西南石油大学藏工程设计

1、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

2、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

3、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

4、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X104m3，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1X1km.第二节油藏地质特征构造特征从图1.2.1中可以看出XN油藏属于鼻状背斜构造，背斜长半轴，短半轴100m。 背斜呈南北走向，两翼倾角分别为，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480

5、0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。，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井地层剖面图储层特征XN油藏储岩石电阻率为Qm.储层岩石颗粒粒度分布见表1.2.1和图与图所 示。该储渗透率变异系数为，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)1010-55-22-1含量(%)表1.2.1储层岩石粒度分析数据图1.2.3储层岩石颗粒粒度分布柱状图油层特征XN油藏储层岩石属于砂岩，从X1和X2井岩心取样分析可以知道砂岩的成分 为：石英：76%，长石：4%，岩屑：20

6、% （其中：泥质：5%，灰质：7%）。分析180 块样品，分析数据得出储集层粘土矿物平均粘土含量%，其中：高岭石：75%，绿 泥石：83%，伊利石：15%，蒙脱石：2%。油藏流体性质XN油藏为底水油藏，油水界面位于4870m，油层渗透率为口皿,为中等渗透 率。该油藏为边水油藏，油水界面位于地深4770米出，油层厚度为20米，其 中X1井打通油层，X2穿越油水界面。由相渗曲线及毛管压力曲线分析可以得出 储层束缚水饱和度为30%，残余油饱和度为25%。分析结果：P = 10MPa，B = 1.08，p = 0.80g/cm2，C = 6 x 10-4 MPa， r (P ) = 1.0mPa -

7、s，日(P) = 1.5mPa - s。 0o bo i月30日对X1井分离器取原油样品分析，分析结果：P = 0.87 g /cm2，T = -20 C，含蜡：，含硫：，胶质+沥青质:2000年06月20日对X1井油水常规物性PVT取样综合分析，取样井：取样 深度：4800.0m P = 0.86 g ： cm 2os2000 年 06os日=6.5mPa - s，10%，初溜点:50 C。2000年06月30日对X1井进行天然气取样分析，取样点为分离器分析结果 sg = 0.98, C = 40%, C = 6%, C = 4%, C = 3%, C = 1%, N = 20%, CO =

8、25%。12345222000年06月对X2井进行地层水取样分析，取样点为测试器，分析结果：N + = 84641即M, C 2+ = 8935ppM, M 2+ = 502ppM, Cl - = 148220ppM, SO 2+23 ppM, HCO - = 569ppM P: = 1.10 g/cm:, pH = 6.5。由取样数据分析可以知道地下水类型是海洋环境的 地下水。渗流物理特征对岩石润湿性进行测试，取80块样品分析得出的平均数据为：吸水指数:， 吸油指数:。说明岩石为强水吸性，亲水岩石。油藏的相渗曲线见图1.2.5,对岩心作相对渗透率测试，分析数据得出油水 相渗曲线。在等渗点相对

9、渗透率为，等渗点含水饱和度为，残余油饱和度为0 时水相相对渗透率为，表明水的渗流能力中等，进一步说明岩石亲水性较强。毛管压力曲线见图1.2.6,根据测试数据分析得出毛管排驱压力较小，约为， 饱和中值压力约为，最小湿相饱和度为30%，低斜直线段倾角较小，表明岩石孔 隙度较大，油相进入岩石较容易，岩石粒度分选好，孔隙分布均匀。根据相渗曲线特征数据由E = 1一七_七得D1 - SwcE = 1一七一七=1-0.3 -(1-0.75) = 0.643d 1 - S1 - 0.3其中：E。水驱油效率；S束缚水饱和度；S残余油饱和度。驱油效率约为，为高驱油效率油层。此外还对岩石润湿性进行了测试，其结果为

10、：敏感性指数：SI=(ki-k)/ki， 速敏指数SIv=，水敏指数SIw=。进而分析得出该油层为弱速敏，弱水敏油藏图1.2.5相渗曲线油藏压力和温度在油藏3300米到4800米深井段做压力测试，在压深关系曲线（见图1.2.7） 上得出压力梯度为Km，油层压力方程为P0=+15 （油相压深表示），压力系数为为 正常压力，同时分析得出油藏位于同一压力系统.在油藏3300米到4800米深井段做温度测试，在压温关系曲线（见图1.2.8） 上得出温度梯度为。C/Km，原始地层温度即为实测地层温度。图1.2.7压深关系曲线图1.2.8压温关系曲线第三节储量计算与评价储量参数论证本油藏面积由XN油藏砂岩顶

