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水驱油藏动态分析 1 动态分析 是一项贯穿开发全过程 关系油田开发最终效果的十分重要的工作 是在油田开发过程中取得的大量的第一性资料的基础上 综合运用多学科的知识和技术 采用综合分析 判断方法 动态地描述开发状况 并根据各种动态参数的变化特点和规律及其相互之间的影响和制约关系 有针对性地修正规划方案 提出科学合理的调整措施 达到较高的最终采收率 较高的开发水平和取得较好的经济效益 前言 2 动态分析的类别 动态分析通常分大两类 生产动态分析 油藏动态分析 两者是有机的结合体 单井分析侧重于生产动态 井组 区块 油田动态分析侧重于油藏 3 第一章动态分析的基本方法 内容与要求 油田开发动态分析 是一门以系统工程方法为研究手段的石油工程管理科学 确立基础 即牢固地建立油田开发的地质基础 修正认识 不断地修正对油田地质特征 流体分布 油气资源利用状况的认识 指导调整 只有在深入动态分析基础上 所采取的调整措施才能有明确的目的性 很强的针对性和科学的预见性 一 目的 辅助决策 结合精细地质描述和科学规划预测 为开发决策当好参谋 确定调整主攻方向 安排战略部署 4 二 基本方法 动态分析通常按时间分类 阶段分析一般在一个五年计划的末期 油田实施重大调整措施前后或一个开发阶段即将结束 进入下一个开发阶段之前进行 年度分析一般在每个年度结束时进行 阶段分析年度分析季度分析月度分析 月 季 度分析则主要分析生产动态 即压力 产量 含水的变化状况 动态分析是生产管理工程的一个重要组成部分 其方法灵活多样 首先要采取排除法 逐一排除非地质与开发的影响因素 即先地面 后井筒 再地下 最后进行地下分析 5 分析时 可多种方法综合采用 相互弥补和相互映衬 其结果可以通过文字叙述 曲线和图表形式进行表达 5 类比分析法把具有相同或相近性质的区块或油藏进行分析对比 采用相同的指标对比其开发效果 以便及时总结经验教训 指导开发调整 4 模拟分析法分区块建立物理模型 借用大型计算机 通过流体力学方程 应用数学上的差分方法把模型分为若干个节点进行计算 重现已发生过的油藏开发过程 并模拟出今后一段时间内油藏各动态参数的变化结果 为油田的调整提供参考 常用的分析方法 1 理论分析法运用数学的 物理的以及数学物理方法等理论手段 结合实验室分析方法 建立动态参数变化的数学模型 考虑各种影响因素 推导出理论公式 绘制出理论曲线 如相渗透率曲线等 指导油田的开发和调整 2 经验分析法应用大量现场生产数据资料 回归出经验公式指导油藏的开发 也可以依靠长期的生产实际经验 建立某两种生产现象之间的数量关系 同样可以指导生产实践 3 系统分析法有两种系统分析法 一种是节点分析法 即把开采系统从地层泄油边界开始 到油层 井筒 地面计量当作一个整体 把这个整体分为几个组成部分 在其中选定一些节点 研究每个组成部分的压降与流量的关系 并建立相应的压力与产量关系的模型 通过对这些模型的分析 优选最佳生产状态 达到优化系统生产的目的 另一种是把单井 区块和油藏按开发时间顺序分为不同开发阶段 系统地分析开发过程中动态参数的变化特点 总结出不同开发阶段的开发规律 分析其成因 从而指导我们进行正确的调整 6 三 基本内容 1 注水状况主要分析注水量完成情况及吸水能力的变化情况 分析注水压力的变化情况 通过分析 了解油层注入状况 并通过对注水压力与油层破裂压力的差值及分层水嘴的配置 确定注水压力 注水量的可调幅度 找出完不成配注的原因 2 注采压力系统主要分析压力系统的现状及其合理性 吸水指数与采液指数 注水压差与采油压差是否匹配 注水量 注采比是否合理 通过分析阶段注采比和地层压力的变化关系 吸水指数与采液指数的变化规律 确定合理的注采比和注水量 3 产量递减状况主要分析产量构成是否合理及自然递减与预测指标的符合程度 找出产量递减的原因 4 含水上升情况分析含水上升 产水量增加的主要原因 通过含水与采出程度关系曲线 确定阶段含水上升速度的合理性 找出含水上升的主要原因 5 油层动用状况利用吸水剖面 产液剖面等生产测井资料 统计油层动用不好的层数及厚度比例 分析油层动用状况的差别及其原因 6 措施效果分析油水井各类措施及调整效果 找出下一步措施潜力 7 四 基本要求 结果达到 四个清楚 油藏开采的动态变化趋势清楚 开发与生产过程中存在的主要问题清楚 现阶段调整挖潜的基本做法和效果清楚 下一步调整的对象和内容清楚 基础资料齐全准确实用 开发历史与生产现状结合 单井分析与油藏动态相结合 地下分析与地面设备 工艺流程的分析相结合 动态分析与生产管理相结合 调整措施与经济效益相结合 过程 五个结合 8 第二章动态分析常用的资料及其应用 一 静态资料及其应用 横向图是绘制各种地质图件的基础 图上有七条曲线 深浅三侧向 声波 井径 微电极 2 5m电阻率 自然伽玛和自然电位 根据这七条曲线 划分和判断油 气和水层的位置 砂岩厚度 有效厚度 油层的有效渗透率 地层系数 空隙度 原始含油饱和度和目前含水饱和度 图中标有未水淹 低水淹 中水淹和高水淹的油层部位 测井解释成果图在单井动态分析中 主要用来判断油水井的连通状况 油层层间和层内的非均质 1 测井解释成果图 也称横向图 性严重程度 以及油水井压裂 酸化 