第5-1章 油气田开发工程

20世纪60年代初期大庆油田采用
注水方式
• 三、面积注水 • 当油层的渗透率较低、分布不稳定，非均 质性比较严重，而又要求达到较高的采油速 度时，可以采用面积注水开发。 • 面积注水是指将注水井和生产井按一定的 几何形状和密度均匀地布臵在整个开发区上 进行注水和采油的系统。 • 这种注水方式实质上是把油田分割成许多更 小的单元。一口注水井和几口生产井构成的 单元称为注采井组，又称注水单元。 • 面积注水方式有以下三种组合类型：
3 开发层系的划分与组合
• （一）划分开发层系的目的 • 一个油田地下的油层通常不仅是一个层，而是 有许多个油层，有的十几层，几十层，而且每 个油层的性质又是不同的。有的油层渗透性好， 油层压力高，含油饱和度高；有的油层渗透性 差，压力低，含油饱和度也低。如果把这许多 油层不区别好与差放在一起进行开采，就会造 成有些层出油多，有些层出油少甚至不出油。
储量计算
二、天然气储量计算 • 天然气储量同石油一样分为三级：即探 明储量、控制储量和预测储量。 • 计算天然气地质储量的方法有：容积法、 物质平衡法等。
储量计算 天然气的可采储量
• 我国1988年1月4日发布的天然气储量规范，在涉 及到采收率时提出，根据气田开发的一般经验： *定容消耗式开采的气田采收率为80％~90％； *水驱气田为45％~60％； *致密气田为30％~50％； *凝析气田天然气采收率为65％~85％，凝析油为 40％。
德雷克油井 的发现。
一
油 1859-1930 气 二 田 开 1930-1940 发 第二次世界 三 简 大站。 史 1940-1950
四 “50％对50％” 协定 。 1950年至今
美国石油协会成立， 政府干预石油的开采 没有把油田看成一个整体， 与销售。 而是一块一块地开采。 钻井生产几乎是唯一的开发手段, 所研究的主要问题是关于井网密度
注水方式 • 四、不规则点状注水 • 当油田面积小，油层分布又不规则， 难于布臵规则的面积注水井网时，可采 用不规则的点状注水方式。例如小断块 油田，根据它的油层分布情况，选择合 适的井作为注水井，使周围的几口生产 井都受到注水效果，达到提高油井产量 的目的。
3 开发层系的划分与组合
• 油层的非均质性是影响多油层开发部署 和开发效果的最重要的因素。 • 合理地划分与组合开发层系是从开发部 署上解决多油层油田层状非均质性的基 本措施。
注水方式
注水方式
• 由于各个油田含油面积的大小。油层渗 透率的高低和连通情况各不相同，因此 需要根据油田各自的特点，选择适宜的 注水方式。 • 注水方式，就是注水井在油田上的分布 形式。概括起来，注水方式可分为边缘 注水、内部切割注水、面积注水和不规 则点状注水。
边缘注水适用的条件： 油田面积不大，构造比较完整，油层分布稳定，油田边部 与内部连通好，油层的流动系数较高，尤其是边缘地带的 油层有较好的吸水能力，保证注水压力有效地传递，水线 均匀地推进。
把油田看成一个整体来进行开发。 油藏驱动能量的学说；油层物理学
进一步建立了油田开发的理论基础， 1948年《油田开发科学原理》出版 同时进行了规模不断扩大的人工注水 开发实践。
油田开发事业进入了现代化的发展阶段
油气田开发工程
——它不仅是方法学，而且是指导油田开发决策的 学科。 ——是一门认识油气藏，运用现代综合性科学技术 开发油气藏的学科。 ——其基本内容：在油藏描述建立地质模型和油藏 工程模型的基础上，研究有效的驱油机制及驱动方 式，预测未来动态，提出改善开发效果的方法和技 术，以达到提高采收率的目的。
水的静 水压头
地层水和岩石 的弹性能量 气藏中存在的 各种天然能量 气体弹 性能量
气 藏 驱 动 类 型
利 用 天 然 能 量 开 发
1 气驱
2 弹性水驱
3 刚性水驱
1. 气 驱
利 用 天 然 能 量 开 发
驱动天然气产出的主要动力是气体的弹性能量（或叫压能）。 当气藏开采时，井底压力低于地层压力，在压差作用下，天 然气的体积膨胀，释放出弹性能量，驱动气体产出，这种依 靠气体弹性能量驱动天然气产出的气藏，叫做气驱气藏。
