生产测井原理第一章

生产测井原理第一章
本章要紧论述与生产测井相关的油气开发基础，包括油田开发方案设计、渗流、多相管流、采收率提高及油气水物性运算等内容。

第一节油田开发
一个含油气构造通过地质、地震、钻井、测井等一系列勘探发觉工业油流后，接着就要进行详探并逐步投入开发。

油田开发指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田，从实际和生产规律动身，制订出合理的开发方案，对油田进行建设和投产，使油田按预定的生产能力和经济成效长期生产，直至开发终止。

油田的正规开发要紧包括三个时期：
〔1〕开发前的预备时期：包括详探、开发试验等；
〔2〕开发设计和投产：其中包括油层研究和评判、开发井部署、射孔方案制订、注采方案制订和实施；
〔3〕方案调整和完善
详探是运用各种可能的手段和方法，对含油构造或者一个预定的开发区取得必要的资料，进行综合研究，力求搞清要紧地质情形和生产规律，并运算出开发储量为编制开发方案作预备。

油田开发方案的制订和实施是油田开发的中心环节，必须切实、完整地对各种可行的方案进行详细制订、评判和全面对比，然后确定出符合油田实际，技术上先进，经济上优越的方案。

然而在油田实际开发前不可能把油田地质情形认识的专门清晰，这就不可幸免地在油田投产后，会在某些问题上显现一些原先估量的不足之处，其生产动态与方案设计不符合。

因而在油田开发过程中必须不断地进行调整。

因此整个油田开发的过程也确实是一个不断重新认识和不断调整的过程。

一、油田开发前的预备时期
1.详探时期的要紧任务是：
〔1〕以含油层系为基础的地质研究：要求弄清全部含油地层的地层层序和其接触关系，各含油层系中油、气、水层的分布及其性质。

专门是油层层段中的隔层和盖层的性质必须搞清。

同时还应注意显现的专门地层，如气夹层、水夹层、高压层、底水等。

〔2〕储油层的构造特点研究：要求弄清油层构造形状，储油层的构造圈闭条件，含油面积及与外界连通情形〔包括油气水分布关系〕，同时还要研究岩石物性、流体性质以及油层的断裂情形、断层密封情形等。

