韩俊堂油气田开发方案设计.doc

中国石油大学（北京）远程教育学院2015年春季期末考试油气田开发方案设计学习中心：中原油田电大 姓名： 韩俊堂 学号：928365 一、题型本课程考核题型为论述题，10选5题。每题20分，试卷总分100分。二、题目1、论述开辟生产试验区的目的、任务、内容和原则。提示：参见教材第一章，结合自己的理解全面阐述生产试验区的各项内容。2、详细论述油气田开发的方针和原则，以及编写油气田开发方案涉及到的各个方面的内容。提示：参见教材第二章，重点说明油气田开发方案编制过程中涉及到的八方面内容。3、论述如何建立油气田开发方案综合模型。提示：参见教材第四章，重点说明三级两步建模的流程。4、论述油藏不同驱动方式的开采特征。提示：参见教材第五章，结合开采特征曲线进行论述。5、详细列举一种地质储量的计算方法。提示：参见教材第六章，列举一种自己熟悉的储量计算方法，对其涉及到的各项参数分别进行阐述。6、论述油气田的各类非均质，并提出有针对性的解决方案。提示：参见教材第七章，阐述流场非均质和流体非均质的特点，结合实际提出各种开发对策。7、论述合理划分与组合开发层系的目的、意义与原则。提示：参见教材第七章，结合自己的理解全面阐述。8、论述油田注水的意义及如何确定注水时间、注水方式和部署井网。提示：参见教材第八章，阐述油田注水涉及到的各方面内容。9、论述油气藏开发方案的经济评价原则。提示：参见教材第十章，结合自己的理解进行论述。10、论述如何做好油气藏经营管理，分析油气藏经营管理失败的原因、存在的问题及应对的建议。 提示：参见教材第十一章，以协同工作为出发点阐述在开发过程中的如何做好油气藏经营管理。三、要求答题时要求写清自己的系统学号和对应题目的序号和内容，每题要求论述内容不少于800字，段落清晰，字体统一。要求上传试卷为WORD文档，以自己系统学号为文件名称。四、评分标准1、如遇试卷雷同情况，抄袭与被抄袭者均按0分处理。2、详细论述油气田开发的方针和原则，以及编写油气田开发方案涉及到的各个方面的内容。提示：参见教材第二章，重点说明油气田开发方案编制过程中涉及到的八方面内容。答：油气田开发的方针多学科一体化，一体化就是将一些分散而多种多样的要素或单元合并组合成一个更加完整或协调的整体，产生协同效应。油气田开发的原则有： 1、在油田客观条件允许的条件下，完成国家对原油的生产计划；2、最充分地利用天然资源，保证获得较高的原油采收率；3、油田生产稳定时间长，且在尽可能高的产量水平上稳产；4、具有最高的经济效果，即用最少的人力、物力和财力消耗采出所需的石油。油田开发的核心是采油和采气一个含油构造经过初探发现具有工业油流以后，接着就要进行详探，并逐步深入开发，油田开发就是依据详探成果和必要的生产性开发实验，在综合研究的基础上，对具有工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资，使油田按预定的生产能力和经济效果长期生产，直至生产结束。 一个油田的正规开发经历三个阶段1、开发前的准备阶段：包括详探、开发实验等选取代表性的面积，选取某种开发方案，提前投入开发，取得经验，指导全油田的开发工作。主要任务是研究主力油层的分布，厚度和储量，孔隙度的大小和非均质的情况井网研究、生产动态规律研究确定合理的开采工艺2、开发设计和投产，其中包括对油层的研究和评价，全面布置开发井，注采方案和实施。3、方案实施过程中的调整和不断完善，由于油气埋藏在地下，客观上造成了在油田开发前不可能把油田的地质情况都认识得很清楚，这就不可避免地在油田投产后，会在某些方面出现一些原来估计不到的问题，使其生产动态与方案设计不符合，加上会出现对原来状况估计不到的问题，使其生产动态与开发方案设计不符合，因而我们在油田开发过程中就必须不断地对开发方案进行调整。油田开发的整个过程也就是一个对油田不断重新认识及开发方案不断调整和完善的过程。在编制开发方案时，应对以下几方面的问题作出具体规定1、确定采油速度和稳产期限一个油田必须以较快的速度生产以满足国家对石油的需要。但同时对稳产期或稳产期采收率有明确的规定。它们必须以油田的地质条件和工艺技术水平以及开发的经济效益为出发点。一般的稳产期采收率应满足一个统一的标准，即大部分的原始可采储量应在稳产期采出来。2、规定开采方式和注水方式在开发方案中必须对开采方式作出明确的规定，是利用什么驱动方式采油以及开发方式如何转化（如弹性驱转溶解气驱再转注水、注气等）。如果决定注水，应确定早期还是后期注水，而且还必须明确注水方式。3、确定开发层系一个开发层系，应是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，并且具有一定储量和生产能力的油层组合而成。每一套开发层系应用独立的一套井网开发，是一个最基本的开发单元，当我们开发一个多油层油田时，必须正确地划分和组合开发层系。一个油田要用那几套开发层系，是开发方案中一个重大决策，是涉及油田基本建设的重大技术性问题，也是决定油田开发效果的很重要的因素，必须慎重考虑和研究。4、确定开发步骤，开发步骤是指从布置基础井网开始一直到完成注水系统。