油 气 田 开 发 工 程 主 要 研 究 内 容
油气田的 早期评价
开发可行性研究；先导性试验
油气田的 开发设计 与全面开发
方案的局部 或全面调整
三、四次 采油
1 进行油气藏描述，建立 油气藏的实际地质模型。 2 选择合理的开采方式。 3 合理划分开发层系。 4 部署井网。 5 确定油气田合理的开发 速度及生产水平。 6 各种开发方案的计算。 7 确定油气田钻采工艺及 测井技术。 8 选择最佳的开发方案。 9 制定方案实施细则。
2． 弹 性 水 驱
利 用 天 然 能 量 开 发
驱动天然气产出的主要动力是气体的弹性能 量和地层水的弹性能量，弹性水驱作用发生在具 有边水或底水的气藏。弹性水驱作用的强弱与地 层水的体积大小和采气速度的高低有关。
储量计算
• 一、石油储量计算 • 什么叫石油储量？石油储量是指地下原 始状态下储存的油量。通常把这种储量 叫地质储量。 • 石油地质储量并不是都能开采出来，能 够开采出来的那部分叫可采储量。
储量计算
• 采收率是指在某一经济极限内，在现代工 程技术条件下，从油藏原始地质储量中可 以采出石油储量的百分数。 • 根据国内外不同驱动类型油藏采收率的 统计，一般认为： • 水压驱动油藏采收率为30％ ~ 50％； • 气顶驱动油藏采收率为20％ ~ 40%； • 溶解气驱动油藏采收率为10％ ~ 20％。
油田勘探开发程序
预探 含油气构造
详探
工业油气流 开发
油 气 田 开 发 概 念
依据详探成果和必要的生产性开 发试验，在综合研究的基础上对具有 工业价值的油气田，从油气田的实际 情况和生产规律出发，制订出合理的 开发方案并对油气田进行建设和投产， 使油气田按预定的生产能力和经济效 果长期生产，直至开发结束。
利 用 天 然 能 量 开 发
5. 溶 解 气 驱 动
利 用 天 然 能 量 开 发
油藏的驱油动力主要来源于原油中溶解气的膨胀。 当油层压力下降时，天然气从原油中逸出，形成 气泡，依靠气泡的膨胀，将原油驱向井底，这种 驱动方式叫溶解气驱。
6． 重 力 驱 动
利 用 天 然 能 量 开 发
油藏的驱油动力主要靠原油自身的重力，由 油层流向井底。这种驱动方式叫重力驱动。
利 用 天 然 能 量 开 发
3. 气 压 驱 动 油藏驱油动力，主要依靠气顶中压缩天 然气的弹性膨胀力，叫气压驱动。
利 用 天 然 能 量 开 发
4．弹性驱动
• 油藏驱油动力主要来源于油藏本身岩石和 流体的弹性膨胀力，这种驱动方式叫弹性 驱动。当油层压力降低时，岩石和流体发 生弹性膨胀作用，把相应体积的原油驱入 井底，这类油藏多数被断层和岩性所封闭。 • 它的生产特点是：由于弹性驱动能量很小， 油层压力和产量下降都很快。
边水 或底 水的 压力
利 用 天 然 能 量 开 发
1. 刚 性 水 压 驱 动
利 用 天 然 能 量 开 发
油藏驱油的动力，主要来源于有充足供水能 力的边水或底水的水头压力。这种驱油动力， 叫刚性水压驱动 。
2. 弹 性 水 压 驱 动 油藏驱油动力，主要依靠与油藏含油部分相连通 的广大水体的弹性膨胀。这种驱动方式叫弹性水 压驱动。
Ш级
预测储量
也叫可能储量，是在地震详查或用其他 方法提供的圈闭内，经过钻预探井获得 油气发现或油气显示之后，根据区域地质 和类比方法，用容积法估算的储量。 是制定评价钻探方案的依据。他只能估算 一个储量范围值，精度为20%~50%。
储量计算
•2．石油储量计算
a．容积法
是计算石油地质储量的主要方法，其公式为： • N。＝l00A· φ（l－Swi）ρ0／Boi h· • 式中 N。——石油地质储量，万吨； • A——含油面积，（千米）2； • h——平均油层有效厚度，米； • φ——平均有效孔隙度，以小数表示； • Swi——平均油层原始含水饱和度，以小数表示； • ρ0——平均地面原油密度，吨／米3； • Boi——平均原始原油体积系数。
储量计算
b．物质平衡法
