§4--3开发层系划分与开发方式.ppt

4-3开发层系划分与开发方式选择,开发层系划分和开发方式选择，是油藏开发设计中两个基本的问题。只有在划分确定出开发层系并选定开发方式以后，才能够进行油藏开发诸如井网、井距等的进二步设计。 一、开发层系划分 1层状多层油藏划分开发层系的重要性 (1)单层油藏与多层油藏 油藏在剖面上的层数与厚度千差万别，根据油藏剖面上的层数与厚度差异，可以将油藏划分为如下两种类型：单层油藏与多层油藏。,开发层系划分,单层油藏是指油藏储层仅有一个渗透层的油藏。这种油藏内部无稳定隔层，油藏从顶到底具较好的水动力连通。 单层油藏可进一步划分为层状单层油藏和厚层块状油藏两类：它们都是剖面连通的单油层油藏；其区别在于层的厚度和层内储渗空间的分布特征。单层油藏油层厚度一般不大，为几至十几米，层内储渗空间比较均质或变化较规律。厚层块状油藏储层厚度很大，多为几十至几百米，储集层内幕复杂，层内常有不稳定的岩性隔挡，层内非均质性十分严重。绝大多数潜山油藏、绝大多数火山岩变质岩油藏以及多数碳酸盐岩油藏属于块状油藏。,开发层系划分,多层油藏：为剖面上有较好隔层的多个油层叠置形成的油藏。绝大多数砂岩油藏属于此种类型。，它们也常称为层状多层油藏，以显示其砂泥岩间互的剖面特征。 (2)多层油藏的层间差异性决定划分开发层系的必要性 从已经发现的多层油藏的层数分布看，从几层到几十上百层的油藏都有。尤其我国主要油田都为陆相沉积的储集层，它们大多具油层薄、层数多、油层物性,开发层系划分,变化大、非均质性严重的特点。例如，我国目前最大的大庆喇萨杏油田，在油田构造最高部位，含油井段分布在8801220m深度，含油井段长300多米。在这300余米的含油井段中有三套含油层系，即萨尔图油层、葡萄花油层和高台子油层。整个含油剖面均为砂泥岩间互，可划分为9个油层组和52个单砂层。又如胜坨油田二区从上第三系馆三段到下第三系沙三段约600m厚度内共有22个砂层组88个小层，层间渗透率相差10倍以上，层内渗透率相差几十到几百倍。,开发层系划分,对于剖面非均质性严重的多层油藏，如果采用单套井网一次射开所有油层进行笼统开发，势必形成高渗透层大量吸水出液而低渗透层几乎不吸水不出液的局面，导致油层剖面动用较差、采收率低下的后果。但若将这样的多个油层适当组合，比如将渗透率较高与较低的多个油层分别组合在一起进行开发，其吸水出液能力就比较接近，油层的剖面动用程度将显著增加，采收率会大为提高。显然，对于多层油藏，必须进行开发层系的组合划分，才能取得良好的开发效果。,开发层系划分,(3)开发层系的概念 所谓开发层系，是指油层性质与驱动方式相近，具备一定储量和产能且上下具有良好隔层的多个油层的组合。划分开发层系，就是把特征相近的多个油层组合在一起用单独一套井网进行开发。 开发层系是油藏在纵向上的开发单元。开发层系划分得科学合理，对提高油藏开发效果、提高经济效益、提高最终采收率等都具有决定性的重要意义。它是地质工作者在进行油田开发设计所需要解决的首要问题。,开发层系划分,2开发层系划分原则 根据国内外油田开发的经验，一般来说，开发层系划分应当遵循以下原则。 一个独立的开发层系应当具备相当的油层有效厚度，以保证开发井具备一定的储量和产能。 两套开发层系之间应当具备良好的隔层条件，以保证各自独立开发，避免相互窜扰。,开发层系划分,同一开发层系中的主要油层，其油层物性与原油性质应比较接近，以保证油层达到较高的剖面动用程度。 同一开发层系中的主要油层，应有统一的压力系统和基本一致的延伸状况。 同一开发层系的油层，其剖面分布应比较集中以适应现有工艺技术水平；剖面上生产井段过长或过于分散，将增加采油工艺难度和降低开发效果。