石油工程概論論文

1、潛山油氣藏的開(kāi)發(fā)摘要在調(diào)研大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)國(guó)內(nèi)外潛山油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)歷史與現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。依據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),總結(jié)了潛山的各種分類(lèi)與特點(diǎn)。闡述了潛山油氣藏的形成條件:一是有利的構(gòu)造發(fā)育背景,二是生儲(chǔ)運(yùn)聚各項(xiàng)參數(shù)的有機(jī)配置。介紹了潛山油氣藏的分類(lèi)和儲(chǔ)層特征,并結(jié)合實(shí)例分析了潛山油氣藏的成藏模式,重點(diǎn)探討了潛山油氣藏的開(kāi)發(fā)。最后,對(duì)古潛山油氣藏開(kāi)發(fā)的典型技術(shù)與流程進(jìn)行歸納,并對(duì)目前潛山油氣藏勘探應(yīng)注意的主要問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵詞:潛山油氣藏；成藏模式；布井方式；開(kāi)發(fā)方式引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,現(xiàn)有的油氣資源早已不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需求量,油氣資源的勘探勢(shì)必要向新的領(lǐng)域發(fā)展,探索深層古老基巖油藏已

2、成為一個(gè)重要方向。目前,潛山油氣藏的勘探已占有舉足輕重的地位,因此,深入研究和總結(jié)該類(lèi)油氣藏的形成條件和評(píng)價(jià)方法,對(duì)指導(dǎo)潛山油氣藏勘探開(kāi)發(fā)具有重要的理論和實(shí)際意義。1.潛山油氣藏潛山油氣藏是一種特殊的“基巖”油氣藏,位于不整合面之下較老地層的突起含油體。其烴源主要來(lái)自上覆及側(cè)向較新烴源巖，不整合面或斷面是油氣運(yùn)移的通道。潛山油氣藏的形成具有侵蝕、相對(duì)于四周局部凸起和被新地層覆蓋三個(gè)基本特點(diǎn)。其中，潛山是指現(xiàn)今被不整合埋藏在較新的沉積層之下,由盆地基底巖層組成的山丘構(gòu)造，既包括在地質(zhì)時(shí)期曾經(jīng)暴露地表的基巖山丘后來(lái)潛沒(méi)于水下并被沉積層覆蓋的基巖凸起，具有早期古地貌特征的“古潛山”和那些后期又受構(gòu)造

3、作用影響，具后期生長(zhǎng)特點(diǎn)的古潛山；也包括因構(gòu)造作用而形成的基巖凸起,即在上覆蓋層沉積前尚不存在或僅僅只有微弱的地貌顯示,主要是在蓋層沉積期間或沉積以后,由于發(fā)生了新的褶皺、斷裂和火山噴發(fā)等構(gòu)造變動(dòng)而形成的“后成潛山”。所有的潛山至少經(jīng)歷過(guò)地殼上升隆起并遭受風(fēng)化剝蝕和地殼下降接受沉積覆蓋2個(gè)階段,由剝蝕面分隔,其下是潛山構(gòu)造,其上是覆蓋層或披覆構(gòu)造。 1.1 潛山的分類(lèi)潛山是一種復(fù)雜的地質(zhì)，根據(jù)不同分類(lèi)的方法有不同種類(lèi)型的潛山。根據(jù)潛山的巖性特征分為變質(zhì)巖儲(chǔ)層潛山、火山巖儲(chǔ)層潛山、碳酸鹽巖儲(chǔ)層潛山和碎屑巖儲(chǔ)層潛山；根據(jù)潛山油氣成藏與分布以及潛山的成因、形態(tài)和儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，可以將潛山分為地貌潛山、斷塊

