油氣田開發(fā)緒論課件

1、采油工程主講教師：寧伏龍emai：Phone ：65198002緒論 油氣田開發(fā)與開采是石油工程領(lǐng)域重要的學(xué)科方向。石油工程經(jīng)過大量前期工作，其目的就是尋找有開采價值的油氣田，對其開發(fā)。 油氣田開發(fā)與開采涉及兩方面的內(nèi)容 油氣田開發(fā)（油藏工程） 油氣田開采（采油工程） 油氣田開發(fā)與開采油氣田開發(fā)與開采緒論 油氣田開發(fā)與開采課程的緒論旨在從這兩個方面闡述油氣田開發(fā)與開采的內(nèi)涵及其國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展動態(tài)，綜述課程所涉及的主要內(nèi)容，讓同學(xué)們從宏觀上對油氣田開發(fā)與開采有一個總體的認(rèn)識。 油氣田開發(fā)與開采1、內(nèi)涵：油田開發(fā)(oil field development)，就 是依據(jù)詳探和必要的生產(chǎn)性開發(fā)試

2、驗，在綜 合研究的基礎(chǔ)上對具有工業(yè)價值的油田，按 照國家或市場對原油的需求，從油田的實際 情況和生產(chǎn)規(guī)律出發(fā)，制定出合理的開發(fā)方 案(development program)，并對油田進(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 果長期生產(chǎn)，并在生產(chǎn)中作必要的調(diào)整，保 持合理開發(fā)，直到開發(fā)結(jié)束。 油氣田開發(fā) 2、范疇：油田開發(fā)是一門技術(shù)性的科學(xué)，所研究的主要課題是科學(xué)、合理地開發(fā)油田的問題。要求： （1）首先要對開發(fā)對象油層及其中流體的特性有深刻的認(rèn)識 （2）其次要制定出科學(xué)的油田開發(fā)方案 （3）在開發(fā)過程中對油層進(jìn)行動態(tài)預(yù)測和分析，加深認(rèn)識，調(diào)整方案。 油氣田開發(fā) 3、重要性：油藏工程(

3、油田開發(fā))是一門認(rèn)識油藏，運用現(xiàn)代綜合性科學(xué)技術(shù)開發(fā)油氣藏的學(xué)科。它不僅是方法學(xué)，而且是帶有戰(zhàn)略性的指導(dǎo)油田開發(fā)決策的學(xué)科。 近年來，一個大型甚至中型油田的開發(fā)，對國家的國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要影響。油田開發(fā)受到廣泛的重視，其理論和現(xiàn)代化的方法也在迅速發(fā)展，不斷出現(xiàn)新的技術(shù)。 油氣田開發(fā) 美國和前蘇聯(lián)等國于1859及1860年開始采油，油田開采和開發(fā)近150年（我國50多年的歷史）。油田開發(fā)的歷史大致可分為4個階段。 1、從第一個油田開發(fā)到1930年前后（70年） 其主要特點是沒有將油田看成一個整體，是一塊一塊地進(jìn)行開發(fā)。 原因：石油工業(yè)處于初級階段，油田數(shù)目少，油埋淺，面積小，受技術(shù)條件、油田所

4、有制的限制，不可能從整體來考慮油田開發(fā)。 鉆井是惟一的開發(fā)手段，石油科技工作所研究的主要問題是井網(wǎng)密度(well spacing density)。油田開發(fā)的發(fā)展 2、1930年到1940年 （1）開始將油田作為一個整體來開發(fā)； （2）認(rèn)識到油藏能量問題，創(chuàng)立了油藏驅(qū)動能量的學(xué)說，開始研究油田開發(fā)流體力學(xué)。如壓力驅(qū)替孔隙流體等。 （3）油層物理學(xué)取得了重要進(jìn)展，如：測量油層滲透率、井底取樣測量物性、油氣飽和度，包括：壓力體積溫度之間的關(guān)系，油中溶解的總氣量，不同溫度和不同壓力下游離出來的氣體量，以及原油在溶解氣分離后的收縮度等。 （4）首次得出物質(zhì)平衡方程(material balance e

