油藏工程原理與方法

油藏工程原理與方法第一章油藏工程設計根底油田開發(fā)方案報告編寫油田勘探開發(fā)程序油藏評價開發(fā)層系劃分與組合井網(wǎng)與注水方式復雜油田開發(fā)油田開發(fā)調整1.1油田勘探開發(fā)程序油田勘探開發(fā)是個連續(xù)的過程。將整個油氣田勘探開發(fā)過程劃分為三個階段，即區(qū)域勘探〔預探〕階段、工業(yè)勘探〔詳探〕階段和全面開采階段。區(qū)域勘探〔預探〕區(qū)域勘探是在一個地區(qū)〔指盆地、坳陷或凹陷〕開展的油氣田勘探工作。主要任務：從區(qū)域出發(fā)，進行盆地〔或坳陷〕的整體調查，了解地質概況，查明生、儲油條件，指出油氣聚集的有利地帶，并進行油氣地質儲量的估算，為進一步開展油氣田工業(yè)勘探指出有利的含油構造。工業(yè)勘探〔詳探〕

工業(yè)勘探是在區(qū)域勘探所選擇的有利含油構造上進行的鉆探工作。其主要任務是尋找油氣田和查明油氣田，計算探明儲量，為油氣田開發(fā)做好準備。工業(yè)勘探過程可以分為構造預探和油田詳探兩個階段。

構造預探簡稱預探。它是在詳查所指出的有利含油構造上進行地震詳查和鉆探井。其主要任務是發(fā)現(xiàn)油氣田及其工業(yè)價值，初步圈定出含油邊界，為油田詳探提供含油氣面積。油田詳探簡稱詳探。它是在預探提供的有利區(qū)域上，加密鉆探，并加密地震測網(wǎng)密度。其主要任務是查明油氣藏的特征及含油氣邊界，圈定含油氣面積，提高探明儲量，并為油藏工程設計提供全部地質根底資料，其中包括油氣田構造的圈閉類型、大小和形態(tài)，含油層的有效厚度，流體物性參數(shù)及油層壓力系統(tǒng)、油井生產(chǎn)能力等油藏參數(shù)資料。1.2油藏評價1.2.1油氣藏類型及其模型1.2.2儲量計算方法1.2.3油藏的驅動方式及其開采特征1.2油藏評價油藏是指油在單一圈閉中具有同一壓力系統(tǒng)的根本聚集。如果在一個圈閉中只聚集了石油，稱為油藏；只聚集了天然氣，稱為氣藏。一個油藏中可以有幾個含油砂層時，稱為多層油藏。1.2.1油〔氣〕藏類型及其模型1)油〔氣藏〕的表征參數(shù)油藏由含油巖石和油藏流體兩局部組成。其中油藏流體—油、氣、水—在油藏中是按密度大小呈有規(guī)律的分布。油藏規(guī)模和流體在平面上的分布如圖1－1所示。2)油田開發(fā)模型油藏開采過程〔流體滲流〕模型分為氣藏模型、黑油模型和組分模型。氣藏模型主要是描述氣田開采動態(tài)特征。黑油模型描述了油質較重的油藏類型模型，通常認為在油藏開采過程中相的變化只在油、氣兩相之間進行，如包括氣溶于油或氣從油中逸出現(xiàn)象。組分模型是指油質較輕、氣體較富的油氣藏類型模型，如揮發(fā)性油藏〔輕質油〕或凝析氣藏。另外還有一種經(jīng)驗統(tǒng)計型油田開發(fā)模型，它是建立在對生產(chǎn)數(shù)據(jù)和實驗資料進行整理的根底上的。經(jīng)驗統(tǒng)計模型可用來估算油田穩(wěn)產(chǎn)年限、產(chǎn)量遞減規(guī)律、含水變化規(guī)律、采收率等。這是一種實用而又簡便的分析油田動態(tài)的方法。相對于開發(fā)模型，還有地質模型，地質模型是指描述油藏特征的數(shù)據(jù)體，包括油藏的各個方面，例如構造、巖性、沉積環(huán)境、流體特征等等。1.2油藏評價1.2.1油氣藏類型及其模型1.2.2儲量計算方法1.2.3油藏的驅動方式及其開采特征油氣藏的儲量是一個非常重要的參數(shù)，它關系到油藏的規(guī)模、投資、建設以及開發(fā)效果評價等各個方面。