油藏工程第一章

油藏工程基础陈青成都理工大学油藏工程简介油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，而且是带有战略性的指导油田开发决策的学科。所研究的主要课题是科学合理开发油田的问题。油藏工程是采用工程技术手段来认识和研究油藏，又是采用工程技术手段来开发和改造油藏的一门综合工程学科，是从事油田开发和开采的技术人员必须学习和掌握的一门专业知识。油藏工程在专业建设中的地位石油工程地面工程油田开发钻井工程采油工程油藏工程油藏流体流动过程：（1）地层井底:油藏工程（2）井底井口:采油工程（3）井口集输站:集输工程（4）井:钻井工程地层井底井井口集输站1234油藏工程基础主要内容油田开发设计基础6油藏评价7油田开发方式的确定7油藏注水开发理论基础8油藏物质平衡方法8油田产量递减规律分析6油田含水规律分析6油田开发的监测管理与调整讲课：46学时；实习：10学时第一章油田开发设计基础一个油田的正规开发一般要经历以下三个阶段：（1）开发前的准备阶段：包括详探、开发试验等。（2）开发设计(developmentdesign)和投产：包括油藏研究和评价，全面部署开发井、制定射孔方案、注采方案和实施。（3）开发方案的调整和完善。第一章油田开发设计基础第一节油田开发概述第二节开发前的准备阶段第三节油田开发的方针和原则第四节油田开发方案的编制第五节油田开发调整油田开发的发展史四大阶段：1859-1930：初步认识:普遍认为井网密度越密越好,找出了初始产量与采油速度和井网密度的关系1930-1940：认识飞跃:认为油藏是不可分割的整体,应进行统一开发理论初具规模:

驱动能量学说;1936年R.J.薛尔绍斯“物质平衡法”1940-1950：进一步建立了油田开发的理论基础，同时进行了规模不断扩大的人工注水(artificialwaterdriver)。成为人们能动地进行油田开发和油田改造的重要标志。1950-至今：理论较成熟测试手段、计算机技术不断更新世界石油开发现状国家可采石油储量（2008年，108t）原油产量（2008年，106t/d）开始生产年代沙特362.251.361936俄罗斯81.921.341865美国28.710.711859伊朗181.120.591913中国21.920.521904加拿大184.120.43阿联酋126.230.36科威特138.450.36伊拉克157.380.34委内瑞拉109.060.331917世界1761.210.76表

1-1世界主要产油国的产量和储量

油田开发的特点油藏的认识不是短时间一次完成的，需经历长期的由粗到细、由浅入深、由表及里的认识过程。油气田是流体矿藏，凡是有联系的油藏矿体，必须视作统一的整体来开发，不能像固体矿藏那样，可以简单地分隔，独立地开发，而不影响相邻固体矿藏的蕴藏条件及邻近地段的含矿比。必须充分重视和发挥每口井的双重作用——生产与信息的效能，这是开发工作者时刻应该研究及考虑的着眼点。油田开发工程是知识密集、技术密集、资金密集的工程。油田开发

