第三章采油工程方案设计和动态分析

第三章采油工程方案设计和动态分析第一节油田开发准备第二节油藏驱动方式及其开采特征第三节油田开发层系的划分与组合第四节砂岩油田的注水开发第五节井网部署和油井工作制度确定第六节油田开发方案的编制第七节油田开发调整第一部分采油工程方案设计开发方案的调整和完善一个油田的正规开发一般要经历三个阶段：开发前的准备阶段开发设计和投产详探开发试验油层研究和评价全面布置开发井制订和实施完井方案、注采方案(开发方案的制订和实施)工艺技术措施调整井网层系调整开发方式调整一、油田详探含油层系岩石和流体物性研究、工艺技术实施的模拟试验等。地质研究工作以含油层系为基础的地质研究、储油层的构造特征研究、油水分布关系分析、分区分层组的储量计算等开发工程技术研究包括油井生产能力和动态研究、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确定、合理工艺技术和油层改造措施研究等。室内试验研究详探阶段的主要任务第一节油田开发准备详探方法地震细测详探资料井取芯资料井测井试油和试采分析化验及室内试验研究详探目的:对油藏地质情况和生产动态的认识，是编制开发方案的必备基础落实构造形态、断层状况等。直接认识油层。取得岩心与流体的样品。各油层及其中流体的物性。生产试验。二、油田生产试验区和开发试验②验证正式开发过程中所采取措施和决策的正确性与完善性。①选择应具有代表性的试验区，通过生产实践和综合研究，充分认识油藏地质情况，掌握其生产的动态规律。第二节油藏驱动方式及其开采特征一、油藏驱油能量人工向油层注水、注气来增加油层驱油能量①边水压头所具有的驱油能量②原油中的溶解气析出并发生膨胀所产生的驱油能量③气顶中压缩气体膨胀所产生的驱油能量④油层中的流体和岩石发生膨胀而产生的驱油能量⑤原油在油层内由于位差而具有的重力驱油能量天然能量人工能量驱动石油流动的能量可以是几种能量的综合作用二、油藏的驱动类型不同油田，甚至同一油田的不同油藏之间，驱动方式是不同的油层的地质条件和油气性质上的差异开发过程中油田的产量、压力、气油比等有着不同的变化特征油田开发过程中主要依靠哪一种能量来驱油一个油田投入开发之后，其原来的驱动方式会因开发条件的改变而改变。油田开发初期就需要根据地质勘探成果和高压物性资料，以及开发之后所表现出来的开采特点来确定油藏属于何种驱动方式。研究油藏驱动类型的意义：掌握不同类型的驱动方式及其动态变化规律，对于制订合理的油田开发方案具有重要意义。1、弹性驱动：依靠油藏流体和岩石的弹性能量为主要驱油能量的驱动方式。原油被排挤到生产井中油藏投入开发油层压力开始下降液体、岩石体积发生膨胀储油层的孔隙体积缩小弹性驱油藏开采特征曲线2、溶解气驱动主要依靠原油中分离出天然气的弹性膨胀能量驱油的驱动方式。溶解气驱油藏开采特征曲线油层压力低于饱和压力溶解在原油中的天然气将从原油中分离出来天然气体积发生膨胀原油被排挤流入井3、水压驱动依靠边底水和（或）注入水为主要驱油动力的驱动方式。刚性水压驱动油藏开采特征曲线地层压力高于饱和压力边底水和（或）注入水将原油驱入油井(1)刚性水压驱动能量供给充分，水侵量完全补偿采出量。弹性水驱油藏开采特征曲线(2)弹性水压驱动能量供给不充分，水侵量不能补偿采出量。4、气压驱动主要靠气顶气的膨胀能或注入气驱油的驱动方式。注入气量足以保持油藏压力稳定，或气顶体积比含油区体积大得多能够保持油藏压力基本保持不变。(1)刚性气驱刚性气压驱动可采特征曲线(2)弹性气压驱动弹性气压驱动开采特征曲线气顶体积体积小，不能够保持油藏压力基本不变。5、重力驱动重力驱动油藏开采特征曲线依靠原油在油层内存在位差而具有的重力驱油能量驱油的方式。当一个油藏的油层倾角比较大或油层厚度大时，重力驱动才能发挥作用。溶解气驱采收率最低。各种驱动方式的驱油能量来源不同最终采收率也不同水压驱动方式的驱油效率最高，采收率最大。一般情况下油藏的驱动方式并不是一成不变的同一时间内，同一油藏的不同部位可以表现为不同的驱动方式；同一油藏在不同时间可以表现为不同的驱动方式。