儲量是一個確定的數(shù)值，但是是隨人們對油氣藏的認識而逐步的加深的。1.2.2儲量計算地質儲量的概念指油氣藏內所包含油氣的量。絕對的地質儲量：但凡有油氣顯示，包括不能流動的原油的儲量?？闪鲃拥牡刭|儲量：但凡相對滲透率大于零，可以流動的原油，即在最大的生產(chǎn)壓差下〔井底壓力為0.1Mpa〕，也可以流動的原油，包括只見油花的地質儲量。可能開采的地質儲量：在現(xiàn)有的技術經(jīng)濟條件下，有可能開采的原油的地質儲量，隨技術經(jīng)濟條件而發(fā)生改變。前蘇聯(lián)的平衡表內儲量、美國的凈厚度儲量，我國目前的計算的儲量都是這種情況。2)儲量的分級遠景儲量概算儲量主要分為三級儲量：三級儲量：概算儲量，一個含油氣構造在有3口以上的探井發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流后，在根本掌握油藏類型、含有范圍以后，利用鉆井、地震、區(qū)域地質研究的根底上計算三級地質儲量。與遠景儲量相比概算儲量具有工業(yè)儲量的性質，與二級和一級相比具有推測的性質。該儲量是進一步詳探的依據(jù)，不能作為開發(fā)使用，與一級儲量相比具有50%的精確度。二級儲量：探明儲量，在探井和資料井到達一定的密度以后，取得相當?shù)脑囉驮嚥少Y料以后，計算的儲量，與一級儲量相比具有80%的精度。一級地質儲量：開發(fā)儲量。開發(fā)井網(wǎng)鉆完以后，依據(jù)巖心資料、測井資料和開采資料確定的儲量，它要求油藏類型清楚、含油面積準確、有效厚度可靠，各項參數(shù)落實，是制定生產(chǎn)方案和編制開發(fā)調整方案的依據(jù)。儲量估算方法通常分為三類噗比法；容積法；動態(tài)法。各種計算方法的優(yōu)缺點：類比法：經(jīng)驗確定容積法：比較準確，但是參數(shù)難取動態(tài)方法：比較準確，方法多，需要資料多。物質平衡、產(chǎn)量遞減、數(shù)值模擬、水驅曲線、試井。資源量推測潛在遠景儲量探明儲量開發(fā)儲量類比法容積法動態(tài)方法3)容積法地質儲量的計算油藏氣藏凝析氣藏凝析氣藏中天然氣的原始地質儲量假設凝析氣藏在穩(wěn)定生產(chǎn)條件下的生產(chǎn)氣油比為GOR，即在地面產(chǎn)生1m3凝析油時，所產(chǎn)生天然氣的體積是GORm3。因此地面產(chǎn)生GORm3天然氣的物質的量為ng，在凝析氣藏中，采出1m3凝析油的物質的量為no。凝析油的相對分子質量，可由如下相關經(jīng)驗公式確定：地面產(chǎn)出天然氣的摩爾分數(shù)為：在總的原始地質儲量中，天然氣的原始地質儲量由下式計算：凝析氣藏中凝析油的原始地質儲量1.2油藏評價1.2.1油氣藏類型及其模型1.2.2儲量計算方法1.2.3油藏的驅動方式及其開采特征1.2.3油藏的驅動方式及其開采特征在自然地質條件和開采條件下，在油藏中驅油的力一般有以下幾種：〔1〕油藏中流體和巖石的彈性能?！?〕溶解于原油中的天然氣膨脹能?！?〕邊水和底水的壓能和彈性能?！?〕氣頂氣的膨脹能?！?〕重力能?！?〕人工注水注氣的壓能和彈性能量。驅動方式：油藏中驅動流體運移得動力能量的種類及其性質。30年代即有了油藏的驅動能量學說。不同的能量方式?jīng)Q定了油藏的開采方式，開采特征、采收率、布井方式等油藏的重要措施。表征油藏動態(tài)的指標：油藏的平均地層壓力：指油藏全區(qū)域的地層壓力的平均。測取方式多樣。日產(chǎn)油量：日產(chǎn)能力和日產(chǎn)水平之分。