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1、,石油大学,1,油藏工程(一),石油大学,2,绪,论,油藏工程(Reservoir Engineering)油田开发 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。,石油大学,3,绪,论,影响。,油藏工程油田开发 从总体上来认识和改造过程 藏的一门技术学 。 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,静态 油气,
2、动态过程,石油大学,4,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,石油大学,5,绪,论,对象含油气的地层(间接研究) 难度:不可见性、非均质性 目标提高油气经济采收率 对油藏中发生的各种变化,从开采的角度进 行评价、作出预测,并提出相应的技术措施 意义对国民经济建设意义重大 石油安全战略国家安全战略 地位油田开发决策、经营、管理,石油大学,6,绪,论,探井评价,油藏评价,开发规划,油田投产,一次/
3、二 次采油,动态监测 与分析,开发调整,EOR,报废,业务领域开发前期、投产期、开采期,石油大学,7,论,绪 基本内容: 一、开发方案设计 二、开发动态分析,开发前准备 开发设计 经济评价 物质平衡方法 经验方法 试井分析,油藏数值模拟 三、动态监测与调整,石油大学,8,绪,论,回顾历史,展望未来 近代石油工业的起点: 1859年美国宾夕法尼亚州Seneca Oil Co. 井名:DRAKEs Well 井深:691/2 ft(21米) 设备:钻井井架6马力蒸气机 产能:1859年 年产2000bb,石油大学,9,绪,论,第一阶段(20世纪30s) 第二阶段(20世纪3040s) 第三阶段(2
4、0世纪4050s),开始阶段 发展初期 发展阶段,第四阶段(60s20世纪末) 现代化发展阶段 第五阶段(21世纪初) 高新技术发展阶段,石油大学,10,绪,论,进入80s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,油藏工程已发展为整个油区制定及实 施某种优化的油藏管理经营策略。,绪,论,科学技术进步推动着石油工业的发展 20世纪2030s,重力、地震折射波、沉积学、引入石油地质, 产生一个飞跃:192530年,世界年平均发现原油约27亿 吨; 193540年,世界年平均发现原油41亿吨。 20世纪
5、4050年代,电测方法、蒸汽法开采稠油等技术,年平 均原油发现为3355亿吨。注水技术使油田采收率普遍提高 了1520。 20世纪6070年代,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。 20世纪80年代以来,石油科技的发展进入了高新技术发展阶 段。特别是当前的信息技术,正对世界石油工业进行着一场 石油大学 11,工业油流标准,石油大学,12,详探,探井 发现工业油流,第一章 油藏工程设计基础 1-1 油田勘探开发程序 The program of exploration and development for oilfield 预探含油构造工业价值开
6、发设计投产,石油大学,13,第一章 油藏工程设计基础 1-1 油田勘探开发程序 工业价值(commercial value)商业价 值:开采储量能补偿它的勘探 开发及附加费用 与现有(当时)技术水平有关,石油大学,14,1-1 油田勘探开发程序 从 油藏评价开发规划设计 阶段时间较短 13年 是油田开发过程中的关键阶段开发前的准备工作 开发前的准备工作(详探阶段),石油大学,15,1-1 油田勘探开发程序 开发的准备工作(详探阶段) detailed exploration 一、详探阶段要解决的问题 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