国内外许多油田都采用人工注水保持压力的开发方式。一、划分开发层系的意义把特征相近的油层组合在一起，用单独一套开发系统进行开发，并以此为基础进行生产规划、动态分析和调整。划分开发层系：（4）划分开发层系，能更好地发挥采油工艺手段的作用，进行分层注水、分层采油和分层控制的措施。（1）合理划分开发层系，有利于充分发挥各类油层的作用，从而缓和层间矛盾，改善油田开发效果。（2）划分开发层系后，可以针对不同层系的特殊要求设计井网和进行地面生产设施规划和建设。（3）划分开发层系，可以提高采油速度，加速油田生产，缩短开发时间，并提高投资回收期。第三节油田开发层系的划分与组合二、划分开发层系的原则（1）多油层油田，如具有以下地质特征时，原则上不能合并到同一开发层系中：①储油层岩石和物性差异较大；②油气水的物理化学性质不同；③油层压力系统和驱动类型不同；④油层层数太多，含油井段的深度差别过大；（2）每套层系应具有一定的厚度和储量，保证每口井具有一定的生产能力，并达到较好的经济指标。（3）一个开发层系上下必须具有良好的隔层，保证在注水开发过程中层系间不会串通和干扰。（5）在采油工艺所能解决的范围内，开发层系不宜划分过细，以减少建设工作量，提高经济效益。（4）同一开发层系内各油层的构造形态、油水边界、压力系统和原油物性应基本一致。在开发非均质多油层油田时，划分开发层系后，一套开发层系中仍然包括几个到十几个油层。层间差异仍是不可避免的。为进一步改善油田开发效果，对它们实施分层注水和分层采油工艺，缓解层间矛盾。第五节井网部署和油井工作制度的确定井网部署在确定了独立的开发层系以后，就要在油藏上布井。井网部署就是在一个含油面积上确定一口采油井能控制多大的面积，通常以“KM2/井”表示。换句话说，井网部署就是确定井网和井距。井网部署是油田开发中的一项重要技术问题。它不仅关系到油田开发效果，而且关系到油田的投资、建设速度和经济效益。井网可以分成两大类：一类是排状（行列）井网，即把井按直线一排一排地分布，或者按换状一圈一圈地分布。另一类是网状（面积）井网，就是把井按一定的几何图形均匀地布置在油田面积上。井网的分类不同开发的方式应采取不同的井网，对人工注水开发方式来说，井网与注水方式是一致的。一般来说，对于大片连通、油层性质参数分布均匀的好油层，采用行列注水井网；对于分布形态不轨则、分布延伸不稳定、油层性质参数分布不均匀的差油层，采用面积注水井网，以便充分发挥人工注水的作用。对于靠自然能量开采的油田，在选择布井方式时，要考虑油田的形状、大小、能量来源以及油层性质参数等因素，充分利用油层能量。井网的分类根据生产井数和开发方式所要求的注水井数得到总井数，总井数除以含油面积得井网密度。在油井开发初期，井网可稀一些，为开发中、后期的调整和其他油层的开采留有充分的余地。当开采情况发生变化后，对原设计井网进行灵活的加密调整，以提高油田最终采收率。井网密度为了确定油田的产量水平和开发时间，在确定井数以后，还要确定油田的工作制度。所谓油井的工作制度，就是确定油井供给边缘上的压力和生产井井底压力之差，即生产压差。在水驱油田中，一般控制井底压力，使它不低于饱和压力，以便在油层中保持单项流动。油井的工作制度任何一个油田都可以用各种不同的开发方案进行开发。在一定的社会经济条件下，多种开发方案中只可能有一最好的，也就是所谓合理的开发方案。在行进开发方案设计时，应力争做到“五个合理”，即合理化分开发层系、合理井网部署（布井行式和井排距）、合理的油井工作制度、合理的注水方式和注水强度以及留有合理的后备储量面积。合理开发方案第六节油田开发方案的编制二、开发方案的主要内容油田地质情况储量计算开发原则开发程序开发层系、井网、开采方式和注采系统钻井工程和完井方法采油工艺技术地面集输系统开发指标经济评价方案实施要求３．