〔3〕分区分层组储量及可采储量运算。

〔4〕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的确定。

〔5〕油井生产能力和动态研究：了解油井生产能力、出油剖面、递减情形、层间及井间干扰情形。

关于注水井必须了解吸水能力和吸水剖面。

〔6〕探明各含油层系中油气水层的分布关系，研究含油地层的岩石物性及所含流体的性质。

完成上述任务要进行的要紧工作有地震细测、详探资料井和取芯资料井、测井、试油试采分析化验研究等。

地震细测工作：在预备开发地区应在原先地震测试工作的基础上进行加密地震细测。

通过对地震细测的资料说明落实构造形状和断裂情形〔断层的走向、落差、倾角等〕，为确定含油带圈闭面积、闭合高度提供依据。

关于断块油藏要紧弄清断块的大小分布及组合关系，并结合探井资料作出油层构造图和构造剖面图。

详探资料井：详探工作中最重要和最关键的工作是打详探井，直截了当认识地层。

详探工作进展快慢、质量高低直截了当阻碍开发的速度和开发设计的正确与否。

因此关于详探井的数目的确定、井位的选择、钻井顺序及钻井过程中必须取得的资料等都应做出严格的规定，并作为详探设计的要紧内容。

详探井的密度应以尽量少的井而又能准确地认识和操纵全部油层为原那么来确定。

在一样简单的构造上井距通常在两公里以上，但在复杂的断块油田上一口探井操纵的面积在2~1平方公里甚至更小。

详探井的重要任务是认识含油层的分布和变化，但同时还要兼顾探边、探断层工作。

探井可能成为今后的生产井，因此和以后生产井井网的衔接问题也必须予以考虑。

详探井的布置原那么是结合不同的地质构造、具体研究确定。

通过详探井录井、测井说明、岩心分析和详细的地层对比，弄清油层的性质及分布，为布置生产井网提供地质依据。

同时，对要紧隔层进行对比，对其性质进行研究，为划分开发层系和生产层段提供依据。

在断裂复杂地区还应对断层性质进行研究并作出详细评判。

在通过系统取芯分析和分层试油及了解到分层产能后，能够确定出有效厚度下限，从而为运算储量打下基础。

油井试采：油井试采是油田开发前必不可少的一个步骤。

通过试采要为开发方案中某些具体技术界限和指标提出可行的确定方法。

通常试采是分单元按不同含油层系进行的。

要按一定的试采规划，确定相当数量能够代表这一地区、这一层系特点的油井，按生产井要求试油后，以较高的产量、较长时期地稳固试采。

试采井的工作制度以接近合理工作制度为宜，不应过大也不应过小。

试采期限的确定要视油田大小而有所不同。

总的要求是要通过试采暴露出油田在生产过程中的矛盾，以便在开发方案中加以考虑和解决。

试采的要紧任务是认识：a.油井生产能力，专门是分布稳固的好油层的生产能力以及产量递减情形；b.油层天然能量的大小及驱动类型和驱动能量的转化，如边水和底水的活跃程度等；c.油层的连通情形和干扰情形；d.生产井的合理工艺技术和油层改造措施。

此外，还应通过试采落实某些阻碍开采动态的地质构造因素：边界阻碍、断层封闭情形等，为合理布井和确定注采系统提供依据，为此，除了进行生产性观看和生产测井外，还须进行一些专门的测试，如探边测试、井间干扰试验等。

通常情形下试采应分区块进行，因为试采的总目标是暴露地下矛盾、认识油井生产动态。

因此，油井的生产要有充分的代表性，既要考虑到构造顶部的好油层、高产井，也要兼顾到边缘的差油层，同时必须考虑到油水边界、油气边界和断层边界上的井，以探明边水、气顶及断层对生产带来的阻碍。

在纵向上试采层段的选择应照管到各种不同类型的油层，专门是关于纵向上变化大的多层油藏，层间岩性变化大，原油性质不同，油气水界面交错，天然能量差别大等，也应尽可能地分析有一定的试采井，以便为今后确定开发层系
和各生产层段的产能指标，提供可靠依据。

2.油田开发生产试验区和开发试验
通过试采了解到较详细的地质情形和差不多的生产动态后，为了能够认识油田在正式投入开发以后的生产规律，关于预备开发的大油田、在详探程度较高和地面建设条件比较有利的地区，第一划出一块面积，用正规井网正式开发作为生产试验区，是开发新油田必不可少的工作。

生产试验区也是油田上第一个投入生产的开发区，除了担负进行解剖任务之外，还有一定的生产任务。

(1)生产试验区的要紧任务
1)研究要紧地层
要紧研究油层小层数目；各小层面积及分布形状、厚度、储量及渗透率大小和非均质情形，总结认识地层的变化规律；研究隔层性质、分布规律；进行小层对比，研究其连通情形。

2)研究井网
研究布井方式，包括合理的切割距大小、井距和排距大小以及井网密度；研究开发层系划分的标准以及合理的注采层段划分方法；研究不同井网和井网密度对油层的认识程度以及对各类油砂体对储量的操纵程度；研究不同井网的产量和采油速度以及完成此任务的地面建设及采油工艺方法；不同井网的经济技术指标及评判方法。

3)研究生产动态规律
研究合理的采油速度及最大有效产量，油层压力变化规律和天然能量大小，合理的地层压力下降界限，驱动方式及保持地层能量的方法。

研究注水后油水井层间干扰及井间干扰，观看单层实进、平面水窜及油气界面与油水界面的运动情形，把握水线形成及移动规律，各类油层的见水规律。

4)研究合理的采油工艺及技术以及增产和增注措施〔压裂、酸化、防砂、降粘〕的成效。

(2)开发试验区应包括的要紧内容
1)油田各种天然能量试验：包括弹性能量、溶解气的能量、边水和底水能量、气顶气膨胀能量，应认识其对油田产能大小的阻碍，对稳固产的阻碍，不同天然能量所能取得的各种采收率及各种能量及驱动方式的转化关系等。

2)井网试验：包括各种不同井网和不同井网密度所能取得的最大有效产量和合理的生产能力，不同井网的产能变化规律等。

3)采收率研究试验和提高采收率方法试验：不同开发方式下各类油层的层间、平面和层内的干扰情形，层间平面的波及效率及油层内部的驱油效率以及各种提高采收率方法的适用性及成效。

4)阻碍油层生产能力的各种因素和提高油层生产能力的各种增产措施及方法试验：阻碍油层产能的因素是专门多的，例如边水推进速度、底水锥进、地层原油脱气、注入水的不平均推进，存在裂缝带等。