日產(chǎn)液量：日液能力和日液水平。綜合含水率：有體積含水率和質量含水率之分累積產(chǎn)油量，累積產(chǎn)液量，累積產(chǎn)水量，累積注水量。注采比：瞬時注采比和累積注采比。采出程度，采收率。存水率：。采油速度，采液速度，剩余儲量的采油速度。生產(chǎn)氣油比：瞬時生產(chǎn)氣油比，累積生產(chǎn)氣油比。描述條件：單一的驅動能量，井底的流動壓力保持不變。彈性驅動溶解氣驅動水壓驅動氣壓驅動重力驅動形成條件：沒有邊底水，無氣頂，無注水，地層壓力大于飽和壓力。彈性驅動能量釋放：地層壓力降低，油藏巖石和流體釋放能量。適用油藏：封閉油藏、斷塊油藏，一般油藏再地飽壓差比較大的開發(fā)前期〔應該注意油藏巖石物性的改變〕。在海上油田和復雜地貌及注水條件差的地方采用。油藏壓力不斷降低日產(chǎn)油量不斷降低瞬時生產(chǎn)氣油比不變一般處于無水采油期，變化很小彈性驅動溶解氣驅動水壓驅動氣壓驅動重力驅動溶解氣驅形成條件：沒有邊底水，無氣頂，無注水，地層壓力等于飽和壓力。能量釋放：地層壓力降低，原油脫氣，氣體膨脹，釋放能量。適用油藏：封閉油藏、斷塊油藏，一般油藏再地飽壓差比較大的開發(fā)前期〔應該注意油藏巖石物性的改變〕。在海上油田和復雜地貌及注水條件差的地方采用。油藏壓力不斷降低日產(chǎn)油量不斷降低瞬時生產(chǎn)氣油比變化劇烈一般處于無水采油期，變化很小ABCDA：開始溶解氣驅B：氣體開始運移到達可動氣飽和度C：氣體的脫出速度到達最大D：氣體的脫出速度逐漸的減小例子青海冷湖油田1958年投入開發(fā)，采用溶解氣驅動，到1984年地層累積虧空1355萬方。大港油田西區(qū)兩個斷塊油藏，邊水不活潑，地飽壓差比較小0.58Mpa，1970年8月投入開發(fā)，采用溶解氣驅動，開發(fā)2月后生產(chǎn)氣油比從21方/噸,上升到134方/噸。三年半后80%的油井停噴。1974年4月開始注水，1975年底恢復到原始地層壓力。生產(chǎn)控制措施及時關閉高生產(chǎn)氣油比的生產(chǎn)井，降低采油速度，實現(xiàn)均衡開采，或者轉入注水開發(fā)。但是注水以后，即使地層壓力得到恢復，地層原油的粘度由于脫氣的原因，逐漸增大，降低最終的開發(fā)效果。彈性驅動溶解氣驅動水壓驅動氣壓驅動重力驅動水壓驅動水壓驅動分剛性水驅和彈性水驅形成條件：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?；蛘咦⑺_發(fā)當注采比為1時。能量釋放：邊底水依靠重力作用的侵入。產(chǎn)液速度等于水侵入的速度或者注水的速度。適用油藏：適用于有敞開供水系統(tǒng)的油藏，或者一般注水開發(fā)油藏。油藏壓力不降低日產(chǎn)油量見水前保持不變，見水后不斷降低，液量保持不變瞬時生產(chǎn)氣油比不變見水后，含水迅速上升條件油水的粘度相同彈性水壓驅動形成條件：有邊水，但其活潑程度不能彌補采液量，一般邊水無露頭，或有露頭但水源供給缺乏；采用人工注水時，注水速度小于采液速度。。能量釋放：含油區(qū)和含水區(qū)壓力降低而釋放出的彈性能量進行開采，但是相比之下，水區(qū)的彈性能量釋放的要多于含油區(qū)能量釋放。適用油藏：適用于無敞開供水系統(tǒng)的油藏，或者一般注水開發(fā)油藏。油藏壓力不斷降低，速度慢日產(chǎn)油量見水前緩慢下降，見水后降低迅速，液量逐漸下降瞬時生產(chǎn)氣油比不變見水后，含水迅速上升彈性水壓驅動，當水體比較大時，在油藏的開發(fā)初期都要采用天然能量進行開發(fā)，在開發(fā)的中后期由于注水不及時就會產(chǎn)生這種的驅動方式。