• 是利用油田生产资料计算动态储量的一种方法。 它的基本原理是把油藏看成一个体积不变的容 器。当油田开采到某一时刻，采到地面上来的 油、气、水量，加上地下剩余的流体储量，等 于流体的原始储量。利用这种方法计算油、气 地质储量时，必须在油层压力明显下降1兆帕， 采出油量相当于可采储量的10％之后才可应用。 同时还要查明油藏驱动类型，取全取准各项油 藏资料和生产资料，并定期进行核算，才能不 断提高可靠程度。
利用天然能量开发
• 总起来说，一个油藏可能同时存在着两三种天 然能量。只是在不同的开发阶段，主要依靠的 驱油动力不同。油藏驱动方式是在变化的。 • 到1999年底，我国陆地及海上已经投产400 多个油田。从天然驱动能量来看，多数属于弹 性水压驱动、弹性驱动和溶解气驱，而刚性水 压驱动和气压驱动的油田很少。 • 也可以说，多数油田的天然能量不足，这就是 为什么我们把油田注水作为油田开发的一项基 本方法。
第五章 油气藏工程
1、储层的天然能量有哪些？ 2、储层分哪几类？精度多少？ 3、人工注水分哪几类？各自的特点？ 4、基础井网及其符合的条件？ 5、什么是历史拟合？为什么要进行？ 6、油田开发方案的基本内容？ 7、什么是滚动勘探开发？什么是油藏经营管理？二者有 什么异同？ 8、从程序上讲，油气田开发方案可分为哪几个阶段？
1．线性注水
注水方式
1：1 注水面积波及系数达到50 ％以上。
指生产井全面见水，开发单元内已被水淹的 面积与整个开发单元面积之比。
四点法注水
以生产 井为 中心包括周 围的注水井 而构成的注 水网格来命 名，在这个 网格中一共 有几口井， 就称为正几 点井网。
2．三角井网注水系统
注水方式
1:2
注水面积波及系数达到74％
5.1 油气藏工程原理及方法 天然能量
1 油田开发方式的选择
注入能量
2 储量计算
3 开发层系的划分与组合
4 油田开发井网部署
5 油藏数值模拟
5.1 油气藏工程原理及方法
原油自身 的重力
岩石和流 体的膨胀 力 油藏中存在的 各种天然能量
气顶气 的膨胀 力
油 藏 驱 动 类 型
1 刚性水压驱动
2 弹性水压驱动 3 气压驱动 4 弹性驱动 5 溶解气驱动 6 重力驱动
储量计算
天然气的可采储量
• 四川是我国天然气田开采历史最久的地 区，按经验统计法计算，裂缝气田采收 率为71％~90％，海上崖13-l气田预测经 济采收率为80％，基本上达到了规定要 求。
注水方式
一个油田如果存在着活跃的边水，天然 能量很充足，可以充分利用天然能量开 采。国内已投产的油田，多数天然能量 不足，多数油田都采用注水保持油层压 力开采。
注水方式
七 点 法 注 水
2．三角井网注水系统
注水面积波及系数达到74％
2：1
五 点 法 注 水
3．正方井网注水系统
注 水 方 式
注水面积波及系数为72％
1：1
3．正方井网注水系统
反 九 点 法 注 水
1：3
当边井见来自百度文库时，注水面积波及系数为74％；边井见水后关井， 角井继续生产直到见水时，注水面积波及系数为80％。
注水方式
1956年玉门老君庙油田最早采用
边缘注水示意图 （a）缘外注水；(b)缘上注水；（c）缘内注水
内部切割注水
注水方式
对于含油面积大、储量 丰富、油层性质稳定的 油田，可以采用内部切 割注水方式，利用注水 井排将油藏切割成几个 区块，每一块含油面积 （叫一个切割区）可作 为一个独立的开发单元， 按区块进行开发和调整。
储量计算
c.石油可采储量计算 • 可采储量不仅与油藏类型、储层及流体 性质、以及驱动类型等自然条件有关， 而且与油田开发方式、采油工艺技术和 生产管理水平等人为因素有密切关系。 • 从计算油田探明储量开始，就应当计 算可采储量，随着对油田地质认识的不 断深入，以及新的开采工艺技术的应用， 在多数情况下，采收率会随之提高。所 以应该定期动态地计算可采储量。 • 可采储量=原始地质储量*采收率
І级
也叫证实储量，是油气田在完成评价钻探 之后所计算的储量。计算的储量相对误差 不超过±10％。它是编制油气田开发方案、 决策开发建设投资和油气田生产分析的依据。
探明储量
储 量 分 三 级
大体控制含油气面积 70％以上，对油气 П级 藏的复杂程度、产能大小已经作出初步 评价。计算的储量相对误差不超过±50％。 控制储量 它是进一步进行评价钻探和编制中、长期 开发规划的依据。