对于多油层大油田，在通常情况下应包括如下几个方面：a、基础井网的布置基础井网是以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。它们是进行开发方案设计时作为开发区油田地质研究的井网。研究基础井网时要进行准确的小层对比工作，作出油砂体的详细评价，进一步为层系划分和井网布置提供依据b、确定生产井网和射孔方案根据基础井网，待油层对比工作作完以后，全面部署各层系的生产井网，依据层系和井网确定注采井井别并编制方案，进行射孔投产。c、编制注采方案在全面打完开发井网以后，对每一个开发层系独立地进行综合研究。在此基础上落实注采井别，确定注采层段，最后依据开发方案的要求编制出注采方案。d、确定合理的采油工艺技术和增注措施在方案中必须对油田的具体地质开发特点，提出应采用的采油工艺措施，尽量采用先进的工艺技术，使地面建设符合地下实际情况，使增注措施能充分发挥作用。从以上可以看出，合理的开发步骤，就是如何认识油田和如何开发油田的工作程序。油气田开发的主要内容有：制定开发原则；层系划分与组合；确定开发方式；确定单井产能及经济极限产能论证；确定井网部署、井距及开采速度；推荐方案及开发指标预测。首先作出1远景分析：获取勘探许可证，勘探组负责远景分析。根据地震资料和探井资料，推测前景或有前景的其它井位，估计勘探储量大小，寻求重大发现。2评估阶段：在此阶段，要进行评价井设计，确定储层的范围和性质。包括判断是否具有工业价值，估算地质储量，开发方案概念设计，数据采集最佳顺序及数据采集成本对比等。3开发决策：进行油藏工程研究和经济评价，编制油田开发方案，并制定适宜的实施方案。4前期作业：前期钻井作业、地面设施（海洋平台、油轮、管道）规划和建设。5生产阶段：最大限度提高单井产量，减缓产量的递减速度，延长稳产期。6废弃阶段：一旦生产不再经济可行，油田便被报废。从区域出发，进行盆地或凹陷的整体调查，了解地质概况，查明生、储油条件，指出油气聚集的二级构造带和局部构造情况，并估算油气地质储量，为进一步开展油气田工业勘探指出有利的含油构造，寻找和查明油气田，计算探明储量，为油气田开发做好准备。（1）、油田概况： 单一地质构造（或地层）因素控制下的同一产油气面积内的油气藏总和。一个油气田可能有一个或多个油气藏。在同一面积内主要主要为油藏的成油田，主要为气藏的称气田。按控制产油气面积内的地址因素，将油气田分为3类：构造性油气田。指产油气面积受单一的构造因素控制，如褶皱和断层。地层型油气田，区域背斜或单斜构造背景上由地层因素控制（如地层的不整合、尖灭和岩性变化等）的含油面积。复合型油气田。产油气面积内不受单一的构造地层因素控制，而受多种地质因素控制的油气田。（2）、油藏地质及描述： 油藏描述也称储集层描述，源自英文Reservoir Description。油藏描述是一项油气田综研究与评价的技术体系。它以地质学、构造学、沉积学、地震地层学以及油层物理学、渗流力学、数学地质学等相关学科为理论指导，综合应用地质、地震、测井、试油、试采等手段，最大限度地应用计算机技术，对油藏储层和流体的各种特征参数进行三维空间的定量描述和表征，建立三维油藏地质模型，为制定和优化开发方案提供可靠的依据。油藏描述是研究油藏储层和流体的各种参数在三维空间中的特征及分布状态的技术体系。对油藏描述概念进行理解：要以与研究油藏地质有关学科的最新理论为基础要以计算机及自动成图技术为手段，这是与传统油藏研究的主要区别综合运用地质、物探、测井、试油试采等各项资料。油藏描述发展历程1.以测井为主体的油藏描述(1970-1980)。油藏描述技术自二十世纪七十年代初由斯仑贝谢公司最早提出。它是以测井服务为目的，以“油藏描述讲座”形式向世界各地推出油藏描述技术服务。二十世纪七十年代末开始在文献出现“油藏描述”。主要研究内容包括：关键井研究；测井资料归一化；渗透率分析；参数集总与绘图。2.多学科协同油藏描述(1980-1990)。1985年将三维地震资料及VSP(垂直地震)资料引入油藏描述的测井井间相关研究中。斯伦贝谢公司油藏描述强调以测井为主体的模式化的技术，多学科的协同研究及最终的储层三维模型。主要研究内容包括：地质油藏描述技术；测井油藏描述技术；地震油藏描述技术；油藏工程油藏描述技术。3.多学科一体化描述（1990年-）。单一学科技术发展虽然进步很大，但各自都存在不利的方面，因而在1990年以来逐步向多学科一体化描述发展，提倡地质、物探、测井研究人员与油藏工程师协同工作，发展边缘科学及计算机的“地学平台”，以多种应用数学方法贯穿研究始终，应用地质、物探、测井、测试等多学科相关信息，以数据库为支柱，以计算机为手段，由复合型研究人员对油藏进行四维定量化研究并给以可视化描述、表征及预测的技术。这个时期油藏描述技术的发展具有以下特点：(1) 单井到多井的飞跃；(2) 定性半定量到定量的飞跃；(3) 单学科-多学科分体到多学科一体化的飞跃；(4) 研究过程自动化，成果可视化；(5) 现代数学的充分应用；(6) 复合型人才的出现。新技术新方法，主要有：1.复杂断块区的综合地质再认识2.微构造研究技术3.