例如孤島油田中一區(qū)，在75年前后的進行強采試驗，注采比小于1，彈性能量發(fā)揮了很大的作用，甚至局部區(qū)域出現(xiàn)了溶解氣驅動的特征。彈性驅動溶解氣驅動水壓驅動氣壓驅動重力驅動氣壓驅動分剛性氣驅和彈性氣驅兩種氣壓驅動形成條件：有良好的氣源供給，氣頂壓力不變，或者注氣保持壓力。無邊底水，無人工注水，地層壓力等于飽和壓力。能量釋放：依靠氣頂?shù)呐蛎涷層?，或者注入氣體的能量驅油。適用的油藏：具有無限大的氣頂，氣頂?shù)膲毫δ軌虮３植蛔?。避射油層的底部保持各個部位采出量均衡控制生產(chǎn)壓差和采油速度注水的部位要根據(jù)具體的情況分析油藏壓力不降低日產(chǎn)油量見氣前保持不變，見氣后先上升后下降瞬時生產(chǎn)氣油比逐漸升高根本處于無水采油期彈性氣驅形成條件：有較大氣頂，但是氣頂?shù)哪芰咳狈?，或者注氣不能保持壓力。無邊底水，無人工注水，地層壓力等于飽和壓力。能量釋放：依靠氣頂?shù)呐蛎涷層?，或者注入氣體的能量驅油。適用的油藏：具有較大的氣頂，氣頂?shù)膲毫Σ荒鼙３植蛔?。油藏壓力逐漸降低日產(chǎn)油量逐漸瞬時生產(chǎn)氣油比逐漸升高根本處于無水采油期是否氣頂?shù)呐蛎浟康扔诓沙鲇土康捏w積？彈性驅動溶解氣驅動水壓驅動氣壓驅動重力驅動重力驅動形成條件：無邊底水，無人工注水，無氣頂，只有重力在起作用。能量釋放：依靠重力，形成壓差，驅動流體運移。適用的油藏：油層具備傾角大、厚度大及滲透率好等條件。1.3開發(fā)層系的劃分與組合什么是開發(fā)層系的劃分與組合為什么要進行開發(fā)層系的劃分開發(fā)層系劃分的意義開發(fā)層系劃分的原那么將性質相同或者相似的油層組合在一起，采用單獨一套井網(wǎng)進行開發(fā)，并在此根底之上進行生產(chǎn)規(guī)劃，動態(tài)研究和調整，以便于更好的開發(fā)各種儲層。為什么進行開發(fā)層系的劃分各個油層之間具有差異。開發(fā)層系劃分與組合1河流相儲層，沉積相變化復雜，導致形成的油藏不同，不同的油藏開采機理，驅動方式都不同，需要分層系進行開發(fā)。2即使油藏類型相同，不同層系之間的油水關系可能不同。3各個油層的油氣水性質，地層壓力可能不同。。4儲油層的物性有差異，主要表達在油砂體的幾何形態(tài)、分布面積，滲透率上。物以類聚人以群分，田冀賽馬實際上即使劃分在同一套開發(fā)層系內的油層的差異液是存在的，在開發(fā)的中后期就會表現(xiàn)出來。因為對于滲透率不同的油層編制在同一套開發(fā)方案中時，滲透率的計算是按各個油層厚度的加權平均計算得到的，因此這樣得到的井距、排距、生產(chǎn)壓差等參數(shù)都主要是反映主力油層的。油層見水以后，井底壓力主要反映的是高滲透層的數(shù)值，低滲透層位需要的井底壓力更低，產(chǎn)生層間的干擾。大慶東區(qū)：調整前的采油強度調整后的采油強度滲透率：小于1000.8t/d.m2.64t/d.m300-5002.4t/d.m4.8t/d.m勝坨2區(qū)：2-3-19井1-2小層7400mDP=17.5Mpa1.64t/d.m2-2小層3000mDP=19.2Mpa11.11t/d.m主要是非均質性的問題相關概念：各向同性，各向異性非均質性：在空間的任一位置上，參數(shù)性質都具有各向異性。分為宏觀非均質和微觀非均質。垂向非均質和平面非均質。主要講宏觀非均質性，即儲層的非均質性，例如孔隙度、砂層厚度、滲透率等參數(shù)，其中主要指滲透率的分布。