油井堵水和水井调剖等措施效果的评价 是进行动态分析的必备资料 9 2 小层连通数据 本井小层数据 临井小层数据 根据测井解释成果图 将单井在纵向上钻遇的油层数据 包括层号 油层深度 砂岩厚度 有效厚度 有效渗透率 地层系数 以表格的形式将相邻油水井的对应层位列出来 采油井列出与油井连通的所有注水井的相关数据 注水井则列出与水井连通的所有油井的相关小层数据 在油井单井动态分析中 依据小层数据表可以了解来水方向 与动态资料相结合 可以确定油井的压裂和堵水层位 在注水井的动态分析中 可了解注水井的采出井点 为确定合理的注水强度提供依据 10 2 小层连通数据 本井小层数据 临井小层数据 11 3 射孔数据表 射孔数据表是单井完钻下套管后 对油层实施射孔的详实数据 表内记录了单井实射油层的油层组 层号 射孔井段 油层厚度 孔密 孔数 有效渗透率和地层系数等数据 射孔数据表在单井动态分析中主要用于单井及相邻油水井的开采层位的描述 相关指标数据的计算 同时在油水井进行压裂 堵水和分层注水时 可根据射孔数据表中的隔层厚度和夹层厚度 确定措施层段及措施工艺 压裂隔层 4 2m 分层注水隔层 2 0 1 0m 12 4 油藏构造形态资料 应用 在动态分析中 单井含水上升快慢往往与油藏倾角大小有关 主要内容 油藏闭合高度 闭合面积 倾向及倾角 13 14 主要内容 断层的属性 正断层还是逆断层 断层的走向 延伸长度 断距大小 5 断层资料 地堑 1 是由两条或两条以上走向大致平行而性质相同的断层组合而成的 2 其中间断块相对下降 3 两边断块相对上升 地垒 4 是由两条或两条以上走向大致平行而性质相同的断层组合而成的 5 其中间断块相对上升 6 两边断块相对下降 15 主要内容 断层的属性 正断层还是逆断层 断层的走向 延伸长度 断距大小 5 断层资料 应用 在动态分析中 对于注水开发的油田 可以分析断层密封性 如果断层两侧油水井有注采动态对应关系 表明断层不密封 如果断层两侧油水井没有注采动态对应关系 表明断层是密封的 从现有资料看 多数断层是密封的 密封的断层 在断层附近 往往是高含水期剩余油富集的地方 是调整挖潜的主要对象 16 6 油藏物理性质 主要内容 油层的渗透率和空隙度等 应用 判断油层平面非均质性的重要资料 在注水开发中 注入水往往延高渗透方向推进 造成油层平面水淹不均匀 17 7 油藏流体物理性质 原油性质主要内容 饱和压力 体积系数 地下原油粘度 地面粘度 密度 含蜡量 油层温度等 应用 在动态分析中 用以判断油气比变化 产量变化及井筒结蜡的原因 油气比的变化与饱和压力有关 地层压力低于饱和压力时将导致油藏油气比上升 油层脱气 油层粘度增大 油井的产油量下降 原油含蜡量高 易在井筒结蜡 造成油井产油下降 油田水性质主要内容 水型 总矿化度 主要离子等 应用 在动态分析中 利用油井含水矿化度的变化 判断油井含水是地层水还是注入水 确定油井是否受到注水效果 如果总矿化度提高表明没有受到注水效果 如果总矿化度下降表明受到了注水效果 18 油藏构造图主要包括构造平面图和构造剖面图 8 油藏描述图幅 构造平面图 各井点资料用构造等高线表示在平面图上 标出油 水和断层分布 应用 油藏构造图是反映油藏构造形态的图形 油水井动态变化与其在平面上和纵向上的位置有关 如果是处于油水边界要受到边水推进的影响 如果是处于断层要受到断层遮挡的影响 指向下降盘 19 油藏构造图主要内容 主要包括构造平面图和构造剖面图 8 油藏描述图幅 构造剖面图 反映油藏纵向构造形态 一般要做出纵向和横向两张剖面图 Ao330 N184 N194 282 N197 N200 Ao330 20 N184 282 N186 282 N196 282 N194 282 N192 282 N190 282 N188 282 N197 281 N198 284 N200 284 N202 284 20 油层剖面图主要内容 以井组为单元 按比例绘制单井纵向上的小层 并标有各油层的砂岩厚度 有效厚度 渗透率值 射孔符号 横向连通和纵向连通状况 应用 动态分析时将同位素吸水剖面 分层注水量 分层产液量及其它资料标在图上 直观的反映纵向上各层的注入 产出情况 为进行分层调整提供依据 21 沉积相带图主要内容 主要反映油层平面连通和发育状况 图上标有砂岩厚度 有效厚度 渗透率值 和纵向连通状况 应用 在图中标上产量 压力 含水等动态资料 可以直观的反映油层平面上的注采状况 水淹范围 剩余油分布等 22 二 动态资料的内容及其应用 1 单井生产数据指每口井从开始投入生产 每天在井口记录的生产状况变化信息 在动态分析时 对于录取的单井生产信息需要进行去粗取精 去伪存真的分析 整理 将那些有价值 有意义 有代表性的资料 做为动态分析的基础资料 动态资料是油田正常生产时记录的各种生产信息 反映了油田的生产动态和油藏动态 是进行动态分析的基础资料 主要包括以下几个方面 23 自喷生产井还应记录油嘴资料 机械开采井应记录抽油机或电泵的工作参数 抽油机井有泵径 泵深 冲程 冲次 沉没度 动液面 除此之外 对产量产生影响的工艺措施及具体内容也应详细记录 如 压裂时间 检 换泵时间 补孔时间 压裂层位 压裂方法 换泵后的泵参数等 以备分析用 采油井单井资料以月为基本单元 以年为一个循环过程整理资料 生产时间 日 月 