层次界面及流动单元研究技术4.细分沉积微相研究技术5.储层裂缝的精细表征技术6.精细油藏地质建模技术7.开发地震研究技术8剩余油描述技术油藏描述的发展趋势(1) 油藏描述宏观研究规模更大。研究热点：储层沉积体系分析方法和理论；层序地层学和层次界面分析法。(2) 微观研究更加精细。研究热点：流体流动单元研究；细分沉积微相；簿夹层研究等。(3) 定性向定量和预测方向发展。研究热点：“数字油藏”、“数字化油田”技术。(4) 单学科向多学科协同一体化方向发展(5) 油藏描述软件向多功能、综合性、一体化、四维动态模拟方向发展(6) 油藏描述过程向可视化方向发展(7) 油藏描述的功能越来越多，解决地质问题的能力越来越强。油藏描述的任务1. 阐明油藏的构造面貌；2. 沉积相和微相的类型与展布规律；3. 储集体的几何形态和大小；4. 储层参数分布和非均质性及微观特征；5. 油藏内流体性质和分布规律；6. 建立油藏地质模型(包括静态模型和预测模型)，计算石油储量、进行油藏综合评价和剩余油分布预测。油藏描述主要内容一、基础地质1.地层2.构造3.沉积(微)相4.成岩作用二、储层1.储层孔隙结构2.储层物性3.储层非均质性三、流体1.流体性质2.渗流特征四、流体运动1.能量与驱动2.油层伤害3.油、气、水流动规律（3）、油藏工程设计：划分开发层系，就是要把特征相近的油层组合在一起，用一套井网单独开采。那么具备什么特点的油层可组合在同一开发层系内呢？总结国内外在开发层系划分方面的经验教训，特别是大庆油田在层系划分方面的试验研究，得出合理地组合与划分开发层系应考虑的原则是：同一层系内各油层的性质应相近，以保证各油层对注水方式和井网具有共同的适应性，减少开采过程中的层间矛盾；一个独立的开发层系应具有一定的储量，以确保达到较好的经济指标；各开发层系间必须具有良好的隔层，以便在注水开发的条件下，层系间能严格地分开，确保层系间不发生窜通和干扰；同一开发层系内油层构造形态、油水边界、压力系统和原油物性应比较接近；应考虑当前的采油工艺技术水平，在分层开采工艺所能解决的范围内，应避免划分过细的开发层系，以减少建设工作量，提高经济效益；同一油藏相邻油层应尽可能组合在一起。（4）、钻井工程设计：石油、天然气勘探、开发中组织钻井施工的一项最基本的计划。分为地质设计、钻井口井设计、施工进度、费用预算四个部分。包括如下主要内容：井位的选择，设备选型，井身结构和套管程序的确定，钻柱设计及下部钻具组合，钻井参数的设计，钻井液的选择及参数设计，固井设计，井控设计，固控设计，地层孔隙压力监测，漏失试验，油气层保护，环境，安全生产，防喷要求及措施，施工进度计划，全井成本预算。钻井工程设计是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织生产和技术协作的基础，搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计的科学性，先进性关系到一口井作业的成败和效益。科学钻井水平的提高在一定程度上依靠钻井设计水平的提高。搞好钻井工程设计也是提高技术管理和加强企业管理水平的一项重要措施，是钻井生产实现科学化管理的前提。钻井工程设计应包括以下方面的内容：1.地面井位的选择及钻井设备的确定；2.井身结构的确定；3.钻柱设计与下部钻具的组合；4.钻井参数设计；5.钻井液设计； 6.油气井压力控制；7.固井设计。钻井设备可以按设计及分类细分为若干部件系统。这些系统可分为：1.动力系统；2.起升系统；3.井架及井架底座；4.转盘；5.循环系统；6.压力控制系统。（5）、采油工程设计：油井流入动态是指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。从单井来讲，IPR曲线表示了油层工作特性。因而，它既是确定油井合理工作方式的依据，也是分析油井动态的基础。本次设计油井流入动态计算采用Petrobras方法。Petrobras方法计算综合IPR 曲线的实质是按含水率取纯油IPR曲线和水IPR曲线的加权平均值。当已知测试点计算采液指数时，是按产量加权平均;预测产量时,按流压加权平均。（6）、地面工程设计：纯气层，有水气层，含凝析气油的气层应分别组合开发层组，每套层组的构造形态，气水（油）边界，储层性质，天然气性质，压力系统应大体一致，以保证各气层对开发方式和井网具有共同的适应性，减少开发过程中的层间矛盾。2.划分出的每套层组都应具备一定的储量和单井产能，每个开发层系的储量和产能满足开采速度和稳产期的需要3.不同层系之间需要良好的隔层加以分开4.同一层系的开发层组跨度不宜过长，上中下层的地层差要维持在合理范围内，使各产层均能正常生产。（7）、经济评价：开发的核心是采油和采气一个含油构造经过初探发现具有工业油流以后，接着就要进行详探，并逐步深入开发，油田开发就是依据详探成果和必要的生产性开发实验，在综合研究的基础上，对具有工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资，使油田按预定的生产能力和经济效果长期生产，直至生产结束。