%/km2

油藏中原油溶解气的原始地质储量为：

G=NR

sSI（式1.4）

式中，Gs—溶解气的原始地质储量，10%/；

R“一原始溶解汽油比，加'/1。

将N=1720.62xl0，t,&=24.54m3/t代入，得6='尺=4.39><108m，

1.11.3储量评价

表1.18储量规模评价表

储量规模，108tN>10N21N20.1N<0.1

油藏类型特大型大型中型小型

表1.19储量丰度评价表

储量丰度，104t/km2Q>300Q2100Q250Q<50

0000

油藏类型高丰度中丰度低丰度特低丰度

表1.20埋藏深度评价表

埋藏深度，mD>6000D24000D22000D<2000

油藏类型超深层深层中深层浅层

根据储量计算结果，结合油田地质储量评价标准（表1.18〜1.19）,LJ油藏

属于中深层-中丰度-中型油藏。

2三维地质模型的建立

2.1导入井头数据、分层数据

加载井头文件wells（井位）,选择文件类型“Wellheads"，导入井口的地

位X,Y,补心海拔KB,顶深底深。加载分层文件welltops（层位标记），选择

文件类型“Petrelwelltops（ASCII）”，导入井名，层面，深度，类型，如下图

所示

图2.1直井表示图

2.2断层模型

LJ油藏发育两条断层Fl、F2,延伸长度分别为4.8km、2.5km,断距最大达

70m,断层模型如下图所示:

图2.3断层表示图

2.3网格模型设计

在建模过程中，油藏模型中网格大小的选择，需求综合考虑诸多方面要素。

在分析了A区块的大小面积和个方面特征后，该选择不只可以保障消费过程中

各井之间保持固定的距离，而不影响后期的布井和数模的建立，又可以很精确的

反应油藏的地质特点。最终X方向网格数为63,Y方向网格数为52,纵向上有

3个模拟层。

图2.4网格模型

2.4构造模型

结合断层模型并根据测井解释成果以及分层数据，构造出该区的三维构造模

型。

图2.5构造模型

2.5属性模型的建立

网格模型建立完成后，需求赋以每个网格相关属性。已知的有关材料包括

Wl、W3、W4、W5及W6的测井解释成果。建立过程首先是数据的离散化与分

析，然后在此基础上构建孔隙度和浸透率模型。

2.5.1浸透率模型

浸透率模型次要是集中反映流体在储层中不同区域的浸透力量，以及在非均

质性极强的油藏的浸透率分布状况，构建得到的浸透率模型如图所示。

图2.6浸透率模型

2.5.2孔隙度模型

孔隙度模型次要集中反映孔隙的分布状况，得到的浸透率模型如图所示。

图2.7孔隙度模型

2.6划定油水界面

经过试井材料计算出LJ油藏的油水界面有两个，以F1断层作为区分，上部

分油水界面的海拔高度为1489m,下部分为1425m。模型如下图所示

图2.8一区油水界面

图2.9二区油水界面

图2.10油藏的含油面积

2.7储量计算

在圈定含有面积之后，在petrol中计算储量，结果如下图所示:

图2.11petrol计算储量结果

2.8三维地质模型储量计算及储量拟合

Petrel软件计算储量的原理依旧是容积法。利用Petrel的储量计算模块计算

储量时与传统的方法不同，区分在于其参数都是根据三维地质建模结果而确定

的。

参数确定后，利用Petrel软件计算储量的功能，对A区油藏的储量进行了

模拟计算，计算结果为20000000m3。

容积法计算结果与三维地质模型的储量计算拟合结果如下表所示：

表2.1地质储量拟合

参数容积法Petrel输入绝对误差（％）

地质储量/10人2060.6220003.031

误差分析：本次计算的绝对误差为3.031%,在R2V软件中勾含油面积的时

分存在人为误差，且误差在允许范围内。

3.数值模型建立

油藏数值模拟是计算机、运用数学和油藏工程三门学科的无机结合，经过数

值模拟可以弄清油藏中流体的流淌规律、驱油机理及剩余油的空间分布；制定合

理的开发方案，选择最佳的开采参数，以最少的投资、最科学的开采方式而获得

最高采收率及最大经济效益。近年来，随着运用数学方法的进展及大型高端计算

机的普及，油藏数值模拟方法得到快速进展。

油藏数值模拟模型的建立过程是将油藏三维地质模型、岩心实验、流体实验、

各种井措施以及井消费注入动态等各方面材料进行整合的过程。

3.1地质模型导入

将petrol中的地质模型导入eclipse中，并完善孔渗数据。导入结果如下

图所示:

图311grid数据

运算后得到模型如图所示:

V,

0

+

于

。

©

*

^

万

夕

图3.2地质模型

3.2流体性质

数值模拟争辩所需的流体性质包括地面原油、地层水和自然气的性质。

3.2.1地面原油性质

地面原油性质包括饱和压力、原油体积系数、原油粘度和原油紧缩系数。

①计算饱和压力

阅历公式1:

2

lgpb=1.74471gPb-0.3022(lgPb)-0.3964(3.1)

Pb=4.0876修厂618213(5.62；*：禽73(32)

\Yg/124.6285(^^-1)

式中：

Rs一溶解气油比，m3/m3；

Yg一自然气绝对密度，无因此；

Y。一原油绝对密度，无因此。

T—地层温度，℃；

Pb一饱和压力，MPa。

根据T取值56.5C,Rs取值20.49m3/m3,Yg取值87601,丫。取值0.8032,可

以计算得到，饱和压力为3.86MPa。

阅历公式2：

Standing于1947年，利用美国加利福尼亚22个油田105个饱和压力数据，

建立阅历公式：

Pb=24.46给°阳x10(加3"、-甯)(3.3)

式中:

tR—底层温度，C。

基于上式差距不大，取均匀值，得饱和压力为3.7MPa。

②原油体积系数为1.675

③原油粘度为0.4169mPa-s

④原油紧缩系数为5.738xlO^MPa-1

3.2.2地层水性质

①地层水的粘度与地层压力、地层温度、地层水的矿化度和自然气的溶解

度有关，但次要受地层温度的影响。其次也受地层水矿化度的稍微影响。在地层

条件下，地层水的粘度，普通介于0.2至ijl.Ompa.s之间。猜测地层水的粘度的相

关阅历公式为：

Pw=4.33-2.24A+0.484A2-4.637x10-2A3+1.636X10-3A4(3.4)

A=5.625x10』+1(3.5)

式中：

Hw一地层水的粘度，mPa•s,

T—地层温度，℃,

根据T取值56.5℃,计算得到地层水的粘度0.47mPa•s。

②地层水的紧缩系数

地层水的紧缩系数是指单位体积地层水在单位压力转变时的体积变化值。地

层水的紧缩系数，次要用于油气藏工程中的矿场不波动试井和水驱油油气均衡方

程式的计算,影响地层水紧缩系数的要素与上述的地层水粘度相反,它的公式为:

42

Cw=1.4504x10-(a+aA+cA)f(3.6)

a=3.8546—1.9435XlOf(3.7)

-3

b=-0.3366+2.2124x10PR(3.8)

-2-4

c=4.021xIO-1.3069x10PR(3.9)

-3

f=1+4.9974x10RSW(3.10)

式中：

Cw一地层水的紧缩系数，MPa-1,

PR一地层压力，MPa,

Rsw一地层水中自然气的溶解度，m3/m3,

根据取值PR=22.15MPa,Rsw取值3.73m3/m3,计算得到地层水的紧缩系数

4.0X10-4MPa-k

③地层水的体积系数

地层水的体积系数定义为：在地面标准条件下，单位脱气的地层水，在地下

占有的体积量。它次要运用于油气藏物质均衡方程式的计算，简约的相关阅历公

式为：

47

Bw=1.0088-4.4748x10-PR+6.266610~P^(3.11)

计算结果为0.980

输入上述数据后得到PVDO关系图如下图所示:

图3.3原油PVT特性关系图

3.3相渗关系

W1井3个样品的油水相渗及毛管压力测试结果见表:

表3.2油水相渗测试结果

Sw0.30.450.550.60.650.70.75

样品1Kro10.3470.1280.0670.0190.0040

Krw00.0210.0760.120.1770.2470.331

Sw0.280.450.550.60.650.70.78

样品2Kro10.3410.1330.0770.0290.0030

Krw00.0110.0480.0810.1270.1880.323

Sw0.260.450.550.60.650.70.77

样品3

Kro10.3620.1490.0880.0440.010

Krw00.0150.0550.090.1370.20.315

表3.3毛管压力测试数据

样品1样品2样品3

SwPc,MPaSwPc,MPaSw