5、quation)，此方程是油藏動態(tài)分析計算的重要基礎(chǔ)。油田開發(fā)的發(fā)展 3、1940年到1950年 （1）進(jìn)一步建立了油田開發(fā)的地下流體力學(xué)理淪基礎(chǔ)，驅(qū)油基本理論取得重要成果； （2）人工注水(artificial water driver) 規(guī)模不斷擴(kuò)大，建立了比較完整的油田開發(fā)理淪； （3）注水開發(fā)顯示出了優(yōu)越性，油水兩相和多相滲流(multiphase flow)理論開始建立； （4）開始分析井間干擾問題、不同布井條件下的油井產(chǎn)量，并得出解析公式。 油田開發(fā)的發(fā)展 4、1950年到現(xiàn)在（現(xiàn)代化發(fā)展階段） （1）滲流力學(xué)的應(yīng)用取得重要成果，油田開發(fā)原理和實踐取得新的發(fā)展。如：內(nèi)部切割注水等。

6、 （2）觀察和測量的儀器、儀表以及模擬實驗技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，油層流體運動規(guī)律認(rèn)識加深。 （3）進(jìn)一步發(fā)展了數(shù)值模擬方法。1953年美國首次將計算機應(yīng)用于油田開發(fā)研究，能夠求解多維多相滲流問題。 （4）工藝技術(shù)取得了新的成就，不同井網(wǎng)(well pattern)開采不同層系等新工藝、一井分采不同層系(series of strata)，并研制出了相應(yīng)的各種機械設(shè)備。油田開發(fā)的發(fā)展 4、1950年到現(xiàn)在（現(xiàn)代化發(fā)展階段） （5）提高采收率研究取得成效。有熱驅(qū)油、化學(xué)驅(qū)油、聚合物驅(qū)油、微生物驅(qū)油等方法。 （6）油藏精細(xì)描述發(fā)展成熟，確定剩余油分布，確定合理的開發(fā)井網(wǎng)和開發(fā)方式。 （7）提出了油藏經(jīng)營概

7、念，建立了油藏經(jīng)營模式。從油田地質(zhì)、油田開發(fā)、開采工藝等方面進(jìn)行整體研究，提高了油田開采效益。 油田開發(fā)的發(fā)展 4、1950年到現(xiàn)在（現(xiàn)代化發(fā)展階段） （8）鉆井技術(shù)的進(jìn)步。定向井、叢式井和多分支井技術(shù)的應(yīng)用，油田儲量控制能提高，特殊油藏和邊際油田得到開發(fā)，投入少，效益高。 油田開發(fā)的發(fā)展世界石油開發(fā)現(xiàn)狀國家2000年可采儲量（億噸） 2001年日產(chǎn)量（百萬噸）開始生產(chǎn)年代俄羅斯66.271.361865美國28.71.291859沙特359.481.221936伊朗122.370.591913中國32.740.521904委內(nèi)瑞拉99.050.431917伊拉克153.480.38阿聯(lián)酋13

8、3.420.34科威特131.650.27世界1349.6613.23 （1）石油是不可再生資源，與政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、民主關(guān)系密切，各國都相當(dāng)重視。目前世界石油開采處于旺盛時期。 石油開發(fā)的重大意義 （2）1949年我國年產(chǎn)不到7萬噸，根本談不上科學(xué)開發(fā)。 （3）1955年發(fā)現(xiàn)克拉瑪依油田，1957年產(chǎn)量比1949年增加13倍。1958年發(fā)現(xiàn)川中油田，1959年發(fā)現(xiàn)大慶油田，后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)勝利、大港、遼河華北等一系列大油田。到2000年止已發(fā)現(xiàn)400多個油田，可采儲量32.74億噸。 石油開發(fā)的重大意義 （4）我國海上油田開發(fā)取得很大進(jìn)展渤海油田（億噸級）南海油田（百萬噸級） （5）我國西部塔里

9、木、準(zhǔn)噶爾盆地，勘探開發(fā)形勢好。 我國與世界先進(jìn)國家相比還有很大差距，需要不斷努力與創(chuàng)新，取得更大成就。石油開發(fā)的重大意義采油工程的內(nèi)涵與研究范疇 1、內(nèi)涵 所謂采油工程就是指將地下儲油構(gòu)造地層中的油氣資源采集到地表，并且在這一過程中盡最大可能保護(hù)油氣層、提高采收率而采用的工程技術(shù)與理論、方法。油氣田開采 當(dāng)通過鉆井、完井射開油層時, 井筒內(nèi)與油層之間就形成了一個指向井筒方向的壓力降。如果地層壓力足夠,形成自噴采油;如果地層壓力不能將原油舉升到井口,那么就需要采用人工舉升的辦法采油、油氣田開采 2、研究范疇 采油工程研究范疇涉及到油藏地質(zhì)學(xué)、地層多相流的滲流機理、采油工藝技術(shù)與設(shè)備、儲層能量補