根据油田地质条件和各地区的经济状况，依据三大规律,采用四个手段，经过四个工程合力研究，确定合理开发方案，并且投入生产，按照不同开发阶段的生产能力和经济效果进行长期开采直至油藏能量枯竭为止这一全过程.采用手段钻井能量补充增产措施生产压差依据规律地质规律渗流规律经济规律增产措施:油田采取各种工艺措施使产量稳产或下降缓慢,主要有酸化和压裂第一章油田开发设计基础第一节油田开发概述第二节开发前的准备阶段第三节油田开发的方针和原则第四节油田开发方案的编制第五节油田开发调整第二节开发前的准备阶段一、详探（一）定义详探是指运用各种可能的手段和方法，对含油构造或者一个预定的开发区取得必要的资料，进行综合研究，力求搞清主要地质情况和生产规律，并计算出探明储量为编制开发方案作准备。详探油田开发生产试验区和开发试验（二）详探任务（1）以含油层系为基础的地质研究。（2）储油层构造特征的研究。（3）分区分层组的储量计算。（4）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的确定。（5）油井生产能力和动态研究，了解油井生产能力、产油剖面、递减情况、层间及井间干扰情况。（6）探明各含油层系中油气水层的分布关系，研究含油储层的岩石物性及所含流体的性质。（三）详探方法为了完成这些任务只依靠某一种方法或某一方面的工作是不行的，而必须运用各种方法进行多方面的综合研究才能做好。这里要进行的工作有地震细测、详探资料井和取芯资料井，测井、试油、试采以及分析化验研究等。地震细测工作在预备开发地区应在原来初探地震测试工作的基础上进行加密地震细测，达到为开发作准备的目的。详探资料井详探工作中最重要和最关键的工作是打详探井，直接认识地层。详探工作进展快慢、质量高低直接影响开发的速度和开发设计的正确与否。油井试采通过试采要为开发方案中某些具体的技术界限和技术指标提出可行的确定办法。通常试采是分单元按不同含油层系进行的。试采（一）定义从试油获得工业油气流的井中，选出一部分井，进行试验性的采油称为试采。（二）目的为了取得油井在不同生产条件下的各项资料，确定油田的产油能力、压力变化和掌握生产变化规律，为编制正式开采的开发方案提供依据。（三）试采任务（1）搞清储层的纵横连通性（2）搞清油气水分布规律（油水界面位置）（3）驱动类型（4）动态储量（5）单井产能-无阻流量，产量变化情况（6）其它：采油工艺，地面工程等（四）试采方案（1）地质概况（2）具体任务（3）试采区、试采层、试采井如何选择（4）试采规模-采出程度，总压降时间：特大型1-1.5年大中型1-0.5年致密低渗，可适当延长（5）录取资料-产量，压力（油压，套压，井底流压等）（6）对地面工程要求（7）工作量计划表（8）递交报告川东大天池构造带五百梯气田试采方案（1）气田概况：气田地理位置、勘探简况（2）气藏地质特征：构造特征、储层特征、储集空间、流体性质及分布、压力系统、储量、产能（3）试采任务及试采区，试采井的选择：试采任务、试采区及试采井的选择（4）试采期采气规模、采出程度的确定（5）试采资料的录取要求及解释应用储层流体性质、不稳定流动试井资料的采集及应用、稳定流动试井资料的采集及应用、定生产方式采气资料的采集及应用（6）试采井试井计划预期目的、试采井试井方案逻辑构思、试采计划（7）试采对采气、净化和集输的要求试井仪器仪表、井场流程、试采装备、低渗井改造（8）试采总结（9）组织领导、队伍和急需解决的问题（10）生产测井、试井所需经费大庆喇萨杏油田开发初期专题性试验：天然能量开采试验注水适应性及保持压力水平试验萨、葡油层组的合采与分采试验不同渗透层水线推进速度试验75米小井距注水开发生产特征和采收率试验

如1960年7月到1961年3月油井投产、注水井排液阶段，萨、葡油层分别采出27.6万吨和45.3万吨油时，地层压力已降到了饱和压力，这反映出油藏的弹性采收率低，必须采取早期保持压力开采，才能提高采收率。

油水井合注合采多油层试验，暴露出注入水沿高渗透层突进严重，无水采收率仅2.5%，每采1%地质储量含水就上升5%～7%，层间干扰严重，平面水线推进很不均匀，直接影响水驱开发效果，因此，油藏必须走分层开采道路

