西南石油大学-油藏工程设计.doc

油藏工程课程设计前言油藏工程课程设计是石油工程课程设计的一部分，是本专业重要的教学环节之一。课程设计的主要目的是：综合学生三年来基础课，技术基础课和专业课所学的理论知识，以及生产实习所获得的知识，对给定的油藏，进行油藏工程设计，从而接受油藏工程师的初步训练和工程意识的培养。由于学生平时所学知识都是分门别类和抽象的，与实际应用还相差甚远，如何把这些知识综合起来，并应用于生产实践，学生需要一个理论联系实际和锻炼工程能力的学习环节，课程设计便是实现这一目的的良好机会。世界上没有完全相同的两个油藏，因此，通过一次课程设计，不可能解决所有的工程问题。但是，世界上也没有完全不同的两个油藏，每一个油藏工程设计都要经历类似的步骤和程序，油藏工程设计的方法和原理都是相通的，因此，任何一个油藏的工程设计都能够让学生得到油藏工程师最基本的训练。油藏是一个深埋地下而无法进行直接观察和描述的地质实体，人们所说的油藏都是根据各种间接资料所描述出来的概念模型。资料有多寡，思路有不同，方法也迥异。因此，不同时间，不同人做出的油藏工程设计也必将有所不同。油藏工程的课程设计并不要求学生拘泥于局部的细节，而是要学生对设计有一个宏观和整体的把握。只要设计思路正确，设计最大限度地使用了现有资料，并灵活运用了所学理论和方法，设计就是一个好的设计，课程设计也就达到了预期的目的。一个油藏的发现是以油藏上第一口油井的出油为标志的，第一口出油井通常称为发现井。在油藏被发现以后，即进入油藏开发阶段。一个油藏的开发，大致要经历以下几个阶段：油藏发现、油藏评价、开发方案设计与实施、开发监测与调整，油藏废弃。油藏开发之前，首先要做开发方案设计，对油藏开发做出全面部署。油藏往往并不是孤立存在的，在同一地质背景下形成的若干个油藏组成一个油田。石油开发实际上并不是以一个油藏为研究对象的，而往往以一个油藏组合即一个油田为研究对象，所以，以油藏工程设计在矿场上通常被成做油田开发设计。 本次油藏工程设计分为两章内容，分别是油藏评价、油藏工程设计。 第一章 油藏评价第一节 油藏概况XN油藏地处西南地区腹地，地面交通方便，人口密集，工业化程度较高。油藏位于西南盆地中央隆起为三叠系上统地层。该地区在首次地震勘探以后认为可能含油，并于2000年1月完成第一口探井X1井，完钻深度5000m，7套管完井。并于同年4月对4820m4840m进行完井测试，测试结果为折算日产油200t，日产气2.1104m3,油为中质原油。从而转入对XN油藏的正式开发。现在油区内二维地震测网密度已达11km.第二节 油藏地质特征2.1 构造特征从图1.2.1中可以看出XN油藏属于鼻状背斜构造，背斜长半轴2.9km，短半轴100m。背斜呈南北走向，两翼倾角分别为2.29，3.43近于水平，中央稍微隆起。储层岩石厚度为20m，背斜顶端位于地层4720米深处，溢出点深度4800米。如图1.2.2所示该背斜被断层截断，断层东西走向，向东北弯曲，在X1井，X2井直线方向上断层倾角为0.46，基本是水平断开的逆断层，断裂面为弯曲面。 图1.2.1过X1-X2井地层剖面图 图1.2.2过X1井横向剖面图2.2 储层特征XN油藏储岩石电阻率为3.8m.储层岩石颗粒粒度分布见表1.2.1和图1.2.3与图1.2.4所示。该储渗透率变异系数为0.3-0.4，为中等非均质。又由粒度分布图可以看出，该碎屑岩为含粗砂的细-中砂岩。粒径(mm)1010-55-22-11-0.50.5-0.250.25-0.10.1-0.010说明油层受到了污染其中：就损害原因可以归纳为外界流体进入油气层所引起，其损害机理：当井眼中流体的液柱压力大于油气层孔隙压力时，固相可以会随液相一起被压入油气层，从而缩小油气层孔道半径，甚至堵死了孔喉造成油气层损害。主要因素有：（1）固相颗粒粒径与孔喉直径的匹配关系；（2）固相颗粒的浓度；（3）施工作业参数。损害特点：（1）颗粒一般在近井地带造成严重的损害；（2）颗粒粒径小于孔径的十分之一，且浓度较低时，虽然颗粒侵入深度大，但是损害程度可能较低，但此种损害程度会随时间的增加而增加；（3）对中、高渗透率的砂岩油气层来说，尤其是裂缝性油气层，外来固相颗粒侵入油气层的深度和所造成的损害相对较大。其次是作业或生产压差引起的油气层损害：1）微粒运移产生速敏损害，大多数油气层都含有一些细小矿物颗粒，它们的成分是粘土、非晶质硅、石英、长石、云母和碳酸盐岩等，其粒径小于37，是可运移微粒的潜在物源，这些微粒在流体作用下发生运移，并且单个或多个颗粒在孔喉发生堵塞，造成油气层渗透力下降，由于油气层中流体流速的大小直径受生产压差的影响，即在相同的油气层条件下，一般生产压差越大，相差的流体产出或注入速度越大。2）油气层流体产生无机和有机沉淀物造成损害，油气层流体在采出过程中必须具有一定的生产压差，这就会引起近井地带的地层压力低于油气层的原始地层压力，从而形成无机和有机沉淀物而堵塞油气层产生污垢堵塞。