油藏工程设计与油藏工程方法ppt课件.ppt

油藏工程设计及油藏工程方法 第一节 油藏工程设计 第二节 油藏工程方法 内容纲要 前言 一 油藏工程 综合应用地球物理 油藏地质 油层物理 渗流力学理论和采油工程等方面的成果和信息资料 对油藏进行开发方案设计和评价 应用有效的开采机理 驱替理论和工程方法来预测和分析油藏未来的开发动态 并根据预测结果提出相应的技术措施 以便获得最大采收率的一门综合技术性学科 前言 概念 前言 地位 内涵 开发地质 开发部署 油藏工程 油藏工程设计 油藏工程方法 前言 物质平衡法 水驱特征曲线法 产量递减法 试井分析法 驱动能量 开发方式 开发调整 开发指标 容积法 矿场经验法 对于具有工业开采价值的油田 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 按照国民经济发展对原油生产的要求 从油田的实际情况和生产规律出发 制订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 直至开发结束的全过程 前言 二 油田开发 概念 前言 程序 1 开发阶段的划分1 1油田开发的概念1 2油田开发阶段的划分2 油田开发前的准备工作2 1详探2 2试采2 3开辟生产试验区2 4开发实验 3 开发设计和实施3 1油田开发模式3 2油藏工程设计3 3油田开发设计4 油田开发调整4 1意义4 2定义4 3目的4 4油田调整分类 油田开发步骤 前言 油田开发设计内容 地质研究测试分析等 油藏工程设计 钻井工程设计 采油工程设计 地面工程设计 见前 钻井完井方法 采油工艺技术增产措施 集输网络净化装置供水供电通讯 经济分析 推荐方案 前言 根据油田地质 地理等客观条件以及国民经济发展的需要和技术及经济可行性而编制的一整套开发油田的原则 办法和要求 它是对一个要进行开发的油田制订出使油田投入长期和正式生产的一个总体部署和设计 是决定原油从油层流到生产井井底并采出地面的各种条件的综合 三 油田开发方案 前言 概念 1 研究采油速度和稳产期限 2 确定开采方式和注水方式 3 确定开发层系 4 确定开发步骤 5 确定合理布井原则 6 确定合理的采油工艺技术和储量集中 丰度较高的增产增注措施 开发方案遵循的原则 前言 主要内容 油田概况 位置 交通 水文 经济 油藏描述 构造 地层 流体 储量 开发层系 方式 井网 速度 指标预测 方案优选 钻井 采油 地面设计 实施要求 油藏工程设计 前言 1 分层系开采的油藏要合理划分与组合开发层系 2 不同开发层系经济合理的井网密度 3 油藏的驱动方式及油井的采油方式 4 生产井的合理工作制度 5 需注水开发的油藏 还要确定不同层系的合理注水方式 注水井的合理工作制度及最佳注水时机 6 保持压力水平 7 合理采油速度 预测稳产年限及最终采收率 开发方案的油藏工程内容 前言 8 对断块油田 分开发单元研究其静 动态特征及各单元油藏工程技术对策 9 对低渗透油田 要研究裂缝方位与井网优化配置和采用水平井整体注水开发裂缝性低渗透油藏 10 对于稠油油田需研究热采问题 11 开发区经济技术指标 预测油田开发趋势 12 各种开发方案的分析对比 提出最优方案 前言 开发方案的油藏工程内容 前言 四 油田开发程序 油田开发程序是指把油田从勘探到投入开发的过程划分成几个阶段 合理地安排钻井 开发次序和对油藏的研究工作 尽可能用较少的井 较快的速度 取得对油田的基本认识 编制油田开发方案 指导油田逐步地投入开发 概念 前言 实例 以大庆油田为例介绍整装储量油田的合理开发程序 研究不同类型油层对开发部署的要求 可为编制开发方案提供本油田的实际数据 一 开辟生产试验区 1 开辟生产试验区的目的 深刻认识油田的地质特点 落实油田储量计算 研究油层对比方法和各种油层参数的解释图版 2 试验区应具有相对的独立性 把试验区对全油田合理开发的影响减小到最小程度 3 试验项目要抓住油田开发的关键问题 针对性要强 问题要揭露清楚 开采速度要高 使试验区的开发过程始终走在其它开发区的前面 为油田开发不断提供实践依据 4 生产试验区要具有一定的生产规模 要使所取得的各种资料具有一定的代表性 5 生产试验区的开辟应尽可能考虑地面建设 运输条件等方面的要求 以保证试验区开辟的速度快 效果好 前言 二 分区钻开发资料井 1 钻开发资料井的目的 研究解释单油层物性参数的方法 全面核实油层参数 为充分运用生产试验区的解剖成果 掌握新区地质特征打好基础 以逐步探明扩大开发的地区 了解不同部位 不同油层的生产能力和开采特点 在钻完开发资料井以后 要进行单层和各种多层组合下的试油试采 测压力恢复曲线等 并了解新区的生产能力和开采特点 前言 开发资料井的部署应考虑到油田构造的不同部位 使其所取得的资料能反映出不同部位的变化趋势 开发资料井应首先在生产试验区邻近地区集中钻探 然后再根据逐步开发的需要 向外扩大钻探 前言 三 部署基础井网 1 基础井网的部署对象 对于油层较多 各类油层差异大 分布相对比较稳定 油层物性好 储量比较丰富 上 下有良好的隔层 生产能力比较高 具备独立开采条件的区块可以作为基础井网布置的对象 前言 掌握井网在实施上要分步进行 基础井网钻完后 暂不射孔 及时进行油层对比 搞清地质情况 掌握其它油层特点 核实基础井网部署 