小井距的单油层开采试验油藏含水在20%以前，采油指数上升，是油井生产能力量旺盛的阶段，当含水大于20%以后，采油指数就开始下降，但直到含水60%之前，采油指数仍可保持在投产初期水平，生产压差保持不变，因此油井产油量还保持见水初期的水平。但当含水继续上升到超过60%以后，采油指数逐渐低于初期水平，产油量逐渐递减，此时油井要保持较高的产量，就必须通过增大生产压差，提高采液量来实现。此时井筒混合液的密度增大，在地层压力不宜超过原始地层压力的条件下，油井已不能再维持自喷开采。当试验区油井含水达96%～99%时，水驱单油层的最终采收率平均为51.2%。第二节开发前的准备阶段二、油田开发生产试验区和开发试验（一）开辟生产试验区的意义开辟生产试验区是油田开发工作的重要组成部分。这项工作必须针对油田的具体情况，遵循正确的原则进行。生产试验区所处的位置和范围对全油田应具有代表性，使通过试验区所取得的认识和经验具有普遍的指导意义。

为了认识油田在正式投入开发以后的生产规律“解剖麻雀，指导一般”

条件：大油田、详探程度高、地面建设条件比较有利、主力油层

特点

（1）代表性、独立性

（2）正规开发方案

（3）既是实验区，又是生产区

优缺点

优点：比较具体、机动性、灵活性

缺点：不能进行多种试验

不能进行对比试验

不能进行综合试验（二）生产试验区的主要任务（1）研究主要地层。主要研究油层小层数目；各小层面积及分布形态、厚度、储量及渗透率大小和非均质情况，总结认识地层变化的规律，为层系划分提供依据；（2）研究井网。研究布井方式，包括合理的切割距大小、井距和排距大小以及井网密度等。

（3）研究生产动态规律。研究合理的采油速度；（4）研究合理的采油工艺和技术以及增产和增注措施（压裂、酸化、防砂、降粘）的效果。（三）重大和基本的开发试验应包括的主要内容1．油田各种天然能量试验2．井网试验3．采收率研究试验和提高采收率方法试验4．影响油层生产能力的各种因素和提高油层生产能力的各种增产措施及方法试验5．与油田人工注水有关的各种试验第一章油田开发设计基础第一节油田开发概述第二节开发前的准备阶段第三节油田开发的方针和原则第四节油田开发方案的编制第五节油田开发调整第三节油田开发的方针和原则（一）油田开发方针编制油田开发方针应考虑以下几个方面的因素：①采油速度(rateofoilproduction)，以什么样的速度进行开发；②油田地下能量的利用和补充；③油田最终采收率的大小；④油田稳产年限；⑤油田开发经济效果；⑥各类工艺技术水平；⑦对环境的影响。第三节油田开发的方针和原则（二）油田开发原则（1）规定采油速度和稳产年限（2）规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）确定合理的布井原则（6）确定合理的采油工艺技术和增注措施1．基础井网的布署。2．确定生产井网(productionpattern)和射孔方案。3．编制注采工艺方案。第一章油田开发设计基础第一节油田开发概述第二节开发前的准备阶段第三节油田开发的方针和原则第四节油田开发方案的编制第五节油田开发调整第四节油田开发方案的编制一、油田开发方案的编制原则二、油田开发方案编制的内容三、油田开发方案编制的步骤四、油田开发方案的实施油藏地质研究流程图开发方案流程图开发方案实施要求开发方案实施在编制开发方案时，必须贯彻执行持续稳定发展的方针，坚持少投入、多产出、提高经济效益的原则，严格按照先探明储量、再建设产能，然后安排原油生产的科学程序进行工作部署。油田生产达到设计指标后，必须保持一定的高产稳产期，并争取达到较高的经济极限采收率。具体地说，对重要的开发方案要保证国家对油田采油量的要求，即所制定的开发方案应保证可以完成国家近期和长远的采油量计划。而一个油田如何保持稳产，应有一个合理的技术经济界限。为此，需考虑注采比的高低，决定合理的开采强度以保证较长开发年限等。为保证国家原油生产的稳定增长，以适应国民经济发展的需要，可对不同级别油田的稳产年限实行宏观的控制，具体划分如下：（1）可采储量大于108t的油田，稳产期应在10年以上；（2）可采储量5000×104t~1×108t的油田，稳产期应在8～10年；（3）可采储量1000×104t~5000×104t的油田，稳产期应在6～8年；（4）可采储量500×104t~1000×104t的油田，稳产期应在5年以上；（5）可采储量小于500×104t的油田，稳产期不少于3年。返回油田开发方案的内容应包括以下内容：（1）油田地质情况；（2）流体物性