此时，生成无机和有机垢，可能与流体不匹配时产生的垢相同。油气层损害是非常复杂的，这里只作简单介绍几点。在进行油气层保护时要完全防止各种损害。一般来说，在工艺或技术上是很难实现的，所以在各个环节都要做好保护油气层工作。（1）保护油气层的钻井液技术a.钻井液密度可调，满足不同压力油气层近平衡压力钻井需要；b降低钻井液中固相颗粒对油气层的损害；c钻井液必须与油气层岩石相匹配；d钻井液滤液组分必须与油气层中液体想配伍。（2）保护油气层的钻井工艺技术a建立四个剖面为井身结构和钻井液密度设计提供科学依据；b确定合理井身结构是实现近平衡压力钻井的基本保证；c实现近平衡钻井控制油气层的压差处于安全的最低值；d降低浸泡时间；d搞好中途测试；f搞好井控，防止井喷，井漏对油气层的损害；g钻进多套压力层系地层所采用的保护油气层钻井技术；h调整井保护油气层钻井技术此外，在完井过程和开发生产中必须采取合理有效的油气层保护技术。若要提高油井的产能，第一措施就是提高油层的流动系数，一般情况下地层的渗透率是不能改变的，因此，提高油井流动系数的方法只有通过提高油井的打开厚度和降低原油粘度来实现；第二途径：降低油井泄油区的外内半径比（）通过井底扩钻和井底爆炸技术，可以增大井径，进而达到提高油井产能的目的；第三措施：减小油井的表皮因子S，减小地层污染带的深度（h）可以减小油井的表皮因子。因此，矿场上通过屏蔽暂堵技术实施钻井完井过程中的储层保护技术，以减小污染带厚度。1.4合理产能设计总投入经济极限产量 （t）确定合理压差，按经验一般取地层原始压力的10%-15%作为生产压差取P=（MPa）在4800m井深处，含原油的密度为800，要将原油从地下采出地面所需的能量为：（MPa）而实际37.63地层能量足以让油井自喷，所以开发初期应采用自喷生产，工程上要注意解决好地层能量的补充问题和人工注水，注气。第二节 开发方式2.1 天然能量分析水体研究：由砂岩构造图可知，该油藏为背斜的鼻状构造，四周含有边水，且与油藏主体相距不远。在油藏开发过程中可充分利用边水的能量，保持地层压力。使油藏长期达到保压或较低压降下生产。由MDA曲线外推所求得的压力与地层原始压力相差不大，则压降较小，产量下降速度也如此。天燃气能量开发也如此。油藏自身能量的大小，一般用油藏的弹性采收率或极限举升的采收率来衡量。 (1) (2)极限举升压力，MPa极限举升压力时油藏的采收率由（2）计算 （）又 所以： 5%说明仅靠油藏自身的能量不足已采出足够数量的原油来弥补开发的投入，要想获得可观的效益，必须人工补充能量。天然能量利用方式：当时，主要依靠原油束缚水及岩石自身的弹性能量驱动；当时，主要依靠溶解气驱。2.2 人工补充能量注入剂的选择：常用注入剂主要有水、空气、泡沫等，为了达到补充地层能量的目的，必须认真选择制定合理的指标，防止注入剂与地层流体地层岩石等不配伍而造成的地层伤害，产生不良后果，从本油藏的各项资料分析，该油藏可采用注水开发，但要注意配伍性问题。第三节 开发层系该油藏主要有两个相互连通的产油层及渗透率为0.20和0.21的两层，从数值上看渗透率差异不大，但X2井钻遇地层含有边水，而X1井则只产油气无边水。由于两层互相连通，应具有统一的压力系统，从前面计算可知，均属于正常压力。层系划分原则：（1） 储层特征相近原则；（2） 储层规模原则；（3） 流体性质相近原则；（4） 隔层原则；（5） 压力系统一致原则；（6） 驱动方式一致原则；（7） 层位相近原则；（8） 与经济技术条件相适应原则。层系划分结果：将油藏划分两个开发系，先开采上层的油气，然后再开采下层含水的油气，以便充分利用边水能量提高采收率。第四节 开发井网一个油藏需要一定数量的油井进行开发才能带来经济效益，若干口井在油藏上的排列方式或分布方式，即形成开发井网。4.1井网开发井网的基本形式有三种：排状井网、环状井网、面积井网。由于XN油藏含油面积中等渗透性和连通性均一般，故采用面积井网。根据各种井网的优缺点和对XN油藏分析的结果以及开发井网的可调性，认为该油藏选择9点井网比较合适，这主要是因为9点井网适合吸水指数较大的地层。4.2 井距 钻井投资数据: 单井钻井费用:3000万元；地面建设投资为钻井投资的30%。采油成本：每吨250元；原油销售价格：每吨800元（不含税）。 即：N=2.52t P=800元/吨 C=250元/吨 A=10.69Km E=0.4093 F=3900万元 B=1.5 所以开发油田的总盈利为: 其中：开发油田的总盈利；井网密度。f12345678910M84.89184.6219.01223.135211.811191.668166.041136.78104.9971.47表4.2.1 油田开发盈利能力与井网密度数据表绘制Mf曲线图如下： 由图4.2.1曲线中看出，最佳井网密度故最佳开发井数：口9点井网的注采比：