油气藏工程课件

13五月2024油气藏工程含油气构造预探工业油气流详探开发油气藏工程概念是石油天然气工程的重要组成部分，是专门研究油气田开发方法的综合技术学科。它综合应用地球物理、油气藏地质、油气层物理、渗流理论和采油采气工程等方面的成果及其提供的信息资料，对油气藏开发方案进行设计和评价，以及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气藏未来的开发动态，并根据这种预测结果提出相应的技术措施，以便获得最大的经济采收率。

油气田开发阶段一1859-1930二1930-1940三1940-1950四1950年至今没有把油田看成一个整体，而是一块一块地开采。钻井生产几乎是唯一的开发手段。所研究的主要问题是关于井网密度把油田看成一个整体来进行开发。油藏驱动能量的学说；油层物理学进一步建立了油田开发的理论基础，1948年《油田开发科学原理》出版同时进行了规模不断扩大的人工注水开发实践。油田开发事业进入了现代化的发展阶段油气藏工程是一门认识油气藏，运用现代综合性科学技术开发油气藏的学科。它不仅是方法学，而且是指导油田开发决策的学科。其基本内容：在油藏描述建立地质模型和油藏工程模型的基础上，研究有效的驱油机制及驱动方式，预测未来动态，提出改善开发效果的方法和技术，以达到提高采收率的目的。5.1油气藏工程原理及方法

一、油藏驱动类型二、提高采收率的方法三、注水方式四、开发层系的划分与组合五、油田开发井网部署六、油藏数值模拟七、气田开发油藏中存在的各种天然能量边水或底水的压力气顶气的膨胀力岩石和流体的膨胀力原油自身的重力油藏驱动类型1刚性水压驱动2弹性水压驱动3气压驱动4弹性驱动5溶解气驱动6重力驱动5.1油气田开发工程原理及方法

一、油藏驱动类型油藏驱油的动力主要来源于有充足供水能力的边水或底水的水头压力。这种驱油动力，叫刚性水压驱动。1.刚性水压驱动一、油藏驱动类型油藏驱油动力，主要依靠与油藏含油部分相连通的广大水体的弹性膨胀。这种驱动方式叫弹性水压驱动。2.弹性水压驱动

一、油藏驱动类型油藏驱油动力，主要依靠气顶中压缩天然气的弹性膨胀力，叫气压驱动。

3.气压驱动

一、油藏驱动类型油藏驱油动力主要来源于油藏本身岩石和流体的弹性膨胀力，这种驱动方式叫弹性驱动。当油层压力降低时，岩石和流体发生弹性膨胀作用，把相应体积的原油驱入井底，这类油藏多数被断层和岩性所封闭。它的生产特点是：由于弹性驱动能量很小，油层压力和产量下降都很快。4.弹性驱动一、油藏驱动类型5.溶解气驱动

油藏的驱油动力主要来源于原油中溶解气的膨胀。当油层压力下降时，天然气从原油中逸出，形成气泡，依靠气泡的膨胀，将原油驱向井底，这种驱动方式叫溶解气驱。

一、油藏驱动类型6．重力驱动

油藏的驱油动力主要靠原油自身的重力，由油层流向井底。这种驱动方式叫重力驱动。

一、油藏驱动类型总起来说，一个油藏可能同时存在着两三种天然能量。只是在不同的开发阶段，主要依靠的驱油动力不同。油藏驱动方式是在变化的。从天然驱动能量来看，我国投产的油田多数属于弹性水压驱动、弹性驱动和溶解气驱，而刚性水压驱动和气压驱动的油田很少。也可以说，多数油田的天然能量不足，这就是为什么我国把油田注水作为油田开发的一项基本方法。