4、潛山和不整合潛山三大類(lèi)，地貌潛山和不整合潛山具有早期成因的特點(diǎn)，而斷塊潛山一般為后期成因；根據(jù)構(gòu)造的形成與蓋層沉積的先后關(guān)系，可將潛山分為先成地貌潛山、同生構(gòu)造潛山后成構(gòu)造潛山。現(xiàn)在比較公認(rèn)的一種也是最簡(jiǎn)單易行的分類(lèi)方法是：先根據(jù)成因分為殘丘山和構(gòu)造山，再根據(jù)古潛山的時(shí)代分為中生代潛山、古生代潛山和前寒武紀(jì)潛山，綜合共分為六種類(lèi)型。分類(lèi)依據(jù)潛山的巖性特征潛山油氣成藏與分布以及潛山的成因和儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)構(gòu)造的形成與蓋層沉積的先后關(guān)系潛山類(lèi)型變質(zhì)巖儲(chǔ)層潛山火山巖儲(chǔ)層潛山碳酸鹽巖儲(chǔ)層潛山碎屑巖儲(chǔ)層潛山地貌潛山斷塊潛山不整合潛山地貌潛山同生構(gòu)造潛山后成構(gòu)造潛山表1-1 潛山油氣藏的分類(lèi)1.2 潛山油氣藏的成

5、藏模式潛山油氣藏的形成，首先要有區(qū)域上成油條件的配置，即一個(gè)凹陷和含油氣系統(tǒng)中要具備潛山成油的基本條件；其次是否具備有潛山成藏的良好配置。一個(gè)儲(chǔ)量豐富的潛山油氣藏具有“早隆、中埋、后沉”配置的特點(diǎn)。最有利于油氣的成成藏的最佳配置應(yīng)該是在古近系沉積前形成古地貌的早隆潛山，這種潛山一般經(jīng)受了比較強(qiáng)烈的風(fēng)化淋濾，儲(chǔ)集空間比較發(fā)育。良好生油層不斷向潛山超覆覆蓋中期掩埋，形成較好供油條件和潛山蓋層的中位潛山。后期生、排烴潛山聚油成藏時(shí)期要形成區(qū)域性整體穩(wěn)定沉降才有利于潛山的成藏。非生油巖覆蓋的潛山需要供油通道，使?jié)撋侥芘c深部的生油層溝通。這種通道主要為通到下伏生油層的供油斷層，使深部生油層的油氣通過(guò)活動(dòng)

6、開(kāi)啟的供油斷層向上運(yùn)移進(jìn)入沒(méi)有與生油層接觸的潛山。油源斷層要在下伏生油層油氣主要生成、運(yùn)移期活動(dòng)開(kāi)啟，以便使深部生成的油氣向上運(yùn)移。另外，古潛山油氣藏成藏的一個(gè)重要條件是潛山供油的方式，其中以有效烴源巖覆蓋并直接與潛山接觸的雙重多向供油最為有利，其次為潛山與有效烴源巖直接接觸的單向不整合面或斷面供油，而窗口供油的效率最差。1.3 潛山油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)概況古潛山油氣藏的勘探始于1909年，美國(guó)在勘探中、新生界油氣資源時(shí)，在俄亥俄州中部辛辛那提隆起東買(mǎi)發(fā)現(xiàn)了摩羅縣古潛山油田；而在我國(guó)，任丘潛山油田是我國(guó)第一個(gè)在中上元古界海相碳酸鹽巖古潛山。隨著我國(guó)一系列古潛山油氣藏的發(fā)現(xiàn)，古潛山已成為我國(guó)重要的油

7、氣勘探領(lǐng)域，即使是中小型的、隱蔽的、復(fù)雜的中低潛山，同樣具有良好油氣資源前景。根據(jù)國(guó)土資源部發(fā)布的2012年石油、天然氣新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量的數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量15.2億噸，天然氣勘查新增地質(zhì)儲(chǔ)量9612.2億立方米。在新增的石油天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量的油氣藏類(lèi)型中，油氣儲(chǔ)量以巖性油氣藏為主，占總儲(chǔ)量的56%，潛山油氣藏占12%。這說(shuō)明中國(guó)油氣的潛力巨大，還有大量的油氣資源有待于開(kāi)發(fā)，潛山油氣藏就是其中一個(gè)重要的領(lǐng)域。2.潛山油氣藏的開(kāi)發(fā)潛山油氣藏具有成藏模式復(fù)雜，儲(chǔ)集層時(shí)代范圍廣、巖性多樣和烴源巖層系多以及儲(chǔ)集空間多為次生，油藏儲(chǔ)量豐富，潛力巨大等特點(diǎn)。因此潛山油氣藏的需要從不同地質(zhì)