11、面构造图描出圈闭面积，然后在坐标纸中查格 计算出面积，计算的面积为km 2（见图1.3.1 XN油藏砂岩顶面构造图）。油藏的 高度由测井数据可知道为20m。图1.3.1 XN油藏砂岩顶面构造图gcm2，气油比由试采和PVT取样综合分析数据可知道是86 m3 /m31.3.1Boi10.69 x 106 x 20 x 0.2 + (1 - 0.3) x 0.861.3.2油藏的孔隙度和渗透率由测井数据根 据算术平均法可以确定为20%和um，油 藏储量计算的其他数据由PVT取样综合分 析数据和原油性质数据可以知道原油地层 体积系数为，地面标准脱气原油密度为储量计算原油储量可由式1.3.1计算N =

12、 We) P os1.08=2515.5 x 1041c N 2515.5 x 104Q =10 69= 2.35 x 106 (t / km2)O其中：N油藏地质储量，t ;乌一一油藏含油面积，m3 ;h储集层厚度，m，计算公式为h 二n%c 油藏束缚水饱和度，小数；Ps 地面脱气原油密度，gicm2 ；Bm原始条件下的地层原油体积系数，无量纲;。石油地质储量丰度，t /km2溶解气储量的计算公式为式1.3.3其中：G其中：V gsV -osG =气洒(1- S wc) pR： sBoi10.69 x 106 x 20 x 0.2 x (1 - 0.3) x 0.80 x 861.3.31.

13、08=21.63 x 108 m 3-溶解气地质储量，m3 ；R 原始条件下地层原油溶解气油比，m3/m3,计算公式为 二 K si Vos-一原油溶解的气体体积(地面条件下)，m3 ；-地面脱气原油体积，m3 ；1.3.4采收率预算现场常用经验公式进行预测：E = 0.214289( K )0.1316R日O其中：Er采收率；K储层渗透率，D ；r原油粘度，10-3 mPa s ；E - 0.214289( K ) 0.1316RRO-0.214289(205) 0.1316-%储量评价储量规模N - 2.52x 1071 G - 21.63x 108m3属于中型油田储量丰度N2515.5

14、x 104Q 2.35 x 106 (t / km 2)为高丰度0 A 10.69O储层埋深D 4000m属于超深层油气藏地层压力系数a 0.80.8 a 0说明油层受到了污染其中：C = C S . + C S = 6 x 10-4 x 0.7 + 0.3 x 5 x 10-4 = 5.7 x 10-4 (MPa-1)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

15、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 m， 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

16、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钻井液密度可调，满足不同压力油气层

17、近平衡压力钻井需要；降低钻井液中固相颗粒对油气层的损害;钻井液必须与油气层岩石相匹配；钻井液滤液组分必须与油气层中液体想配伍。保护油气层的钻井工艺技术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；确定合理井身结构是实现近平衡压力钻井的基本保证；实现近平衡钻井控制油气层的压差处于安全的最低值；降低浸泡时间；d.搞好中途测试；搞好井控，防止井喷，井漏对油气层的损害；钻进多套压力层系地层所采用的保护油气层钻井技术；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，

18、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(U) 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。合理产能设计总投入 c = 3000 X104 + 3000 X104 X 30% + 2502.八 C3x 107 + 3x 107 x0.3 + 250Q经济极限产量Q = = Jim P800Q = 7.1 x 104 (t)确定合理压差，

19、按经验一般取地层原始压力的10%-15%作为生产压差取 A P= P -15% = 52.82x 15% = 7.92 (MPa) i在4800m井深处，含原油的密度为800kgm3，要将原油从地下采出地面所 需的能量为：P/ = pgh = 800 x9.8x4800 = 37.63 (MPa)而实际 p = 52.82 - 7.92 = 44.9wf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。百度文库-让每个人平等地提升自我第二节开发方式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

20、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。B C (P - P )R = oi_eff ie BobRliftB C (P - P )oi eff iliftBobPliftRlift由(2)计算Ceff极限举升压力，MPa-极限举升压力时油藏的采收率=_12_ = 8.14 X 10-4 ( MPa -1)1 - S 1 - 0.3又 P = P = 0.1

21、MPaWB1.08 x 8.14 x 10-4 x (52.82 -10)1.08l.8 x 8.14 x 炉 x (52.82-.1)二顷 f所以：R = 3.5%eR lift1.08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Pwf Pb时，主要依靠原油束缚水及岩石自身的弹性能量驱动；当Pwf Pb时，主要依靠溶解气驱。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

22、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m2和m2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。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。井距钻井投资数据：单井钻