10、給與驅(qū)油、增產(chǎn)理論與技術(shù)、方法，也是一門技術(shù)性的科學(xué)。 油氣田開采 3、重要意義 采油、采氣工程技術(shù)是實現(xiàn)油氣田開發(fā)方案的重要手段,決定油田產(chǎn)量高低、采油速度快慢、最終采收率大小、經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)劣等重要問題。是最終實現(xiàn)油氣田工業(yè)價值最為重要的技術(shù)方法。油氣田開采 （二）采油工程技術(shù)的發(fā)展 我國的采油、氣工程技術(shù)大致經(jīng)歷了5個階段:（1）探索、試驗階段；（2）分層開采工藝配套技術(shù)發(fā)展階段；（3）多種油藏類型采油工藝技術(shù)發(fā)展階段；（4）采油工程新技術(shù)重點突破階段；（5）采油系統(tǒng)工程形成和發(fā)展階段。 油氣田開采 1、探索、試驗階段(50年代到60年代初) 1949年我國共有生產(chǎn)井48口。 開始時靠天然

11、能量開采，隨著壓力下降,油井停噴,在前蘇聯(lián)專家?guī)椭?，開始探索試驗： 邊部注水頂部注氣、 油田堵水、 油層水力壓裂、人工舉升、多底井和側(cè)鉆井、防砂與注蒸汽吞吐開采等技術(shù)，為全國采油工程技術(shù)發(fā)展開創(chuàng)了良好開端。 采油工程的發(fā)展 2、分層開采配套技術(shù)發(fā)展階段 (60到70年代) 我國油藏層系多、差異大、 各層干擾嚴(yán)重。 分層注水。 分層采油 分層測試 分層改造 分層管理。 分層研究采油工程的發(fā)展 3、多種油藏類型采油工藝技術(shù)發(fā)展階段(70年代到80年代) （1）復(fù)雜斷塊油藏采油工藝技術(shù)：針對復(fù)雜斷塊油藏大小不一、形態(tài)各異、斷層分隔等特點,研究開發(fā)了加漂浮轉(zhuǎn)向劑的分段加砂壓裂技術(shù)和水力振蕩解堵等技術(shù)

12、。 采油工程的發(fā)展 （2）碳酸巖油藏開采技術(shù)：油氣儲存在孔隙、裂縫和溶洞中，初產(chǎn)高、遞減快。開發(fā)研究了碳酸鹽巖油藏開采配套技術(shù)，包括裸眼完井、裸眼酸化壓裂和裸眼封隔器堵水等技術(shù)。 （3）低滲透油藏采油工藝技術(shù)：采用限流壓裂技術(shù)、油層保護(hù)技術(shù)等，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 采油工程的發(fā)展 （4）稠油熱力開采技術(shù)：開展注蒸汽開采稠油攻關(guān)和大規(guī)模工業(yè)試驗和開采,包括蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)等。 （5）氣頂砂巖油藏開采技術(shù)：油氣分采，先采油、后采氣，發(fā)展了保持油氣壓力平衡,防止天然氣竄入油區(qū)、維持水錐和氣錐的穩(wěn)定等技術(shù)。 （6）天然氣田開采技術(shù)：天然氣田壓力高、產(chǎn)氣量大、含H2S、CO2等腐蝕性氣體。為此發(fā)展了井控

13、技術(shù)、井筒防腐技術(shù)及氣層壓裂酸化增產(chǎn)技術(shù)。 采油工程的發(fā)展 4、新技術(shù)重點突破發(fā)展階段(8090年代) 成立了完井、壓裂酸化、防砂、電潛泵和水力活塞泵中心。 開發(fā)整體壓裂,把壓裂技術(shù)推向一個新水平。攻下了水平井完井、射孔、壓裂(分段)、酸化、舉升、防砂等技術(shù)難關(guān)。 超深井采油工程技術(shù)在西部油區(qū)得到發(fā)展,人工舉升電泵耐磨、耐壓和耐溫技術(shù)等。 采油工程的發(fā)展 5、采油系統(tǒng)工程形成發(fā)展階段(19901999年) （1）由油田地質(zhì)、油藏工程、鉆井工程、采油工程、油田地面建設(shè)和經(jīng)濟(jì)評價6個部分形成油田整體開發(fā)方案，提高油田整體經(jīng)濟(jì)效益； （2）編寫了中長期采油工程規(guī)劃和科技發(fā)展規(guī)劃,立項攻克技術(shù)難題與成