8、條件和成藏特點(diǎn)，用不同方法劃分階段去進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)。根據(jù)油田開(kāi)發(fā)階段及其特征分析，潛山油氣田的開(kāi)發(fā)可分為以下幾個(gè)階段：(1)利用天然能量開(kāi)采階段(一次采油)，此階段產(chǎn)量迅速上升至峰值，含水很低，實(shí)際為無(wú)水采油期，油層壓力急劇下降，在頂部形成次生氣頂；(2)注水開(kāi)發(fā)階段(二次采油)，注水開(kāi)發(fā)是這類(lèi)油田保壓、穩(wěn)產(chǎn)的基本有效的方法。如原蘇聯(lián)的卡拉布拉克一阿恰魯基油田和伊拉克的Kirkuk油田就是通過(guò)注水保壓，使油井保持自噴；(3)提高采收率階段(三次采油)，應(yīng)用二維和三維油藏?cái)?shù)值模擬對(duì)三次采油方法，如水氣交替注入、注氮?dú)?、二氧化碳一水混相?qū)等。2.1 驅(qū)油機(jī)理潛山油氣藏的驅(qū)油機(jī)理主要包括水驅(qū)、溶解氣驅(qū)

9、、氣頂膨脹驅(qū)、重力驅(qū)和流體膨脹驅(qū)。由于該類(lèi)油藏儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性和雙重孔隙介質(zhì)，因而會(huì)產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)機(jī)制、基質(zhì)孔隙度、滲透率、潤(rùn)濕性和強(qiáng)化采油工藝的復(fù)雜油藏動(dòng)態(tài)。2.2 潛山油氣藏的布井方式潛山油氣藏于開(kāi)發(fā)初期在內(nèi)含油邊界以?xún)?nèi)的純油區(qū)，一般采取均勻布井。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)態(tài)資料，在注入水或邊水波及程度低的地區(qū)補(bǔ)打適量調(diào)整井。碳酸鹽巖油藏通常裂縫較發(fā)育，且有多組方向，采用三角形井網(wǎng)交叉布井有利于提高波及程度、取得較好的開(kāi)發(fā)效果。但對(duì)于底水塊狀油藏，其布井方式則較為特殊。塊狀底水油藏在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，底水由下往上驅(qū)油，油層厚度和剩余厚度越大，油井見(jiàn)水越晚，無(wú)水采油量高，穩(wěn)產(chǎn)期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效果好。要使油井

10、有足夠的剩余厚度，必須把油井布置在具有較大含油高度的范圍內(nèi)，并且控制合理的鉆開(kāi)程度。塊狀底水油藏的潛山形態(tài)是頂部油層厚，邊部油層薄，因此要想使油井具有較大的油層厚度，就不能采取均勻布井方式而必然采取頂部和腰部密、邊部稀的布井方式。潛山油氣藏的布井密度也是油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要重視的一個(gè)問(wèn)題。由于潛山油氣藏具有裂縫發(fā)育、滲透率高、流度高、油井生產(chǎn)能力高和流通較好等特點(diǎn)，其井距一般都比砂巖油藏大，在油藏開(kāi)發(fā)初期，普遍采用稀井高產(chǎn)的方針，井網(wǎng)密度在開(kāi)發(fā)過(guò)程中逐步加密。2.3 潛山油氣藏的鉆井技術(shù)2.3.1 水平井技術(shù)水平井可以穿過(guò)更多的裂縫，不僅明顯提高油井產(chǎn)量，同時(shí)還可以充分發(fā)揮重力的有效驅(qū)油作用，是