产油量 日 月 产水量 含水率 油压 套压 气油比 地层压力 流动压力 累积产油量 累积产水量 主要项目 24 分层注水还应记录层段划分情况 分层测试情况等 除此之外 对注水量产生影响的工艺措施及具体内容也应详细记录 如 压裂 补孔 调整 调剖 重配施工等 注水井单井资料注水井资料也是以月为单元 以年为一个循环过程 主要项目 注水天数 注水方式 注水泵压 注水井油管压力 注水井套管压力 日注水量 累积注水量 全井 分层实注水量 全井 分层配注水量 25 2 井组及开发区块资料数据 产油方面的数据主要有采油井数 采油井又分为自喷井数 抽油机井数 电泵井数 及相应的开井数 日平均单井日产油量 分层系 区块 月平均日产油量 月产油量 年产油量 累积产油量 产水方面数据有开井数 层系 区块 月平均日产水量 月产水量 年产水量 累积产水量 综合含水率 含水上升率 注水方面的数据主要有总井数 开井数 层系 区块 月平均日注水量 平均单井日注水量 月注水量年注水量 累积注水量 26 3 开发指标数据 注采平衡数据月注采比 年注采比 累积注采比 年亏空体积 累积亏空体积 对于体积亏空数据 若注小于采则记录正值 表示地下亏空 若注大于采则记录负值 表示地下存入一定量的注入体积 油层压力数据测压井数 平均静压 平均流动压力 生产压差 总压差等 其它指标数据采液指数 采油指数 水驱指数 存水率 采油速度 采出程度 每年十二月还应计算出年产油 自然递减率 综合递减率 综合开采数据 应每月整理 逐月 逐年归档 这些数据是评价油田开发效果和调整油田开发方案的主要依据 27 三 油 水井措施资料的收集 油田在开发过程中 经常地对单井采取各种措施 这些措施的目的在于维护或提高采油井的生产能力和注入井的注入能力 以求达到延长油田稳产期和改善油田开发效果 措施是油田开发中不断调整 改造油层的各种调整方案的具体实施 因此 措施的各项数据都是动态分析的重要资料 必须从单井到全区进行整理 分析 28 1 单井措施资料 采油井措施 压裂 堵水 酸化 油层改造 收集 1 措施层位及其砂岩厚度 有效厚度 渗透率 及措施层厚度占全井总厚度的百分比 2 措施层段的划分 采取措施工艺方式 3 施工工艺工序记录 4 措施前后的生产数据5 措施前后的全井 分层测试资料数据 压力数据等 补孔 改变方式及参数 自喷井改变油嘴 变更参数 变更采油方式 1 措施前后的相关参数数据 2 变更采油方式前后的采油工艺及相关参数 3 施工工艺工序记录 4 措施前后的生产数据5 措施前后的全井 分层测试资料数据 压力数据等 收集 在进行单井措施资料的收集时 要根据措施井的实际内容 对相关的同层系井的生产状况资料进行收集 观察了解平面效果及影响 措施前后都要选正常生产情况下的数据 29 注水井措施 注水井措施的收集内容与采油井相同 只是措施后的效果是通过注水压力和注水量的变化来体现的 注水井的措施经常采用的方法有 压裂 酸化 单井增压泵 注胶束 泡沫洗井 调剖及注活化水等 措施的主要目的是提高吸水能力或改变吸水剖面 扩大注入水波及体积 注水井措施前后均应测取压力资料及分层吸水资料 测取指示曲线资料 以便进行效果对比 30 2 区块 层系 单元 措施资料 在整理单井措施资料时 必须将同一区块 层系 单元 同一类措施内容汇总在一起 这就是分析区块 层系 单元 产量构成 用以分析自然递减和综合递减的主要依据 区块 层系 单元 措施资料的整理 是以月为单元 以年为循环单位 以各项措施单独列项的方式整理 主要内容有 分月的措施井数和措施增油量 年措施井数 年措施增油量 区块 层系 单元 措施资料主要整理对油田开发和生产产生重大影响的措施 一般包括下列内容 1 采油井新井投产 老井压裂 自喷开采条件下的放产 改变生产方式 转抽 机械生产井的换泵 调参 开采过程中的堵水 堵底水和堵注入水 老井补孔 老井大修等 各油田的增产重点不同 需要整理的措施有所不同 2 注水井注水井要整理的措施有 新井转注 老井压裂 补孔 酸化 注胶束调剖和大修等 通过整理 可清楚地看出注入水量的构成 31 四 油水井试井和生产测井资料及应用 1 试井资料及其应用 试井是指油 水井在不同的工作制度下 对产出量 注入量 压力等数据的测定 用于研究油层特性及变化规律 加深对油层的认识 是掌握油田开发动态的重要手段 利用试井资料可以解决以下六个方面的问题 确定油层压力及其分布 了解油层各个区块的生产能力 确定油井的合理工作制度 确定油层的有关参数 如渗透率 流动系数 采油指数等 判断油层内各种变界 如油水界面 断层位置 地层尖灭等 了解油层温度及油层内油 气 水的特性 32 试井包括稳定试井和不稳定试井两种方法 稳定试井 改变油井工作制度 当生产稳定时 测出的油压 套压 流压 静压 液面 产量 油气比 含水和含砂量等资料 通过分析对比确定油井工作制度 以及推算地层的有关参数等 由于稳定试井需要系统地改变油井的工作制度 因此又称之为系统试井 稳定试井资料在动态分析中的作用 1 利用油井指示曲线 求油井采油指数 2 确定油井有关参数 包括地层流动系数 有效渗透率等 3 利用油井系统试井资料 选择合理的工作制度 4 确定地层压力及压力系统 5 利用注水井指示曲线研究注水井的吸水能力 33 试井包括稳定试井和不稳定试井两种方法 不稳定试井 是在生产过程中利用关 