落实开发区的全面设想 编制开发区的正式开发方案 并进行必要的调整 前言 四 编制正式开发方案 1 编制正式开发方案遵循的原则 1 研究采油速度和稳产期限 2 确定开采方式和注水方式 3 确定开发层系 4 确定开发步骤 5 确定合理布井原则 6 确定合理的采油工艺技术和储量集中 丰度较高的增产增注措施 前言 一个合理的开发程序 只是指导了油田上各开发层系初期的合理开发部署 指导了油田合理的投入开发 为开发油田打下了基础 但在油田投入开发以后 地下油水就处于不断的运动状态之中 地下油水分布时刻发生变化 各种不同类型油层地质特征对开发过程的影响将更加充分地表现出来 因此 在开采过程中 还需要分阶段有计划地进行调整工作 以不断提高油田的开发效果 前言 五 油田开发调整方案的编制 1油田的概况 位置 地下 地面位置 油藏的概况 层系 储量 油水性质孔隙度 渗透率分布 2开发简历开发阶段描述 分天然能量 低 中 高 特高含水阶段 每个阶段的生产指标 以及采取的相应的主要对策 3目前存在的主要问题平面 层间 层内的矛盾 井网适用 水淹状况 剩余油分布特征 4主要采取的措施根据问题提出措施 具体的实施内容 5支持基础实施前的准备 过程的检测 实施安排 6效果预测开发效果的改善状况 增油情况 水驱效果的改善 经济效益等 前言 第一节 油藏工程设计 第二节 油藏工程方法 内容纲要 前言 第一节 油藏工程设计 油藏工程设计是将油藏前期准备好的储层 构造 层系 流体 压力系统等静态资料与试井 水驱 产量等动态资料相结合 对油田区域实施系列开发指标确定的一种方式 概念 地质研究 开发部署 假想方案 开发指标概算 经济分析 推荐方案 见第五章 开发层系划分 注水开发 井网部署 单井产能 废弃压力 开发部署 构造 地层 油层物性 P T参数 油气水分布 驱动类型 动态储量 地质研究 油藏工程设计主要由以下六大步骤组成 内容及步骤 第一节 油藏工程设计 油田开发方案报告编写 油田勘探开发程序 油藏评价 开发层系划分与组合 井网与注水方式 油田开发调整 思路 第一节 油藏工程设计 1 油田勘探开发程序 第一节 油藏工程设计 勘探 开发 找油 采油 对于有开采价值的油田进行油藏工程设计 油田勘探开发是个连续的过程 将整个油气田勘探开发过程划分为三个阶段 即区域勘探 预探 阶段 工业勘探 详探 阶段和全面开采阶段 油田勘探开发程序 区域勘探 普查 详查 工业勘探 构造预探 油田详探 全面开采 区域勘探 预探 区域勘探是在一个地区 指盆地 坳陷或凹陷 开展的油气田勘探工作 第一节 油藏工程设计 区域勘探阶段分为普查和详查 普查是区域勘探的主体 具有战略性 详查是在普查评价所指出的有利地区内进一步开展的调查工作 主要任务 从区域出发 进行盆地 或坳陷 的整体调查 了解地质概况 查明生 储油条件 指出油气聚集的有利地带 并进行油气地质储量的估算 为进一步开展油气田工业勘探指出有利的含油构造 工业勘探 详探 第一节 油藏工程设计 工业勘探过程可以分为构造预探和油田详探两个阶段 构造预探简称预探 是在详查所指出的有利含油构造上进行地震详查和钻探井 主要任务是发现油气田及其工业价值 初步圈定出含油边界 为油田详探提供含油气面积 工业勘探是在区域勘探所选择的有利含油构造上进行的钻探工作 主要任务 寻找油气田和查明油气田 计算探明储量 为油气田开发做好准备 油田详探简称详探 是在预探提供的有利区域上 加密钻探 并加密地震测网密度 任务是查明油气藏的特征及含油气边界 圈定含油气面积 提高探明储量 并为油藏工程设计提供全部地质基础资料 包括油气田构造的圈闭类型 大小和形态 含油层的有效厚度 流体物性参数及油层压力系统 油井生产能力等油藏参数资料 工业勘探 详探 第一节 油藏工程设计 内容 1 地震细测工作 在预探成果的基础上 配合钻探 加密地震测网密度 测线密度在2km 平方公里 落实构造和含油分布 2 打详探资料井 取心资料井 通过详探资料井的录井 取心 钻杆测试 测井等 直接认识油藏 取心井要求严格 收获率达到90 以上 保存20年 4 开辟生产实验区 对于开发的大油田 在详探程度较高和地面建设比较有利的区域 划出一块面积 用正规井网开发 开展各种生产试验 掌握油藏的变化规律和开采特点 3 油井的试油和试采 判断油气田有没有工业价值 生产能力如何 油田正式投入开发 部署基础井网 第一节 油藏工程设计 基础井网是以主要的含油层系为目标的设计的第一批生产井和注水井 是开发区的第一套正式的井网 任务是 1 合理开发主力油层 建成一定的生产规模 2 兼探开发区的其他油层 解决探井 资料井所没有完成的任务 搞清这些油层的分布状况 物理性质和非均质特点 为下一步开发这些油层提供可靠的地质依据 部署要求 基础井网在实施上要分步进行 基础井网钻完后 暂不射孔 及时进行油层对比 搞清地质情况 掌握其他油层特点 必要时 修改和调整原定方案 然后再对基础井网射孔投产 普查 打探井 打资料井 详探井 开辟试验区 基础井网 全面开发 预探 地震细测 试油 试采 初步方案 正式方案 详探 全面开发 认识油田 开发油田 第一节 油藏工程设计 勘探开发步骤 2 油藏评价 第一节 油藏工程设计 2 1油气藏类型及其模型2 2储量计算方法2 3油藏的驱动方式及其开采特征 第一节 油藏工程设计 2 1油气藏类型及其模型 油 气 