油藏工程原理与方法

油藏工程原理与方法第一章油藏工程设计基础本节讨论：1、油藏相关的几个基本概念2、为什么选择注水？3、注水时间的确定。4、注采井网系统。第一章油藏工程设计基础1-4井网与注水方式油气藏：是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水（或气水）界面的油气聚集，是地壳中最基本的油气聚集单元。若圈闭中只聚集了石油，则称油藏；只聚集了天然气，则称气藏；二者同时聚集，则称为油气藏。油气藏的重要特点是在“单一的圈闭内”。这里“单一”的含意主要是指受单一的要素所控制，在单一的储集层中，在同一面积内，具有统一的压力系统和统一的油、气、水边界。如果不具备这些条件，即使是位于同一面积上的油气聚集，也不能认为是同一个油气藏。圈闭：是储集层中可以阻止油气向前继续运移，并在那里储存起来成为油气聚集的一种场所。也可以说圈闭是储集层中能聚集和保存油气的场所。或者更形象地说，圈闭是储集层能作为盛装油气的“容器”部分。三个基本要素：（1）储集层；（2）盖层；（3）一定的遮挡条件。圈闭的概念只强调了它具备油气聚集的条件，但圈闭中不一定都有油气，一旦有足够数量的油气进入圈闭，充满圈闭，或占据圈闭的一部分，便可形成油气藏。第一章油藏工程设计基础油气田：在一定地质构造（或地层）因素控制下的、同一产油气面积内的油气藏总和。一个油气田可能有一个或多个油气藏。在同一面积内主要为油藏的称为油田；若主要为气藏的则称为气田。含油气盆地：在地质历史上某一时期的沉降区，接受同一时期的沉积物，有统一边界，其中可形成并储集油气的地质单元。含油气盆地必须具备三个基本条件：①是一个沉积盆地；②在漫长的地质时期中，曾经不断沉降接受沉积，具备油气生成、运移和聚集的有利地质条件；③有工业性油气藏。第一章油藏工程设计基础为什么选择注水？注水之所以被广泛地应用于商业性开采石油，主要出于下列原因：（1）水易于获得；（2）水对于低相对密度和中等相对密度的原油是一种有效的驱替介质；（3）注水的投资和操作费用低，而利润大；（4）水注入地层相对容易；（5）水在油层中容易流动。第一章油藏工程设计基础1-4井网与注水方式一、油田注水时间1.早期注水油田投产同时进行注水，或在地层压力下降至饱和压力之前及时进行注水，使油层压力始终保持在饱和压力以上，或保持在原始油层压力附近。油层内为油水两相流动，油井产能较高，有利于保持较高采油速度和实现较长的稳产期。但油田投产初期的前期注水工程投资较大，对于地饱压差较大油藏不适用。特点：(1)油层内不脱气，原油性质保持较好；(2)油层内只是油、水二相流动，渗流特征清楚；(3)油井产能高——自喷期长(4)采油速度高——较长的稳产期，缺点：投产初期注水工程投资较大，投资回收期长。适用：地饱压差相对较小的油田，变形介质油田。第一章油藏工程设计基础1-4井网与注水方式一、油田注水时间2.晚期注水油田利用天然能量开发，进入溶解气阶段，后进行注水。油层内为油水、或油气水三相渗流，注水后油井采油指数不会有大幅度提高。但晚期注水方式使初期生产投资少，原油成本低。对原油性质好、面积不大且天然能量比较充足的油田可以考虑使用。特点：(1)驱动方式转为溶解气驱；——导致粘度↗、J↘、Qo↘、Rp↗(2)注水后，可能形成油气水三相渗流；——流动过程复杂(3)产量不能保持稳定；——对脱气后粘度升高、含蜡量高的油田渗流条件恶化优点：开发初期投资少，原油成本低。适用：原油性质好，天然能量足，中、小型油田。第一章油藏工程设计基础1-4井网与注水方式一、油田注水时间3.中期注水油田投产初期依靠能量开采，当油层压力下降到饱和压力以后，在生产油气比上升到最大值之前，在一定时机及时进行注水，将油层压力恢复到一定程度。在中期注水，油层压力保持的水平可能有两种情形：（1）使油层压力保持在饱和压力或略低于饱和压力，在油层压力稳定条件下形成水驱和混气驱油方式。如果保持在饱和压力，此时原油粘度低，对开发有利；如果油层压力略低于饱和压力（一般为15%以内），此时从原油中析出的气体尚未形成连续相，这部分气有较好的驱油作用。（2）通过注水逐步将油层压力恢复到饱和压力以上，此时脱出的游离气可以重新溶解到原油中，但原油性质却不可能恢复到原始状态，产能也将低于初始值，然而由于生产压差可以在幅度提高，仍然可使油井获得较高的产量，从而获得较长的稳产期。第一章油藏工程设计基础1-4井网与注水方式一、油田注水时间3.中期注水特点：(1)随注水压力恢复，地层压力略低于饱和压力，形成水驱混气油方式；(2)注水后，地层压力恢复到饱和压力以上，可获得较高产量。优点：初期投资少，经济效益好；可保持较长稳产期，不影响最终采收率。适用：地饱压差较大、天然能量相对较大的油田。第一章油藏工程设计基础1-4井网与注水方式二、注水时机的确定1.油田天然能量大小根据天然能量类型及大小，确定是否注水及注水时机。尽量利用天然能量，提高经济效益2.油田大小和对油田产量要求根据油田地质条件及储量大小，确定相应产量规模，结合技术经济确定注水时机。