,开发层系划分,3开发层系划分的基本考虑 在油田开发初期时，划分开发层系宜粗。因为许多层间矛盾在评价勘探及开发实施阶段尚未暴露，油层分层改造措施及效果尚未经过实际生产考验，一些差油层可能通过分层改造或分注分采得到较满意的动用，一些认为不错的油层也可能分层改造与分注分采效果都差而必须分别组合开发层系。这些，只有通过相当时间的开采过程才能得到暴露并逐渐认识。因此，初期划分开发开发层系时，可以稍粗，主要瞄准主力油层及主要油层，次要油层可以放宽，留有一定的余地，待油藏开发进入中、后期，层间矛盾得到充分暴露以后，再进行开发层系的细分调整较好。,油藏开发方式与能量利用设计,二、油藏开发方式与能量利用设计 油藏开发方式与油藏能量利用是一个连带的问题。油藏开发方式与能量利用设计是开发设计中另一个需要首先确定的重要问题。 1开发方式的概念 油藏探明并通过开发可行性评价以后，即进入开发设计阶段。油藏开发设计首先应确定的是，该油藏应该怎样进行开发：是仅仅依靠原始能量开发，或是应该补充能量进行开发。这就是油藏开发方式问题。,油藏开发方式与能量利用设计,所谓油藏开发方式，是指对整个油藏实施开发的关键手段或做法。 2油藏开发方式分类 油藏开发方式主要有以下类型： 衰竭式开发：即主要依靠降压释放油藏的原始能量进行开发；这是不适合人工补充能量的封闭型油藏的主要开发方式(绝大多数气藏都是采取衰竭式开发方式)。 天然水驱开发：即主要依靠油藏的天然水驱能量进行开发；只有具有比较强烈的天然水驱能量的油藏才能采用天然水驱开发方式。,油藏开发方式与能量利用设计,注水开发(又称人工注水开发)：除开少数不适合注水开发的油藏外，世界上绝大多数油藏都采取注水开发，砂岩油藏几乎全部都采取注水开发。 注蒸汽开发：原油粘度达数百上千个mPas以上的稠油油藏几乎无一例外的首选注蒸汽进行开发。 注气开发：多数凝析气藏为回收凝析油而采用注气保持压力开发，注气种类一般以注天然气最多；有些油藏为提高采收率采取注二氧化碳气、氮气、空气、燃烧废气等，但都很少。,油藏开发方式与能量利用设计,其它如化学驱、混相驱、物理方法采油、生物方法采油等基本上都是在油藏开发后期作为提高采收率的技术手段使用。一般不作为油藏开发的基本方式(主要手段)。火烧油层迄今仍停留在试验阶段，因此暂不作为油藏开发方式分类。 上述五种油藏开发方式，可以进一步归纳为三种类型： 不保持压力开发：包括衰竭式开发与天然水驱开发； 保持压力开发：包括注水开发与注气开发； 热力开发：主要是注蒸汽开采稠油。,油藏开发方式与能量利用设计,3油藏开发方式与能量利用设计 油藏开发方式是油藏开发的首要和基本的问题，油藏开发方式设计，本质上是油藏驱动能量的利用、补充和衔接的设计，恰当合理的能量利用、补充、衔接，是保证油藏开发取得优质高效的关键。 油藏开发方式设计应遵循以下步骤和原则：,油藏开发方式与能量利用设计,首先应该分析油藏原始驱动能量情况及依靠原始能量可能获得的采收率水平，其次应当调研比较国内外同类型油藏的采收率指标水平及相应的开发方式，据此决定该油藏是否需要补充能量进行开发、及补充能量的可行性。 如果不能或不需要补充能量进行开发，则只能依靠原始能量进行衰竭式开发。这时一般应采用优先利用气顶能量(决不先采气顶气，保护气顶，让其膨胀驱油，待原油基本采出之后再采气或油气同采)、尽量利用弹性能量与边底水能量、最后利用溶解气能量与重力能量进行开发。,油藏开发方式与能量利用设计,如果需要补充能量开发，一般应优先考虑注水，少数不适宜注水的油藏才可以考虑用其它方式补充能量。 稠油油藏一般应采取注蒸汽开发，尤其原油粘度大于500mPs的稠油，只有采取注蒸汽开发，才能取得较好的开发效果。 