7、性质 特殊层 高压气夹层、水夹层、易塌层,石油大学,16,一、详探阶段要解决的问题 2、储层特征及储层流体物性 闭合面积含油面积及与外界连通状况 层岩石物性k, , S, 粘土矿物、润湿性 流体物性、p、含蜡、胶质、组分 3、储量估算油田建设规模 油、气储量,凝析油、气储量 4、天然能量评价天然能量的利用、转注时机 5、生产能力(含吸水能力)井数、井网,石油大学,17,二、详探阶段要进行的工作 1地震细测工作 (seismic survey) 目的:主要查明油藏构造情况,以便用较少的 探井资料井完成详探任务。 测线密度: 2公里/平方公里 结果:目的层构造形态清楚; 断层情况清楚(走向、落差、
8、倾角); 含油圈闭面积清楚。,探边、探断层。油大学,石,18,2钻详探资料井(取心资料井) appraisal well , coring well, information well 目的:直接认识油层,为布置生产井网提供 地质依据。 布井:在初步掌握的构造上布井。 一般井距:23公里 复杂断快:12公里 任务: 认识油层本身性质和特征及变化规 律;,石油大学,19,2钻详探资料井(取心资料井),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。,石油大学,20,3油井试油和试
9、采 testing for oil , production test 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。,石油大学,21,3油井试油和试采 试油资料 1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); 2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; 3油气水性质:组分、物理性质、高压物性; 4边底水能量:试水 5地层温度资料,石 大学 22,3油井试油和试采,试采:开采试验。试油后,以较高的产量生
10、产,,通过试采,暴露出油田生产中的矛盾,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 :油探 边 测 试 、 井 间 干 扰 测,石油大学,23,4开辟生产试验区 pilot test area 生产试验区:在详探程度高的地区,划出一块具有 代表性的面积,用正规井网正式投入开发, 并进行各项开发试验。 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。 任务:1、详细解剖储油层情况; 2、研究井网; 3、研究生
11、产动态; 4、研究采油工艺、集输工艺、油层改造措,施。,石油大学,24,4开辟生产试验区,开发试验内容: 1、各种天然能量开采试验; 2、井网试验井网类型、形式、密度; 3、提高采收率方法试验; 4、各种增产措施及方法试验; 5、注水开发试验早注、晚注对比,合理 转注时间、不同注采井网。,石油大学,25,4开辟生产试验区 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。,井、资料井所没油大学完成的任务。,石,26,5、基础井网布置 primary well pattern 基础井网:在油藏描述及试验区开发试验研
12、 究的基础上,选择最可靠、最稳定的 油层(主力含油层)或层系,布置第 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; 兼探开发区的其它油层,解决探,有,时进行调整射孔投产。,石油大学,27,5、基础井网布置,所选目的层的条件: 1、油层稳定、物性好; 2、油层上下有良好隔层; 3、有足够储量。 井网部署: 1、在开发区总体规划的基础上进 行; 2、分布实施钻完后,暫不射孔, 及时进行油层对比,落实成果,必要,石油大学,小,结,(普查),地震 细测,试油 试采,初步 方案,正式 方案,全面投产,(初探),(详 探),(生产),基础井网,试验区,资料井,打探井,认识油田 概念设计