11、一項(xiàng)比較有效的開(kāi)發(fā)技術(shù)。在一些國(guó)家和石油公司，已經(jīng)把水平井技術(shù)作為碳酸鹽巖油藏的主要開(kāi)發(fā)技術(shù)。圖2-1 常規(guī)水平井示意圖2.3.2 叢式井或斜井技術(shù)針對(duì)不同類(lèi)型的潛山油氣藏需要用不同的鉆井技術(shù)。對(duì)于具有少量裂縫或主要為垂直裂縫的儲(chǔ)層，應(yīng)采用斜井開(kāi)采，井底應(yīng)在裂縫發(fā)育的地區(qū)，井筒在水平方向的投影垂直于裂縫方向，應(yīng)用在被少量垂直裂縫所分隔的或局部有微裂縫的塊狀結(jié)構(gòu)地層，實(shí)現(xiàn)油田高速有效的開(kāi)發(fā)；對(duì)于海上等位置特殊油田，如復(fù)雜碳酸鹽巖潛山油氣藏采用斜井技術(shù)，使采收率達(dá)到比較高的水平。而對(duì)于垂直裂縫為主的火成巖油藏，國(guó)外采用叢式井，實(shí)現(xiàn)早期的高速開(kāi)發(fā)，取得了較好的效果。2.3.3 充氣欠平衡壓力鉆井技術(shù)

12、充氣欠平衡壓力鉆井技術(shù)是20世紀(jì)90年代在國(guó)際上成熟并迅速發(fā)展的鉆井新技術(shù)，目前充氣欠平衡鉆井技術(shù)的充氣方式通常有4種：常規(guī)鉆柱注氣法、寄生管注氣法、同心管注氣法、連續(xù)油管注氣法。鉆桿注氣法是目前國(guó)內(nèi)外充氣欠平衡鉆井常采用的注氣方式。圖2-2 充氣欠平衡壓力鉆井示意圖2.3.4 分支井技術(shù)圖2-3分支井示意圖分支井技術(shù)適合開(kāi)發(fā)各類(lèi)油氣藏，是提高單井產(chǎn)量和采收率的重要技術(shù)。提高潛山油藏的采收率是提高原油產(chǎn)量、保證油田穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。在遼河油田的潛山油藏進(jìn)行分支井施工，特別是在深層潛山設(shè)計(jì)施工分支井取得良好效果。 2.4 潛山油氣藏的開(kāi)發(fā)方式2.4.1 天然能量充足的油藏開(kāi)發(fā)方式對(duì)于天然能量比較充

13、足的油田，利用天然能量能夠以較高的采油速度生產(chǎn)。因此在開(kāi)發(fā)初期無(wú)水和低含水階段應(yīng)當(dāng)充分利用天然能量，改善開(kāi)發(fā)效果。 2.4.1.1邊底水活躍的油藏開(kāi)發(fā)方式盡管水驅(qū)油藏的數(shù)量很多，但天然能量充足的(一般是中小潛山油氣藏)很少，這類(lèi)油藏應(yīng)充分利用天然能量開(kāi)發(fā)，可以提高油田開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效果。對(duì)這種類(lèi)型的潛山油氣藏，如能選擇與其能量的補(bǔ)充相適應(yīng)的采油速度，則油藏壓力及產(chǎn)油量都可以相對(duì)穩(wěn)定。在開(kāi)發(fā)初期，如果確定的采油速度過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)能量補(bǔ)充不足而使地層壓力下降；而采油速度過(guò)低，又會(huì)使地層壓力回升。當(dāng)天然能量一直較充足，則可不注水，采用控制含水的方法，完全依靠天然能量開(kāi)發(fā)。 2.4.1.2油氣比高、邊底水