藏类型 油藏是指油在单一圈闭中具有同一压力系统的基本聚集 如果在一个圈闭中只聚集了石油 称为油藏 只聚集了天然气 称为气藏 一个油藏中可以有几个含油砂层时 称为多层油藏 油气藏分类 分类 F 成因 边界 饱和程度 油藏成因分 构造油气藏 地层油气藏 岩性油气藏 背斜油气藏 断层油气藏 裂缝油气藏 构造油气藏由于地壳运动而形成的油气藏 油气聚集在由于构造运动而使地层变形 褶曲 或变位 断层 所形成的圈闭中 常见的有背斜油藏 断块油藏和裂缝油藏 第一节 油藏工程设计 地层油气藏由于地层被侵蚀以后 在其上面又沉积了新的地层 其接触面称不整合面 如果上面的地层具有渗透性和储集特征以及盖层 形成地层油气藏 常见的古潜山油藏 第一节 油藏工程设计 岩性油气藏油气聚集在由于沉积条件的改变导致储集层岩性发生横向变化而形成的岩性尖灭和砂岩透镜体圈闭中 常见的岩性尖灭和砂岩透镜体和生物礁块油藏 第一节 油藏工程设计 油田开发模型 第一节 油藏工程设计 地质模型 建立在储层介质特征和油藏流体三维空间的变化和分布规律的非均质性定量描述 包括油藏的各个方面 例如构造 岩性 沉积环境 流体特征等等 是油藏经营管理的基础 油藏流体渗流模型 根据油藏开采过程分气藏模型 黑油模型 组分模型 凝析气藏模型 双重介质模型 热采模型 化学驱模型等 动态分析模型 甲乙丙丁水驱模型 逻辑斯蒂旋回模型 西帕科夫模型 HCZ模型等 另外还有一种经验统计型油田开发模型 它是建立在对生产数据和实验资料进行整理的基础上的 经验统计模型可用来估算油田稳产年限 产量递减规律 含水变化规律 采收率等 这是一种实用而又简便的分析油田动态的方法 经济评价模型 化最小的钱 得最多的效益 1 敏感性分析 2 预期值分析 风险调节的 3 蒙特卡洛模拟 经济分析能够选出使油气藏管理目标达到最佳的开采模式 2 油藏评价 第一节 油藏工程设计 2 1油气藏类型及其模型2 2储量计算方法2 3油藏的驱动方式及其开采特征 地质储量的分级 三级储量 概算产量 一个含油气构造在有3口以上的探井发现工业油流后 在基本掌握油藏类型 含油范围以后 利用钻井 地震 区域地质研究的基础上计算三级地质储量 与远景储量相比概算储量具有工业储量的性质 与二级和一级相比具有推测的性质 该储量是进一步详探的依据 不能作为开发使用 与一级储量相比具有50 的精确度 二级储量 探明储量 在探井和资料井达到一定的密度以后 取得相当的试油试采资料以后 计算的储量 与一级储量相比具有80 的精度 一级地质储量 开发储量 开发井网钻完以后 依据岩心资料 测井资料和开采资料确定的储量 它要求油藏类型清楚 含油面积准确 有效厚度可靠 各项参数落实 是制定生产计划和编制开发调整方案的依据 2 2储量计算方法 第一节 油藏工程设计 储量计算方法 1 容积法 原始地质储量计算公式 2 动态法 1 物质平衡法 利用物质平衡法的直线式 第一节 油藏工程设计 2 矿场试井分析法 利用有界地层处于拟稳定阶段的压力资料 3 压力 产量递减法 油藏关系式 储量计算方法 第一节 油藏工程设计 气藏关系式 4 水驱特征曲线法 水驱可采储量 水驱地质储量 3 概率法 概率法也称为蒙特卡洛法 Monte Carlo 或统计模拟法 以随机变量为对象 以概率论为理论 其基本公式仍是容积法公式 由于参与储量计算的各参数看成是服从某种分布的随机变量 其计算过程如下 1 公式中个参数不再是一确定值 而是随机函数 2 储量也不是一确定值 是随机分布的 储量计算方法 第一节 油藏工程设计 储量估算方法比较 类比法 容积法 动态法 各种计算方法的优缺点 类比法 经验确定容积法 比较准确 但是参数难取动态方法 比较准确 方法多 需要资料多 物质平衡 产量递减 数值模拟 水驱曲线 试井 远景储量 推测 潜在 探明储量 详探阶段 资料比较清晰 开发储量 地质 生产资料都比较齐全 第一节 油藏工程设计 探明储量 开发储量 类比法 容积法 动态方法 详探阶段 资料比较清晰 地质 生产资料都比较齐全 第一节 油藏工程设计 储量估算方法比较 按规模分类 特大油田 10亿吨特大气田 1000亿方大油田1 10亿吨大气田300 1000亿方中油田0 1 1亿吨中气田50 300亿方小油田0 01 0 1亿吨小气田5 50亿方 按储量丰度 特高丰度 500万吨 km2 30亿方 km2高丰度300 500万吨 km210 30亿方 km2中丰度100 300万吨 km24 10亿方 km2低丰度50 100万吨 km22 4亿方 km2特低丰度 50万吨 km2 2亿方 km2 储量综合评价 第一节 油藏工程设计 2 油藏评价 第一节 油藏工程设计 2 1油气藏类型及其模型2 2储量计算方法2 3油藏的驱动方式及其开采特征 1 天然能量 边底水头压能和弹性能 决定原始压力 埋深 露头 影响因素为Pi K 水域大小 距离 PR 可恢复 液体和岩石弹性能 液体和岩石弹性大小 PR不能自然恢复 气顶气膨胀能 原生气顶和后生气顶 PR Pb K较好 溶解气膨胀能 气泡 连续气相 作用不大 原油重力能 倾角大 厚度大以及K好 作用小于边底水压头 水湿油藏毛管力 水湿条件下有助于水向小孔道中流动 驱动方式 油藏中驱动流体运移的动力能量的种类及其性质 是油藏中排油的主要动力 第一节 油藏工程设计 2 2油藏的驱动方式及其开采特征 