开 井后油层压力重新分布的不稳定过程 测出井底压力随时间变化的曲线 即压力恢复 降落 曲线 然后根据曲线的形态求得油层的各项参数 不稳定试井资料在动态分析中有以下作用 1 确定井底附近或两井之间的地层导压系数和地层系数 2 推算地层压力 3 判断油井完善程度及估计油井增产措施的效果 4 发现油层中可能存在的各种边界 断层 尖灭等 5 估计泄油范围内的原油弹性储量 34 2 生产测井资料 随着油田开发的技术发展 生产测井资料已成为进行油田开发动态分析的一种不可缺少的技术资料 生产测井是一门多学科交叉渗透的综合技术 其信息是对井下情况有条件的 间接的反映 将这些信息加工成地质信息或其它有用信息 在进行油田开发动态分析时 可以达到认识问题和解决问题的目的 生产测井类别 生产动态测井 产层评价测井 工程技术测井 监测生产井的产出注入剖面 了解产层物性含油边界变化 评价工程作业效果 应用范围 监测内容 流体的流量流速 密度载水率 产状及油藏动态 监测水油水气界面变化 评价含油含气饱和度变化 监测井身技术状况 评价地层作业效果 35 动态分析常用的生产测井资料主要有吸水剖面和产液剖面 吸水剖面 图例1 射开油层2 同位素曲线3 自然伽马曲线4 吸水面积5 分层线6 磁性定位曲线 在动态分析中同位素资料可以确定以下几个方面的问题 1 油层吸水状况2 串槽井段3 检查封隔器密封状况4 检查封隔器位置 同位素吸水剖面是放射性示踪载体法测井的一种 它是将放射性同位素混进注入流体 作为示踪载体来指示井下流体流量 在注入载体前 先用伽马探测仪测出自然伽马曲线 注入载体悬浮液后 再测一条示踪伽马曲线 一般情况下 地层的吸水量与活化载体的累积量是成正比的 将两条伽马曲线叠合 就得到了较直观的吸水剖面图 36 产液剖面 产液剖面在动态分析中的应用 1 确定生产井的产液剖面 判断出水层段及产水能力 为制定或调整配注方案提供依据 2 单井连续测量 可监视生产层的动用和水淹情况 为油井措施提供可靠依据 例如压裂或堵水等 3 评价措施效果 4 根据产出的异常 判断射孔质量或套管破漏及串槽的部位 由于采油井内的流体相态和流动状态较复杂 产出剖面的测井远比注入剖面测井复杂 从井下流体的相态看 一般是两相 油 水 气 水或油 气 流动或三相 油 气 水 流动 因此 产出剖面的测井 多采用组合仪器测井 一般测井组合的主要项目包括涡轮流量计 流体密度计 温度计 压力计 持水率计等 才能同时测出井下混合流体的流量和各相的持率 测井组合一般分为两大类 过油管测量组合 过环空测量组合 动态分析中 一般直接用测试的解释成果 37 第三章常用开发指标的计算方法及应用 在油田开发过程中 油田开发指标具有非同寻常的意义 它是评价 衡量油田开发效果是否科学合理的重要依据与参数 因此 各项开发指标的正确计算就显得尤为重要 38 一 采油方面的开发指标计算及应用 1 采油速度表示每年采出的油量占总地质储量的比值 是衡量油田开发速度的指标 用对比的方法来判断油井工作状况及评价增产措施和油田开发效果 采油速度 年产油 地质储量 100 表示按当前的生产能力和生产水平所达到的采油速度 表示每年有多大一部分地质储量能被采出 39 2 采出程度是油田任何时间内累积产油占地质储量的百分比 代表一个油田储量资源总的采出情况 用以检查各阶段采收率完成效果 R Np 100 N R 采出程度 104t Np 累积采油量 104t N 地质储量 104t 3 产油 液 指数指单位采油压差下油井的日产油 液 量 是表示油井生产能力大小的重要参数 用来判断油井工作状况及评价增产措施的效果 采油 液 指数 日产油 液 量 静压一流压 单位 t MPa d 40 4 产油强度单位有效厚度的日产油 液 量 是衡量油层均匀开采的指标 在动态分析中 是用以分析层间矛盾的主要参数 为不同井网 层系控制合理的采油强度 延缓含水上升速度 保持地层压力提供依据 单位 t m d 5 产量递减率产量递减率是单位时间内产量递减的百分数 油田在开采一段时间后 产量将按照一定的规律递减 这一递减规律通常以 递减率 指标进行衡量 在动态分析中常以对比的方式来衡量产量变化是否符合规律 递减率分为自然递减和综合递减两大类 41 综合递减率它是反映油田老井在采取增产措施的情况下产量递减速度 Dt A T B C A T 自然递减率是反映油田老井在未采取增产措施情况下的产量递减速度 Dt自 A T B C D A T 100 100 式中 Dt 综合递减率 A 上年末 12月 标定日产油水平 t T 当年1 n月的日历天数 d B 当年1 n月的累积核实产油量 t C 当年新井1 n月的累积产量 t Dt自 自然递减率 D 老井当年1 n月的累积措施增油量 t 42 二 产水 注水方面的指标 1 含水率含水率是指油井采出液中水所占的重量百分数 是反映油井出水状况的指标 是注水开发的油田进行动态分析极重要的参数 含水率分为单井含水率 井组 或区块 综合含水率和见水井平均含水率之分 表达式分别为 综合含水率 生产油井产水量 总产液量 100 见水井含水率 见水生产井产水之和 见水生产井总产液量 100 单井含水率 油样中水的重量 油样的重量 100 43 2 含水上升速度和含水上升率 含水上升速度是油田 井 含水量上升快慢的指标 是指在某一时间段内综合含水 