油田开发常用的技术指标•日产能力——油田内所有油井每天应该生产的油量总和，t/d；•日产水平——油田实际日产量的大小，t/d；•日产能力与日产水平的差别是：日产能力是应该生产的石油数量，日产水平是实际生产的石油数量。二者差别越小，说明油田开发工作做得越好。•平均单井产量——油田实际产量除以生产井数，ｔ/（ｄ井）；•综合气油比——实际总日产天然气量与实际总日产石油量之比，ｍ3/ｔ（或ｍ3/ｍ3）；•累计气油比——油田投入开发以来累计生产天然气量与累计生产石油量之比，ｍ3/ｔ（或ｍ3/ｍ3）；•采油速度——年采出油量与地质储量之比，它是衡量油田开采快慢的指标，%；•采油指数——采油井在单位生产压差下的日产油量，m3/(MPad)；•采出程度——油田某一时期累计采油量与地质储量之比，它反映油田储量的采出情况，%；•最终采收率——油田开发结束时累计采油量与地质储量之比，是衡量油田开发效果的指标，%；•日产水量——油田每天产出的水量，ｍ3/ｄ；•综合含水率——产水量与产液（油水混合）量之比，它反映油田的水淹程度，%；•日注入量——每天向油层注入的水量，ｍ3/ｄ；•注入程度——累计注入量与油层总孔隙体积之比，%；•注采比——注入量与采出量之比，小数；•目前地层压力——油田投入开发以后，某一时期测得的油层中部压力，MPa；•井底流动压力——原油从油层流到井底时所剩余的压力，简称流压，MPa；•饱和压力——在油层温度下，随地层压力下降，第一批气泡从油中分离出来时的压力，MPa；•总压差——原始地层压力与目前地层压力之差，MPa；•地饱压差——目前地层压力与饱和压力之差，MPa；•流饱压差——流动压力与饱和压力之差，MPa；•采油压差——目前地层压力与油井井底流动压力之差，MPa；•注水压差——注水井井底流动压力与注水井目前地层压力之差，MPa。一、油田开发综合调整的任务⒋改变开发方式，提高油田最终采收率，如由依靠天然能量开采方式调整为人工注水、注气或转换为三次采油开采技术。不同油田或同一油田的不同开发时期，调整的任务和目的是不相同的⒈原油田开发设计与实际开采情况出入较大，采油速度达不到设计要求，开发过程中出现了许多未预料到的问题，需要对开发设计进行调整和改动。⒉国民经济发展要求油田提高采油速度，增加原油产量，采取提高注采强度或加密井网等。⒊改善开发效果，延长稳产期或减缓油田产量递减，这种调整是大量的、经常性的。第七节油田开发调整二、油田开发综合调整的内容③开发方式调整。①立足现有井网层系的综合调整，主要为各种工艺措施调整；②井网层系调整；1、工艺技术措施综合调整(1)分层注水、分层采油；(2)采取水井调剖、油井堵水措施；(3)采取压裂、酸化等油层改造措施,提高较差油层的吸水能力和产油能力；(4)改变油水井的工作制度(包括关井)，调整注采压差，以改变液流方向，提高水驱波及体积。(5)改变采油方式，对自喷能力低的井转化为机械采油方式，通过提高排液量来减缓产量递减。2、井网层系调整(1)钻加密调整井补充开发井层系调整井加密调整井更新调整井(2)注水方式调整内部切割注水的切割距减小边外注水或边缘注水内部注水行列注水面积注水或辅助以点状注水进行强化注水线更加接近采油区，提高注水效率移动注水线(3)层系调整在开采过程中，一个层系中的各单层之间，由于注采不均衡产生了新的不均衡，需要进行层系调整。细分开发层系在原开发层系内进一步划出若干开发层系层系再组合把开发较差的单层组合在一起，形成独立的开发层系在进行层系调整时，仍然遵循开发设计中的原则。3、开发方式调整人工注水、注气开发方式三次采油开发方式天然能量开采方式第二部分油藏开发动态分析方法第一节试井分析方法第二节经验方法第四节油水井动态分析现场实际方法第三节物质平衡分析方法第二部分油藏开发动态分析方法油田动态分析的目的：认识油田开采过程中开发指标的变化规律油田动态分析的方法：试井分析方法、物质平衡方法、经验方法和数值模拟方法。完善开发方案或对原方案进行调整检验开发方案的合理性获得较好的开发效果动态分析的主要内容：①通过油田生产实际情况不断加深对油藏的认识，核实和补充各项基础资