根據(jù)以上參數(shù)將儲層分為3類；對于厚度分布，可以做出有效砂層系數(shù)〔有效厚度/砂層厚度〕來說明平面的非均質性，做出等值線分布圖。在開發(fā)上所用的滲透率非均質變異系數(shù)的統(tǒng)計計算方法不同與地質上的方法，在開發(fā)上一般有Dystra-Parsons方法和Lorenz系數(shù)L方法。Dystra-parsons方法該方法是對一組數(shù)據(jù)非一致性的統(tǒng)計度量，對于符合對數(shù)正態(tài)分布的可以采用。步驟：1按滲透率遞減的順序排序巖樣數(shù)據(jù)。2對每個樣品計算滲透率大于這一樣品的厚度百分比。3以滲透率值為對數(shù)軸，厚度百分比為概率軸，將上述樣品的參數(shù)點到坐標系。4通過這些點作一條最正確的直線。5讀取直線上厚度比例為50%和84.1%對應的滲透率值。6計算滲透率變異系數(shù)?！?〕多油層油田當具有以下地質特征時，不能夠用一套開發(fā)層系開發(fā)：a．儲層巖性和特性差異較大，因為滲透率的差異程度是影響多油層油田開發(fā)效果的根本原因。b．油氣的物理化學性質不同。如原油粘度的差異，將造成注水開發(fā)時油水流度比差異大、使得油井過早見水，無水采油期短；C．油層的壓力系統(tǒng)和驅動方式不同；d．油層的層數(shù)太多，含油層段過大。不同的油田應該有不同的標準，不能遵循統(tǒng)一的規(guī)那么，可以有不同的標準。此外海上油田劃分的標準與陸上油田不同。孤東油田劃分開發(fā)層系的標準1同一套開發(fā)層系的主力油層不超過3-4個，小層數(shù)目不超過10個，有效油層的厚度不超過15m，井段不超過30m，具備良好的隔層。2同一套開發(fā)層系的滲透率差異不超過2倍，層間非均質系數(shù)不超過1.9。3層間的采油指數(shù)相差不大于2倍。4高滲、低滲、高粘、低粘油藏應該分開。5同一套開發(fā)層系的油層壓力應該接近，具備相同的驅動類型。一套開發(fā)層系；扶余油田，杏樹崗油田二套開發(fā)層系；克拉瑪依油田、喇嘛甸油田三套開發(fā)層系；老君廟油田、薩爾圖北一區(qū)四套開發(fā)層系；勝坨二區(qū)1.4井網(wǎng)和注水方式油田的注水注水時機確實定注水方式注采井網(wǎng)的面積涉及系數(shù)井網(wǎng)密度研究1.4.1油田的注水為什么采用注水的方式：1〕一般都有可供利用的水資源，2〕注水是相對容易的，因為在注水井中的水柱本身就具有一定的水壓，3〕水在油層中的涉及能力較高，4〕水在驅油方面是有效的。油田注水的原因：補充保持地層的能量。中國90%以上的油田需要注水開發(fā)，這與具體的沉積環(huán)境有關。天然能量充足的只有1.3億噸占2-3%，97%的需要注水開發(fā)。此外天然能量局限性大，發(fā)揮不穩(wěn)定，初期快，后期慢，采油速度小，采油效率低。保護油層及流體性質。提高驅替效率，降低生產(chǎn)本錢。便于開發(fā)調整。注水也有缺點：使油藏見水早，生產(chǎn)本錢升高。1.4井網(wǎng)和注水方式油田的注水注水時機確實定注水方式注采井網(wǎng)的面積涉及系數(shù)井網(wǎng)密度研究1.4.2油田注水的時間和時機根據(jù)注水相對于開發(fā)的時間，分為早期、中期、晚期注水。早期注水開采初期即注水，保持地層壓力處于飽和壓力以上。優(yōu)點：能量足，產(chǎn)量高、不出氣，調整余地大。缺點：初期投資大，風險大，投資回收的時間比較長。適用油藏：地飽壓差小，粘度大，要求高速開發(fā)的油藏。晚期注水開發(fā)后期，利用天然能量以后注