(fluidcharacteristic)

；（3）储量计算（指开发储量及其核实情况）；（4）油田开发原则；（5）油藏驱动类型；（6）油藏温度压力系统；（7）开发层系、井网、开采方式、注采系统；（8）钻井工程和完井方法；（9）采油工艺技术；（10）油气水的地面集输和处理；（11）开采指标；（12）经济分析；（13）实施要求。上述诸项中，（1）、（2）和（3）属其它课程中的内容，（4）在上一节已经讨论，（5）、（6）、（7）、（11）、（13）属本书后面要讲述的内容。（8）、（9）、（10）、（12）属其它课程讲述的内容。返回油田开发方案的编制一般可分为以下几个大的步骤：1．油藏描述2．油藏工程研究3．采油工程研究4．油田地面工程研究5．油田开发方案的经济评价6．油田开发方案的综合评价与优选返回油田方案设计框图油气藏描述油气藏静态地质特征讲究油气藏动态地质特征讲究国外同类油气田开发经验调查区域地质及油气田状况构造储层储层空间流体性质渗流物理特征地层压力和地层温度油藏类型油藏压力系统试井分析试采分析图1-1油藏地质研究流程图返回油田方案设计框图容积法计算储量开发方案的设计油气藏工程研究采油气工程研究油气田地面建设工程研究动态法核实储量生产管理及劳动组织油气藏数值模拟和对比方案技术指标计算技术经济分析和方案优选推荐方案的实施要求图1-2开发方案流程图返回

开发方案分类

（1）按时间分:

概念方案—少量探井,地震,领导决策依据

初步方案—钻井,地震,试采,油田开发建设依据

正式方案—正式投入开发后的方案

（2）按生产井分布形态

均匀井网开发方案-油井几何网状分布

非均匀井网开发方案-油井行列状分

(3)按投产顺序

全面开发的开发方案、加密开发的开发方案、延式的开发方案

(4)是否保持地层压力

保持地层压力的开发方案：边缘注水、切割注水、面积注水、气顶注气、缘内注水

不保持地层压力的开发方案：油田少,气田多

气田-衰竭式,排水采气

返回开发方案的实施要求钻井后井的投产及投注程序油田需做的开发试验的要求与安排资料录取和观察系统的要求增产措施及其它从钻井的程序来看，钻井可以是蔓延式和加密式地进行。蔓延式既可顺着走向，也可沿着构造倾角向上或向下；既可按着切割区块钻，也可采用其它形式。从投产的时间而言，既可短期一次投产，也可以逐批逐口投产；在投注方式上也可先排液后注水，也可一开始就投注，并在井的生产制度上提出各种要求。比如油田切割注水时，就存在着如何在注水井排上拉成水线，生产井应怎样生产才能保护水线的形成，并使油水边界（oil-waterboundary）均匀推进等问题，都应研究，明确予以规定。以投产时间而言，是一次投产还是逐步投产好，是全油田投产好还是局部或逐区块投产好，则要权衡其利弊。例如，打一口井投产一口井，从经济效益来看对油田快速形成生产能力回收资金是有利的，对油田地质条件较清楚的情况是适宜的。然而，对于非均质油藏，地质规律尚未掌握清楚，往往由于主客观认识上的矛盾，很容易造成注采系统的不完善，不能发挥注水作用，使油田生产达不到预期的指标，造成后来生产被动的局面，不得不对方案进行大调整。但是，同时投产又势必造成资金周转太差，使当前经济效益降低太多，或者满足不了国家对产量的需要。因此，需要很好地进行分析研究。返回在开发设计时，可能会发现有些重大问题一时难以做出决策，或者有些问题其后果不清楚等，可以通过在油田开辟开发试验区来研究解决。这种做法对于大中型油田尤为重要。因为一个油田的开发过程很长，而认识上又存在着主客观的矛盾，于是，采取开辟油田试验区及试验项目，用“解剖麻雀”的方法来指导全局，就可避免仓促决定，全面铺开，造成开发上的失误。返回资料的录取包括两方面的内容：（1）核实、检验、补充设计时尚不充分的资料，对原来的地层压力、温度、储量、油气水分布等再认识。（2）掌握不同时期油田开发的实际动态，为采取各项开发措施提供依据。在设计时应明确油田动态监测的内容，需采用监测的测试手段、方法、时间和目的要求。在监测上大体有：流体流量(flowrate)、地层压力(formationpressure)、流体性质、油层水淹状况、采收率、油水井下技术状况的监测等。由此便可绘制原始压力等压图、定期的油层压力分布图，测定准确的采油指数(productivityindex)、井的合理工作制度，知道各种流动参数的变化，通过流量的监测掌握油水井的产液（油）量和吸水剖面(waterinjectionprofile)、定期在井口取样化验以确定流体性质的变化；通过矿场地球物理测井，综合判断各类油层水淹(waterout)的情况及水淹程度；钻取检查井取芯测试以了解采收率状况；工程测井以检测各类井的井下状况。返回增产措施(wellstimulation)是提高油水井单井生产和注水能力的最主要的方法。实践表明，要取得良好效果，必须能针对实际储层情况和开发要求，优选增产工艺及方法、优选实施的技术参数。对于油田的重大增产措施在设计中应考虑并列出要求、步骤、工作量表，以便付诸实施。此外其它有关实施方面的特殊问题，如为注水寻找浅层水源打浅井等问题，也可根据油田具体情况，在设计中提出。返回开发方案的实施1．注采井别及射孔方案的编制2．编制配产配注方案返回在井网钻完后，应对油层进行再认识。内容包括：1）对油层分布的再认识；2）对油层地质参数的认识；3）对底水、夹层、断层的再认识，对于调整井还应对注水后储量动用程度统一编制射孔方案的再认识。编制射孔方案应遵循以下原则：1）属于同一开发层系的所有油层，原则上都要一次性全部射孔。调整井应该根据情况另作规定。2）注水井和采油井中的射孔层位必须互相对应，在注水井内，凡是与采油井的油层相连通的致密层、含水层都应该射孔，以保证相邻油井能受到注水效果。3）用于开发井网的试油井，要按规定的开发层系调整好射孔层位，该射的补射，该堵的封堵。4）每套开发层系的内部都要根据油层的分层状况，尽可能地留出卡封隔器的位置，在此位置不射孔，厚油层内部也要根据薄夹层渗透性变化的特点，适当留出卡封隔器的位置。5）具有气顶的油田，要制定保护气顶或开发气顶的原则和措施。为防止气顶气窜入油井，在油井内油气界面以下，一般应保留足够的厚度不射孔。6）厚层底水油藏，为了防止产生水锥(watercone)，使油井过早水淹，一般在油水界面以上，保留足够的厚度不射孔。返回在油田开发中通常还用累积注采比的概念，即到目前为止，注入地下总注水量与采出总的地下体积的比值。累积注采比小于1时，地下出现亏空。按照全油田区块、井组的年产量指标和已定的注采比便可算出年配水量。其计算公式如下：根据所定的产油量指标和含水率上升速度及提高压力的要求计算年配水量。有了年配产指标和含水率及其上升值，即可算出年产液量。有了年提高压力的指标，就可根据压力和注采比的经济关系定出年注采比指标。注采比是单位时间的注水量与采出地下体积的比值，其计算方法：next式中Qw、Qo—相应为年配水量（m3）和产油量指标（t）；ro、rw—地面原油和水的密度（t/m3）；Bo、Bw—油和水的体积系数；fw—油田含水率，f；N—确定的注采比，f。全油田或区块、井组的年配注水量确定后，根据油井分层测试资料，统计出主力油层和非主力油层产油和含水比例，并考虑两类油层将采取的增产措施，定出两类油层产油量，再定出注采比。为调整各层之间压力平衡，通常对见水层、高渗透层应适当控制，注采比(injectiontoproductionratio)不应大于1.0。需要加强注水的差油层，注采比应大于1.0。一般油层的注采比是在1.0左右，具体的以地层压力升降及其与注采比关系来定。这就可将年注水量分配到区块和各类油层中，再根据每个井组的具体情况和原注水情况，将注水量具体分配到每口注水井的每个注水层段中。返回课后作业第五节油田开发调整