13、,开发油田 开发设计 28,29,油藏模型建立 reservoir model,建立模型的重点 精细有差别,开发决策的内容目标 可用资料信息的质量、数量 油气藏控制的程度,不同开发 阶段,油田开发阶段: 油田开发准备阶段; 主体开发阶段(低中含水期);,深度开发阶段油大学高含水期以,石 (,IOR,EOR,30,油藏模型建立,油,田,发,现,评,价,阶,段,方,案,计,设,油田开发 准备阶段,早期油藏描述,方,案,实,施,综,合,调,整,主体开发 阶段,中期石油油大藏学描述,和,油,田,废,弃,深度开发 阶段,精细油藏描述,石油大学,31,工程的初步设计。,油藏模型建立 开发准备阶段:(1)概
14、念设计阶段 conceptual design,油藏模型建立,开发准备阶段:(2)开发设计阶段 development design,石油大学,33,早期油藏评价模型建立 early reservoir description 一、重点研究内容和技术要求 1、确定油藏主要构造特征: 资料:地震资料、探井、评价井(层位标定) 成果:(1)油气层顶面及标准层构造图 (2)主断层断面图、 (3)分析主要断层对油气水分布的控 制作用;,石油大学,34,一、重点研究内容和技术要求,2、划分宏观的油气水系统 资料:录井、取心、钻杆测试、试油、试 井、测井 成果:划分油气水系统 确定油气、油水、气水界面和压
15、力 系统 含油面积、含气面积、水体体积 分析其形成和控制条件,石油大学,35,一、重点研究内容和技术要求,3、查明油气水物理化学性质 资料:取样分析资料(组分)、相态分析 成果:(1)油藏类型(以烃类性质为表征) (2)油气水性质平面分布图 (3)油气水性质剖面变化图,石油大学,36,一、重点研究内容和技术要求,4、搞清储层的主要展布特征及岩石物理参数 (1)地层划分和对比储层形态特征、参数空间分布 揭示多油层层间非均质性、分层开采 (2)“四性”关系分析确定测井解释方法和解释模 型(岩性、物性、含油性与电性关系) (3)划分储层和非储层界线储层分类分级 (4)求取有效厚度、孔隙度、含油气饱和
16、度确定 地质储量及储量分布 (5)储油物性、渗流特性、连续性、微观孔隙结构、 储量丰度 储层评价,石油大学,37,一、重点研究内容和技术要求,5、建立油藏概念模型 早期油藏评价描述最终成果 为储量计算 和开发方案编制提供一个油藏整体地质 模型和一些低级次的概念模型。 主力油层单砂体层内非均质模型; 各类油层典型的平面非均质模型; 全层系的砂体连续性及隔层分布模型; 全油藏整体地质模型。,石油大学,38,二、概念设计阶段和开发设计阶段的主要差别 1、资料占有与研究的侧重点差别: 概念设计:资料很少,要求的研究精度 低; 开发设计:补充了大量资料(开发资料 井、油层岩心剖面、室内岩心 实验、试采、
17、试验井组),石油大学,39,二、概念设计阶段和开发设计阶段的主要差别,2、主要目的差别: 概念设计:提高勘探程度、 提交探明储量、 开发可行性研究 开发设计:研究开发方案中的重大战略 问题(开发层系、开发方式、 井网布置、注采系统、采油速 度、稳产年限),石油大学,40,二、概念设计阶段和开发设计阶段的主要差别,3、研究精度差别: (1)构造描述方面: 概念设计:初步搞清油层组顶面和主要 断层的构造特征,编制构造 图(1:25000) 开发设计:较准确地确定构造形态,提 交油气层顶面构造图和主断 层的断面图(1:10000),石油大学,41,二、概念设计阶段和开发设计阶段的主要差别,(2)油气
18、水研究方面: 概念设计:初步划分宏观的油气水系统, 分析其控制条件,查明一般的 油气水物化性质和油层类型; 开发设计:验证和落实油气水系统和各项 具体内容,作出油气水系统的 平面边界图和主要参数的平 面、剖面变化图。,二、概念设计阶段和开发设计阶段的主要差别,(3)储层描述方面: 概念设计:初步地层划分和对比,确定储 层大的沉积类型(亚相),掌握 主力层物性参数的空间分布和宏 观趋势; 开发设计:确定详细的对比原则和方法, 储层微相和“四性关系分析”,储 层及储量丰度作出全面、详细评 物,石油大学,43,二、概念设计阶段和开发设计阶段的主要差别,(4)建立油藏地质模型方面 概念设计:模型简单,
