[工學(xué)]第四章油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、第四章油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)石油工程導(dǎo)論石油工程學(xué)院第四章油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)含油構(gòu)造油田開(kāi)發(fā)工業(yè)價(jià)值油流開(kāi)發(fā)前準(zhǔn)備階段開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與投產(chǎn)方案調(diào)整與完善 依據(jù)詳探成果和必要的生產(chǎn)性開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，在綜合研究的基上對(duì)具有工業(yè)價(jià)值的油田，按照國(guó)家對(duì)原油生產(chǎn)的要求從油田實(shí)際情況和生產(chǎn)規(guī)律出發(fā)，制定合理的開(kāi)發(fā)方案并對(duì)油田進(jìn)行建設(shè)和投產(chǎn)，使油田按預(yù)定的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效果長(zhǎng)期生產(chǎn)，直到開(kāi)發(fā)結(jié)束。油田開(kāi)發(fā)本章主要內(nèi)容第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征第三節(jié) 油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)第五節(jié) 油田開(kāi)發(fā)方案的編寫第六節(jié) 油田開(kāi)發(fā)調(diào)整第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段一、詳探（工業(yè)勘探）

2、工業(yè)勘探是在區(qū)域勘探所選擇的有利含油構(gòu)造上進(jìn)行的鉆探工作。其主要任務(wù)是確定油氣田是否具有工業(yè)性開(kāi)采價(jià)值，計(jì)算探明儲(chǔ)量，油井產(chǎn)能，為油氣田開(kāi)發(fā)做好準(zhǔn)備。 在詳探階段,要有次序、有步驟地開(kāi)展下列各項(xiàng)工作。 1.地震細(xì)測(cè)工作主要是指在預(yù)探成果的基礎(chǔ)上，配合鉆探，加密地震測(cè)網(wǎng)密度。確定構(gòu)造形態(tài)、地層斷裂情況。 2.打詳探資料井 通過(guò)錄井(logging)、取心(coring)、鉆桿測(cè)試(DST)、測(cè)井(Well logging),了解油層物性和分布。 目的：進(jìn)行地層對(duì)比，隔層對(duì)比，確定主力油層的發(fā)育狀況，對(duì)斷層隔層分布做出可靠評(píng)價(jià)，對(duì)巖心進(jìn)行分析。第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段3、試油和試采(produ

3、ction test) 確定油井產(chǎn)能及其生產(chǎn)規(guī)律試油：在油井完成后，把油、氣、水從地層中誘到地面上來(lái)并經(jīng)過(guò)專門測(cè)試取得各種資料的工作任務(wù)：了解油層及其流體性質(zhì)，確定該油田的工業(yè)價(jià)值；為確定各個(gè)不同含油層面積、計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量和確定油井合理工作制度提供必要的資料。試油資料：產(chǎn)量數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)(流壓、靜壓)、油氣水的物性資料、溫度數(shù)據(jù)。第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段試采：試油之后把油井按照生產(chǎn)井的正常要求，進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)。生產(chǎn)期限要求在于通過(guò)試采確定油井的生產(chǎn)規(guī)律。主要任務(wù) （1）認(rèn)識(shí)油井生產(chǎn)能力。 （2）認(rèn)識(shí)油層天然能量的大小及驅(qū)動(dòng)類型和驅(qū)動(dòng)能量的轉(zhuǎn)化。 （3）認(rèn)識(shí)油層的連通情況和層間干擾情況。