3.油田的开采特点和开采方式不同开采方式决定可能采用的不同注水时机。确定注水时机需要综合考虑原油采收率、产量和经济效益等因素。第一章油藏工程设计基础1-4井网与注水方式三、注水方式定义：注水井在油藏中所处部位和注水井与生产井之间比例及排列关系。1.边缘注水定义：把注水井按一定形式布置在油水过渡带附近进行注水。边缘注水分为三类：缘外注水、缘上注水和缘内注水。适用条件：（1）油田面积不大，中小型，油藏构造比较完整；（2）油层分布比较稳定，含油边界位置清楚；（3）外部和内部连通性好，油层流动系数高。第一章油藏工程设计基础图4-1缘外注水示意图（1）缘外注水注水井按一定的形式布在油田边界以外含水区内进行注水叫缘外注水。(图4-1)要求:含水区内渗透性较好,含水区与含油区之间不存在低渗透带或断层.第一章油藏工程设计基础1-4井网与注水方式（2）缘上注水注水井按一定形式布在油水边界线上或油水过渡带内进行注水叫缘上注水。（见图4-2）图4-2缘上注水示意图（3）缘内注水布在含油面积内进行注水叫边内注水。边内注水按注水井与采油井的排列关系分为边内切割注水和面积注水。(图4-3)油水过渡带地层渗透性差（高粘稠油带、低渗透遮挡层或在过渡带注水不适宜）。图4-3缘内注水示意图第一章油藏工程设计基础优点：①油水边界比较完整，水线推进均匀；②控制比较容易，无水采收率和低含水采收率高；③注水井少，注入设备投资少。边缘注水优点：1.要求不断移动注水线，形成油田多阶段开发，地面工程大；2.大量注入水流向含油边界以外，降低注入水利用率；3.受到注水井排影响的生产井排不多，仅仅靠边缘注水只能影响构造边部井，而要使构造顶部井生产，降低采油速度，延长开发年限。4.注入水利用率不高，一部分注入水向边外四周扩散；对于较大的油田，其顶部由于不能有效受到注入水能量补充，易形成低压区，出现弹性驱或溶解气驱，需要在油藏顶部辅以顶部点状注水，或采用环状注水。边缘注水局限性：第一章油藏工程设计基础2.切割注水（行列注水）(1)定义：利用注水井排将油藏切割成若干区块，每个区块可视为一个独立的开发单元，分区进行开发和调整。两排注水间可以布置三排、五排生产井。两排注水间的区域叫切割区。两个注水井排间的垂直距离称为切割距，其大小取决于油层连通状况、渗透率高低以及对采油速度的要求。切割区：两相邻注水井排间的区域。切割距：两相邻注水井排间的距离。(2)适用条件：①油层大面积分布，有一定的延伸长度；②注水井排与生产井排连通性好；③较好的流动系数。第一章油藏工程设计基础2、切割注水（行列注水）(3)优点：①根据地质情况，选择最佳切割方向及切割区的宽度；②便于修改原来的注水方式；切割注水——面积注水③可以优先开采高产地带，使产量达到时间要求。(4)缺点：①不适应非均质严重的油田——水线推进不均匀②注水井间干扰大—吸水能力降低第一章油藏工程设计基础第一章油藏工程设计基础3.面积注水(1)定义：将注水井和油井按一定几何形状和密度均匀地布置在整个开发区上进行注水和采油的系统。一口注水井和几口生产井构成的单元称为注采井组，又称注采单元。(2)适用条件：①油层分布不规则，延伸性差；②油层渗透性差，流动系数低；③面积分布大，构造不完整，断层分布复杂；④适用于强化采油。第一章油藏工程设计基础3.面积注水面积注水分为：四点法、五点法、七点法、九点法和直线排状面积注水方式。下面讨论常用的面积井网系统(3)优点：①所有生产井置于注水井第一线，有利于油井受效；②注水面积大，受效快；③油井有多向供水条件，采油速度高；④便于调整。第一章油藏工程设计基础面积井网布置系统特征参数：M－生产井数与注水井数之比.F－每口注水井控制的面积.S－钻井密度(每口井的控制面积)－井网密度井网形状：三角形井网正方形井网第一章油藏工程设计基础第一章油藏工程设计基础第一章油藏工程设计基础第一章油藏工程设计基础四、注采井网的面积波及系数1波及系数：注水开采条件下，油井见到注入水时，被注入水波及到的储层面积占井网面积的比值。——在水井与油井之间存在压力分布，相应的流线分布；——在均匀井网内，连接注水井与生产井的一条直线形成主流线，其压力梯度最大；——注入水首先沿主流线突破，井壁上各点不是同时见水；——波及系数与流度比的影响很大。2、研究方法物理模拟：电解模型、X-射线造影、CT等。数学解析法——研究油水接触界面移动规律数值模拟法。第一章油藏工程设计基础四、注采井网的面积波及系数第一章油藏工程设计基础四、注采井网的面积波及系数第一章油藏工程设计基础四、注采井网的面积波及系数第一章油藏工程设计基础四、注采井网的面积波及系数第一章油藏工程设计基础第一章油藏工程设计基础第一章油藏工程设计基础六、井网密度1.确定合理井网的原则（1）较高的水驱控制程度；（2）适应差油层特点，达到一定采油速度；（3）保证有一定的单井控制储量；（4）较高经济效益。（1）数值模拟方法；（2）统计分析法等2.合理井网确定的方法第一章油藏工程设计基础