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第三章-油田开发方式的确定

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第三章 油田开发方式的确定第一节 驱动方式的选择第二节 开发层系的划分与组合第三节 油田注水方式的选择第四节 开发井网部署由于实际油田是千差万别的,各种各样的,因而很难用统一模式来确定其开发方式,必须因时因地具体等待。一个油田在地质 — 物理模型建立之后,可以有许多方式用来开采,究竟那一种最佳则需要通过综合研究评价来确定。我国已发现的油藏可划分成十类,各类的开发原则可概括如下:油藏压力必须大于饱和压力开采 选择早期注水方式开采 稳产期采出可采储量的 60%实施低污染的钻井、完井措施 早期压裂改造油层 具备注水注气条件的,应保持油藏压力开采3. 气顶油藏 充分利用天然气顶的能量 严格防止油气互窜 论证射孔顶界位置4. 边底水油藏 充分利用边底水的能量 注意边底水的锥进和舌进5. 裂缝性层状砂岩油藏 搞清裂缝发育规律和方向 如需注水,考虑沿裂缝走向布注水井6. 砾岩油藏 通常采用注水方式开发 注水压力小于地层破裂压力 加大注采井数比7. 高凝油、高含蜡及析蜡温度高的油藏 注意保持油层和井筒温度 注水井投注前实施加热预处理 采油井注意控制井底压力,防止井底附近大量脱气8. 凝析气藏及带凝析气顶的油藏当凝析油含量 >200g/采取保压开采,气、循环注气当凝析油含量 o>用热采方式开采(蒸汽吞吐、蒸汽驱或火烧油层)o<用加密井网注水抽油方式开采第一节 驱动方式的选择 开发方式的种类: 天然、人工。 选择开发方式的原则:既要合理地利用天然能量又要有效地保持油藏能量(如注入流体等)以满足对开采速度和稳产时间的要求。 油藏经营原则:开发油田应主要是从取得最大经济利润及资金加速周转出发,总是尽量减少投资,充分利用天然能量,进行油田衰竭式开发 (天然水驱,然后再辅之第二、第三次采油。同时还要满足国家宏观经济发展的需求。选择的方法:必须进行区域性的调查研究,需要了解整个水压系统地质、水文地质特性和油藏本身的地质 — 物理特征 :油田有边水还是底水,有无液源供给区,中间是否有断层遮挡,岩相变异,尤其是含油边缘附近的渗透性好坏,边底水是否活跃都会影响天然水驱的利用。油田有无气顶及其大小,油层顶部渗透性是否好,若垂直渗透率高,油层比较陡峭则有利于气顶膨胀及次生气顶的形成,溶解气逸出向气顶补充,有利于建立气压驱动。 在选择压力驱动时,应该对地质、工程及经济全面加以分析考虑,对于采取不同方式所能获得烃类的最终采收率及经济效果予以论证,从而确定其必要性、可靠性,确定注入剂的类型。此外,还应结合流体性质、储层孔隙结构、粘土矿物成分,确定注入剂标准及添加剂、注入的程度。 推荐的驱动方式 :由于水的来源广、价格便宜、易于处理、水驱效果一般较溶解气驱、重力驱好,故凡是有条件的油田,我国都采用注水开发,并取得显著的经济效果。第二节 开发层系的划分与组合开发层系划分的目的与原因开发层系划分的意义和原则开发层析具体的划分方法开发层系划分的步骤影响开发层系划分的因素 一般来说:1、随着开发层系内油层层数和厚度的增加,油层动用厚度和出油好的厚度明显减少,油层采油强度下降,采收率下降。2、开发层系内高低渗透率油层不同的厚度比例。对开发效果影响大。3、开发层系内不同渗透率、不同粘度油层、不同组合对开发效果影响很大。1)层系一开始就细分,多套井网分采不同的油层,少搞分层作业,实现较高的波及系数。如美国2)初期层系划分得粗一些,少钻井,多搞分层开采作业,提高注水波及面积。后期根据需要,多井网分采各层。如前苏联;我国的砂岩油田多为陆相沉积,具有多物源、多旋回、岩性物性变化大、非均质严重的特点,多采用粗分层,后期调整。