石油工程概论油田开发设计基础.ppt

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 第四章油田开发设计基础 油田开发 直至开发结束的全过程 开发方案的调整和完善 一个油田的正规开发一般要经历三个阶段 开发前的准备阶段 开发设计和投产 详探 开发试验 油层研究和评价 全面布置开发井 制订和实施完井方案 注采方案 开发方案的制订和实施 工艺技术措施调整 井网层系调整 开发方式调整 第一节油田开发准备 通过油田详探和开辟开发先导试验区认识油藏 油田开发准备阶段的主要目的 落实地质储量 掌握一定的油田生产规律 为编制正式开发方案提供切实可行的依据 一 油田详探 含油层系岩石和流体物性研究 工艺技术实施的模拟试验等 地质研究工作 以含油层系为基础的地质研究 储油层的构造特征研究 油水分布关系分析 分区分层组的储量计算等 开发工程技术研究 包括油井生产能力和动态研究 油层边界的性质研究以及油层天然能量 驱动类型和压力系统确定 合理工艺技术和油层改造措施研究等 室内试验研究 详探阶段的主要任务 详探方法 地震细测 详探资料井 取芯资料井 测井 试油和试采 分析化验及室内试验研究 详探目的 对油藏地质情况和生产动态的认识 是编制开发方案的必备基础 落实构造形态 断层状况等 直接认识油层 取得岩心与流体的样品 各油层及其中流体的物性 生产试验 二 油田生产试验区和开发试验 验证正式开发过程中所采取措施和决策的正确性与完善性 目的 选择应具有代表性的试验区 通过生产实践和综合研究 充分认识油藏地质情况 掌握其生产的动态规律 第二节油藏驱动方式及其开采特征 一 油藏驱油能量 人工向油层注水 注气来增加油层驱油能量 边水压头所具有的驱油能量 原油中的溶解气析出并发生膨胀所产生的驱油能量 气顶中压缩气体膨胀所产生的驱油能量 油层中的流体和岩石发生膨胀而产生的驱油能量 原油在油层内由于位差而具有的重力驱油能量 天然能量 人工能量 驱动石油流动的能量可以是几种能量的综合作用 二 油藏的驱动类型 不同油田 甚至同一油田的不同油藏之间或不同的开发阶段 驱动方式是不同的 油层的地质条件和油气性质上的差异 开发过程中油田的产量 压力 气油比等有着不同的变化特征 研究油藏驱动类型的意义 掌握不同类型的驱动方式及其动态变化规律 对于制订合理的油田开发方案具有重要意义 1 弹性驱动 依靠油藏流体和岩石的弹性能量为主要驱油能量的驱动方式 原油被排挤到生产井中 油藏投入开发 油层压力开始下降 液体 岩石体积发生膨胀 储油层的孔隙体积缩小 弹性驱油藏开采特征曲线 2 溶解气驱动 主要依靠原油中分离出天然气的弹性膨胀能量驱油的驱动方式 溶解气驱油藏开采特征曲线 油层压力低于饱和压力 溶解在原油中的天然气将从原油中分离出来 天然气体积发生膨胀 原油被排挤流入井 3 水压驱动 依靠边底水和 或 注入水为主要驱油动力的驱动方式 刚性水压驱动油藏开采特征曲线 地层压力高于饱和压力 边底水和 或 注入水 将原油驱入油井 1 刚性水压驱动 能量供给充分 水侵量完全补偿采出量 弹性水驱油藏开采特征曲线 2 弹性水压驱动 能量供给不充分 水侵量不能补偿采出量 4 气压驱动 主要靠气顶气的膨胀能或注入气驱油的驱动方式 注入气量足以保持油藏压力稳定 或气顶体积比含油区体积大得多能够保持油藏压力基本保持不变 1 刚性气驱 刚性气压驱动可采特征曲线 2 弹性气压驱动 弹性气压驱动开采特征曲线 气顶体积体积小 不能够保持油藏压力基本保持不变 5 重力驱动 重力驱动油藏开采特征曲线 依靠原油在油层内存在位差而具有的重力驱油能量驱油的方式 当一个油藏的油层倾角比较大或油层厚度大时 重力驱动才能发挥作用 溶解气驱采收率最低 各种驱动方式的驱油能量来源不同 最终采收率也不同 水压驱动方式的驱油效率最高 采收率最大 一般情况下 油藏的驱动方式并不是一成不变的 国内外许多油田都采用人工注水保持压力的开发方式 第三节油田开发层系的划分与组合 不同油藏的驱油机理 开采特点有很大区别 它们对油田开发的部署 开采条件的控制 采油工艺技术 开采方式 甚至对地面油气集输流程都有不同的要求 在制订开发方案时 需要将油田的各层进行划分和组合 缓解层间差异 一个油田往往是由几个油藏组成 而组成油田的各个油藏在油层性质 圈闭条件 驱动类型 油水分布 压力系统 埋藏深度等方面都不同 有时差别很大 一 划分开发层系的意义 把特征相近的油层组合在一起 用单独一套开发系统进行开发 并以此为基础进行生产规划 动态分析和调整 划分开发层系 4 划分开发层系 能更好地发挥采油工艺手段的作用 进行分层注水 分层采油和分层控制的措施 1 合理划分开发层系 有利于充分发挥各类油层的作用 从而缓和层间矛盾 改善油田开发效果 2 划分开发层系后 可以针对不同层系的特殊要求设计井网和进行地面生产设施规划和建设 3 划分开发层系 可以提高采油速度 加速油田生产 缩短开发时间 并提高投资回收期 二 划分开发层系的原则 1 多油层油田 如具有以下地质特征时 原则上不能合并到同一开发层系中 储油层岩石和物性差异较大 油气水的物理化学性质不同 油层压力系统和驱动类型不同 油层层数太多 含油井段的深度差别过大 2 每套层系应具有一定的厚度和储量 保证每口井具有一定的生产能力 并达到较好的经济指标 3 