4、（4）認(rèn)識(shí)生產(chǎn)井的合理工藝技術(shù)和油層改造措施第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段二、 開(kāi)辟生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)（field pilot project） 是指在祥探程度較高和地面建設(shè)條件比較有利的地區(qū)選擇一塊面積，用正規(guī)井網(wǎng)正式開(kāi)發(fā)，作為生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)，開(kāi)展各種開(kāi)發(fā)生產(chǎn)試驗(yàn)。較大油田選擇區(qū)域性試驗(yàn)區(qū)，中小油田選擇井組進(jìn)行試驗(yàn)。油田上第一個(gè)投入生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)區(qū)，肩負(fù)典型解剖與生產(chǎn)的雙重任務(wù)。原則: （1）位置和范圍對(duì)全油田應(yīng)具有代表性。通過(guò)試驗(yàn)區(qū)認(rèn)識(shí)的油層分布規(guī)律、流體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)對(duì)全油田具有較為普遍的意義。 （2）應(yīng)具有相對(duì)的獨(dú)立性，把試驗(yàn)區(qū)對(duì)全油田合理開(kāi)發(fā)的影響減小到最小程度。 （3）要具有一定的生產(chǎn)規(guī)模。 （4）盡可能

5、考慮地面建設(shè)。第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段目的及任務(wù)：各種天然能量試驗(yàn)：彈性能、溶解氣能、邊底水井網(wǎng)試驗(yàn)：井網(wǎng)形式、密度，對(duì)油層的控制程度，采收率、經(jīng)濟(jì)效益；提高采收率研究：層間、平面、層內(nèi)干擾，注水波及、驅(qū)油效率，各種提高采收率方法的適用性。增產(chǎn)措施及方法試驗(yàn)：壓裂、酸化、卡堵水，放大壓差，強(qiáng)注強(qiáng)采等。研究?jī)?nèi)容認(rèn)識(shí)整個(gè)油藏正式投入開(kāi)發(fā)后可能出現(xiàn)的生產(chǎn)規(guī)律地質(zhì)情況；井網(wǎng)和布井方式及其對(duì)儲(chǔ)量的控制程度、開(kāi)發(fā)層系劃分標(biāo)準(zhǔn)；生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和合理的采油速度、采油工藝技術(shù)；轉(zhuǎn)注時(shí)間及合理注采比等。本章主要內(nèi)容第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征第三節(jié) 油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合第四節(jié) 砂

6、巖油田的注水開(kāi)發(fā)第五節(jié) 油田開(kāi)發(fā)方案的編寫第六節(jié) 油田開(kāi)發(fā)調(diào)整第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征在某種驅(qū)動(dòng)能量下的驅(qū)動(dòng)過(guò)程，稱為驅(qū)動(dòng)方式 （1）油藏中流體和巖石的彈性能；（2）溶解于原油中的天然氣膨脹能；（3）邊水和底水的壓能和彈性能； （4）氣頂氣的膨脹能；（5）重力能。由于油藏的地質(zhì)條件和油氣性質(zhì)的差異，不同油田、同一油田的不同油藏之間、同一油藏的不同時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)方式是可以不同的不同的能量方式?jīng)Q定了油藏的開(kāi)采方式，開(kāi)采特征、采收率、布井方式等油藏的重要措施。第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征定義：依靠液體和巖石的彈性能量為主要驅(qū)油動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)方式機(jī)理：埋藏在地下深處的巖石和液體處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)油層

7、壓力降低時(shí)，a.液體發(fā)生膨脹體積增大，驅(qū)使液體流向壓力低的部位;b.巖石骨架承壓增加-壓實(shí)，孔隙體積變小，對(duì)液體產(chǎn)生積壓作用。 形成條件無(wú)邊底水無(wú)氣頂 PiPb開(kāi)采特征一、彈性驅(qū)動(dòng)(elastic drive)第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征定義：對(duì)于低于飽和壓力油藏依靠分離出的溶解氣的膨脹作用為主要驅(qū)油動(dòng)力的驅(qū)油方式機(jī)理：溶解氣分離膨脹驅(qū)油形成條件：無(wú)邊底水無(wú)氣頂PPb開(kāi)采特征：二、溶解氣驅(qū)(dissolved gas drive)I II III 維持油氣生產(chǎn)的壓差降低，產(chǎn)氣量最終降低，故Rp達(dá)到峰值后降低第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征三、水壓驅(qū)動(dòng)（water drive）定義：驅(qū)動(dòng)能量