2 人工能量 注水 氮气 蒸汽 二氧化碳等 驱油阻力 粘滞阻力 两相条件下的毛管力 气和油 孔喉贾敏效应等 驱油动力 弹性驱动 无边水 底水又无气顶 P Pb 平均采收率6 10 溶解气驱 古老的驱动方式 世界1 3的油藏发生溶解气驱 溶解气驱又称消耗驱 内部气驱 定容驱 2 3的溶解气驱油藏伴有底水 溶解气驱油藏的原始压力或高或低于泡点压力 溶解气驱油藏的平均采收率15 17 变化范围5 30 裂缝性碳酸岩油藏低于15 用统计方法或数值模拟方法可以预测采收率 水压驱动 刚性水压驱动 弹性水压驱动 约2 3的油藏有油水界面 约1 2能够发展为水驱 E 35 40 气压驱动 刚性气压驱动 弹性气压驱动 E 30 40 重力驱动 倾角很大或油层很厚 重力分离 kv 重力排泄 倾角 才起主要作用 E 20 40 压实驱动 大的压缩系数 异常高压 venezuela某例E 50 多种驱动机理构成 第一节 油藏工程设计 驱动方式 形成条件 没有边底水 无气顶 无注水 地层压力大于饱和压力 弹性驱动 能量释放 地层压力降低 油藏岩石和流体释放能量 适用油藏 封闭油藏 断块油藏 一般油藏地饱压差比较大的开发前期 应该注意油藏岩石物性的改变 在海上油田和复杂地貌及注水条件差的地方采用 油藏压力不断降低 日产油量不断降低 瞬时生产气油比不变 一般处于无水采油期 变化很小 第一节 油藏工程设计 溶解气驱 形成条件 没有边底水 无气顶 无注水 地层压力等于饱和压力 能量释放 地层压力降低 原油脱气 气体膨胀 释放能量 适用油藏 封闭油藏 断块油藏 一般油藏地饱压差比较小的开发前期 在海上油田和复杂地貌及注水条件差的地方采用 纯溶解气驱很少 一般伴随其他驱动 油藏压力不断降低 日产油量不断降低 瞬时生产气油比变化剧烈 一般处于无水采油期 变化很小 第一节 油藏工程设计 A B C D A 开始溶解气驱 B 气体开始运移达到可动气饱和度 C 气体的脱出速度达到最大 D 气体的脱出速度逐渐的减小 第一节 油藏工程设计 刚性水压驱动 形成条件 油层与边水或底水相连通 水层有露头 且存在着良好的供水水源 与油层的高差也较大 油水层都具有良好的渗透性 油水区之间连通性较好 或者注水开发当注采比为1时 能量释放 边底水依靠重力作用的侵入 产液速度等于水侵入的速度或者注水的速度 以油藏压力基本保持不变为特征 凡与压力有关的参数都是常数 这时的流动属于稳态流动 适用油藏 适用于有敞开供水系统的油藏 或者一般注水开发油藏 油藏压力不降低 日产油量见水前保持不变 见水后不断降低 液量保持不变 瞬时生产气油比不变 见水后 含水迅速上升 第一节 油藏工程设计 弹性水压驱动 形成条件 有边水 但其活跃程度不能弥补采液量 一般边水无露头 或有露头但水源供给不足 采用人工注水时 注水速度小于采液速度 能量释放 含油区和含水区压力降低而释放出的弹性能量进行开采 但是相比之下 水区的弹性能量释放的要多于含油区能量释放 适用油藏 适用于无敞开供水系统的油藏 或者一般注水开发油藏 油藏压力不断降低 速度慢 日产油量见水前缓慢下降 见水后降低迅速 液量逐渐下降 瞬时生产气油比不变 见水后 含水迅速上升 第一节 油藏工程设计 刚性气驱形成条件 有良好的气源供给 气顶压力不变 或者注气保持压力 无边底水 无人工注水 由于有气顶存在 地层压力等于饱和压力 能量释放 依靠气顶的膨胀驱油 或者注入气体的能量驱油 或多或少伴随部分溶解气驱 适用的油藏 具有无限大的气顶 或向气顶注气 注入量足以使开采保持稳定 气顶的压力能够保持不变 保持各个部位采出量均衡 控制生产压差和采油速度 刚性气驱动 第一节 油藏工程设计 油藏压力不降低 日产油量见气前保持不变 见气后先上升后下降 瞬时生产气油比逐渐升高 基本处于无水采油期 Qg 开采特征同刚性水驱 油层压力 产量以及油气比不便 当油气界面不断移到油井时 油井开始气侵 气油比增大 刚性气驱动 第一节 油藏工程设计 弹性气驱 形成条件 有较大气顶 但是气顶的能量不足 或者注气不能保持压力 无边底水 无人工注水 地层压力等于饱和压力 能量释放 依靠气顶的膨胀驱油 开采到一定阶段 转化为溶解气驱 适用的油藏 具有较大的气顶 气顶的压力不能保持不变 油藏压力逐渐降低 日产油量逐渐 瞬时生产气油比逐渐升高 基本处于无水采油期 由于气顶的能量不足 在气驱条件下 随着气顶压力不断下降 油井已无法保持稳产 产量将递减 同时 原油要从原油中分离出一部分溶解气 生产气油比增大 第一节 油藏工程设计 重力驱动 形成条件 无边底水 无人工注水 无气顶 只有重力在起作用 能量释放 依靠重力 形成压差 驱动流体运移 适用的油藏 油层具备倾角大 厚度大及渗透率好等条件 一般情况 重力在整个油气藏开采过程中到处起作用 与其他能量相比 所起作用微弱 只有开采到末期 其他能量都变得微弱时 重力才显示出主要作用 第一节 油藏工程设计 特点 1 油藏压力不断下降 2 气油比不变 3 在含油边缘到达油井前 油井产量基本不变 第一节 油藏工程设计 重力驱动 第一节 油藏工程设计 3 开发层系划分与组合 开发层系 paysystem 进行独立开发的一套油层系统 开发层系开发层系的划分 就是把特征相近的油层组合在一起 用一套开发生产井网进行开发 并以此为基础进行生产规划 动态研究和调整 油层的非均质性是影响油层开发部署和开发效果最重要的因素 