而作为提高产能的开发措施应包括油水井的压裂、酸化、大压差强注强采等。

5)与油田人工注水有关的各种试验：合理的切割距、注采井排的排距试验，合理的注水方式及井网，合理的注水排液强度及排流量、注水时刻及注采比，无水采收率及见水时
刻与见水后出水规律的研究等。

其它还有一些专门油层注水，如气顶油田注水、裂缝油田注水、断块油田注水及稠油注水、低渗透油层注水等。

6)稠油热采、注蒸汽及混相驱替实验。

在试验过程中，生产测井的要紧目的是确定分层产液量及性质，在注入井中确定吸水层位及吸水剖面、吸汽剖面，检查射孔成效等。

总之各种开发试验应针对油田实际情形提出，而在油田的开发过程中必须始终坚持试验，因为开发过程本身确实是一个不断深入进行各种试验的过程。

详探及油田开发的预备时期的各项工作在油气勘探开发的过程中，构成一个独立的不能忽视的时期，是保证油田能科学合理开发所必须通过的时期，两者可能相互交替进行，如井的布置要穿插进行，注采工程要穿插进行等。

二、开发方案设计
油田开发方案是在详探和生产试验的基础上，通过充分研究后，使油田投入长期和正式生产的一个总体部署和设计。

开发方案的优劣决定着油田今后生产的好坏，涉及国家资金、人力投入及经济效益等。

油田开发方案应包括的内容有:油田地质情形；储量运算；开发原那么；开发程序；开发层系、井网、开采方式、注采系统；钻井工程和完井方法；采油工艺技术；开采指标；经济效率；实施要求。

测井和生产测井技术始终贯穿在各个环节中。

1.油田开发方针和原那么
油田开发必须依据一定的方针进行，其正确与否直截了当关系到油田今后生产的经济效益。

正确的油田开发方针应依照油田具体情形和长期体会及国民经济的进展要求制订。

开发方案编制不能违抗这些方针。

开发方针的制订应考虑如下几方面的关系：〔1〕采油速度；〔2〕油田地下能量的利用和补充；〔3〕采收率大小；〔4〕稳产年限；〔5〕经济成效；〔6〕工艺技术。

在编制开发方案时，必须依据这一方针，制订与之相适应的开发原那么，这些原那么应对以下几方面的问题作出具体规定。

1）规定采油速度和稳产期限
2）规定开采方式和注水或强采方式
规定利用什么驱动方式采油，开发方式如何转化〔如弹性驱转溶解气驱再转注水、注气或注蒸汽、聚合物等〕。

假如决定注水，应确定是早期注水依旧后期注水。

3）确定开发层系
一个开发层系，是由一些独立的，上下有良好隔层，油层性质相近，驱动方式相近，具备一定储量和生产能力的油层组合而成。

它用独立的一套井网开发，是一个最差不多的开发单元。

当我们开发一个多层油田时，必须正确地划分和组合开发层系。

一个油田要用哪几套层系开发，是开发方案中的一个重大决策，是涉及油田差不多建设的重大性技术问题，也是决定油田开发成效的专门重要的因素。

如何划分和确定开发层系在下一小节中将作类门讨论。

4）确定开发步骤
开发步骤是指从布置基础开始，一直到完成注采系统、全面注水和采油的整个过程中
所必经时期和每一步的具体作法。

a.基础井网布置：基础井网是以某一要紧含油层为目标而第一设计的差不多生产井
和
注水〔汽、气等〕井。

它是进行开发方案设计时，作为开发区油田地质研究的井网。

研究时要进行准确的小层对比工作，作出油砂体的详细评判，为层系划分和井网布置提供依据。

b.确定生产井网和射孔方案：依照基础井网，待油层对比工作做完以后，全面部署各层系的生产井网，依据层系和井网确定注采井别，进行射孔投产；
c. 编制注采方案：全面打完开发井网后，落实注采井别，确定注采井段，编制注采方案。