含水率 的上升值 含水上升率是每采出1 的地质储量时的含水上升值 在动态分析中都可以用于对油田 井 开发效果的评价 含水上升速度 当月综合含水 上月综合含水 FW fW1 fw2 R1 R2 含水上升率表达式 式中 fw1 末期综合含水 fw2 初期综合含水 R1 末期采出程度 R2 初期采出程度 当计算年度含水上升率时可以直接用下式 年采油速度 年含水上升率 年含水上升速度 44 3 注采比注采比是指注入剂在地下所占的体积与采出物 油 气 水 在地下所占的体积之比 用以衡量注采平衡情况 计算公式为 注采比 采油量 体积系数 油井产水量 注水量 注水井溢流量 相对密度 qiw IPR qo o 0 qw 4 配注水量是表示油田开采对注入需求的基本指标 在动态分析时 依据注采平衡需要 用以评估配注水量的合理性 计算 预测注水井单井 区块的注水量 式中 qiw 配注量m3 dIPR 阶段注采比qo 产油量t d o 原油体积系数 0 原油相对密度qw 产水量m3 d 45 5 吸水指数是表示在单位压差下的日注水量 单位为m3 MPa d 是了解不同开发时间注水井和油层的吸水能力大小的指标 IW qiw 在没有流 静压资料时 可用测吸水指示曲线的方法求得 IW Qw pw 为了计算方便也可用视吸水指数 I W piwh qiw 式中 IW 吸水指数m3 Mpa dI W 视吸水指数m3 Mpa dqiw 日注水量m3 dpw 井底压力Mpapiwh 注水井井口压力Mpa Qw 两种工作制度下日注量之差m3 d pw 两种工作制度下井底压力之差Mpa 动态分析中 可用吸水指数来分析注水井工作状况和油层吸水能力的变化 46 产水体积 6 地下亏空地下亏空是指注人量所占地下体积与采出物 油 气 水 所占地下体积之差 是说明注采平衡与否的重要参数 地下亏空 产油量 原油体积系数 原油相对密度 7 存水率存水率是未产出的注入水与注入水量的比值 是衡量注入水利用率的重要指标 在动态分析中 用于对水驱效率的评价 存水率越高 注入水的利用率越高 注水量 产水量 注水量 存水率 注入体积 47 三 油田压力指标 1 总压差原始地层压力与目前地层压力的差值称为总压差 它表示地层压力的水平 同时反映了油田的注采平衡状况 是动态分析中不可缺少的主要参数之一 总压差 目前地层压力 原始地层压力 2 生产压差目前地层压力与油井生产时所测得的流压的差值称为生产压差 也叫采油压差 一般情况下 生产压差越大 产量越高 但不能无限放大 造成脱气 生产压差 目前地层压力 流压 48 3 地饱压差目前地层压力与原始饱和压力的差值 表示原油是否在地层中脱气的指标 是衡量油层弹性能量的指标 地饱压差越大弹性能量越大 地层压力低于饱和压力 原油在油层中就开始脱气 会增加原油粘度 开发效果变差 地饱压差 目前地层压力 饱和压力 4 流饱压差流动压力与饱和压力的差值 它是表示原油是否在井底脱气的指标 流动压力如低于饱和压力 原油在井底开始脱气 增加原油粘度和气油比 造成油井产量下降 流饱压差 流动压力 饱和压力 49 5 注水压差注水井注水时的井底压力 流压 与地层压力之差 注水压差的大小 反映了注水井的注水量的大小 注水压差 注水井流动压力 注水井地层压力 6 注采井动压差 注采大压差 注水井流压与采油井流压之差 又称为注采大压差 注采大压差反映了驱油能力的大小 动力压差越大则水的驱动力越大 注采大压差 注水井流动压力 采油井流动压力 50 油水混合液密度 原油密度 1 原油密度 fW 7 油水混合液密度油水混合液 原油和水组成的液体 当混合液含水fW为0时 混合液密度就是原油密度 当混合液含水fW为100 时 混合液密度就是水密度 1 8 流压计算方法流压 套压 油层中深 动液面 油水混合液密度 重力加速度 1000 井口 气体压力 液柱压力 51 四 其它指标 沉没度 泵挂深度 动液面深度 1 沉没度是指抽油泵固定凡尔到动液面之间的距离 即泵沉没在动液面以下的深度 沉没度是反映油井生产潜力 分析抽油泵工作状况的主要参数指标 一般情况下 原油粘度愈大 流动阻力愈大 沉没度要求相对大一些 反之要求小一些 2 泵效指抽油泵的实际排量与理论排量之比 是反映抽油泵工作状况的参数指标 动态分析中 常以这一参数来说明泵的工作状况和油藏的供液能力 泵效达到70 以上为高效 正常情况下泵效在40 70 之间 影响泵效的因素很多 常见的有冲程损失 气体侵入 漏失 泵筒未充满等 泵效 日产油 原油密度 日产水 理论排量 100 井口 52 3 水驱控制程度是注水井与采油井射开连通厚度与注水井射开油层总厚度之比 水驱控制程度是直接影响采油速度 含水上升率 储量动用程度 最终采收率的主要因素 研究各类油层水驱控制程度是油田调整挖潜的主要依据 表达式为 EW h HO 100 式中 EW 水驱控制程度h 与采油井连通厚度HO 油层总厚度 4 生产气油比生产气油比是指每采1t原油伴随产出的天然气量 是间接反映地下原油粘度的变化的指标 气油比过高说明地下原油性质发生了变化 流动条件变差 生产气油比 月产气量 月产油量 53 第四章水驱开采动态分析 第一节单井分析 单井是油田开发的基本单元 做好单井分析工作是动态分析的基础 通过对油水井的单井分析 可以实现对井组 区块和油田在开发过程中的主要矛盾的剖析 