合理地划分和组合开发层系是解决多油层油田层状非均质性的基本措施 1 有利于发挥各层作用 防止高 低渗水窜 高 低压倒灌 2 是部署井网和规划生产措施的基础 确定了开发层系 一般就确定了井网套数 因而使得研究和部署井网 注采方式以及地面生产设施的规划和建设成为可能 3 采油工艺技术发展要求 采油工艺的任务在于充分发挥各油层的作用 使得他们吸水均匀 生产平衡 所以是分层注水 分层采油和分层控制的基础 4 油田高效开发的要求 用一套井网开发一个多油层油田不可能做到充分发挥各类油层的作用 为了充分和高效发挥各油层作用 就必须划分开发层系 提高采油速度 加速油田生产 缩短开发时间 提高经济效益 第一节 油藏工程设计 划分开发层系的意义 划分开发层系的原则 第一节 油藏工程设计 1 把特性相近的油层组合在同一开发层系内 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 2 一个独立的开发层系应具有一定的储量 以保证满足一定的采油速度 并具有较长的稳产期和较好的经济指标 3 各开发层系必须具有一定的隔层 以便层间能严格分开 确保层系间不发生串通和干扰 4 在分层开采工艺所能解决的范围内 开发层系不宜过细 以减少建设工作 提高效益 划分一套开发层系禁忌 特性 岩性和物性 差别较大 渗透率 PVT参数差别较大 压力系统和驱动方式不同 层数太多 层间矛盾 含油层段过大 层内矛盾 相关概念 各向同性 各向异性 非均质性 在空间的任一位置上 参数性质都具有各向异性 第一节 油藏工程设计 非均质性 层间非均质性 解决开发初期层系划分 组合井网 分注分采 平面非均质 解决合理井网 配产配注 注水方式 层内非均质性 解决调剖堵水 孔间非均质性 解决封堵大孔道 裂缝 孔道非均质性 影响孔隙洗油效率 注化学剂 表面非均质性 矿物成分不同 颗粒粗糙不同 第一节 油藏工程设计 非均质性 变异系数 突进系数 渗透率级差 第一节 油藏工程设计 1 补充保持地层的能量 补充能量 提高开采速度 2 保护油层及流体性质 3 提高驱替效率 降低生产成本 4 便于开发调整 油田补充能量的原因 4 井网与注水方式 一次采油是利用天然能量开采 即利用流体和岩石的弹性能 溶解气膨胀能 重力排替以及有边 底水时水的侵入 其采收率很低 一般在20 以下 继一次采油之后 注水成为提高采收率的主要方法之一 利用人工注水保持油层压力来开发油田 是油田开发史上一个重大的转折 自20世纪20 30年代注水油田在美国获得工业应用以来 目前世界范围内广泛应用注水采油 1 弹性能2 溶解气3 气顶气4 水压驱动5 重力驱动 注水不足 无水采油期较低 原油粘度愈大 非均质愈严重 井网愈稀 水串愈严重 无水采收率愈低 适用性 注水毕竟是外来流体 与地层岩石和流体不配物 产生伤害 第一节 油藏工程设计 1 一般都有可供利用的水资源 2 注水是相对容易的 设备比较简单 因为在注水井中的水柱本身就具有一定的水压 3 水在油层中的波及能力较高 4 水在驱油方面是有效的 为什么采用注水的方式 使油藏见水早 生产成本升高 注水开发的缺点 第一节 油藏工程设计 注水时机 第一节 油藏工程设计 根据注水相对于开发的时间 饱和压力 分为早期 中期 晚期注水 早期注水 开采初期即注水 保持地层压力处于饱和压力以上 优点 能量足 产量高 不出气 调整余地大 缺点 初期投资大 风险大 投资回收的时间比较长 适用油藏 地饱压差小 粘度大 要求高速开发的油藏 晚期注水 开发后期 利用天然能量以后注水 即在溶解气驱以后水驱 优点 初期投资小 天然能量利用的比较充分 缺点 地层原油脱气以后 粘度升高 降低水驱开发的效果 采油速度低 适用油藏 天然能量比较好 溶解气油比高 油藏比较小 注水受到限制 注水时机 第一节 油藏工程设计 中期注水 初期采用天然能量 在地层压力降低到稍微低于饱和压力以后注水 优点 既能利用天然能量 又能保证水驱的开发效果 投资回收也较早 缺点 界限不好把握 适用油藏 地饱压差大 油层物性好 溶解气油比比较高 注水时机 第一节 油藏工程设计 1天然能量的大小 以及在开发中的作用 例如边水充足 地饱压差大 2油藏的大小 以及对产量的要求 例如小断块油藏和整装大油田 3油田的开采方式 例如自喷生产和机械抽油的要求就不同 4经济效益论证 尤其对于海上的油气藏的开发 选择注水时机应考虑的因素 注水时机 第一节 油藏工程设计 油田注水方式就是指注水井在油藏中所处的部位和注水井与生产井之间的排列关系 油田的油层性质和构造条件 确定注水方式的主要依据 目前国内外油田所采用的注水方式 注水方式 第一节 油藏工程设计 将注水井按一定的形式布置在油水过渡带附近进行注水 边上注水 边内注水 边外注水 边缘注水 注水方式 第一节 油藏工程设计 适用条件 1 构造比较完整 中小型油藏 2 油层分布比较稳定 含油边界清晰 3 边缘和内部的连通性能比较好 具有较高的流动系数 优点 1 无水采油期比较长 油水界面比较完整 水线推进比较均匀 无水采收率比较高 2 比较容易进行调整 需要注水井少 投资小 缺点 1 注水利用率比较低 2 对于构造比较大的油藏 中部高部位的收效不明显 受效井数不超过3排 产量比一般为5 2 1 中部容易出现溶解气驱 第一节 油藏工程设计 注水方式 