一个开发层系上下必须具有良好的隔层 在注水开发过程中层系间能严格分开 上下层系不会串通和干扰 5 在采油工艺所能解决的范围内 开发层系不宜划分过细 以减少建设工作量 提高经济效益 4 同一开发层系内各油层的构造形态应基本一致 不应把大面积分布和少量分布的油砂体组合在同一开发层系 否则将有一部分储量不能充分发挥作用 在开发非均质多油层油田时 划分开发层系后 一套开发层系中仍然包括几个到十几个油层 层间差异仍是不可避免的 为进一步改善油田开发效果 对它们实施分层注水和分层采油工艺 缓解层间矛盾 第四节砂岩油田的注水开发 在进行油田开发方案设计时 首先要确定油田开发方式 且应当尽可能充分利用油藏本身的天然能量来开发油田 我国现有油田绝大多数不具备充足的天然能量补给条件 世界油田开发的历史也表明 若只依靠油田本身的能量开发 采油速度低 采收率小 原油产量不能满足国民经济发展的要求 选择合适的注水时机对于充分利用天然能量 提高注水开发效果具有重要意义 一 注水时间 地层中原油的少量脱气会减少水相的相对渗透率 使得水油比降低 从而减少高渗透层的产水量 地层中强烈脱气是有害的 因为它可使原油粘度上升 导致最终采收率下降 注水井在油藏所处的部位和注水井与生产井之间的排列关系 二 注水方式 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 注水井分布在含油区上 1 边缘注水 注水井部署在含水区内或油水过渡带上或含油边界以内不远处 注水井分布在含水区 边 缘 外注水 分类 缘上注水 注水井分布在油水过渡带上 边 缘 内注水 图4 8边缘注水示意图 位于油藏构造顶部的生产井往往得不到注入水能量的补充 在顶部易形成低压区 使油藏的驱动方式由水驱方式转变为弹性驱或溶解气驱等消耗开发方式 油藏构造比较完整 油层分布稳定 边部和内部连通性好 油层流动系数较高 边水比较活跃的中小油田 特别是边缘地区吸水能力要好 以保证压力有效传播 使油田内部受到良好的注水效果 适用条件 优点 缺点 油水界面比较完整 能够逐步向油藏内部推进 易于控制 无水采收率和低含水采收率比较高 最终采收率也比较高 边缘注水 利用注水井排将含油面积切割成许多块 切割区 每个切割区可以作为一个独立的开发单元 2 切割注水 切割注水示意图 不能很好地适应非均质油层 注水井间干扰大 注水井排两边地质条件不同时 容易出现区间不平衡现象 油层大面积分布 并具有一定的延伸长度 在注水井排上可以形成比较完整的切割线 保证在一个切割区内部署的生产井与注水井之间都有较好的连通性 油层具有一定的流动系数 保证在一定的切割区和一定的井排内生产井能见到较好的注水效果 适用条件 优点 缺点 可根据油田的地质特征来选择切割井排的最佳方向及切割距 可优先开发储量最丰富 油井产量高的区块 使油田很快具有一定的生产能力 缘内切割注水 将注水井和生产井按一定的几何形状和密度均匀地布置在整个含油面积进行开发 3 面积注水 注采井数比为1 1 1 线状注水系统 注水井和生产井都等距地沿着直线分布 一排注水井对应一排生产井 注水井与生产井即可以正对也可以交错 强化面积注水示意图 2 强化面积注水系统 根据油水井相互位置和所构成的井网形状不同 五点法 七点法 九点法 反九点法 四点法 对于面积注水井网 式中 不同注水系统的m和n值及井网形式 由于面积注水井网的灵活性较大 因此具有较强的适应性 第五节油田开发方案的编制 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 油田开发方案 一 开发方案编制的基本原则 1 在油田客观条件允许的条件下 满足国民经济对原油生产的要求 2 充分利用油田天然能量资源 保证获得原油采收率 3 油田要长期稳产 高产 4 经济效益好 二 开发方案的主要内容 油田地质情况 储量计算 开发原则 开发程序 开发层系 井网 开采方式和注采系统 钻井工程和完井方法 采油工艺技术 地面集输系统 开发指标 经济评价 方案实施要求 第六节油田开发调整 油田开发过程中地下状况始终在不断变化 为了改善油田的开发效果 适应地下变化的状况 必须不断地对油层施加人为作用 各种人为作用统称为油田开发调整 满足国民经济发展的要求 充分而合理地利用天然资源 并具有较好的经济效益 油田开发调整的原则 一 油田开发综合调整的任务 改变开发方式 提高油田最终采收率 如由依靠天然能量开采方式调整为人工注水 注气或转换为三次采油开采技术 不同油田或同一油田的不同开发时期 调整的任务和目的是不相同的 原油田开发设计与实际开采情况出入较大 采油速度达不到设计要求 开发过程中出现了许多未预料到的问题 需要对开发设计进行调整和改动 国民经济发展要求油田提高采油速度 增加原油产量 采取提高注采强度或加密井网等 改善开发效果 延长稳产期或减缓油田产量递减 这种调整是大量的 经常性的 二 油田开发综合调整的内容 开发方式调整 立足现有井网层系的综合调整 主要为各种工艺措施调整 井网层系调整 1 工艺技术措施综合调整 1 分层注水 分层采油 2 采取水井调剖 油井堵水措施 3 采取压裂 酸化等油层改造措施 提高较差油层的吸水能力和产油能力 4 改变油水井的工作制度 包括关井 调整注采压差 以改变液流方向 提高水驱波及体积 5 改变采油方式 对自喷能力低的井转化为