19、以反映主力油层 的均一化和随机模型为主; 开发设计:模型准确,随机成分减少, 逐级建立主力层层内非均质、平 面非均质、全油藏整体地质模 型。,石油大学,44,第一章 油藏工程设计基础 1-2 油藏评价 (reservoir evaluation) 一、油藏类型及其模型 概念: 圈闭(trap)一种地质场所。这种地质场所能 阻止油气继续运移,并使油气聚集 起来形 成油气藏的地质场所。 油藏(reservoir)油在单一圈闭中具有同一压 力系统的基本聚集,为油藏。(气则气藏),石油大学,45,1-2 油藏评价 一、油藏类型及其模型 油气田受同一局部构造面积内控制的油 气藏的总和。 地质上的概念 地
20、理上:行政区域 经济上:基本建设的独立投资核 算单位,石油大学,46,1-2 油藏评价 (一)分类:根据圈闭(油藏成因) 1、构造油藏:(structural oil pool)地层变形(褶 曲)、变位(断层)所形 成的圈闭。 背斜油藏、断块油藏,玉门老油大学 油田,君庙,石,47,1-2 油藏评价 (一)分类:根据圈闭(油藏成因),石油大学,48,1-2 油藏评价,石油大学,49,1-2 油藏评价 2、地层油气藏:(stratigraphic reservoir)地层超覆 或不整合覆盖所形成的圈闭 古潜 山油藏,石油大学,50,1-2 油藏评价 3、岩性油气藏:(lithologic res
21、ervoir)由岩性尖灭 和砂岩透镜圈闭形成岩性尖灭、透 镜圈、生物礁油藏 老君庙油田西部围翼剖面,石油大学,51,1-2 油藏评价 4、特殊油气藏:(special reservoir)隐蔽油气藏 油藏分类一般原则: a)油藏的地质特征:包括油藏的圈闭、储集 岩、储集空间、压力等特征; b)油藏的流体及其分布特征 c)油藏的渗流物理特性:包括表面润湿性,相 对渗透率,饱和度、流体性质; d)油藏的天然驱动能量和驱动类型。,石油大学,52,1-2 油藏评价 渗透性 :低渗透、特低渗透 天然能量:边底水、气顶 饱和程度:未饱和、饱和、过饱和 原油粘度:稠油、常规稠油、高凝油 流体性质:凝析油、黑
22、油 储集空间:孔隙型、裂缝型、双重介质,53,地质模型流体渗流模型(注入工作,1-2 油藏评价 (二)油田开发模型,孔隙型 裂缝型 溶洞型,水、 气、 热、 化学剂,剂) 定量描述储层 介质结构特征和油藏,流体在三维空间的变,化和分布规律, 油藏开采 过程中的流体,渗流规律,孔隙结构,裂缝结构,溶洞结构,气藏 黑油 合结构 挥发油 石油大学,复,石油大学,54,(二)油田开发模型 几 种 典 型 的 油 藏 模 型 网,格,石油大学,55,(二)油田开发模型 黑油模型(black oil model)最常用于模拟因粘 滞力、重力和毛管力作用而引起的油、气、水 三相的等温流动。 “黑油”这一术语
23、用以表明油 和气为单相。此外尽管考虑了气体在油和水 中的溶解,但仍认为烃类相组成恒定不变。 组分模型(compositional model)除了考虑了各 相的流动方程外,还考虑了相组成随压力的变 化组分模拟软件适于挥发油和凝析气藏的动,态研究。,石油大学,56,(二)油田开发模型 热采模型(thermal model)考虑了流体流动 、热传递和化学反应,适用于模拟蒸汽驱、 蒸气吞吐和原地火烧过程。 化学驱模型(chemical-flooding model) 考虑 了由于扩散、吸附、分离和复杂相特征引起 的流体流动和质量传递,适合用于表面活性 剂驱、聚合物驱和三元复合驱的模拟。,岩),石油大
24、学,57,(二)油田开发模型,按空间维数来分 零维 一维 二维 三维 按流体相数来分 单相 两相,三相,按流体组分来分 单组分 两组分 N组分 按岩石类型来分 单重介质(砂岩),双重介质(碳酸,石油大学,58,1-2 油藏评价 二、储量计算 (reserves evaluation ) 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。 本讲讨论三个问题: 1、储量的分级 2、储量的测算模式 3、地质储量计算,石油大学,59,二、储量计算 1、储量的分级分类 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