找出解决主要矛盾的途经和方法 因此单井分析在动态分析中有着十分重要的地位 54 3 油水井单井分析的程序单井分析的一般程序和方法根据变化规律分析问题 抓住主要矛盾 提出改善措施 评价措施效果 本井 邻井 地面 井筒 地下 2 单井分析主要解决的问题 单井的工作制度是否合理 如油井的工作参数 工作制度是否能够满足生产的需要 注水井所确定的注水压差和注水量是否合理 注水管柱是否适合 能否使周围油井见到注水效果等 单井生产能力的变化 分析产量 采油指数 含水变化的原因 注水井注入量 地层压力 吸水指数的变化及原因 井下技术状况 分析井底有无砂堵 蜡堵 落物 窜槽 套管损坏等 注水井分层配水管柱及井下工具的工作情况 油井泵工作状况 油井生产情况发生变化时 要研究注水的推进情况 提出注水调整方案 分析各种作业施工及措施和效果 各小层出油 吸水 出水和压力变化情况 一 单井动态分析的主要内容及程序1 单井分析主要内容 分析油水井变化规律 变化原因 预测变化趋势 拟订合理的工作制度 提出合理的维护措施 以保持油水井正常生产 分析油水井井下管柱状况 分析采油井注水见效 见水 出水层位及来水方向 水淹特征 稳产潜力等 分析措施的效果 55 二 采油井动态分析地下原油通过采油井采出地面 要经过两个互相衔接的阶段 即油流在一定压力差的驱动下 经油层岩石的孔隙 从井底周围流向井底的油层渗流阶段和油流从井底通过井筒流向井口的举升阶段 而后再输送到集油站 所以 油井生产过程中的动态变化 主要表现在油层 井筒 地面三个阶段的动态变化 油井单井动态分析应包括三部分内容 56 1 地面状况分析油井地面管理状况的分析主要包括热洗 清蜡制度及合理套压的选择等 热洗 清蜡制度总的要求是保证油流畅通 自喷井无蜡阻 抽油机井示功图和电泵井电流卡片无结蜡显示 上 下电流未上升 在此前提下 使清蜡热洗次数达到最少 即为热洗 清蜡周期合理 合理的控制套压套压高低直接影响动液面的高低 也影响着泵效的大小 合理的套压应能使动液面满足于泵的抽汲能力达到较高水平 套压太高 迫使油套环形空间中的动液面下降 当动液面下降到深井泵吸入口时 气体窜入深井泵内 发生气侵现象 使泵效降低 油井减产 严重时发生气锁现象 发生这种情况 应当适当地放掉部分套管气 使套压降低 动液面上升 阻止气体窜入泵内 集油管线掺水量 压力 电加热温度 井口 57 动液面 沉没度 分析 前面我们讲到了动液面的变化 反映了地层能量变化和泵工作状况的变化 所以 在分析动液面时 应与示功图分析结合起来 动液面变化的原因一般有三个方面 一是油层压力发生了变化 供液能力随之变化 二是泵参数偏大或偏小 三是泵的工作状况发生了变化 工作参数的影响深井泵采油 在油层供液充足的情况下 泵径 冲程 冲次三项参数决定了抽油井理论排量的高低 如果调配不当 则会降低泵效 设备因素泵的材质和工艺质量差 下泵作业质量差 衬套与活塞间隙选择不当或阀球与阀座不严等 都会使泵效降低 原油中含有腐蚀性物质时 腐蚀泵的部件 使泵漏失 从而降低泵效 原油粘度的影响原油粘度高 油流阻力大 固定阀和游动阀不易打开或关闭 抽油杆下行阻力大 降低泵筒的充满系数 使泵效降低 砂 气 蜡的影响 油井出砂 沙子磨损阀球 阀球座 活塞及衬套等部件导致泵漏失 降低泵效 固定阀或游动阀砂卡或油层砂埋也影响泵效 气体的影响 油层能量低 供液不足 或含气体过多 当泵吸入口处的压力低于饱和压力时 进入泵内的将是油气混合物 减少了进入泵内油的体积 使泵效降低 活塞在下死点时 由于固定阀和游动阀之间的泵隙中存在着高压油气混合物 当活塞上行时 油气混合物膨胀 固定阀就不能立即打开 使泵效降低 油井结蜡 由于活塞上行时泵内压力下降 在泵的入口处和泵内易结蜡 以致油流阻力增大 阀座不严 影响泵效 油层供液能力的影响油层供液能力对泵效影响较大 油层发育较好 并与注水井连通好 注水受效好 泵效也就高 有的可带喷生产 泵效达lOO 以上 反之 油层条件不好 注水受效不好 则供液能力低 泵效也低 示功图显示供液不足 一般追求长冲程 慢冲次 慢冲次缺点 漏失量大 优点 进液充分 使油杆侧向变形小 偏磨程度轻 2 机采井井筒动态变化分析 抽油井泵效分析在实际生产中影响泵效的因素比较多 对机采井单井分析的一个主要目的就是根据单井泵效及其抽汲参数的具体变化来分析主要问题及其原因 进而提出有针对性的措施意见 一般地讲 影响泵效的主要原因有六方面 重点分析两个内容 58 2 机采井井筒动态变化分析 59 3 地下动态变化分析 在排除地面设备 井筒对产量的影响因素后 最后进入对单井的油藏进行分析 分析油井地下动态变化 首先要搞清油层的地质状况 包括油层的层数 厚度情况 各小层的岩性和渗透性 油层的原油密度和粘度 生产井的油层与其周围相连通的油水井的油层连通发育情况等 油藏动态分析一般从三个方面入手 即压力 含水 产量 压力变化分析 油藏投入开发前的压力为原始地层压力 当油藏投人开发后 地层压力随着油层开采时间的推移 发生了变化 此时在油井关井测得的油层中部压力是地层压力 地层压力的变化取决于驱动方式和开采速度 注水开发油田 油井主要是在水压驱动下生产 注采比的大小 直接影响着地层压力的变化 当注采比小于l 即注入体积小于采出地下体积时 地下产生亏空 能量得不到补充 这时地层压力就下降 供液能力就降低 分析地层压力的变化 