在对驱动能量的利用、补充、衔接做出初步设计以后，就应当进行该油藏采用该种开发方式的可行性、动态过程与开发指标经济效益等重大问题的专题研究分析。通常，应当就该种开发方式设计出多套实施方案，然后在此基础上进行方案的比较优选，得出2-3个综合效益较好的推荐方案，供决策者拍板选择。,三、注水开发重要性与注水时机选择,1保持压力是开发油藏的关键 保持压力在大多数油藏或油田是开发成败的关键。保持压力开发的优点如下： 可使油层保持充足的能量，获得较长时间的高产稳产期； 可使油井保持较长时间的自喷能力，采油工艺简单、管理方便、成本低廉； 可以控制原油性质变化，控制原油脱气、析蜡； 有利于对低渗透层进行措施(如压裂、酸化等)，发挥其潜力； 使油层结构保持稳定，不致引起孔隙度、渗透率由于压力下降出现降低。,注水开发重要性与注水时机选择,2注水常常是保持压力开发的最好形式 世界上绝大多数油田适宜于注水开发。比如，几乎所有的碎屑岩油藏都适宜于注水开发，砂砾岩油藏几乎都采用注水开发，绝大多数碳酸盐岩油藏也都采用注水开发。世界上只有极少数油藏不适宜于进行注水开发，如裂缝发育严重不均质的块状火山岩、变质岩油藏，一些裂缝发育严重不均质的基岩油藏等，原因在于裂缝常导致水窜水淹高产井而致注水效果变差。,注水开发重要性与注水时机选择,注水开发油田的优越性表现在： 注水可以对石油形成有效的驱替，从而大大提高采收率。统计我国已开发油藏的注水采收率，平均达到33，但其依靠天然能量的采收率一般低于15(表43-1)。 大多数油层岩石原始亲水，注水有利于提高驱油效率。 注水是保持油藏压力的最好方法。 注入水容易取得，注水工艺也比较简单，注水开发成本低。,表431 我国部分已开发油藏采收率统计,注水开发重要性与注水时机选择,3选择注水时机的原则 注水已成为国内外油藏开发的主流方式，但对不同地质条件的油藏，选择不同的时机注水，其开发效果有较大差异。注水时机一般分为两种。 (1)早期注水 早期注水是指在油藏地层压力保持在饱和压力以上就注水，油层内没有溶解气渗流，原油基本保持原始性质。,注水开发重要性与注水时机选择,注水后，油层内只有油、水两相流动，因而油井采油指数和产能较高，有利于保持较长的自喷开采期。但这种方式使油藏投产初期注水工程上得早，投资较大，投资回收期较长。因此，早期注水方式并非对所有油藏都是最佳选择。 注水时间选择是比较复杂的问题，需进行全面的技术-经济论证，在不影响开发效果的前提下，适当推迟注水时间，可以减少初期投资，缩短投资回收期，取得较好的经济效益。,注水开发重要性与注水时机选择,(2)晚期注水 在油藏进入溶解气驱之后才注水，称为晚期注水，国外通常将其称为“二次采油”。由于油田已经历溶解气驱开采，大量的溶解气已被采出，原油粘度增高，采油指数和产能降低，油层中出现油气两相流动将使油相渗透率变低。尽管后期注水使油层压力能得到一定的恢复，油井产量也有所增加，但由于前期溶解气驱开采已造成一定的不利条件，只能使部分游离气重新溶解到原油中，因此，气油比不能恢复到原始值，这也使原油粘度不能恢复到原始值。,注水开发重要性与注水时机选择,尤其油层中存在游离气，使晚期注水存在油、气、水三相流，渗流条件变得更加复杂，采油指数和产能不会有大的提高。这种开发方式初期投资少，但其最大的弱点是采收率低于早期注水，从现在世界油田注水开发的发展趋势看，一般不采用晚期注水。 我国根据油藏具体情况，开展了注水时机的室内研究和矿场试验。如针对胜坨油田二区沙一段进行数值模拟研究，当油藏开采半年，地层压力降低到饱和压力的90时，,注水开发重要性与注水时机选择,地层中含气饱和度为1；开采一年多，地层压力降低到饱和压力的80时，含气饱和度为4；当地层压力降低到饱和压力的70时，地层中原油大量脱气，含气饱和度大于5，气油比为原始气油比的16-24倍，原油粘度由122mPas上升到1920mPas，单井产量和采油指数均比采用早期注水开发下降50。 