25、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,石油大学,60,1、储量的分级分类 我国油气储量资源量分级分类表,石油大学,61,1、储量的分级分类 我国油气储量资源量分级分类表,石油大学,62,1、储量的分级分类 未开发探明储量(Undeveloped ) 指已完成评价钻探,并取得可靠的储量参,63,1、储量的分级分类 我国油气储量资源量分级分类表,负30,据。其相对误差应小于正石油大学 ,石油大学,6
26、4,1、储量的分级分类 我国油气储量资源量分级分类表,误差不超过正负50。,储量。是制定评油大学 探方案的依据。,价勘,石,65,1、储量的分级分类 我国油气储量资源量分级分类表,石油大学,66,1、储量的分级分类 我国油气储量资源量分级分类表,合理范围。,石油大学,67,二、储量计算 2、储量的测算模式 储量计算方法: (1)类比法(即经验法) (2)容积法 (3)物质平衡方法 (4)产量递减法 (5)矿场不稳定试井方法 (6)水驱特征曲线法 (7)统计方法,石油大学,68,2、储量的测算模式,研究方法,油藏状态,生产作业,开发阶段,钻前作业,类比法,容积法 动态法 模拟研究 物质平衡方法
27、递减趋势分析 估算变化幅度 实际采油量 采出油量估算变化幅度,废弃,石油大学,69,2、储量的测算模式 生产曲线 累积产量 估算变化幅度 实际采油量 采出油量估算变化幅度,石油大学,70,2、储量的测算模式 相对风险 估算变化幅度 实际采油量 采出油量估算变化幅度,生产曲线,生累积产量,石油大学,71,2、储量的测算模式,油藏状态,产作业,开发阶段,钻前作业,类比法,容积法 动态法 模拟研究 物质平衡方法 递减趋势分析 估算变化幅度 实际采油量 采出油量估算变化幅度,废弃,相对风险 研究方法,石油大学,72,2、储量的测算模式 储量综合评价标准 储量规模分类,石油大学,73,2、储量的测算模式
28、 储量丰度分类,石油大学,74,3、地质储量的计算,3.1 油田地质储量的计算,地质储,N = 100 Ah (1 S wi ) o / Boi,量 式中:N: 104 t ;Akm2 ;hm;m3/t,溶解气储,Gs = 10 4 NRsi,Gs,单储系,数,o106 t /km2,:SNA = N /( Ah),式中:量108m3 ; N 104 t ;Rsim3/t : 储量丰 o = N / A = 100h (1 S wi ) o / Boi 度,Bgi = =,式中:pi /Zi 原始视地层压力,MPa,石油大学,75,3.2 气田地质储量的计算,气田地质储,式中:G 10 m3
29、;Akm2 ;hm;,下标:i 原始条件;sc地面标准条件 取:pi 0.101MPa ;Tsc293 oK ;Z压缩因子,G = 0.01 AhS gi / Bgi,psc Z i T pi Tsc,V地下 V地面,Tsc 1 Pi T psc Z i,G = 0.01 AhS gi,Tsc 1 Pi,石油大学,76,3.2 气田地质储量的计算,当气藏地层压力 pi 下降到废弃压力 pa 时,得 可采储量:,),pa Z a,( T psc Z i,G R = 0.01 AhS gi,式中:pa /Za 放弃视油层压力,Mpa; GR 气藏开采储量,108 m3 .,77,计算原始天然气(单
30、相气态)储量 石油大学,3.3 凝析气田地质储量的计算 压 力 温 度,天然气量 Gci 凝析油量 Nci,78,3.3 凝析气田地质储量的计算,(1)容积法天然气(单相气态)总储量 设原始条件下单相气体占体积 Vp , 由状态方程 pVZnRT,得总物质(Vp)的量:,piV p Z i RT,nt =,ntkmol ;Vpm3 ;R0.0083159MPa.m3/(kmol.K),0. 01 AhS gi pi 0.008315 Z i T,G = 24.056 nt = 24.056 ,AhS gi pi Z i T 石油大学,G = 28.927,G108m3,石油大学,79,3.3