8、主要來(lái)自與油藏相連通的外部水體時(shí)的驅(qū)動(dòng)方式分類：剛性水驅(qū)（邊底水體積大、連通性好）和彈性水驅(qū)（邊底水不夠充足，注水速度采油速度）剛性水驅(qū)形成條件：油層與邊水或底水相連通；水層有露頭，且存在著良好的供水水源，與油層的高差也較大；油水層都具有良好的滲透性；油水區(qū)之間連通性較好。或者注水開(kāi)發(fā)當(dāng)注采比為1時(shí);無(wú)氣頂生產(chǎn)特征：P、Ql、Rp不變，水侵到油井后Qo降低，fw第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征彈性水驅(qū)形成條件：有底水，但不活躍無(wú)氣頂人工注水時(shí)注水速度小于采液速度開(kāi)采特征：油藏壓力不斷降低速度慢日產(chǎn)油量見(jiàn)水前緩慢下降，見(jiàn)水后降低迅速，液量逐漸下降，生產(chǎn)氣油比不變見(jiàn)水后，含水迅速上升第二節(jié) 油藏驅(qū)

9、動(dòng)方式及其開(kāi)采特征定義：主要依靠氣頂?shù)呐蛎浤茏鳛轵?qū)油動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)方式分類：剛性氣驅(qū)(大氣頂、人工注氣)和彈性氣驅(qū)（氣頂中等）四、氣壓驅(qū)動(dòng)（gascap drive）剛性氣驅(qū)：形成條件：有良好的氣源供給，氣頂壓力不變，或者注氣保持壓力。無(wú)邊底水，無(wú)人工注水，地層壓力等于飽和壓力。生產(chǎn)特征：P、Q和Rp基本保持不變當(dāng)油氣邊界移至油井，Qo上升(混合物密度下降，流壓下降)，油井開(kāi)始?xì)馇?，則氣油比增加。第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征彈性氣驅(qū)：隨著氣頂壓力的不斷下降，油井已無(wú)法保持穩(wěn)產(chǎn)，產(chǎn)量將緩慢遞減。同時(shí)隨著油層壓力的下降，要從原油中分離出一部分溶解氣，使開(kāi)采過(guò)程中的生產(chǎn)氣油比逐步上升。 彈性氣驅(qū)油藏

10、開(kāi)采到一定階段，將轉(zhuǎn)化為溶解氣驅(qū)。氣頂驅(qū)條件下油藏流體的滲流要比水壓驅(qū)動(dòng)時(shí)復(fù)雜得多。壓力下降產(chǎn)量下降生產(chǎn)氣油比先不變后上升第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征 定義：依靠自身重力將原油泄流到井底的驅(qū)油方式。 形成條件：開(kāi)發(fā)末期，油層傾角大、厚度大、滲透性好。 說(shuō)明：重力作用在整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中到處都存在，但與其他能量相比時(shí)，它所起的作用不大。作用較弱，只有到末期，其他驅(qū)動(dòng)力都變得很微弱時(shí)，重力才顯示出它的主要作用。五、重力驅(qū)動(dòng)油藏壓力逐漸降低瞬時(shí)生產(chǎn)氣油比基本不變，很小基本處于無(wú)水采油期日產(chǎn)油量在油氣界面沒(méi)有達(dá)到井底射孔部位時(shí)不變，以后逐漸降低本章主要內(nèi)容第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方