四、具体的划分方法有两种:表 3我国砂岩油田层系的划分层系套数 油田个数 代表性油田1 49 扶余、杏树岗、魏岗2 9 克拉玛依、喇嘛甸、江汉习二区3 7 老君庙、埕东、钟市、萨尔图北一区4 4 河南下二门、双河5 4 胜索二区、王家岗表 3前苏联几个大油田开发层系的划分油田名称 开发年代 层系套数每套层系内层数 厚度( m)杜依玛兹油田 40年代 3 1~ 3 3~ 20姆罕若夫油田 50年代 2 5~ 6 14罗马什金油田 50年代 2 1 5~ 15萨马特洛尔油田 70年代 5 2~ 7 7~ 11五、开发层系划分的步骤: 1.研究油砂体特性及对合理开发的要求,确定开发层系划分与组合的地质界限 2.通过单层开采的动态分析,为合理划分层系提供生产实践依据 3.确定划分开发层系的基本单元 4.综合对比不同层系组合的开发效果,选择最优的层系划分与组合方案1.研究油砂体特性及对合理开发的要求,确定开发层系划分与组合的地质界限 我国油田开发实践表明,我国陆相沉积油层含油最小的基本单元为油砂体。因此,通过分层对比,定量确定特性参数后,应查明油砂体的大小,以此为核心,进行储油层研究。 在研究时,应注意: ( 1)分析油层沉积背景、沉积条件、类型和岩性组合(研究以油层为单元),通常油层沉积条件相近,油层性质也就相近。在相同井网、注水方式下,开采特点也大体一致。故将沉积条件相近的油层组合成一套井网进行开发。 ( 2)研究油层内的韵律性,以便细分小层。 ( 3)从油砂体研究入手,来认识油层分布形态和性质。2.通过单层开采的动态分析,为合理划分层系提供生产实践依据 从油井的分层试油、试采,尤其是分层测试等,了解各小层的生产能力、地层压力及其变化。 应用模拟法、水动力学法、经验统计法等,确定各小层的采油指数与地质参数之间的相互关系,合采时采油指数下降值与 值。 根据油砂体的工作状况,其所占储量的百分比,采油速度的影响,采出的程度的状况等,可对层系的划分作出决断。3.确定划分开发层系的基本单元 根据开发层系划分的原则,确定开发单元。该单元既可独立开发,也可几个组合在一起作为一个层系开发。因此,每个单元的上、下隔层必须可靠,具有一定的储量和生产能力。4.综合对比不同层系组合的开发效果,选择最优的层系划分与组合方案 在层系划分及组合以后,必须采用不同的注采方式及井网,分油砂体计算其开发指标,综合对比不同的组合方式下的开发效果,从开发要求出发,确定最优方案。其主要衡量的技术指标是: ( 1)不同层系组合所能控制的储量; ( 2)所能达到的采油速度、分井生产能力和低产井所占百分数; ( 3)无水期采收率 ( ( 4)不同层系组合的钢材消耗及投资效果等指标。六、影响开发层系划分的因素 由于油藏地质条件和油层物理及油藏流体性质的差异,开发、采油工艺技术及地面环境的情况等都会影响开发层系的划分,总结影响开发层系划分的因素主要为下面几点。 ( 1)油气储集层的物理性质; ( 2)石油和天然气的物理化学性质; ( 3)烃类相态和油藏驱动类型; ( 4)油田开发过程的管理条件; ( 5)井的开发工艺和技术 ; ( 6)地面环境条件。 多油层油田如果具有下列地质特征时,不能够用一套井网开发: ( 1)储油层岩性和特性差异较大,如泥岩和砂岩; ( 2)油气的物理化学性质不同,如高粘、低粘; ( 3)油层的压力系统和驱动方式不同; ( 4)油层的层数太多,含油井段过长。第三节 油田注水方式的选择一、为什么要注水? 原因 :当油田依靠天然能量开采时,存在一定的问题,主要表现为:( 1)多数油田的天然能量不充足,同时局限性大,不易控制,作用时间短;( 2)能量发挥不均衡,一般初期大,油井高产,但很快递减,不能实现稳产;( 3)油田的调整和控制困难;( 4)采收率较低。注水开发油田的主要 优点 :( 1)能保持高产,注水保持地层压力,可以保持较高压差生产,因而产量高;( 2)驱油效率高,高压注水,水可将油层中的油驱向生产井底;( 3)容易控制和调整;( 4)采收率高,砂岩油田溶解气驱采收率为 15~ 31%,而水压驱动则可为 36~ 60%。