利用注水井排将油藏切割成为若干区块 每个区块可以看成是一个独立的开发单元 分区进行开发和调整 切割注水 适用油藏 1 油层大面积稳定分布且具有一定的延伸长度 2 在切割区内 注水井排与生产并排间要有好的连通性 3 油层渗透率较高 具有较高的流动系数 注水方式 第一节 油藏工程设计 优点 1 可以根据油田的地质特征来选择切割井排的最佳切割方向和切割区的宽度 2 可以优先开采高产地带 使产量很快达到设计要求 3 根据对油藏地质特征新的认识 可以便于修改和调整原来的注水方式 4 切割区内的储量能一次全部动用 提高采油速度 5 能减少注入水的外逸 1 对油层的非均质性适应性不高 2 注水井排和生产井排间都存在干扰 3 可能出现切割区块之间的不均衡 缺点 第一节 油藏工程设计 注水方式 将注水井和油井按一定的几何形状和密度均匀地布置在整个开发区上进行注水和采油的系统 1 油层分布不规则 延伸性差 适用油藏 面积注水 2 油层渗透性差 流动系数低 3 油田面积大 但构造不完整 断层分布复杂 4 面积注水方式亦适用于油田后期强化开采 5 对于油层具备切割注水或其他注水方式 但要求达到更高的采油速度时 也可以考虑采用面积注水方式 注水方式 第一节 油藏工程设计 根据油井和注水井相互位置的不同 面积注水可分为四点法面积注水 五点法面积注水 七点法面积注水 九点法面积注水以及直线排状注水等 适用的油藏范围广 油井见效块 采油速度高 井网不同 油藏的开发动态以及最终的开发效果也不同 主要分正方形井网 美国 适用于强注强采 和三角形井网 前苏联 驱油效率高 两种 特点 注水方式 第一节 油藏工程设计 直线排状系统 井排中井距与排距可以不等 m 1 1 F 2a2 S a2 直线排状 正对式 注水方式 第一节 油藏工程设计 直线排状 交错式 m 1 1 F 1 732a2 S 0 866a2 注水方式 第一节 油藏工程设计 反五点井网和正五点井网是相同的 m 1 1 F 2a2 S a2 适合于强注强采的井网 五点法井网 注水方式 第一节 油藏工程设计 m 3 1 F 4a2 S a2 开发初期采用 注采井数比少 便于调整 角井 边井 反九点法井网 注水方式 第一节 油藏工程设计 m 1 3 F 1 333a2 S a2 开发后期采用 可以提液 正九点法井网 注水方式 第一节 油藏工程设计 m 2 1 F 3a2 S a2 反方七点法井网 歪四点法 反七点法井网 正四点法 m 2 1 F 2 598a2 S 0 866a2 注水方式 第一节 油藏工程设计 正方七点法井网 反歪四点法 m 1 2 F 1 5a2 S a2 m 1 2 F 1 299a2 S 0 866a2 正七点法井网 反四点法 注水方式 第一节 油藏工程设计 其他面积注水井网 注水方式 第一节 油藏工程设计 在开发的某一时刻 注入工作剂所波及的面积占井网控制面积的百分数 不同的见水时刻 地层中的波及面积不同 随时间的增加 波及的范围增大 而且井壁上的水淹情况也不相同 第一节 油藏工程设计 面积波及系数 1 当流度比M增加时 注水波及系数EA很快趋于一定的恒定值 直线系统时等于0 391 五点系统时等于0 508 反九点系统时等于0 371 反七点系统时等于0 590 2 在流度比M从1变到10时 注水波及系数降低很快 当M进一步增加时 注水波及系数递减速度减缓 3 正方形井网布井系统的波及系数低于三角形井网布井系统 尤其三角形井网的反七点系统注水波及系数最高 第一节 油藏工程设计 面积波及系数 单位面积上所钻井的数目 或者单井控制的面积 分油井井网密度和总密度 确定合理的注采井网要满足以下条件 一是有较高的水驱控制程度 二是要适应差油层的渗流特点 达到一定的采油速度 三是保证有一定的单井控制储量 四是有较高的经济效益 第一节 油藏工程设计 井网密度 最佳密度 合理密度 第一节 油藏工程设计 井网密度 第四节井网和注水方式 1 划分开发层系 确定井网的套数 2 确定油井总数 4 确定注采井网 得到注水井数目 3 根据采液吸水指数确定油水井数比 油田开发布井步骤 油田开发方案 在详探和生产试验的基础上 经过充分研究以后使油田投入长期和正式生产的一个总体部署和设计 方案实施要求 开发方案设计报告应包括以下内容 油田概况 油藏描述 油藏工程设计 钻井 采油 地面建设工程设计要求 第一节 油藏工程设计 5 油田开发方案报告编写 油田概况 油田概况主要描述油田地理位置 气候 水文 交通及经济状况 以及阐述油田勘探历程和开发准备程度 发现井 地震工作量及处理技术 测线密度及成果 探井 评价井井数及密度 取心及分析化验资料数量 测井及地层测试情况 试油 试气 试水工作量及成果 试采成果及开发试验情况 并陈述油田规模 层系及类型 第一节 油藏工程设计 油藏描述 油气藏开发地质特征是以储层为核心 可以归纳为三个主要部分 1 储层的构造 2 储层物性的空间分布 3 储层流体的分布及其性质 第一节 油藏工程设计 油藏工程设计 油藏工程设计部分包括油田开发设计原则 层系划分与组合 开发方式 驱动方式 的选择 井网和井距及开采速度的确定 油田开发指标预测及经济评价 其中对层系划分与组合 选择开发方式 驱动方式 确定注采井网和开采速度要进行专题论证 然后在此基础上进行油藏工程设计 第一节 油藏工程设计 油藏工程设计 1 油田开发设计原则 