一、油藏驱动类型采收率是指在某一经济极限内，在现代工程技术条件下，从油藏原始地质储量中可以采出石油储量的百分数。可采储量=原始地质储量*采收率二、提高采收率的方法二、提高采收率的方法大多数油藏在发现以后，一般都经历了所谓的“一次采油”阶段。在这个期间，主要是利用油藏本身的天然能量来采出一部分原油。作为一种提高一次采油采收率和产能的方法，在一口或多口井中注入流体。在一次采油后一定时间内注入流体的方法通常被称为“二次采油”。一次采油和注水或非混相注气的二次采油的最终采收率通常为原始地质储量的20%~40％。在二次采油达经济极限时，向地层中注入流体、能量，将引起物理化学变化的方法通常被称为“三次采油”。包括聚合物驱、各种化学驱（活性水驱、微乳液驱、碱性水驱）及复合化学驱、气体混相驱（不是以保压为目的的注气）。在任何时期，向地层中注入流体、能量，以提高产量或采收率为目的开采方法常被称为“强化采油（EOR)，包括三次采油中的所有方法和热力采油法。二、提高采收率的方法可采储量不仅与油藏类型、储层及流体性质、以及驱动类型等自然条件有关，而且与油田开发方式、采油工艺技术和生产管理水平等人为因素有密切关系。从计算油田探明储量开始，就应当计算可采储量，随着对油田地质认识的不断深入，以及新的开采工艺技术的应用，在多数情况下，采收率会随之提高。所以应该定期动态地计算可采储量。二、提高采收率的方法根据国内外不同驱动类型油藏采收率的统计，一般认为：水压驱动油藏采收率为30％~50％；气顶驱动油藏采收率为20％~40%；溶解气驱动油藏采收率为10％~20％。定容消耗式开采的气田采收率为80％~90％；水驱气田为45％~60％；致密气田为30％~50％；凝析气田天然气采收率为65％~85％，凝析油为40％。二、提高采收率的方法三、注水方式一个油田如果存在着活跃的边水，天然能量很充足，可以充分利用天然能量开采。国内已投产的油田，多数天然能量不足，多数油田都采用注水保持油层压力开采。由于各个油田含油面积的大小、油层渗透率的高低和连通情况各不相同，因此需要根据油田各自的特点，选择适宜的注水方式。注水方式，就是注水井在油田上的分布形式。概括起来，注水方式可分为边缘注水、内部切割注水、面积注水和不规则点状注水。三、注水方式边缘注水示意图（a）缘外注水；(b)缘上注水；（c）缘内注水

边缘注水适用的条件：油田面积不大，构造比较完整，油层分布稳定，油田边部与内部连通好，油层的流动系数较高，尤其是边缘地带的油层有较好的吸水能力，保证注水压力有效地传递，水线均匀地推进。1956年玉门老君庙油田最早采用三、注水方式1.边缘注水对于含油面积大、储量丰富、油层性质稳定的油田，可以采用内部切割注水方式，利用注水井排将油藏切割成几个区块，每一块含油面积（叫一个切割区）可作为一个独立的开发单元，按区块进行开发和调整。2.内部切割注水

20世纪60年代初期大庆油田采用三、注水方式当油层的渗透率较低、分布不稳定，非均质性比较严重，而又要求达到较高的采油速度时，可以采用面积注水开发。面积注水是指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开发区上进行注水和采油的系统。这种注水方式实质上是把油田分割成许多更小的单元。一口注水井和几口生产井构成的单元称为注采井组，又称注水单元。面积注水方式有以下三种组合类型：三、注水方式3.面积注水（1）线性注水

注水面积波及系数达到50％以上。1：1指生产井全面见水，开发单元内已被水淹的面积与整个开发单元面积之比。

三、注水方式3.面积注水四点法注水（2）三角井网注水系统1:2注水面积波及系数达到74％以生产井为中心包括周围的注水井而构成的注水网格来命名，在这个网格中一共有几口井，就称为几点法注水。三、注水方式3.面积注水七点法注水2：1注水面积波及系数达到74％（2）三角井网注水系统三、注水方式五点法注水1：1（3）正方井网注水系统注水面积波及系数为72％三、注水方式反九点法注水1：3（3）正方井网注水系统当边井见水时，注水面积波及系数为74％；边井见水后关井，角井继续生产直到见水时，注水面积波及系数为80％。三、注水方式当油田面积小，油层分布又不规则，难于布置规则的面积注水井网时，可采用不规则的点状注水方式。例如小断块油田，根据它的油层分布情况，选择合适的井作为注水井，使周围的几口生产井都受到注水效果，达到提高油井产量的目的。