要从三个方面入手 一是看本井 工作制度 举升设施是否发生变化 是否有措施 二是看连通水井 工作状况是否正常 有否措施 工作制定是否发生变化 三是看相邻生产井 工作制度 举升设施是否发生变化 是否有措施 在地层压力的变化对比时 一般采取总压差对比的方式 可以直接从二个方面了解压力的变化 压力水平和压力变化幅度 地层压力的变化 60 流动压力变化 流动压力是地层压力在克服油层渗流阻力后到达井底的剩余压力 也是油 气 水从井底到井口垂向管流的始端压力 因此 流压变化受供液和排液两方面因素的影响 影响供 排液主要在于以下几个因素 油井见水后 随含水上升 井筒液柱比重增大 流压会不断上升 井口油嘴 抽汲参数 泵况决定了流压的高低 在泵况正常情况下 抽汲参数越大 流压越低 泵况变差 则流压一般要升高 此外 井壁完善程度也影响流压 井壁完善程度高 污染程度小 则流压较高 含水变化分析 注水开发的油田 含水率变化具有一定规律性 不同含水阶段 含水上升速度不同 低含水采油阶段 25 含水上升速度较慢 中含水采油阶段 25 75 含水上升速度加快 高含水采油阶段 75 90 含水上升速度减缓 特高含水阶段 90 以上 含水上升速度缓慢 在动态分析中 可根据所处开发阶段含水上升规律进行对比 判断综合含水上升速度是否正常 如果上升过快 则应根据注水井的吸水剖面和采油井产液剖面资料 结合各层的油层物性情况 进行综合分析 找出原因 阶段变化规律的影响 61 油层因素的影响 油层性质及分布状况 油 水井的连通关系 油井的见水层位及出水状况 见水层特别是主要见水层的主要来水方向和非主要来水方向 分析连通注水井 层注水强度变化 主要来水方向 次要来水方向的注水量变化与油井含水率变化的相互关系 分析相邻油井生产状况变化 例如 相邻油井高含水层堵水或关井停产后 也有可能造成本井含水上升 此外油井井筒本身问题也可能造成含水上升 例如泵况变差 原堵水管柱失效等 62 油层水淹的一般特点 正旋回油层 岩石颗粒自下而上由粗变细 渗透率由高渐低 注入水沿底部快速突进 油层底部含水饱和度迅速增长 水淹较早 反旋回油层 岩石颗粒自下而上由细变粗 顶部渗透率高 底部渗透率低 所以注入水一般在油层内推进状况比较均匀 复合旋回油层 它是由正旋回和反旋回组成的一个完整的沉积旋回 岩石颗粒上部和下部较粗 中间较细 渗透率也是两头高 中间低 注入水在油层中的推进状况 具备了正反旋回油层的共同特点 但一般也是下部水淹比较严重 多层段多韵律油层 油层厚度大 层内不稳定的岩性 物性夹层较多 层段之间的渗透率级差较小 这类油层具有多层段水淹的特点 薄油层 这种油层的有效厚度一般小于lm 多形成于分流平原 湖相沉积的水下分流砂 内外前缘席状砂等砂体类型 一般情况下 渗透率较低 水淹程度较低 在较低的水驱控制程度下动用不好 动态分析中可根据油层的厚度及岩性 运用上述特征判断注入水在油层内的推进状况和油层的水淹程度 63 产量变化分析 影响产量发生变化的地质因素主要有以下几个方面 出油厚度由于作业施工等多方面因原因 油层被污染或堵塞 使部分层不出油或出油很少 由于层间干扰 也会有一部分油层的出油能力得不到充分发挥 有效渗透率有效渗透率决定了原油通过油层的难易程度 有效渗透率大 产量则高 否则产量降低 地层原油粘度原油粘度表示原油流动能力的大小 粘度增高 使原油流动性能变差 产量降低 完井方式与完井半径油井的完井方式对产油量有影响 而完井半径与产量的对数成正比关系 供油半径在假定供油的圆形面积内 在均匀布井的情况下 井距愈小 供油半径就愈小 而相对的压差就越大 即小井距有利于提高单井产油能力 生产压差油井生产压差即油井静压与流压之差 在采油指数一定的情况下 生产压差越大 则产量越高 64 产量变化分析 65 三 注水井动态分析 1 注水井井筒动态分析注水井的井筒动态分析是指对注水井中的封隔器 配水器 水嘴等井下工具的工作状态 在注水过程中的变化情况进行分析 这些井下工具工作状态发生变化 都可以通过井口的油 套压的变化和系统测试指示曲线的变化反映出来 油 套压和注水量变化的一般表现及其原因 当油管穿孔漏失 第一级封隔器失效或套管外水泥窜槽时 油 套管压力和注水量都会有明显变化 如第一级封隔器以上油层吸水量大 则会出现明显的套压上升 油压下降 注水量上升 当第二级及以下封隔器失效时 油压下降 注水量上升 水嘴堵塞或脱落 油压和水量会有明显变化 油压上升 注水量下降 说明水嘴堵塞 油压下降 注水量上升 说明水嘴脱落 66 2 注水井油层动态分析 油层堵塞情况分析由于注入水质不合格 水中的含油 杂质及悬浮物固体颗粒会对油层炮眼及渗滤面产生堵塞 或注人水与地层及其液体不配伍 造成层内粘土不稳定或产生化学沉淀堵塞油层孔隙 甚至有的发生细菌增殖堵塞等 导致注水井的注水压力上升 吸水指数下降 注水量明显下降或者根本注不进 这时应及时检测化验 找出原因 注水井的油层情况分析 油层物性和原油物性的好坏 直接影响油层的吸水状况 因此必须搞清油层的地质情况 才能深入地搞好注水井的动态分析 搞清已射孔的层数 厚度和射孔情况 搞清各油层的岩性和渗透率 搞清油层的原油性质 搞清转注前的油层压力 搞清和周围生产井油层连通情况 67 3 测试资料的综合分析应用 指示曲线的应用 指示曲线是在流量相对稳定流动的条件下 注水压力与注水量的关系曲线 