碳酸盐油田溶解气驱采收率平均为 18%,而水压驱动采收率可达 44%。( 5)经济效果好。二、如何注水?注水时间的选择1、不同时间注水油田开发的特点2、注水时机的选择注水方式的确定1.边缘注水2.切割注水法3.面积注水三、注水时间的选择在注水的时间上,从发展的倾向来看,以早注比晚注的主张多,而在注水的具体界限上常考虑两个因素:1)压力因素;2)油藏渗透率及几何形态的情况。1.早期注水 (or 期注水的 特点 是在地层压力还没有降到饱和压力之前就及时进行注水,使地层压力始终保持在饱和压力以上。一般投产后 1~2年,有的可能更早。由于地层压力高于饱和压力,油层不脱气,原油性质较好,注水后,随着含水饱度增加,油层内只是油水两相流动,其渗流特征可由油水两相相对渗透率曲线所反映。 油田早期开始注水有以下 优点 :1)可延长自喷采油期及提高自喷采油量;2)可减少产水量;3)可采用较稀的生产井网;4)可提高油井产油量;5)可减少采出每吨原油所需的注水量;6)可以提高主要开发阶段的采油速度;7)使开发系统灵活并易调整。 缺点 :油田初期注水工程投资较大,投资回收期长,所以早期注水不是对所有油田都适合的,对原始地层压力高,饱和压力低的油田更是如此 。2.晚期注水 (油田开发初期先依靠天然能量开采,地层压力将逐渐降到饱和压力以下,进入溶解气驱之后再进行注水开发。 优点 :初期生产投资少,原油成本低。对原油性质较好,面积不大,具有天然能量比较充足的中、小油田可以采用考虑采用。 缺点 :注水后,地层压力回升,但也只是在低水平上保持稳定 ;采油指数不会有大的提高 ;油田产量不可能稳产,自喷开采期也较短。 3.中期注水 (点 :中期注水方式介于上述两者之间,即投产初期依靠天然能量开采,当地层压力下降到低于饱和压力后,在气油比上升到最大值之前注水。此时油层中将由油、气两相流动变为油气水三相流动,随着注水恢复压力,可以有两种情况。一种情形是压力恢复到一定程度,仅低于饱和压力,在地层压力稳定条件下,形成水驱混气驱动方式。当从原油中析出的气体尚未形成连续相时,这部分气体有一定驱油作用。有助于提高采收率。另一种情况是通过注水,将地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,但其过程并不可逆,溶解气油比和原油性质均不可能恢复到初始情况,产能低于初值。但在地层压力高于饱和压条件下,将井底流压降到饱和压力下,尽管采油指数较低,然而由于采油井的生产压差大幅度提高,也可能使油井获得较高的产量,从而获得较长的稳产期。 上述两种初期利用天然能量开采,在一定时机及时注水开发的方法、初期投资少,经济效益好,也可能保持较长的稳产期,并不影响最终采收率。对地饱压差较大,天然能量相对大的油田较适用。四、注水时机的选择1.油田天然能量的大小总的一个原则就该是满足油田开始的前提下,尽量利用油田的天然能量,尽可能减少人工能量的补充。2.油田的大小和对油田的产量要求对小油田,由于储量少,产量不高,一般要求高速开采,不一定追求稳产期长,因此也就没有必要强调早期注水。但对大油田,由于必须强调保持较长时间原油产量的稳定,所以油田开发的方针和对产量的要求不同,对注水时间的选择亦不同。3.油田的开采特点和开采方式不同油田由于地质特点不同,其开采特点及开采方式的选择对注水时间的确定也是有关系的。自喷开采,就要求注水时间相对早一些,压力保持水平相对高一些。有的油田原油粘度高,油层非均质性严重,自喷很困难,只能采用机械采油方式,地层压力就没有必要保持在原始地层压力附近,就不一定采用早期注水。有的油田地层压力很高,压力系数可达 推迟注水。总之,注水时间的选择是一个比较复杂的问题,既要考虑到油田开发初期的效果,又要考虑到油田中后期的效果,必须在开发方案中进行全面的技术经济论证,在不影响油田开发效果和完成宏观计划的前提下,适当推迟注水时间,可以减少初期投资,缩短投资回收期,有利扩大再生产,取得较好的经济效益。