14、套系統(tǒng)技術(shù)，為油田開采提供技術(shù)儲備； （3）進(jìn)一步加強研究高含水老油田“穩(wěn)油控水”、注聚合物和三元復(fù)合驅(qū)、擴(kuò)大波及體積等技術(shù)，提高最終采收率；采油工程的發(fā)展 5、采油系統(tǒng)工程形成發(fā)展階段(19901999年) （4）低滲透油田采用小井距、強注水、簡化舉升和地面流程等技術(shù),提高單井產(chǎn)量,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開采； （5）進(jìn)一步發(fā)展蒸汽吞吐接替技術(shù)開采稠油； （6）完善配套深層酸壓、舉升、堵水采油工藝技術(shù),保證高速高效開采; （7）減緩套管損壞速度,提高油水井利用率; （8）逐步解決了高壓高產(chǎn)的天然氣開采的完井、干氣回注等技術(shù)， 進(jìn)一步加強了采油工程基礎(chǔ)性研究和重點實驗室建設(shè)。 采油工程的發(fā)展 我國的采油工程

15、技術(shù)尤其是配套技術(shù)、材料設(shè)備、機具和測試儀器與國外還有差距。 采油工程的發(fā)展 （三）采油工程技術(shù)展望展望 21世紀(jì)我國石油工業(yè)面臨的問題： 高含水油田開采、低滲透油田開發(fā)、西部沙漠超深油田開采、灘海油田開發(fā)和稠油開采等諸多難題和挑戰(zhàn)。 采油工程的發(fā)展 采油工程技術(shù)將以降低生產(chǎn)成本，提高油田采收率為目標(biāo)展開重點研究，主要包括以下幾個方面 1、改善二次采油技術(shù),提高采收率機理研究 （1）水平井與復(fù)雜結(jié)構(gòu)井滲流、人工舉升及提高采收率的機理研究 采油工程的發(fā)展 1、改善二次采油技術(shù),提高采收率機理研究 （2）弱凍膠體系深部調(diào)剖,擴(kuò)大注水波及體積機理研究，重點是弱凍膠注入的分流作用及其在孔隙中吸附、滯留

16、和沉積作用。 （3）弱凍膠(分散凝膠)深部調(diào)驅(qū)(液流轉(zhuǎn)向)技術(shù)研究試驗和現(xiàn)場工業(yè)化應(yīng)用 （4）整體壓裂、三維水力壓裂機理研究采油工程的發(fā)展 2、微生物采油系列配套技術(shù) （1）微生物循環(huán)驅(qū)油提高采收率技術(shù)研究; （2）微生物單井吞吐技術(shù); （3）微生物調(diào)剖、堵水技術(shù); （4）微生物降壓增注技術(shù)。 采油工程的發(fā)展 3、采油工程系統(tǒng)計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 （1）采油工程系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng); （2）采油工程方案優(yōu)化設(shè)計軟件平臺; （3）采油工程軟件完善。 采油工程的發(fā)展 4、深井、超深井采油工藝技術(shù) （1）深井、超深井智能完井技術(shù)，地面控制井下工具、分層開采、流量控制、參數(shù)測試等各種作業(yè)。 （2）深

17、井、超深井連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)及配套技術(shù)。 （3）超深井人工舉升設(shè)備與配套技術(shù)。 （4）超深井壓裂酸化增產(chǎn)配套技術(shù)。包括三維壓裂設(shè)計,壓裂工藝技術(shù),井下工具,壓裂液,支撐劑等。 采油工程的發(fā)展油氣田開發(fā)與開采課程內(nèi)容涉及的主要方面 油氣田開發(fā)與開采工藝過程 從宏觀上：油氣田勘探（包括物探、化探、初勘和詳勘）油氣田評價與開發(fā)方案設(shè)計油氣田開采 從微觀工藝過程：包括：鉆井、完井、試油、采油、油田注水、油層壓裂、酸化、油井防沙、除臘、控水、修井油氣田開發(fā)與開采課程內(nèi)容 油氣田開發(fā)與開采課程所涉及的主要內(nèi)容 1、油藏巖石與流體的物理力學(xué)性質(zhì) 2、油氣藏的評價與開發(fā)方案設(shè)計 3、油田開發(fā)的監(jiān)測與規(guī)律研究 4、油田開發(fā)的動態(tài)分析與調(diào)整 5、完井與試油工藝技術(shù)與方法 6、采油工藝技術(shù)原理與設(shè)備 7、增產(chǎn)、增注與提高采收率工藝技術(shù)油氣田開發(fā)與開采