个油田的正规开发经历三个阶段、开发前的准备阶段：包括详探、开发实验等选取代表性的面积，选取某种开发方案，提前投入开发，取得经验，指导全油田的开发工作。主要任务是研究主力油层的分布，厚度和储量，孔隙度的大小和非均质的情况井网研究、生产动态规律研究确定合理的开采工艺开发设计和投产，其中包括对油层的研究和评价，全面布置开发井，注采方案和实施。方案实施过程中的调整和不断完善，由于油气埋藏在地下，客观上造成了在油田开发前不可能把油田的地质情况都认识得很清楚，这就不可避免地在油田投产后，会在某些方面出现一些原来估计不到的问题，使其生产动态与方案设计不符合，加上会出现对原来状况估计不到的问题，使其生产动态与开发方案设计不符合，因而我们在油田开发过程中就必须不断地对开发方案进行调整。油田开发的整个过程也就是一个对油田不断重新认识及开发方案不断调整和完善的过程。在编制开发方案时，应对以下几方面的问题作出具体规定、确定采油速度和稳产期限一个油田必须以较快的速度生产以满足国家对石油的需要。但同时对稳产期或稳产期采收率有明确的规定。它们必须以油田的地质条件和工艺技术水平以及开发的经济效益为出发点。一般的稳产期采收率应满足一个统一的标准，即大部分的原始可采储量应在稳产期采出来。规定开采方式和注水方式在开发方案中必须对开采方式作出明确的规定，是利用什么驱动方式采油以及开发方式如何转化（如弹性驱转溶解气驱再转注水、注气等）。如果决定注水，应确定早期还是后期注水，而且还必须明确注水方式。确定开发层系开发层系，应是由一些独立的上下有良好隔层，油层性质相近动方式相近，并且具有一定储量和生产能力的油层组合而成。（8）、方案实施要求。每一套开发层系应用独立的一套井网开发，是一个最基本的开发单元，当我们开发一个多油层油田时，必须正确地划分和组合开发层系一个油田要用那几套开发层系，是开发方案中一个重大决策，是涉及油田基本建设的重大技术性问题，也是决定油田开发效果的很重要的因素，必须慎重考虑和研究。确定开发步骤，开发步骤是指从布置基础井网开始一直到完成注系统。对于多油层大油田，在通常情况下应包括如下几个方面：a、基础井网的布置基础井网是以某一主要含油层为目标而首先设计的基本生产井注水井。它们是进行开发方案设计时作为开发区油田地质研究的井网。研究基础井网时要进行准确的小层对比工作，作出油砂体的详细评价，进一步为层系划分和井网布置提供依据b确定生产井网和射孔方案根据基础井网，待油层对比工作作完以后，全面部署各层系的生产井网，依据层系和井网确定注采井井别并编制方案，进行射孔投产。 c、编制注采方案在全面打完开发井网以后，对每一个开发层系独立地进行综合研究。在此基础上落实注采井别，确定注采层段，最后依据开发方案的要求编制出注采方案。d、确定合理的采油工艺技术和增注措施在方案中必须对油田的具体地质开发特点，出应采用的采油工艺措施，尽量采用先进的工艺技术，使地面建设符合地下实际情况，使增注措施能充分发挥作用。从以上可以看出，合理的开发步骤，就是如何认识油田和如何开发油田的工作程序。重视油藏开发整体性、连续性和长期性的特点所谓整体性是指一个油藏或一个单元，从油藏开发来说是一个整体，采油井与注水井之间有着相互紧密的联系，油井之间也有着协同的关系，共同组成油藏或开发单元的整体。考虑效果应该是看整体的效果，当单井短期的效果与整体效果相矛盾时，就不能只顾个别井的情况，所以强调决策应着眼整体是非常重要的。所谓连续性是反映开采历史是连续的，不能分割的。这个阶段的措施，既继承了上个阶段的结果，又将要影响下一个阶段。油藏开发走上步看下步是非常重要的一个阶段，一年半年所采取的措施不当或造成失调，就需经过二个时期的调整，才能再纳入正常开发轨道，因此要求每年的、各阶段的决策都必须正确，否则就可能影响总目标的实现。所谓长期性是指整个开发过程需经过较长的时间才能将预计的可采储量采出来；为此要按油藏特点划分好开发阶段，分阶段动用储量，采出可采储量；阶段不同；可采储量的对象状况不同，所需的工艺技术甚至开采方法也不尽相同。因此只有分阶段决策才有利于高效地采出可采储量。3、论述如何建立油气田开发方案综合模型。提示：参见教材第四章，重点说明三级两步建模的流程。答：组分模型：除了考虑了各相的流动方程外，还考虑了相组成随压力等条件的变化组分模拟软件适于挥发油和凝析气藏的动态研究。黑油模型：用于模拟因粘滞力、重力和毛管力作用而引起的油、气、水三相的等温流动的模型。指以已知的信息为基础，以随机函数为理论，应用随机模拟方法，产生可选的、等概率的储层模型的方法，即对井间未知区应用随机模拟方法给出多种可能的预测结果。常规地质模型的建立技术流程为三级两步建模：三级：单井地质模型；二维地质模型（平面、剖面）；三维地质模型。两步：储层骨架模型的建立；属性模型的建立。（一）单井地质模型单井模型：用来研究井剖面上砂体的厚度、韵律特征、物性变化及其剖面非均质性。模型目的：建立单井模型就是把井筒中得到的各种信息，转换为所需的开发地质的特征参数，尽可能地建立每口井表示各种开发地质特征的一维柱状剖面。九项属性和参数：划分：渗透层、有效层、隔层；判别：产油层、产水层、产气层；参数：渗透率、孔隙度、流体饱和度。