三、注水方式4.不规则点状注水四、开发层系的划分与组合油层的非均质性是影响多油层开发部署和开发效果的最重要的因素。合理地划分与组合开发层系是从开发部署上解决多油层油田层状非均质性的基本措施。1、划分开发层系的目的一个油田地下的油层通常不仅是一个层，而是有许多个油层，有的十几层，几十层，而且每个油层的性质又是不同的。有的油层渗透性好，油层压力高，含油饱和度高；有的油层渗透性差，压力低，含油饱和度也低。如果把这许多油层不区别好与差放在一起进行开采，就会造成有些层出油多，有些层出油少甚至不出油。四、开发层系的划分与组合为了调动每一个油层出油的积极性，把油田地下渗透率等性质相似的和延伸分布情况差别不大的、油层压力相近的油层组合在一起，用同一套井网进行开发。在开发一些地质储量极为丰富的多油层油田时，可把多油层按照油层的性质分为几个层系，对每一个层系都单独钻一套井网，分别进行开发，这种方式叫做划分开发层系。对每一套开发层系要采用与之相适应的开发方式和井网部署，这样可减少好油层与差油层之间的相互干扰，对提高采油速度和采收率有较好的效果。四、开发层系的划分与组合2.划分开发层系的原则①同一层系内各油层的性质应相近，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，以确保达到较好的经济指标；③各开发层系间必须具有良好的隔层，确保层系间不发生窜通和干扰；④同一开发层系内油层构造形态、油水边界、压力系统和原油物性应比较接近；⑤在分层开采工艺范围内，应避免划分过细的开发层系，提高经济效益；⑥同一油藏相邻油层应尽可能组合在一起。四、开发层系的划分与组合五、油田开发井网部署

油田开发的中心环节就是要分层系部署生产井网，并使该井网井距合理、对油砂体的控制合理，达到所要求的生产能力。在油田开发所涉及的诸多问题中，人们最关心的问题之一就是井网问题，因为油田开发的经济效果和技术效果在很大程度上取决于所部署的井网。在井网研究中通常讨论的是三个问题：①井网密度；②一次井网与多次井网；③布井方式。目前，我国已经有了一套比较成熟和完善的工作方法，即对于多油层的分层系开采的油田，采用基础井网的方法，也就是先确定出一组分布稳定、物性好的油层为主要开发目的层，部署正规生产井网。这组井网就叫做该开发区的基础井网。根据基础井网钻完后所取得的资料，一般就可以对本开发区的各类油砂体进行研究，得出比较可靠的结果。然后，再根据这些研究结果，就可以对其他层系部署开发井网。五、油田开发井网部署1.基础井网开发目的层的选择在全面布置各层系开发井网之初，先选定一个分布稳定、产能高、有一定储量，已由详探井基本控制住并具有独立开发条件的油层，以此作为主要开发对象，布置它的正规开发井网，这样就能保证这套生产井网兼起本开发区内其他层组的研究任务。这套井网就叫做该开发区的基础井网，主要油层可以按照此基础井网进行开发。而其他含油层系可以按此井网所取得的地质生产资料进行开发设计。这样就能保证在充分认识油层的基础上布井，使井网的布置能很好适应地层的实际情况。五、油田开发井网部署基础井网是开发区的第一套正规生产井网。它的开发对象必须符合以下条件：①油层分布比较均匀稳定，形态易于掌握；②基础井网能控制该层系的80%以上的储量；③上下有良好的隔层，以确保各开发层系能独立开采，其间不发生窜流；④有足够的储量，具备单独布井和开发的条件；⑤油层渗透性好，油井有一定生产能力。五、油田开发井网部署2.基础井网研究基础井网的布井方案可以有多个。对于每一个方案，需要预先对其指标进行理论计算，根据计算结果可以对比各类开发指标，从而确定出最佳的基础井网布井方案。基础井网研究的任务是根据所取得的全开发区的资料对本开发区的地质情况进一步深入研究，全面解剖，然后再根据资料和研究结果布置全开发区各层系的开发井网。五、油田开发井网部署地质研究工作要分油砂体进行解剖、分类、排队，深刻认识油层的分布特征。油砂体分析的主要内容是：①油砂体的延伸长度和分布面积与控制储量的关系；②油砂体的平均有效渗透率及其与控制储量的关系。在某一层内，不是单纯的砂岩和泥岩，而是既有砂岩，又有泥岩。砂岩的部分叫砂体，而把含油的砂体叫“油砂体”。

五、油田开发井网部署砂体模型栅状图在大庆油田开发进行地层对比中，年仅30岁的钟其权与韩大匡院士等人一起提出了一套“油砂体”的新概念。这样可以认清油层既连通又不连通的真面目，把油层分析引向了新的阶段。3.油田开发布井方案布井方案是油田开发设计中最主要的方案。它应在综合应用详探、开发试验和基础井网等多方面资料的基础上，立足于本油田的实际地质情况、生产实践经验和室内实验结果，确定出适合于本油田的开发方式、层系划分、注水方式和井网布置。这样的方案往往不只一个，而是许多个。因此，对每一种布井方案都要进行研究，研究油层对该井网的适应程度，研究各项生产指标及其变化以及研究各项技术经济指标等。五、油田开发井网部署制订布井方案要按下列步骤进行：划分开发层系；确定油水井数目；布置开发井网；开发指标计算和经济核算。4.确定最佳方案对每一个布井方案都应综合进行地质研究、开发指标预测和经济分析。在不同的布井方案中，各项指标很不一样，有的是这一方面优越，有的是另一方面优越，当对各项指标都进行了计算和分析后，就可以进行对比，选取其中的最佳方案。五、油田开发井网部署六、油藏数值模拟