11、式及其開(kāi)采特征第三節(jié) 油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)第五節(jié) 油田開(kāi)發(fā)方案的編寫第六節(jié) 油田開(kāi)發(fā)調(diào)整第三節(jié) 油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合一、劃分開(kāi)發(fā)層系的意義1合理地劃分開(kāi)發(fā)層系有利于充分發(fā)揮各類油層的作用 高低滲透率層在一起開(kāi)采，高滲透層含水上升快，形成水竄，造成地層中過(guò)早的出現(xiàn)水流的大孔道，降低注水利用率，使開(kāi)發(fā)效果變差，還可能形成層間倒灌。層間矛盾的出現(xiàn)，使各個(gè)層系的吸水能力、產(chǎn)液能力等都發(fā)生了變化，油藏開(kāi)發(fā)層系的劃分的目的就是將各個(gè)層系的能量充分的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)均衡開(kāi)采，減少層間的干擾。K2，h2K1，h1第三節(jié) 油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合2采油工藝技術(shù)的發(fā)展水平要求進(jìn)行層系劃

12、分3. 高速高效開(kāi)發(fā)油田的要求 地層的層系如果太多太長(zhǎng)，采用一套井網(wǎng)不能完全控制，開(kāi)采速度不能提高，采用多套層系能夠提高開(kāi)發(fā)的速度，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。4. 開(kāi)發(fā)部署和生產(chǎn)規(guī)劃的要求5. 提高注水波及范圍，提高最終采收率的要求。 開(kāi)發(fā)層系井網(wǎng)套數(shù)部署井網(wǎng)注采方式地面規(guī)劃第三節(jié) 油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合二、劃分開(kāi)發(fā)層系的原則 （1）同一開(kāi)發(fā)層系內(nèi)，油層的構(gòu)造形態(tài)、油水邊界、壓力系統(tǒng)和原油物性應(yīng)比較接近，以保證各油層對(duì)注水方式和井網(wǎng)具有共同的適應(yīng)性，減少開(kāi)采過(guò)程中的層間矛盾。 （2）一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)發(fā)層系應(yīng)具有一定的儲(chǔ)量，以保證油田滿足一定的采油速度，并具有較長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間和達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 （3）各開(kāi)發(fā)

13、層系間必須具有良好的隔層，以便在注水開(kāi)發(fā)條件下，層系間能嚴(yán)格地分開(kāi)，確保層系間不發(fā)生串通和干擾。 （4）在分層開(kāi)采工藝所能解決的范圍內(nèi)，開(kāi)發(fā)層系不宜劃分得過(guò)細(xì)，充分發(fā)揮工藝措施的作用，少鉆井，既便于管理，又減少建設(shè)工作，提高經(jīng)濟(jì)效果。本章主要內(nèi)容第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征第三節(jié) 油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)第五節(jié) 油田開(kāi)發(fā)方案的編寫第六節(jié) 油田開(kāi)發(fā)調(diào)整第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)一、油田注水時(shí)間與時(shí)機(jī)1.早期注水注水時(shí)間：油藏壓力降到泡點(diǎn)壓力之前，即天然能量較小的油藏由彈性驅(qū)動(dòng)階段直接通過(guò)人工注水轉(zhuǎn)入水壓驅(qū)動(dòng)，而不經(jīng)過(guò)溶解氣驅(qū)。2.晚期注水

14、注水時(shí)間：在溶解氣驅(qū)后期，生產(chǎn)氣油比經(jīng)過(guò)峰值處于下降階段。3.中期注水注水時(shí)間：油藏壓力降到泡點(diǎn)壓力之后，生產(chǎn)氣油比達(dá)到峰值之前注水。第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)二、油田注水方式 油田注水方式就是指注水井在油藏中所處的部位和注水井與生產(chǎn)井之間的排列關(guān)系。注水方式主要有邊緣注水、切割注水、面積注水和點(diǎn)狀注水四種。1.邊緣注水定義：就是把注水井按一定的形式布署在油水過(guò)渡帶附近進(jìn)行注水。適用條件：油田面積不大，中小型油田，油藏構(gòu)造比較完整；油層分布比較穩(wěn)定。含油邊界位置清楚；外部和內(nèi)部連通性好，油層流動(dòng)系數(shù)高，特別是注水井的邊緣地區(qū)要有好的吸水能力，保證壓力有效地傳播，水線均勻地推進(jìn)。第四節(jié) 砂巖油田