流动单元定义：为横向上和垂向上连续的具有相似的渗透率、孔隙度和层理特征的储集层，在该单元的各部位岩性特点相似，影响流体流动的岩石物理性质也相似。这里的岩石物理性质，主要是指孔隙度和渗透率。建立把各种储层信息转换成开发地质特征参数的解释模型。在单井模型的建立中，测井资料是其主要的信息来源，同时结合岩芯分析与化验、试油、试采资料，难点为渗透率的解释。根据油藏的“四性”关系，选择合适的测井信息，建立简易的解释模型，提高测井解释精度。测井解释结果仍然要用岩芯、测试等直接资料来标定和检验。单井地质模型分以下几个步骤来完成：1、标识砂层在剖面上的深度及砂层厚度测井。2、在砂体内部按物性特征进行细分段。同一小段内部物性基本一致或差别很小；相邻小段的物性有较明显的差别；分段不能太薄或太厚。3、在各小段上标识厚度并计算其平均孔隙度、渗透率。4、夹层的划分。按照小段物性特征，用一个地区的物性下限截止值作为标尺，划分出层内夹层。5、计算并标识砂层的平均物性二次加权平均。6、标定油、气、水层测井解释成果，试油结果。二维地质模型是表示两度空间的非均质模型，包括平面模型和剖面模型两种类型。1平面二维模型（层模型）所谓层模型，实际上是单层砂体的平面分布形态、面积、展布方向、厚度变化和物性特征的综合体。对于块状砂体油田，这一模型可以不建立或只进行粗略的表征；而对于层状油藏，这一模型的建立则显的尤为重要。2剖面模型剖面模型是反映层系非均质性的内容，包括：各种环境的砂体在剖面上交互出现的规律性，砂体的侧向连续性，主力层与非主力层的配置关系，以及各种可能的变化趋势等内容。（三）三维地质模型在三维空间内描述储层地质体及储层参数的分布，就是在储集体骨架模型内定量给出各种属性参数的空间分布。建立地质模型的核心问题是井间参数预测，如何依据已有井点（控制点、原始样本点）的参数值进行合理的内插和外推井间未钻井区（预测点）的同一参数值。（1）储层骨架模型的建立储层骨架模型是在描述储层构造、断层、地层和岩相的空间分布基础上建立起来的，主要表征储层离散变量的三维空间分布。储层骨架模型是由断层模型和层面模型组成。建模一般是通过插值法，应用分层数据，生成各个等时层的顶、底层面模型，然后将各个层面模型进行空间叠合，建立储层骨架模型。（2）属性模型的建立属性模型是在储层骨架模型基础上，建立储层属性的三维分布。对储层骨架模型（构造模型）进行三维网格化，然后利用井数据和地震数据，按照一定的插值（或模拟）方法对每个三维网格进行赋值，建立储层属性的三维数据体。三维空间赋值的结果形成一个三维数据体，对此可进行图形变换，以图形的形式显示出来。储层属性：1.离散的储层性质沉积相、储层结构、流动单元、裂缝积相2.连续的储层参数变化孔隙度、渗透性、含油饱和度油藏数值模拟是应用数学模型把实际的油藏动态重现一遍，也就是通过流体力学方程借用大型计算机，计算数学的求解，结合油藏地质学，油藏工程学重现油田开发的实际过程，来解决油田实际问题。优点：廉价，简便，适用面广，形象。油藏数值模拟的过程。1、建立数学模型；以渗流力学为基础建立数值模型，即通过一组方程组，在一定的假设条件下，考虑油藏构造形态、断层位置、砂体分布、储层孔渗饱等参数的变化；流体高压物性变化；不同岩石类型；不同渗流驱替特征曲线（相渗）；井筒垂直管流等描述油藏真实的物理过程。主要包括：运动方程、状态方程和连续方程。建立数学模型来模拟油藏内流体的渗流特性，常用到下面的物理原理。（1）质量守恒原理：根据质量守恒原理，在所研究的范围内，流入和流出的质量流量这差必等于该项时间控制体内质量积累的总和；（2）能量守恒原理：研究非等温流体时要用能量守恒原理，但通常模型一般考虑为等温条件下的模型；（3）达西定律：达西定律是描述流体流带与压力梯度之间关系的基本规律；（4）状态方程：研究可压缩流体和岩石时要考虑状态方程。2、数学模型离散化；用离散化方法将偏微分方程组转化为有限差分方程组，将其非线性系数线性化，得到线性方程组，然后求解。数学模型离散化主要步骤：将渗流区域剖分成单元，然后将单元按一定顺序排列；用网格结点的压力（或饱和度）等代替压力函数（或饱和度函数）；从微分方程出发，建立起每个网格结点的压力（或饱和度）与其周围网格结点的压力（或饱和度）之间的关系式，将其线性化得到线性关系式；把每个网格结点上所建立的方程和在一起，再利用定解条件，使之成为存在唯一解的方程组。解这个方程组，得到各网格结点的未知压力和饱和度。3、建立线性方程组；数学模型建立后，线性方程组的求解是油藏数值模拟方法中最核心的步骤之一，而对模型进行数值求解的第一步是偏微分方程离散化，使之产生线性的或非线性的代数方程组，方程组的线性或非线性是由问题本身的性质以及有限差分近似的性质（系数的显式或隐式处理），以便进行数值计算。其方法有：有限差分法和有限单元法。求解线性代数方程组所用的方法有直接法和迭代法两大类，直接法常用的有高斯消元法、高斯-约当降阶法、Crout 分解法、主元素法、D4 方法等；迭代法常用的有交替方向隐式方法、超松弛方法、强隐式方法等。4、线性方程组求解；线性的偏微分方程式或者方程组可以直接求解。