通过对指示曲线的特征及斜率变化的对比分析 既可以分析地层吸水状况的变化 又可以分析判断井下工具的工作状况 指示曲线的几种基本形状指示曲线一般分为直线型和折线型两大类 直线型 直线型曲线主要有递增式 垂直式和递减式三种 直线递增式注水量与注入压力成正比 正常指示曲线 直线垂直式注水压力增加而注水量不增加 非正常曲线 出现此种形状曲线的主要原因 1 计量设备有误差 测试资料不准确 2 井下管柱有问题 如水嘴堵死 3 油层渗透率差 在注水压力提高的情况下 注水量不增加 垂直递减式反常曲线 多为计量设备有问题所致 如压力表 水表存在严重的问题 68 折线型 折线型曲线主要有折线式 上翘式和曲拐式 折线式曲线如果是全井指示曲线 说明当注水压力上升到某一程度时 井内出现了新的吸水层 如是小层的指示曲线 则说明当注水压力上升到某一值时 油层产生了微小裂缝 使注水量增加 上翘式曲线曲线出现上翘 在排除地面设备因素的影响后 是一种正常曲线 如是全井指示曲线 说明全井有连通不好或不连通的小层存在 当注水量增加到一定量时 由于压力扩散较慢 注水量不再随着压力的上升而上升 如果是小层指示曲线 则说明油层的地层条件较差 不连通或连通不好 由于压力扩散不畅 当注水压力达到一定值时 注水量不再与压力的增长成正比 曲拐式曲线曲线呈曲拐式形状 是一种不正常的曲线形态 其测试过程可能存在较严重的计量操作问题 或地面设施 计量仪表本身有问题 69 指示曲线的对比分析 正常的指示曲线能够反映注水井井下工具的工作状态及油层吸水能力 因此通过对不同时间内所测的指示曲线的对比分析 就能够了解注水井井下工具的工作状态及油层吸水状况的变化 不同时间段的指示曲线对比 主要有以下几种情况 1 2 曲线倒向水量轴两个时间段的指示曲线对比 曲线明显的倒向水量轴一侧 说明吸水指数明显增加 吸水能力增强 主要有以下几个方面的原因 一是本井采取了增注措施 二是连通油井采取了增产措施 三是本井可能因故在一个时间段内停注 地层压力下降 如果指示曲线向水量轴一侧偏移幅度较大 可判断为井内封隔器失效或油管漏失 1 2 倒向压力轴两个时间段的指示曲线对比 曲线明显的倒向压力轴一侧 说明吸水指数明显减小 吸水能力下降 其主要原因有 一是本井注入了大量水质不合格的水 造成油层污染 二是本井井下水嘴有堵塞现象 三是连通油井可能采取了堵水措施 70 曲线平行上移两个时间段的指示曲线在同一坐标轴内平行上移 其曲线的斜率和吸水指数没有变化 在相同的注水量下 注水压力上升了 说明油层的压力上升而吸水能力没有变化 其原因一是本井长期在较高的注水压力和较高的注水量的状态下注水 使地层压力上升速度较快 二是以本井为中心的注采井组注采比较大 1 2 1 2 指示曲线平行下移两个时间段的指示曲线在同一坐标轴内平行下移 其曲线的斜率和吸水指数没有变化 在相同的注水量下 注水压力下降了 说明油层的地层压力下降而导致了注水压力的下降 一般情况下致使此种情况发生的原因 一是本井长期欠注地层压力下降 二是与本井连通的油井采液强度增加或采取了增产措施 使地层压力下降 指示曲线逐渐倒向水量轴在一个相对较长的时间段内 将多条指示曲线绘制在同一坐标系内进行对比 曲线逐渐倒向水量轴一侧 说明其吸水指数在逐步增加 如果是分层注水井可以判断为小层水嘴刺大 因为水嘴刺大一般是一个逐步变化的过程 4 3 2 1 71 四 措施井效果分析 油水井措施大体上可分为三大类提液措施 转抽 抽油机换大泵 转电泵等 油层改造措施控水措施措施井的措施效果分析 在方法和内容上大体上与单井分析的方法 内容一致 不同的方面 一是在时间跨度上的区别 措施效果分析在时间段上主要以措施前和措施后的一个相对较短的时间段 根据措施效果维持时间的长短 二是在分析的内容上侧重于对措施目的层段或单油层效果评价 三是通过措施效果的分析 要总结经验与教训 用于指导油田的开发调整 72 1 压裂压裂是油 水井增产 增注的一项重要技术措施之一 它是利用地面高于泵组 以大大超过地层吸收能力的排量将高粘液体注入井内 在井底憋起高压 在压力高于井壁附近地应力的作用及岩石的抗张强度后 在井底附近的地层中产生裂缝 而改变近井地带的渗流能力 提高油层的动用状况 采油井压裂油井压裂的目的是增油 因此衡量油井压裂是否有效的主要指标就是看措施后是否增油 油井压裂有效的反映在生产数据上主要有以下几个方面 产液量上升含水下降或稳定产油量上升地层压力下降沉没度上升反之 则视为无效 73 影响压裂效果好坏的因素有 一是目的层的厚度与含油饱和度的影响 目的层的油层厚度大 含油饱和度高 通常压裂后会取得较好的增油效果 反之 目的层的厚度小 含油饱和度较低 或把水 气层当作油层来压 或选层不慎在压裂时将邻近的水 气层压窜 形成水 气窜 压裂后增产效果都较差 二是油层压力水平的影响 压力水平高 油层性质差或因受污染而低产的井 压裂后通常能够获得较好的增油效果 而压力水平低 没有驱油能量 即使油层的渗透性好 也不能获得较好的增油效果 三是裂缝长度 宽度及裂缝渗透率的影响 压裂形成的裂缝长度长 宽度大 渗透率高 增产效果就好 有效期也长 反之则相反 但也并不是裂缝越长增产效果就越好 这要根据目的层砂体的发育情况而定 目的层在平面上距水淹带较近 裂缝过长就会导致平面水窜 造成压裂后含水上升达不到增油的效果 四是压裂工艺的影响 目前的压裂工艺