5〕确定合理的布井原那么
合理布井要求在保证采油速度的条件下，采纳井数最少的井网最大限度地操纵地下储量以减少缺失，并使绝大部分储量处于水驱〔气、汽驱〕范畴内。

6〕确定合理的采油工艺
三、开发层系划分
国内外已开发的油田，大多数是非均质多层油田。

由于诸油层在纵向上的沉积环境不可能完全一致，因而油层特性自然会有所差异，因此开发过程中层间矛盾的显现也不可幸免。

假设高渗透层和低渗透层合采，那么由于低渗透层的流淌阻力大，生产能力往往受到限制，低压层和高压层合采，低压层往往不出油，甚至高压层的油有可能穿入低压层。

在水驱油田，高渗透层往往会专门快水淹，合采时会使层间矛盾加剧，显现油水层相互干扰造成开发被动，严峻阻碍采收率。

在注水油田中，要紧油层出水后，流淌压力不断上升，全井的生产压差越来越小。

如此注水不行的差油层的压力可能与全井的流压相近，因而出油不多甚至无油产出，在逆压差较大时还会显现高压含水层的油和水往油层中的倒流现象。

这确实是见水层与含油层之间的倒流现象，如图1—1所示。

这一现象利用流量计测量结果能够区分。

因此只有合理划分开发层系才能充分发挥各要紧出油层的作用，提高采油速度，缩短开发时刻并提高差不
多投资的周转率。

确定了开发层系，一样就确
定了井网的套数。

多层油田的油层参数往往高
达几十个，开采井段有时可达数百米。

采油工
艺的任务在于充分发挥各油层的作用，使它们
吸水平均和出油平均，因此往往必须采取分层
注
水、分层采油和分层操纵的措施。

目前的分层
技术还不可能达到专门高的水平，因此就必须
划分开发层系，使一个生产层内部的油层不
致过多，井段不致过长，更好地发挥工艺手段图1-1 倒流现象示意图
的作用。

1.划分开发层系的原那么
划分开发层系，确实是把特点相近的油层合在一起，用一套井网单独开采，划分开发
层系应考虑的原那么是：
〔1〕把特性相近的油层组合在同一开发层系内，以保证各油层对注水方式和井网具有共同的适应性。

油层相近要紧表达在：沉积条件相近；渗透率相近；组合层系的差不多单元内油层的分布面积接近；层内非均质程度相近。

通常人们以油层组作为组合开发层系的差不多单元，有的也以砂岩组划分和组合开发层系。

因为砂岩组是一个独立的沉积单元，油层性质相似。

〔2〕各开发层系间必须有良好的隔层，确保注水条件下，层系间能严格分开，不发生层间干扰。

〔3〕同一开发层系内油层的构造形状、油水边界、压力系统和原油物性应比较接近。

〔4〕一个独立的开发层系应具有一定的储量，以保证油田满足一定的采油速度、具有较长的稳产时刻。

〔5〕在分层开采工艺所能解决的范畴内，开发层系划分不宜过细。

综上述，开发层系的合理划分是油田开发的一个关键部署。

假设划分的不合理或显现差错，将会给油田开发造成专门大的被动，以至于不得不进行油田建设的重新设计和部署，造成专门大白费。

如此的教训不管在国外依旧在国内都不鲜见。

例如有的油田在划分开发层系时，未发觉隔层尖灭和油层重叠现象，投产后二层系之间油水互窜；有的油田上下油层驱动方式不同，上部是封闭弹性驱，下部活跃水驱，合采时相互干扰严峻。

四、砂岩油田的注水开发
原油在地层中从远离井筒的地点流向井筒，需要一定的动力。

一个油藏的天然能量，包括边水、底水水压，原动气顶和次动气顶的膨胀，原油中溶解气的开释和膨胀，油层和其中原油的弹性能量等。

不同油藏天然能量的类型和大小各不相同，即驱动方式不同。

利用天然能量，能够采出一部分原油，但一样情形下只能在一段时刻内起作用，且发挥不均衡，难于调整和操纵。

利用人工注水保持油藏压力，是采油历史上一个重大转折。

从二十年代末开始到现在已有60多年的注水历史。

人工注水开发油田的优点是能连续高产、驱油效率高、采收率高、经济效益高、易于操纵等。

用人工注水开发油田时，油井与油井之间、注水井和注水井之间存在强烈的相互阻碍，因此在注水开发的油田上不能只单井研究，必须把油田作为一个整体看待，把油田上相互连通的全部油水井作为一个相互联系、相互制约的开采系统考虑，对整个开发区进行综合研究、设计和调整。

因此，注采井网的确定是油田开发设计中的关键问题。

1.注水方式
注水方式确实是注水井在油藏中所处的部位和生产井及注水井间的排列关系。

注水方式
也称注采系统，归结起来要紧有边缘注水、切割注水、面积注水和点状注水四种。

〔1〕边缘注水
边缘注水方式采纳条件为油田面积不大，构造比较完整，油层稳固，边部和内部连通性好，油层的流淌系数〔有渗透率，有效厚度，原油粘度〕较高，专门是钻注水井的边缘地区要有较好的吸水能力，能保证压力有效传播。