15、的注水開(kāi)發(fā)優(yōu)點(diǎn)： 油水界面比較完整，水線移動(dòng)均勻，逐步由外向油藏內(nèi)部推進(jìn)，因此控制較容易，無(wú)水采收率和低含水采收率較高。邊內(nèi)注水邊外注水邊上注水第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)2.切割注水定義：利用注水井排將油藏切割成為若干區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊可以看成是一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)發(fā)單元，分區(qū)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和調(diào)整，這種布井形式稱為切割注水或行列切割注水。適用條件：油層大面積穩(wěn)定分布且具有一定的延伸長(zhǎng)度；在切割區(qū)內(nèi)，注水井排與生產(chǎn)井排間要有好的連通性；油層滲透率較高，具有較高的流動(dòng)系數(shù)。 奇數(shù)井排，一般為3-5排第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)優(yōu)點(diǎn)：可以根據(jù)油田的地質(zhì)特征來(lái)選擇切割井排的最佳切割方向和切割區(qū)的寬度；可以優(yōu)先開(kāi)采高產(chǎn)地帶

16、，使產(chǎn)量很快達(dá)到設(shè)計(jì)要求；根據(jù)對(duì)油藏地質(zhì)特征新的認(rèn)識(shí)，可以便于修改和調(diào)整原來(lái)的注水方式。切割區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)量能一次全部動(dòng)用，提高采油速度，這種注水方式能減少注入水的外逸。第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)3.面積注水 定義：是指將注水井和油井按一定的幾何形狀和密度均勻地布置在整個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)上進(jìn)行注水和采油的系統(tǒng)。 適用條件：油層分布不規(guī)則，延伸性差；油層滲透性差，流動(dòng)系數(shù)低；油田面積大，但構(gòu)造不完整，斷層分布復(fù)雜；面積注水方式亦適用于油田后期強(qiáng)化開(kāi)采。 對(duì)于油層具備切割注水或其他注水方式，但要求達(dá)到更高的采油速度時(shí)，也可以考慮采用面積注水方式。第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)1）正方形井網(wǎng)I-直線排狀系統(tǒng)：注、采井排

17、相間，井距與排距可不等。-五點(diǎn)系統(tǒng)：油、水井均勻分布，油井在注水井正方形中心。適于強(qiáng)注強(qiáng)采。反九點(diǎn)系統(tǒng)：角井、邊井。九點(diǎn)系統(tǒng)：I第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)2）三角形井網(wǎng)I-反七點(diǎn)（正四點(diǎn)）系統(tǒng)：-七點(diǎn)系統(tǒng)：-交錯(cuò)排狀系統(tǒng)：、是各種蜂窩狀注采系統(tǒng)，在某些情況下，可采用該注水方式。I第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)采注井?dāng)?shù)比及采油井?dāng)?shù)的計(jì)算正n點(diǎn)井網(wǎng)：其中：N基本單元的所有井?dāng)?shù)反n點(diǎn)井網(wǎng)：基本單元中涉及的采油井?dāng)?shù)：n=2(m+1)一個(gè)注采單元的面積：對(duì)三角形井網(wǎng)：S0.866a2；對(duì)正方形井網(wǎng)：Sa2針對(duì)反n點(diǎn)井網(wǎng)本章主要內(nèi)容第一節(jié) 油田開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備階段第二節(jié) 油藏驅(qū)動(dòng)方式及其開(kāi)采特征第三節(jié) 油田開(kāi)發(fā)層系的劃分與組合第四節(jié) 砂巖油田的注水開(kāi)發(fā)第五節(jié) 油田開(kāi)發(fā)方案的編寫第六節(jié) 油田開(kāi)發(fā)調(diào)整第五節(jié) 油田開(kāi)發(fā)方案的編寫油田概況；油藏描述；油藏工程設(shè)計(jì)；鉆井、采油、地面建設(shè)工程設(shè)