1 坚持少投人 多产出 具有较好的经济效益 2 并根据当时 当地的政策 法律和油田的地质条件 制定储量动用 投产次序 合理采油速度等开发技术政策 3 保持较长时间的高产 稳产 第一节 油藏工程设计 油藏工程设计 根据油藏地质资料初选布并方案 设计各种生产方式的对比方案 各种方案都要通过油藏数值模拟计算 并用数值模拟方法 以年为时间步长预测各方案开采10年以上的平均单井日产油量 全油田年产油量 综合含水 年注水量 最终采收率等开发指标 在预测开发指标基础上 计算各方案的最终盈利 净现金流量 利润投资比 建成万吨产能投资 总投资和总费用 分析影响经济效益的敏感因素 经过综合评价油田各开发方案的技术经济指标 筛选出最佳方案 2 油田开发指标预测及经济评价 第一节 油藏工程设计 1 钻井工程设计要根据油层情况 设计合理的井身结构 选用适合于保护油气储层的钻井液 完井液 并设计使用最优的钻井工艺技术 2 采油工程的目标是 设计合理的完井 射孔方案 优选采油工艺生产方式 设计配套的工艺技术 实现最优的油藏生产能力 3 地面建设工程设计要提出油 气 水计量精度的要求 并对注人剂质量提出具体指标 钻井 采油 地面建设工程设计 第一节 油藏工程设计 1 提出钻井 投产 转注程序 运行计划及特殊技术要求 2 提出开发试验安排及要求 3 预测增产措施工作量 4 提出和设计油藏动态监测系统 主要包括 a 根据油藏地层特点和开发要求 确定动态监测内容 井数和取资料密度 b 提出油藏动态监测的主要内容及监测要求 c 指出油藏动态监测系统的监测重点 油田开发方案实施要求 第一节 油藏工程设计 第一节 油藏工程设计 第二节 油藏工程方法 内容纲要 前言 油田动态分析的目的 认识油田开采过程中开发指标的变化规律 完善开发方案或对原方案进行调整 检验开发方案的合理性 油田动态分析的方法 试井分析方法 物质平衡方法 经验方法和数值模拟方法 第二节 油藏工程方法 动态分析的主要内容 通过油田生产实际情况不断加深对油藏的认识 核实和补充各项基础资料 进一步落实地质储量 分析分区及分层的油气水饱和度和压力分布规律 分析影响油藏最终采收率的各种因素 预测油藏动态 提出进一步提高油藏开发效果的合理措施 第二节 油藏工程方法 1 油井不稳定试井方法2 物质平衡分析方法3 产量递减规律4 油田含水变化规律5 油藏水驱采收率预测方法 第二节 油藏工程方法 1 油井不稳定试井方法 试井 为确定油井的生产能力和研究油层参数及地下动态而进行的专门测试工作 稳定试井 系统试井 不稳定试井 在几个不同稳定工作制度下取得油井的生产数据来研究油层和油井的生产特征 需要测得产量 压力以及含砂 含水 气油比等资料 通过改变油井工作制度 测得井底压力的变化资料 以不稳定渗流理论为基础来反求油层参数 研究油层和油井特征 目前不稳定试井方法应用比较广泛 它可以确定油层参数 研究油井不完善程度及判断增产措施效果 推算地层压力 确定油层边界 判断地层连通状况 估算泄油区内的单井控制储量 1 1油井压力恢复试井的基本原理 在油井以定产量生产一定时间后 关井测量井底压力随时间的变化曲线并求取地层参数的试井方法 1 油井不稳定试井方法 1 油井压力恢复试井的基本公式 假定油井产量为q 生产时间T后关井 关井后地层液体立即停止向井内流动 地层压力重新分布 压力的变化过程满足弹性不稳定渗流规律 1 油井不稳定试井方法 2 MDH分析方法的压力 得到关井时刻的井底压力 而 上两式相减得 1 油井不稳定试井方法 如果关井前的生产时间与关井测压时间相比大得多 即 则 1 油井不稳定试井方法 得恢复时期的压力随时间变化的公式可以近似表示如下 上式即为MDH公式 或 以或为纵坐标 以为横坐标 这一阶段的压力恢复曲线是一直线关系 直线段的斜率为m 1 油井不稳定试井方法 1 2典型压力恢复曲线分析 1 油井不稳定试井方法 1 井筒存储效应与井筒存储系数 在压力恢复试井中 由于井筒内的气体和液体的可压缩性 油井关井时 地层中的液体继续流入井内 并压缩井筒流体的现象 续流 井筒存储 在压降试井中 油井一开井 首先流出井筒的是原先压缩的流体 而地层流体不流入井筒的现象 在纯井筒存储阶段 压力变化与时间可以表示为 1 油井不稳定试井方法 2 表皮效应与表皮系数 表皮效应 在钻井和完井过程中 由于钻井液 洗井液及岩石碎屑渗入堵塞 或者生产过程中由于酸化及压裂的影响 使井筒周围地层的渗透率明显不同与原始状况 从而引起地层流体流动时压力分布的改变 表皮系数 井底附近地层因污染渗透率下降 采用增产措施后 井底附近的渗透率提高 不完善井 超完善井 理想状况 完善井 1 油井不稳定试井方法 3 边界的影响 断层影响 多井干扰影响 1 油井不稳定试井方法 1 3压力恢复曲线的应用 1 计算油层及油井特征参数 以或为纵坐标 以为横坐标 这一阶段的压力恢复曲线是一直线关系 直线段的斜率为m 1 油井不稳定试井方法 利用直线段的斜率可求以下参数 b 地层系数 c 地层渗透率 a 地层流动系数 d 表皮系数在半对数直线段或其延长线上取一点 原则上可在直线段上任取一点 但一般取 t 1h所对应的压力或压差值 计算表皮系数 1 油井不稳定试井方法 2 推算地层压力 求原始地层压力Horner曲线外推直线段到所对应的压力即为原始地层压力 1 油井不稳定试井方法 