31、凝析气田地质储量的计算,(2)天然气储量 Gci 设已知生产气油比 GOR ,即1m3凝析油中有GOR方 气,,其质量:,GOR 24.056,ng =,ngkmol ;GORm3/m3 ;,o凝析油密度;Mo 凝析油分子量,1 m3 凝析油的质量:,1000 o M o,ng =,石油大学,80,3.3 凝析气田地质储量的计算,天然气的 mol 分 数: 天然气储量:,(2)天然气储量 Gci 平均分子量由经验关系式: M o =,44.29 o 1.03 o,ng ng + no,f g =,Gci = Gf g,(3)凝析油储量:,104 Gci o GOR,N ci =,108m3,1
32、04 t,石油大学,81,1-2 油藏评价 三、驱动方式及其开采特征 了解油藏特性,预测未来动态,必须掌握有关 油藏驱动机理的相关知识。有6种基本驱动机理:,(1)岩石及流体弹性,驱;,(2)溶解气驱;,(3)气顶驱动;,(4)水驱动;,(5)重力驱动;,(6)复合驱动。,(1)驱替效率最低;,(2)采收率530;,(3)采收率2040;,(4)采收率3575;,(5)采收率80;,(6)比溶解气高,比水驱低,石油大学,82,三、驱动方式及其开采特征 (弹性),(1)封闭弹性驱 (closed expansion drive) 形成条件:1、无边底水或边水不活跃; 2、Pi Pb 驱油机理:流
33、体和岩石颗粒膨胀;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:110 平均3,石油大学,83,三、驱动方式及其开采特征 (溶解 气) (2)溶解气驱动(solution gas drive) 形成条件:1、无气顶; 2、无边底水或边水不活跃; 3、Pi Pb 驱油机理:溶解气膨胀,石油大学,84,三、驱动方式及其开采特征 (2)溶解气驱动,石油大学,85,三、驱动方式及其开采特征(气顶),(3)气顶驱动(gas cap drive) 形成条件:1、由气顶; 2、无水驱或弱水驱; 3、Pi Pb 4、伴随溶解气膨胀 生产特 征:,石油大学,86,三、驱动方式及其开采
34、特征 一个气顶驱油藏生产数据 油藏压力 总气油比 日产油,石油大学,87,三、驱动方式及其开采特征(水驱),(4)水压驱动(water drive) 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 (边水充足) 弹性水驱:供液速度 采液速度 (无露头,边水不活跃) 水层露头 油井 油井 水 源,石油大学,88,三、驱动方式及其开采特征,油藏 边水驱,水,油藏 水 低水驱,水,弹性水驱生产特征,产液量 气油比,刚性水驱生产特特征,生产特 征: 油藏压力 产液量 油藏压力,气油比,石油大学,89,三、驱动方式及其开采特征 一个水驱油藏生产数据 油藏压力 总气油比 水
35、 油,产油量,石油大学,90,三、驱动方式及其开采特征(重力),(5)重力驱动(gravity drive) 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:,油层,气,油,油井位于构造底部油藏压力,次生气顶 气油比,石油大学,91,三、驱动方式及其开采特征(复合),(6)复合驱动 (complex drive) 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。,石油大学,92,三、驱动方式及其开采特征 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
36、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,要保存合理的油藏压力水 平。,石油大学,93,第一章 油藏工程设计基础 13 开发层系划分,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 本世纪四十年代开始重视对油层的划分和组合的研究,石油大学,94,13 开发层系划分,层间渗透率差别对 采收率的影响 室内实验结果,石油大学,95,13 开发层系划分,划分开发层系:就是把特征相近的油层组 合在一起,用独立的一套开发井