一、意义二、定义三、目的四、油田调整分类五、五大调整一、意义－为了适应开发动态的变化，必须对原有的开发部署进行调整，以挖潜油层潜力二、定义－用调整作手段来挖潜油层潜力的各种作法三、目的开发早期：以延长稳产期为目的开发后期：以提高采收率为目的四、油田调整分类：综合调整、开发部署调整五、五大调整层系调整、井网调整、驱动类型调整、工作制度调整、采油工艺调整（一）层系调整（1）层系划分多油层油田在地层渗透率上呈现区域性和层状非均质，要求将地层分成几个开采目的层，它们有各自独立的注采系统。（2）原则：

a把 沉积类型、水淹状况相似的油砂体（或层）组合在一个调整层系内，以减小层间矛盾。

b调整层系要有相当的储量，保证油井具有一定的生产能力，经济合算。

c各个调整层系及原层系之间应有稳定的隔层，使各层系之间的流体互不窜流，以保证各层系的独立开采。

d同一调整层系内的油层压力系统和原油性质应大体一致。(3)分类a细分层系－b层系互补：指补开别的开发层系进行合采或合注。当油井封堵高含水层后，剩下的油层少，产量低，难以维持正常生产，或者为了调整平面矛盾需要增加采油或注水井点等都可采用层系互补办法进行调整挖潜。c层系封堵－（二）井网调整(1)要求水驱控制程度有较大的提高，一般要达到90%以上。改善渗流条件，采油速度有较大提高，延长油田高产稳产保证调整井有一定的可采储量。调整井尽可能均匀布井，利于油田开发后期的利用。(2)内容：井距合理井数井网密度极限井数(3)井网密度:1合理井数

2.经济极限井数

3.井距与砂体长度

4.加密钻井

a.更多储量受到水驱影响。

b.要与层系调整同时进行，但要分开评价

c.加密井最好以均匀布井

d.含水上升较快、产量下降时进行（三）驱动类型调整(1)边水油藏：若边水活跃，油层单一，开发早期不考虑注水，到开发后期才进行内部注水。(2)底水油藏：俄克拉何马城油田(美国)

采油主要依靠天然水驱,有一特高产油井,24小时喷油5660多吨,该井到1968年初累计产油已达82.3万吨。该油藏于1929年12月进入产量高峰期,35口井共日产油22万吨,一共有107口均为生产井,到1932年3月,只有一口井不产水,其余井全部见水,日产盐水1590立方米,按1968年的资料,该油藏已采出原油241万吨,天然气19亿立方米。 一般说,位于构造顶部的油藏,通常最晚见水,该油藏却是最先被水淹,原因是:开采速度高，将近3%,引起底水强烈的锥进和旁饶;关井时间短,不能控制水的锥进。说明在开发碳酸盐岩裂缝-溶洞型油藏,应当在低速下开采,并要控制水锥进速度和使井筒附近有有效泄油面积内致密部分发挥作用,以获得较高的产量(3)饱和油藏：只有在储层中的含气饱和度低于气体开始流动的饱和度以前进行注水,地下原油不会流入已被气体占据的空隙空间,仍可得到很好的效果.这一饱和度可作为开始注水的界限,也可作为保持油藏压力的下限.(4)欠饱和油藏:因为有一个弹性驱动的阶段,在地层压力降至饱和压力以前注水不会有问题.(5)异常高压油藏:是否要保持原始压力,要根据实际情况而定.对埋