大庆萨中地区西三断块天然能量开采试验区，当地层压力低于饱和压力20时，生产气油比已由52m3t上升到152m3t，单井日产油由43t降到29t，此时油井结蜡严重，生产和管理困难，油井已接近停喷。,注水开发重要性与注水时机选择,我国油田原油粘度高，油井产量随着地层压力下降而降低，开发中要求大、中型油田有一定稳产期，因此，我国绝大多数油藏在尽可能利用弹性能量的基础上，应采用早期注水。尤其是大、中型油田，实施早期注水，可以保持较高的地层压力，油井生产能力旺盛，油田高产稳产时间较长，采收率也高。,注水开发重要性与注水时机选择,4依据油藏天然能量确定注水时间 油藏什么时候注水，应当根据油藏天然能量的存在情况和可利用程度来确定。将天然能量的利用与注水补充能量的时间进行科学合理的衔接，是确定注水时间的基本依据。 (1)油藏天然能量早期评价,注水开发重要性与注水时机选择,油藏天然能量，是指油藏在成藏过程中形成的弹性能量、溶解气能量、气顶能量、边、底水能量和重力能量。不同的天然能量驱油，开发效果不同。国内外油藏开发的实践证明，天然水驱开发效果最好，采收率高；溶解气驱开发效果较差，采收率较低。因此，油藏天然能量的早期评价，直接关系天然能量的合理利用和油藏开发方式的选择。,注水开发重要性与注水时机选择,根据早期油藏试采资料，应用无量纲弹性产量比值方法，可以对天然能量做出定性评价。若该值大于1，说明实际产量高于弹性产量，油藏有天然能量补给。该值愈大，说明天然能量补给愈充分。 无量纲弹性产量比值的表达式为：,注水开发重要性与注水时机选择,公式中： -与总压降对应的累计采油量 -原油地质储量 -原油原始体积系数 -与总压降对应的原油体积系数 -综合压缩系数 -总压降,注水开发重要性与注水时机选择,应用上述方法时，油藏应已采出2以上地质储量，并且地层压力发生了明显的下降，否则影响计算结果。 评价天然能量的强弱，除了可以采用 指标外，还可采用每采出1地质储量的压降值与 指标的关系图版。根据90个油藏资料验证，发现两者之间有很好的相关关系(图43-1)。,图43-1,注：表中p-压力降；R-采出程度 -采油速度,依据图43-1，可以将油藏天然能量评价指标按强弱划分为四级(表43-2)。,注水开发重要性与注水时机选择,(2)油藏天然能量的利用原则 油藏普遍存在多种天然能量，对于每个油藏均应根据实际地质条件和可供利用的天然能量类型及其可利用的程度，进行技术经济评价。基本做法是： 属天然能量充足类型的油藏，直接利用天然能量开发。我国这类油藏很少，主要是东部地区断陷盆地中小型屋脊式断块小油藏。如胜利油区垦利奥陶系小油藏，面积3km2，地质储量800104t，有较充分的弹性水驱能量，采用天然水驱开发方式，开发投入少，边水推进比人工注水均匀，是最好的开发方式。,注水开发重要性与注水时机选择,有部分天然能量，但不充分，一般采取尽量利用天然能量，同时补充部分人工能量开发。对于有边、底水能量、气顶能量以及超高压油藏，一般在开发初期尽可能利用天然能量开采，在适当时间再转入注水开发，在开发过程中适当控制压力水平，以继续发挥天然能量驱油的作用。 天然能量不充足但有注水条件的油藏，一般采用注水方式开发。我国绝大多数油藏属于此种类型。,注水开发重要性与注水时机选择,对天然能量不足又没有注水条件的油藏，只有采取溶解气驱开发。这类油藏在我国很少，主要是东部复杂小断块或透镜体岩性油藏和青海油砂山、冷湖等小油田。因为断块太小，不能组合形成注采系统，无法补充