37、网进行开发,并 以此为基础进行生产规划、动态研究和调整。 一、多油层油田的非均质性特 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、压力系统差别,石油大学,96,6砂层组 7砂层组 89砂层组,239.7at 152.1at 224.1at,13 开发层系划分 二、开发层系划分的意义 举例:辽河马701井 三个主力层如图所示,73年投产,用一套井网合采; 80年9月测试各层压力如图示 Qo:2t/d , fw:95% , Pf:200at 调整:隔开二层,生产7砂组 Qo:97.8t/d ; fw:2.2%,97,4、适应采油采油工
38、艺技术石油大学 的要求。,发展,13 开发层系划分 二、开发层系划分的意义 1、有利于发挥个油层的作用,为油层比较均衡开采打 下基础,减少层间矛盾; 水驱油田,高K层水淹后,会加剧层间矛盾 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,Pfw反映高k/层 干扰:高渗透层的生产受到低渗透层的干扰 2、提高采油速度,缩短开发时间; 3、提高注水波及体积,提高最终采收率;,石油大学,98,h有 10 m,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。 (大庆)隔层厚度 3 米 4、要考虑到采油工艺技术水平,相邻油层尽可能组合在 一起。,13 开发层系划分 三、划分开
39、发层系的原则 1、同一层系内的油层物性应当接近,尤其渗透率要接 近。 2、一个独立的开发层系应具有一定的厚度和储量。,石油大学,99,第一章 油藏工程设计基础 14 井网与注水方式 第一个“五点井网注水”方案,在1924年 宾夕法尼亚的Bradford油田实施。1931年,注 水应用俄克拉何马,1936年又发展到得克萨 斯Fry油田。尽管如此,直到20世纪50年代 初,注水才真正得到广泛应用。,石油大学,100,14 井网与注水方式 本节讨论: 1、为什么选择注水? 2、注水时间的确定。 3、注采井网系统。,石油大学,101,14 井网与注水方式 一、为什么选择注水? 注水之所以被广泛地应用于
40、商业性开采石油, 主要出于下列原因: (1)水易于获得; (2)水对于低相对密度和中等相对密度的原油是 一种有效的驱替介质; (3)注水的投资和操作费用低,而利润大; (4)水注入地层相对容易; (5)水在油层中容易流动。,石油大学,102,14 井网与注水方式 二、注水时间的确定 1、注水类型 从注水时间分三类: 早期注水,晚期注水,中期注水 (1)早期注水 在油田投产的同时进行注水,或是在油层压力 下降到饱和压力之前就及时进行注水,使油层压力 始终保持保持在饱和压力以上或原始油层压力附,近。,石油大学,103,二、注水时间的确定 (1)早期注水 特点:(1)油层内不脱气,原油性质保持较好;
41、 (2)油层内只是油、水二相流动,渗流特征清 楚; (3)油井产能高自喷期长 (4)采油速度高较长的稳产期 缺点:投产初期注水工程投资较大,投资回收期长。 适用:地饱压差相对较小的油田。,二、注水时间的确定 (2)晚期注水,开采初期依靠天然能量开采,在溶解气驱之后注水。,特点:(1)驱动方式转为溶解气驱;,导致o 、J 、Qo、Rp (2)注水后,可能形成油气水三相渗流; 流动过程复杂 (3)产量不能保持稳定; 对脱气后o 高、含蜡量高的油田渗流条件恶化,优点:开发初期投资少,原油成本低。,能量,石油大学 105,二、注水时间的确定,(3)中期注水,初期依靠天然能量开采,当地层压力下降到饱和
42、压力以下,气油比上升到最大值之前开始注水。 特点:(1)随注水压力恢复,地层压力略低于饱和压,力,形成水驱混气油方式;,(2)注水后,地层压力恢复到饱和压力以上,可,获得较高产量。,优点:初期投资少,经济效益好;可保持较长稳产,期,不影响最终采收率。,适用:地饱压差较大、天然能量相对较大的油田。,石油大学 106,二、注水时间的确定,2、注水时机的选择,(1)根据油田天然能量的大小,原则:满足开发要求的前提下,尽量利用天然能量,边水活跃,边水驱满足开发要求不注水 地饱压差较大,有较大弹性能量不早期注水,(2)油田大小和对油田稳产的要求,小油田,储量小,不求稳产期长不早期注水 大油田,保持较长时