封闭外边界地层平均压力和边界压力 定压外边界地层平均压力和边界压力 A B C D E lgt pw t lgt1 1 油井不稳定试井方法 3 求井到一条封闭直线断层的距离 直线断层附近一口生产井 1 油井不稳定试井方法 当对油井进行压降测试或恢复测试时 其井底压力可由镜像映射和叠加原理求得 井A1单独生产产生的压降 井A2单独生产产生的压降 1 油井不稳定试井方法 生产早期由于t比较小 随着测试的进行 t增大到一定数值后 A2井压力波已扩散到断层边界 此时 1 油井不稳定试井方法 井到边界的直线距离为 当对油井进行压降测试或恢复测试时 其井底压力可由镜像映射和叠加原理求得 井A1单独生产产生的压降 井A2单独生产产生的压降 1 油井不稳定试井方法 生产早期由于t比较小 随着测试的进行 t增大到一定数值后 A2井压力波已扩散到断层边界 此时 1 油井不稳定试井方法 在半对数曲线关系图中 压力变化的前一阶段呈斜率为m的直线段 而在后一阶段呈现斜率为2m的直线段 设两条直线段的交点对应时间为 则有 1 油井不稳定试井方法 1 油井不稳定试井方法2 物质平衡分析方法3 产量递减规律4 油田含水变化规律5 油藏水驱采收率预测方法 第二节 油藏工程方法 物质平衡法是指将油藏看成体积不变的容器 油藏开发至某一时刻 采出的流体量加上地下剩余的储量等于流体的原始储量 物质平衡法的主要功能 确定油藏的原始地质储量 判断油藏的驱动类型 预测油藏天然能量 水浸量 预测油藏压力变化规律 2 物质平衡分析方法 2 1物质平衡法的基本原理 基本思路 Gas Oil Water GOC WOC 实际油藏 封闭or不封闭 简化为 Water Gas 储油容器 Tanker Oil 2 物质平衡分析方法 将油藏看成体积不变的容器 油藏开发的任意时刻都满足 体积平衡 2 物质平衡分析方法 注意 物质平衡是制把所研究的对象做为个整体来处理 它包括体积平衡 质量平衡和能量平衡 当然如果牵涉到矢量也可以用平衡原理来衡量 其描述过程可以简化为 利用物质平衡法原理可以对油藏生产过程中的产量 压力以及地层和流体相关参数进行计算 从而研究油藏开发过程的动态变化情况 2 物质平衡分析方法 1 基础资料 油藏原始压力 油藏驱动类型 边底水情况等 地层压力 油气水产量 气油比 含水率等 油藏原始饱和压力 原油体积系数 天然气溶解度 地层油水比重等 地层和储集层弹性压缩系数等 油气水相对渗透率等 原始地质储量 束缚水饱和度 孔隙度等 2 物性参数高压物性参数等 利用物质平衡法时需要资料 2 物质平衡分析方法 1 储层物性和流体物性均匀分布 各向同性 2 相同时间内 油藏各点地层压力能瞬时达到平衡 3 油藏温度在开发过程中保持不变 动态仅与油藏压力有关 4 不考虑毛管力和重力作用 利用物质平衡法时假设条件 2 物质平衡分析方法 2 2物质平衡法通式 考虑到一个实际断块油藏 其原始地层压力低于饱和压力 而且有气顶和边水作用 其流体分布如图 2 物质平衡分析方法 在开发过程中 随着地层压力的降低 引起边底水的入浸 气顶膨胀 溶解气分离和膨胀 这些都是驱油过程中的能量 为此将油藏简化为 2 物质平衡分析方法 a 表示原始条件Pi条件下 具有气顶气的油藏体积 b 是任一时刻P时 将生产的油气放回到油藏中流体的体积 A表示油加上原始溶解气的膨胀量 地下m3 B表示气顶气的膨胀量 地下m3 C表示束缚水膨胀及孔隙体积减小而引起的流体体积减少量 地下m3 D表示边底水入浸量 地下m3 根据物质平衡原理 膨胀量 地下的产量 地下m3 A B C D 2 物质平衡分析方法 1 油 溶解气的膨胀量 油膨胀量 逸出气膨胀量 地下m3 地下m3 2 物质平衡分析方法 故 2 物质平衡分析方法 2 气顶气的膨胀量 地下 地面 2 物质平衡分析方法 故 2 物质平衡分析方法 3 束缚水和孔隙体积减小的膨胀量 油藏中含烃的总体积为 地下 孔隙体积 束缚水体积 2 物质平衡分析方法 而又含烃体积的变化可表示为 故 2 物质平衡分析方法 4 边底水入侵量 开采过程中 累计侵入油藏水为 累计注入水 则 这里是指浸入油藏内的水量 而不是累计地面注入量 2 物质平衡分析方法 油 5 地下的产量 在生产过程中 累计产量包括油 气 水 地面 地下 气 总 溶解气 水 2 物质平衡分析方法 所以地下产出量为 从而 物质平衡通式为 2 物质平衡分析方法 整理得 式中 地面累计产气量 m3 2 物质平衡分析方法 2 3具体油藏物质平衡方程 1 油藏饱和类型和驱动类型 根据Pi和Pb的大小 原始条件的油藏 未饱和油藏或欠饱和油藏 Pi Pb 饱和油藏 Pi Pb 带气顶 没有气顶 2 物质平衡分析方法 油藏的天然驱动类型 未饱和油藏或欠饱和油藏 饱和油藏 封闭型 封闭性弹性驱动 不封闭型 弹性水压驱动 无气顶 无边底水活动 溶解气驱动 无气顶 有边底水活动 溶解气驱和天然水驱综合驱动 有气顶 无边底水活动 溶解气驱和气顶驱综合驱动 有气顶 有边底水活动 气顶驱 溶解气驱和天然水驱综合驱动 2 物质平衡分析方法 2 未饱和油藏的物质平衡方程式 未饱和油藏的封闭性弹性驱动 油藏条件 Pi Pb m 0 Rp Rs Rsi We 0 Wp 0 Gi 0 Wi 0 Bo Boi BoiCo p 未饱和 封闭 弹性驱动 2 物质平衡分析方法 若设 则 由物质平衡