但油藏模拟中的多相渗流方程组常常是非线性的，即使通过有限差分近似法得到的是个非线性方程组，也可以通过线性化方法来将其转化为线性形式，或者还可以用某种迭代的方法进行求解。在油藏数值模拟中，常用的线性化方法有显式方法、半隐式方法、全隐式方法等。当前最常用的两种求解方法是IMPES方法和Newton-Raphson 方法。在Newton-Raph-son 方法中，流动方程的有限差分形式中的各项展开成当前迭代级的各项之和，再加上一项在迭代过程中与初始未知变量有关的各项的变化量。为了计算这些变化量，必须计算方程中各项的导数数值解或解析解。这些导数存储在加速矩阵或Jacobian 矩阵中。5、编写计算机程序。将各种数学模型的计算方法编制成计算机程序，以便用计算机进行计算得到需要的各种结果。5、详细列举一种地质储量的计算方法。提示：参见教材第六章，列举一种自己熟悉的储量计算方法，对其涉及到的各项参数分别进行阐述。答：油、气储量是油、气油气勘探开发的成果的综合反应，是发展石油工业和国家经济建设决策的基础。油田地质工作这能否准确、及时的提供油、气储量数据，这关系到国民经济计划安排、油田建设投资的重大问题。油、气储量计算的方法主要有容积法、类比法、概率法、物质平衡法、压降法、产量递减曲线法、水驱特征曲线法、矿场不稳定试井法等，这些方法应用与不同的油、气田勘探和开发阶段以及吧同的地质条件。储量计算分为静态法和动态法两类。静态法用气藏静态地质参数,按气体所占孔隙空间容积算储量的方法,简称容积法;动态法则是利用气压力、产量、累积产量等随时间变化的生产动态料计算储量的方法,如物质平衡法(常称压降法)、弹性二相法(也常称气藏探边测试法)、产量递法、数学模型法等等。容积法：在评价勘探中应用最多的容积法，适用于不同勘探开发阶段、不同圈闭类型、储集类型和驱动方式的油、气藏。容积法计算储量的实质是确定油（气）在储层孔隙中所占的体积。按照容积的基本计算公式，一定含气范围内的、地下温压条件下的气体积可表达为含气面积、有效厚度。有效孔隙度和含气饱和度的乘积。对于天然气藏储量计算与油藏不同，天然气体积严重地受压力和温度变化的影响，地下气层温度和眼里比地面高得多，因而，当天然气被采出至地面时，由于温压降低，天然气体积大大的膨胀（一般为数百倍）。如果要将地下天然气体积换算成地面标准温度和压力条件下的体积，也必须考虑天然气体积系数。容积法是计算油气储量的基本方法，但主要适用与孔隙性气藏（及油藏气顶）。对与裂缝型与裂缝溶洞型气藏，难于应用容积法计算储量。纯气藏天然气地质储量计算G = 0.01A h (1-Swi)/Bgi= 0.01A h (1-Swi)Tscpi/ (T PscZi)式中，G- 气藏的原始地质储量，108m3; A- 含气面积, km2; h- 平均有效厚度, m; - 平均有效孔隙度,小数； Swi - 平均原始含水饱和度,小数； Bgi - 平均天然气体积系数 Tsc - 地面标准温度，K；（Tsc = 20C） Psc - -地面标准压力， MPa; （Psc = 0.101 MPa） T - 气层温度，K； pi - 气藏的原始地层压力, MPa; Zi -原始气体偏差系数，无因次量。凝析气藏天然气地质储量计算Gc= Gfgfg = ng/(ng+ no)= GOR / ( GOR + 24056o/Mo)式中，Gc - 天然气的原始地质储量， 108m3; G- 凝析气藏的总原始地质储量，108m3; fg- 天然气的摩尔分数；ng - 天然气的摩尔数, kmol；no - 凝析油的摩尔数, kmpl；GOR - 凝析气井的生产气油比，m3/ m3; o - 凝析油的相对密度; Mo -凝析油的相对分子质量，可由经验关系式确定：储量参数的确定容积法储量计算公式中，含气面积、有效厚度、有效孔隙度、含油饱和度原油密度、原油体积系数、天然气体积系数为重要的油、气藏地质参数确定有效储层的关键,是对有效储层的下限标准进行研究。下限标准分为岩性、物性、含油气性和电性“四性”标准。其中,电性标准是划分有效储层厚度的操作标准,即通过测井多参数判别法(如孔隙度、饱和度与泥质含量的多参数费歇尔判别法)与试油资料相结合建立的气、水、干层判别标准;物性标准主要包括孔隙度、渗透率和原始含水饱和度3个参数。而这些参数下限只有当转换成电性标准后,才有广泛的应用价值,因为从地层中取得信息最多、且具连续性,非测井资料莫属。在确定有效储层下限标准时,必须重视储层岩性、物性和孔隙结构及裂缝发育程度对产气能力的影响。当裂缝发育时,即便是储层基质孔隙很低,一旦被裂缝沟通,产能将大大提高。这时,要合理地确定基质孔隙的有效下限,就必须对储层的裂缝发育程度与分布规律进行综合研究与描述。当有效储层的下限确定之后,容积法计算储量的关键,是对含气面积、有效厚度、有效孔隙度、原始含气饱和度、原始天然气体积系数等参数的确定。其中,最重要的参数是含气面积、有效厚度、有效孔隙度。1)对于孔隙型或裂缝孔隙型层状构造圈闭气藏,主要是通过圈定气水界面的方法确定含气面积2)对于地层（岩性）符合圈闭气藏，由于圈闭较前一种复杂,除需要气水界面外,还要确定岩性及地层的变化与缺失,综合圈定气藏含气面积3)岩性圈闭气藏,主要是通过地震圈定岩性边界、试井探边测试法确定含气面积2 有效厚度应以气水界面或气层识别为基础,综合测试成果,用测井“四性”关系划分。