五、、注水方式的确定 依据 : 一个油田注水方式的选择总的来说是根据国内外油田的开发经验与本油田的具体特点来定,针对不同的油田地质条件选择不同的注水方式,特别是油层性质和构造条件,是确定注水方式的主要地质因素。 概念 : 注水方式:注水井在油藏中所处的部位和注水井与生产井之间的排列关系。 种类 : 目前国内外油田应用的注水方式归纳起来主要有四种: 边缘注水 ( 切割注水( 面积注水 (点状注水 ( 优点:1)可根据油田地质的特征,选择切割注水井排形式、最佳方向及切割距;2)可根据开发期间得到油田详细地质构造等资料,修改所采用的注水方式;3)可优先开采高产地带,使产量很快达到设计水平;4)在油层渗透性有方向性时,用切割井网控制注入水的流向,可得到较好的开发效果;这是因为水驱方向是一定的,只要弄清渗透率变化的主要方向,即可控制注水流动方向。5)切割区内的油井普遍受到水驱的效果。 局限性: 1)不能很好地适应油层的非均质性,在非均质严重的情况上,两侧水线不一定在中间井排汇合。尤其是油层性质平面上变化较大时,有时可造成注水井钻到低产区,油井钻在高产区,使注采系统不完善; 2)注水井间干扰大,单井吸水能力较面积注水低; 3)注水井排两侧地质条件不相同,会出现区间不平衡,加剧平面矛盾; 4)当几排井同时生产时,内排井生产能力不易发挥,外排井生产能力大,但见水也快; 5)实施的步骤复杂,需要研究逐排生产井合理开关界限等。 切割的方式 可分为:纵切割、横切割、环状切割、分区切割等,如图 3们的注水井成排状或链状分布,两排注水井间夹三至五排生产井,生产井排数成奇数。两排注水井之间的面积作为一个开发区。油田注水井排被分割成为数块,各块进行独立开发,或者以注水井为界,将油田分割成多块,各块单独考虑生产井排一至三排等。这时,切割注水井网要求确定切割距,生产井排数,排距和井距等因素,以实现切割注水井排上形成注水线。因此,注水井排投产过程要经历排液(即生产一段时间)、拉水线和全面注水等试验阶段。 实例 :国内外已有一些大油田采用切割注水,如苏联的罗马什金油田, 如我国的大庆油田。第三节 油田注水方式的选择横切割注水 轴线切割注水 中心注水轴线与边缘同时注水 中心 、 腰部 、 边缘注水图 3种切割注水方式示意图 ( △ — 注入井 ● — 生产井 )影响井网密度的因素 地层物性和非均质性 原油物性 开采方式和注水方式 油层埋藏深度 其他地质因素关于油层注气 在 油层注气 方面,通常采用两种方法: 1)顶部注气 ( 2)面积注气 (后一方法是与面积注水相似的。 在进行顶部注气时,油层倾角不宜小于 10~ 20° ,以利油气重力分离,油层渗透性不能太差,特别要求均匀,原油粘度与气体相比不能太大,油层厚度也不宜太大(经验认为 2~ 15否则注气后,易形成气窜。 注气和天然气压驱动在油气粘度相差太大时,易于形成气窜,特别是在岩性变化大时,形成气窜的可能性更大。因此,注入剂的耗量较注水时大,注气常需高压压缩机,地面设备复杂,气体资源也是一个问题,这是我国目前实行此法的主要障碍。但对于粘土多,尤其是水敏性粘土多的储层,采用注气法能够达到的采收率比其它驱动方式高得多。思 考 题1.开发层系划分的目的。2.影响开发层系划分的因素有哪些。3.切割注水的条件及特点。4.将反九点井网改为五点井网(只能将生产井改为注水井)。并说明各井网特征。5.将反四点井网改为七点井网(只能将生产井改为注水井)。并说明各井网特征。6.何为井网密度?写出影响井网密度的因素并简述各因素是怎样影响井网密度的。7.已知某油藏面积 5质储量 2300× 104t,油藏埋藏深度 3000m,单井投资 180万元,原油价格 1800元 /t,投资贷款利率 6%,驱油效率 46%,主开发期 10年,采出程度 30%。求该油田的合理井网密度和极限井网密度。思考题思考题
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