43、间稳产期宜早期注水,(3)油田的开采特点和开发方式,自喷采油注水时间早些,压力保持水平较高 机械采油不一定早期注水,压力保持低一些,石油大学,107,14 井网与注水方式 三、油田注水方式 注水方式(也称注采系统): 注水井在油层所处的地位和注水井 与生产井之间的排列关系。 注水方式分类: 边缘注水、切割(行列)注水、面积注水,三、油田注水方式(边缘) 1、边缘注水 (1)边缘注水: 把注水井布置在油水过渡带附近,内,外油水边 界油水边 界渡带 108,过,含油区,油,水,水 边水区,缘外注水:注水井布置在,外油水边界 缘上注水:注水井布置在 油水过渡带上 缘内注水:注水井布置在 内油水边界
44、石油大学,石油大学,109,三、油田注水方式 1、边缘注水 (2)适用条件: 适用于中小型油田,油层构造比较完整; 油层分布比较稳定,含油边界位置清楚; 外部和内部连通性好,流动系数高。 (3)优点: 油水边界比较完整,水线推进均匀; 控制比较容易,无水采收率和低含水采收率 高; 注水井少,注入设备投资少。,石油大学,110,三、油田注水方式 1、边缘注水 (4)缺点: 在较大油田的构造顶部效果差,易出现弹性 驱或溶解气驱。 井排产量递减 5:2:1 改善:边缘注水顶部点状注水 注入水利用率不高。 水向四周扩散,111,三、油田注水方式(行列) 2、切割注水(行列注水) (1)切割注水: 利用
45、注水井排将油藏切割成较小的面积, 成为独立的开发区域。 切割区:两相邻注水井排间的区域。 切割距:两相邻注水井排间的距离。 (2)适用条件: 油层大面积分布,有一定的延伸长度; 注水井排与生产井排连通性好;,较好的流动系数(kh/)。 石油大学,石油大学,112,三、油田注水方式 2、切割注水(行列注水) (3)优点: 根据地质情况,选择最佳切割方向及切割区的 宽度; 便于修改原来的注水方式; 切割注水面积注水 可以优先开采高产地带,使产量达到时间要 求。 (4)缺点: 不适应非均质严重的油田水线推进不均匀,注水井间干扰大吸水能力降低,113,三、油田注水方式 内部注水的其它几种形式,A.轴线
46、注水:注水井 沿构造轴线布置 B.环状切割注水:注 水井按环状分布 水井布在0.4R处 C.中央注水:沿R:200 300m圆周上布46口 水井,中央布12可 油井。 石油大学,(B),(A) (C),114,三、油田注水方式(面积) 3、面积注水 (1)面积注水: 把注水井按一定的几何形状均匀地布置在整个 开发区上。 切割注水的极限形式 特点:适应范围广,见效快,采油速度高 (2)适用条件: 油层分布不规则,延伸性差; 油层渗透性差,流动系数低; 面积分布大,构造不完整,断层分布复杂;,适用于强化采油。石油大学,石油大学,115,三、油田注水方式 3、面积注水 (3)优点: 所有生产井置于注
47、水井第一线,有利于油井受 效; 注水面积大,受效快; 油井有多向供水条件,采油速度高; 便于调整。 下面讨论常用的面积井网系统,石油大学,116,三、油田注水方式 面积井网布置系统 特征参数: m生产井数与注水井数之比. F每口注水井控制的面积. S钻井密度(每口井的控制面积)井网密度 井网形状: 三角形井网 正方形井网,石油大学,117,三、油田注水方式 面积井网布置系统 (一)正方形井网系统 以正方形井网为基础,井距:a;井距排距 (1)直线系统 M1:1 F2a2 Sa2,石油大学,118,三、油田注水方式 (一)正方形井网系统 (2)反五点系统 M1:1 ;F2a2 ;Sa2 (3)反九点系统 M3:1 ;F4a2 ;Sa2 (4)反七点系统斜七点 M2:1 ;F3a2 ;Sa2,石油大学,119,三、油田注水方式 (二)三角形井网系统 (1)直线系统 M1:1 ;F1.732a2 ; S0.866a2 (2)反七点系统 M2:1 ;F2.598a2 ; S0.866a2 (3)反九点系统 M3:1 ;F3.464a2 ; S
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