通常采用在整个储集岩剖面中截去不具备产气能力的部分,即得有效厚度。主要有如下方法: 1) 岩性物性分析方法:SwiK、Swi气藏高度组合法、J函数法、Kh法2 )测井统计图版法统计图版法、参数判别法3) 测井多参数判别法:孔隙度、饱和度与泥质含量的多参数费歇尔判别法有效孔隙度储量计算中所用的有效孔隙度是指有效厚度层段内的地下有效孔隙度。有效孔隙度可直接用岩心分析资料,一般要作压实校正;也可用测井解释确定,关键是要用岩心孔隙度进行标定,并作相关分析。测井解释孔隙度与岩心分析孔隙度的相对误差不得超过8%。裂缝孔隙型储层,必要时应分别确定基质孔隙度和裂缝、溶洞孔隙度。3 原始含气饱和度及其他参数根据新的储量规范,大型以上气藏,用测井解释资料确定含气饱和度时,应有油基泥浆取心或密闭取心分析验证,绝对误差5个百分点(特殊情况除外);中型以上气藏应有实测的岩电实验数据及合理的地层水电阻率资料;用毛管压力资料时,应取得有代表性的岩心分析资料进行J函数等处理;裂缝孔隙型储层可分别确定基质含气饱和度和裂缝、溶洞含气饱和度;低渗透储层水基泥浆取心分析的含水饱和度,可作为计算含气饱和度的依据。在天然气储量计算中,天然气体积系数及其他相关参数,由原始地层压力、地层温度、原始天然气偏差系数、地面标准压力和标准温度及天然气流体性质参数等综合确定的,因此要在完井及试油中取全取准这些相关资料。在勘探评价时期，探井较少时，不足以对储量参数的分布进行平面成图或三位建模，因而主要应用参数平均值计算储量。而在井资料较多，特别是开发井网完成后，有条件研究储量参数的平面或三维分布，应该建立相应的油藏地质模型，并给予模型计算储量，这样可大大提高计算精度。 所谓储量参数平面模型，是指网格化的储量参数平面分布图，即按一定的间隔将研究区划分成众多的网格，每个网格赋予一个储量参数值，这样，在储量计算中，就不是应用计算单元的平均值计算储量，二是按网格计算储量，计算精度可大为提高。在基于二维模型的储量计算中，要求编绘有效厚度分布图、有效孔隙度分布图、含油饱和度分布图等，一般还需要编制渗透率分布图。= NAihiiSo/BoiN 原油地质储量，t Ai- 含油网格大小，m2；hi- 含油网格大小有效厚度，m; i- 含油网格大小有效孔隙度，小数; n- 含油网格数So 平均原始含油饱和度，小数; - -平均地面脱气原油密度，g/cm3; Boi- 平均地层原油体积系数，无量纲。基于三维储量参数计算三位模型的储量计算是要建立三维储量参数分布图模型。与基于平均值和二维模型的储量计算方法不同的是，在基于三位模型的储量计算方法中，没有含有面积和有效厚度的概念，而代之以有效体积，即有效含油体积。有效体积则用有效网格来表达，即为对工业行油流有贡献的网格，有效网格可通过有效厚度截止值进行判别。对于三位模型中的任意网格，若网格参数值大于或等于截止值则为有效网格，取值为以，否则为无效网格，取值为0。6、论述油气田的各类非均质，并提出有针对性的解决方案。答：储层非均质性、层系划分储层非均质性：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。层系划分：就是把特征相近的油层组合在一起，用独立的一套开发井网进行开发，并以此为基础进行生产规划、动态研究和调整。介质（流场）非均质从宏观到微观的6个层次，宏观非均质：层间非均质、平面非均质、层内非均质；微观非均质：孔间非均质、孔道非均质、表面非均质。宏观非均质性1、层间非均质性：是对一套砂泥岩间互的含油层系的总体研究。属层系规模的储层描述。包括各种沉积环境的砂体在剖面上交互出现的规律性，以及作为隔层的泥质岩类的发育和分布规律，即砂体的层间差异。如砂体间渗透率的非均质程度的差异。2、平面非均质：是指一个储层砂体的几何形态、规模、连续性，以及砂体内孔隙度、渗透率的平面变化所引起的非均质性。它直接关系到注入剂的波及效率。1）砂体几何形态砂体几何形态是砂体各向大小的相对反映。砂体几何形态的地质描述一般以长宽比进行分类。席状砂体：土豆状砂体：带状砂体：鞋带状砂体：不规则砂体：2）砂体规模及各向连续性重点研究砂体的侧向连续性。一般描述砂体长度，砂体宽度或宽厚比，也可用钻遇率来表征。按延伸长度可将砂体分为五级：一级：砂体延伸大于2000m，连续性极好。二级：砂体延伸16002000m，连续性好。三级：砂体延伸6001600m，连续性中等。四级：砂体延伸300600m，连续性差。五级：砂体延伸小于300m，连续性极差。钻遇率：表示在一定井网下对砂体的控制程度。钻遇率=（钻遇砂层井数总井数）1003）砂体的连通性指砂体在垂向上和平面上的相互接触连通。可用砂体配位数、连通程度和连通系数表示。砂体配位数：与某一个砂体连通接触的砂体数。连通程度：指连通的砂体面积占砂体总面积的百分数。连通系数：连通的砂体层数占砂体总层数的百分比。4）砂体内孔隙度、渗透率的平面变化及方向性研究孔隙度、渗透率及渗透率非均质程度的平面等值线图，表征其平面变化。