边缘注水依照油水过渡带的油层情形又
分为以下三种。

1〕缘外注水：注水井按一定方式分布在外油水边界处，向边水中注水。

如图1—2所示，为某油田开发井位图。

把外油水边界以外
的6、25、15、17、4、16、18、19、25等转
为注水井，就构成了边外注水方式。

2〕缘上注水：一些油田在含水边缘以外
的地层渗透率显著变差，为了保证提高注水井
的吸水能力和保证注入水的驱油作用，将注水
井布在含油层外缘上，或在油藏以内距含油外
缘不远的地点，在图1—2，假如外油水边界
以外岩性变差，那么可让25、19、24、21、5、
22井转注即缘内注水。

3〕边内注水：假如地层渗透率在油水过
渡带专门差，或过渡带注水不适宜，可将注水
井布置在内含油边界内，以保证注水见效。

前苏联的巴夫雷油田，面积为80平方公
里，平均有效渗透率为600毫达西，油层比较
平均、稳固，边水活跃。

采纳边外方式注水后，
油层平均压力稳固在MPa 15~14。

注水后的
五年内，原油日产量稳固，年采油速度达6％
〔按可采储量运算〕。

我国老君庙油田，面积较
小，有边水存在，L 和M 油层初期采纳过边外
注水。

边缘注水方式适用于边水比较活跃的中小
油田。

优越性是油水边界较完整、容易操纵、
无水采收率较高。

假设辅以内部点状注水，那
么可取得专门好的开发成效。

不适用于面积大
的油田。

(2)边内切割注水方式
关于大面积、储量丰富、油层性质稳固的
油田，一样采纳边内切割注水方式。

在这种方
式下，利用注水井排将油藏切割成为较小单元，
每一块面积〔切割区〕能够看成是一个独立的
开发单元，分区块进行开发调整。

见图1—3。

边内切割注水方式的应用条件是，油层要
大面积分布，注水井排上能够形成比较完整的
切割水线；保证一个切割区内布置的生产井与注
水井有较好的连通性；油层有一定的流淌系数，保证生产井与注入井间压力传递正常。

大庆油田面积大，采纳了边内切割早期注水方式开采。

其中一些好的油层〔占储量80图1-3 切割注水方式示意图
图1-2 油田注水方式示意图
—96％〕的油砂体都能延伸到3.2公里以上，具备采纳这一方式的条件。

美国的克利——斯耐德油田，面积200平方公里，初期靠弹性能量开采并转为溶解气驱方式。

为了提高采油速度，研究了四种不同注水方式。

采纳切割注水方式后，油田由溶解气驱变为水压驱动，油层压力得到复原，大部分油井保持了自喷。

采纳边内切割注水的优点是，能够依照油田的地质特点选择切割井排的最正确方向及切割区的宽度；能够依照开发期间认识到的油田详细地质构造资料，修改已采纳的注水方式。

在油层渗透率具有方向性的条件下采纳行列井网时，只要弄清油层渗透率变化的要紧方向，适当操纵注入水的流淌方向，就可取得较好的开发成效。

这种方式的不足之处是对油层的非均质性适应性较差，关于在平面上油层性质变化较大的油田，往往使相当部分的注水井处于低产地带，注水效率不高，注水井间干扰大。

注水井成行排列，在注水井排两边的开发区内，压力不总是需要一致，地质条件也不相同，因此会显现区间不平稳。

另外由于生产井的外排与内排注水阻碍不同，因而开采不均衡，内排生产能力不易发挥，外排生产能力大，见水快。

在打算采纳或现已采纳的行列注水油田，为了发挥其特长，要紧采纳以下措施：选择合理的切割宽度；确定最正确的切割井排位置；辅以点状注水，强化行列注水系统；提高注水线同生产井井底之间的压差等方式提高切割注水成效。

〔3〕面积注水方式
面积注水方式是将注水井按一定几何形状和一定的密度平均地布置在整个开发区上，
各种
井网
的特点如图1—4所示。

依照油井和注水井相互位置及构成井网的形状，面积注水可分为四点法、五点法、七点法、九点法、歪七点和正对或与交错式排状注水。

图1-4 面积注水井网示意图 ο--生产井;∆--注水井。