14、能量充足的油藏開(kāi)發(fā)方式對(duì)于的氣比高，邊底水能量充足，一般采用溶解氣和天然水驅(qū)。如伊朗南部的HaftKel為裂縫性白云質(zhì)灰?guī)r油藏，原始地質(zhì)儲(chǔ)量744×108bbl，但邊底水充足，采用溶解氣和水驅(qū)開(kāi)發(fā)方式，保持穩(wěn)產(chǎn)30年，采收率27。在中后期主要采用限產(chǎn)，使溶解氣產(chǎn)生的次生氣頂壓力升高，恢復(fù)地層能量。2.4.2 天然能量不足的油藏開(kāi)發(fā)方式對(duì)于天然能量比較弱的油田，在搞清地下情況的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)在開(kāi)發(fā)初期，進(jìn)行早期人工能量接替。油田的具體開(kāi)發(fā)方式應(yīng)根據(jù)油藏天然能量、基質(zhì)儲(chǔ)滲特征、潤(rùn)濕性、氣源和水源狀況來(lái)確定。 2.4.2.1早期注水在外弱邊底水油藏中，基質(zhì)滲透率高和有利滲吸特征的水濕油藏，基

15、本采用早期注水開(kāi)發(fā)方式。例如冀中坳陷任丘油田，該油田地質(zhì)儲(chǔ)量3.8×108t，基質(zhì)孔隙度5，邊底水能量弱，為裂縫溶洞性親水潛山油氣藏。選擇有利的注水速度，充分發(fā)揮基質(zhì)自吸排油的作用，取得較好的結(jié)果，使采收率達(dá)332.4.2.2 注氣和注水開(kāi)發(fā)對(duì)基質(zhì)滲透率高和有利滲吸特征的弱水驅(qū)水濕油藏采用溶解氣和天然水驅(qū)驅(qū)動(dòng)方式。針對(duì)底水能量弱的特點(diǎn)，通過(guò)采用注氣和注水的開(kāi)發(fā)方式補(bǔ)充能量達(dá)到較好的效果。2.4.2.3早期回注天然氣回注天然氣是一個(gè)比較普遍的，注氣注氣時(shí)機(jī)太晚效果均不好。相反，美國(guó)Lisbon油田效果卻較好。該油田原始地質(zhì)儲(chǔ)量091×18bbl，基質(zhì)孔隙度55，為巖溶（裂縫）

16、性油藏。1960年投入開(kāi)發(fā)，由于油柱高度適當(dāng)及構(gòu)造具有一定傾角的油藏，在開(kāi)發(fā)初期，以氣頂和重力泄油驅(qū)動(dòng)方式開(kāi)采。但在開(kāi)發(fā)早期由于地層能量不足，油井產(chǎn)量下降快。1962年開(kāi)始，通過(guò)氣頂注氣取得了較好的效果；1977年采收率達(dá)到55。2.4.2.4 頂部注氣底部注水頂部注氣底部注水補(bǔ)充能量的難度大，采用該方式的油田不多，但開(kāi)發(fā)效果好。2.4.2.5水氣交替方式水氣交替方式在二次采油中比較少見(jiàn)，加拿大阿爾伯塔省的南天鵝丘油田油藏是其中的一個(gè)特例。該油田巖性為灰?guī)r巖礁，平均油層深度2560m，平均孔隙度82，殘余油飽和度35，油藏溫度10722，原始地層壓力2286MPa，泡點(diǎn)壓力1468MPa，原油密度081559/cm3，原油粘度0039mPa·s，平均油層厚度2240m。1973年6月，油田中區(qū)開(kāi)始大規(guī)模烴類(lèi)混相二次采油試驗(yàn)，然后以同樣注入比交替注入干氣和水，注干氣30，最后注水，直到枯竭?？偟目磥?lái)，產(chǎn)油量呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)。結(jié)束語(yǔ)潛山油氣藏的潛山構(gòu)造特征多樣，儲(chǔ)層發(fā)育程度千差萬(wàn)別，成藏條件復(fù)雜多樣，復(fù)雜潛山油藏開(kāi)發(fā)目前被公認(rèn)為世界性難題，但是只要利用好潛山開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，抓住正確分析潛山油氣藏的模式和精確儲(chǔ)層預(yù)測(cè)兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，潛山油藏的開(kāi)發(fā)將會(huì)步入良性循環(huán)。對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的新問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行分析和技術(shù)攻關(guān)，不斷總結(jié)完善潛山油藏開(kāi)發(fā)技術(shù)，將古潛山下一步勘探開(kāi)發(fā)具有重要