油藏模拟是油藏管理内容的一部分。油藏管理研究的主要目的是确定从油藏现状出发，以最小的投入获得最大采收率所需要的最佳条件。而油藏模拟是获得这一目标最高级的方法。所谓油藏模拟，就是应用计算机模拟系统描述流体在油藏中的流动情况。油藏数值模拟方法是定量地描述在非均质地层中多相流体流动规律的重要方法。一个油气藏，在现实中只能开发一次。但应用油藏数值模拟，可以很容易地重复计算不同开发方式的开发过程，因此人们可以从中选出最好的开发方法。因此，对油藏工程师而言，数值模拟给动态分析提供了一种快速、精确的综合性方法；对管理者而言，数值模拟提供了不同开采计划的比较结果。下面简要地介绍一下油藏数值模拟的主要工作程序。六、油藏数值模拟（1）问题的定义：开展油藏数模工作的第一步，是确定研究的目标和范围。即首先要给本次数模研究一个明确的定位，明确本次模拟要解决的主要问题是什么，需要研究哪些油藏动态特性，这些项目的完成对油藏的经营管理者会产生什么影响等等。从而根据项目的要求进行数值模拟研究程序设计，并收集有关的油藏基础地质、流体及生产动态数据。六、油藏数值模拟（2）数据的检查：一旦把数据收集起来以后，必须对这些来自不同渠道的数据进行鉴别，再组织和再检查，看收集到的数据是否足够，是否都合格。如果取得的数据，依靠经验和评价方法进行修正和补充后仍不合要求，那就需要修正或重新确定研究目标。六、油藏数值模拟（3）研究方法的选择：确定了研究目标，并收集到了研究所必需的数据后，接下来的工作就是对模拟模型进行选择，即确定用哪种模拟模型对该问题最为有效。并不是所有的情况下都需要对油藏进行整体模拟，例如在研究锥进、指进、超低产问题时，就应采用单井、剖面或平面模型，这样会大大节省计算成本。六、油藏数值模拟（4）模型设计：这里指的是在模拟器选定以后，我们必须设计出一套合适的网格模型。网格模型的设计要受到模拟过程的类型、在非均质油藏中的液体运动的复杂性、选定的研究目标、油藏描述的精确程度以及允许的计算时间和成本预算等因素的影响。六、油藏数值模拟网格数目越多，模拟出的单井动态会越精细，但网格数目越多计算的时间会越长，成本越高，有时甚至高到不能令人接受，所以我们经常不得不在研究目标所确定的总框架下，根据允许的计算时间和成本限制，去设计我们的网格模型。六、油藏数值模拟（5）程序修改：选择好模拟器并设计出了网格模型后，常常因为要达到我们要处理的问题的所需效果，而不得不对手边已有的程序作某些修改，最常见的是修改井管理程序和模拟结果的编辑和输出程序。六、油藏数值模拟（6）历史拟合：油气藏模型被建立起来以后，它是否完全反映油气藏实际，并未经过检验。只有利用将生产和注入的历史数据输入模型并运行模拟器，再将计算的结果与油气藏的实际动态相比，才能确定模型中采用的油气藏描述是否有效。若计算获得的动态数据与油藏实际动态数据差别甚远，我们就必须不断地调整输入模型的基本数据，直到由模拟器计算得到的动态与油藏生产的实际动态达到满意的拟合为止。六、油藏数值模拟模拟使用的模型，显然应当与实际油藏是相似的。若描述油藏的数值模拟所采用的数据与控制油藏动态的实际数据存在明显差异，则将导致模拟结果出现严重失真。在未经试验以前，我们对模型的准确程度，以及应该修改哪些参数才能保证它与实际油藏相似，知之甚少。在这种情况下，最有效，也是最经常采用的一种验证方法，就是模拟油藏过去的动态，并将模拟计算结果与油藏的过去实际动态作对比，这就是历史拟合工作。历史拟合能帮助我们发现和修改油藏描述数据的错误，以使模型更加完善，并验证油藏描述的可靠性。历史拟合本身就是一种有效的油藏描述方法。六、油藏数值模拟（7）动态预测：接受的历史拟合后，就可利用该模型来预测油气藏未来的生产动态。预测的内容包括：原油、天然气和水的产量，气油比与