研究的重点是渗透率的方向性，它直接影响到注入剂的平面波及效率。3、层内非均质：是指一个单砂层规模内垂向上的储层性质变化。包括层内垂向上渗透率的差异程度、最高渗透率段所处的位置、层内粒度韵律、渗透率韵律及渗透率的非均质程度、层内不连续的泥质薄夹层的分布。层内非均质性是直接控制和影响单砂层储层内注入剂波及体积的关键地质因素。储层的微观非均质性：是指微观孔道内影响流体流动的地质因素，主要包括孔隙、喉道的分布，孔隙结构特征、粘土基质及沙粒排列的方向等。层次的非均质性对开发效果的影响，及其对策，层间非均质：层系组合、细分注水；平面非均质：合理井网、井距；层内非均质：调剖、堵水、改变液流方向；孔间非均质：封堵大孔道、调剖、堵水；孔道非均质：化学处理、三次采油；表面非均质：化学处理、三次采油。流场6个非均质层次影响油田采收率4大系数的关系。 水淹厚度系数主要受层间非均质和层内非均质（纵向上）的影响； 水淹面积系数主要受平面非均质和层内非均质（方向上）的影响； 孔隙利用系数主要受孔间非均质和表面非均质的影响；孔隙驱油效率主要受孔道非均质和表面非均质的影响。开发层系划分的原则。（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。（3）、各开发层系间必须具有良好的隔层。（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。8详述油田注水的意义及如何确定注水时间、注水方式和部署井网。提示：参见教材第八章，阐述油田注水涉及到的各方面内容。答：一、油田注水生产概述(一)油田注水的意义和方式1油田注水的意义油田投入开发后，如果没有相应的驱油能量补充，油层压力将随着开发时间，逐渐下降，引起产量下降，使油田的最终采收率下降。通过油田注水，可以使油田能量得到补充，保持油层压力，达到油田产油稳定，提高油田最终采收率的目的2油田注水方式简介根据油田面积大小，油层连通情况，油层渗透性及原油粘度等情况，可选择不同的注水方式。(1)边外注水在含油层外缘以外打注水井，即在含水区注水。注水井的分布平行于含油层外缘，采油井在含油层内缘的内侧，并平行于含油内缘。边外注水对于面积不太大、油层连通情况好、油层渗透性好、原油粘度不大的油藏比较合适。(2)边内注水鉴于边外注水不适合大油田，提出边内注水方式，即在含油范围内，按一定方式布置注水井，进行油田开发。边内注水又分以下形式：行列式内部切割注水：即用注水井排将油藏人为地分割成若干区，每个区是一个独立的单元，在两排注水井之间布置成排的油井。环状注水或中央注水：注水井呈环状布置在油藏的腰部，所以又称腰部注水，适用于面积不太大，油藏外围渗透性变差，不宜边外注水的油藏。如边外渗透性好，也可以同时配合以边外注水。面积注水：注水井和生产井按一定几何形状均匀分布方法为面积注水。它是一种强化注水的方法。按注水井与生产井的井数比例和相互配布位置的不同，可构成不同的注水系统，如三点法、四点法、五点法、九点法等等，这种方法注水可使一口生产井受多口注水井的影响，采油速度比较高。3注水时间和压力开始注水的时间和保持压力的水平 这直接影响油田建设和经济效益。确定油层压力保持水平时，要充分利用天然能量，以实现用最简便、最经济的方法开发油田。同时要使油藏保持的压力足以满足一定采油速率的要求，还要使油、气、水在地下的运动状态有利于提高采收率。一般认为，在能达到要求的采油速率时，以油层压力降至饱和压力附近开始注水，较为适宜。 注水方式和井网 依据油藏的构造形态、面积大小、渗透率高低、油、气、水的分布关系和所要求达到的开发指标，选定注水井的分布位置和与生产井的相对关系，称注水方式，它确定了水驱油的方向和油井受效特点。注水方式有：对有边水活动、面积较小的油田，油水区间的传导性能较好时，往往沿油水边界附近布置注水井，形成环状注水，也叫边外注水；对面积较大、储层连片情况较好、渗透率较高的油田,注水井排切割油藏,形成行列注水；对面积较大、储层连片较差、渗透率较低的油藏，生产井和注水井按照一定几何图案，互相间隔地排列，称面积注水。另外，还有注水井分布比较灵活的点状注水、选择性注水等，这些方式也叫边内注水。4注水比例为使油井充分受到注水效果，达到所需要的采油速率和所要求的油层压力，还需确定井和井间的距离（井距）,确定井距时,以大多数油层都能受到注水作用为原则。注水井和油井的井数比例和分布形态,称为井网,如面积注水井网有五点法 (注水井与生产井的比例为1:1)、四点法（比例为1:2）、反九点法（比例为1:3）等。 通常，依据油井的产油能力、注水井的吸水能力和要求达到的采油速率、采收率、开采年限等，来对比、分析注水强度不同和布井方式不同的各种注水井网的开发效果，从中选用最佳的井网形式。注水井的吸水能力主要取决于油层渗透率和注水泵压，为使油层正常吸水，注水泵压应低于油层破裂压力。5调整吸水剖面注水过程中要经常调整注水井的吸水剖面，改造吸水少的中、低渗透层，控制影响其他层吸水的特高吸水层，使更多的油层按照需要吸水，以提高注入水的体积波及系数，采油井也要定期监测产油剖面，了解各油层工作状况，以便采取措施