油田开发诱发地表变形
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引言
油气藏的开发过程是多相流体渗流与油藏岩土变形动态耦 合的过程。
油田注采作业都将导致储层孔隙压力的变化，从而使储层 骨架承受的有效压力发生变化，进而导致储层发生变形，这 种变形传递到地表就会导致地面发生垂向变形。
威明顿油田从1926年到1966年开发40年间，由于地下流 体大量采出，油田中心地区地面下沉达9米，水平位移3米， 造成油水井成片错断，港口被海水淹没、铁道扭曲甚至断裂、 建筑物遭损、公路桥梁产生裂缝和错动，损失严重。
高耦压合注 模水型时求，解如的果总油体层策物略性是差将，变连形通和性渗不(好，就G会)u在j高,j压i注G 水过iu,程jj中形Fi成高(压区p)块,i，或0者注水在井间、层间串产生异常高压带。
注 地地面后表表垂地形 形 向表 变变形将 计与变停 算注是止 数采地继 学压下续 模力低升 型的压高的关层， 建系孔如 立隙果 收采 缩取 及降 高压 压措 层k施 孔， 隙a地 膨e表 胀x0会 的ep下 叠c(bp沉 加(。 。P)cp)
南二区大地三维形变测量
地面高程与地层压力变化
地表变形数值模拟 南一区地面隆起达m以上的km2范围内，最大隆起量为2m以上；
高压注水时，如果油层物性差，连通性不好，就会在高压注水过程中形成高压区块，或者注水在井间、层间串产生异常高压带。
油田注采作业都将导致储层孔隙压力的变化，从而使储层骨架承受的有效压力发生变化，进而导致储层发生变形，这种变形传递到地
发生较大形变。
大庆油田大部分地区储地层面隆饱起和达流80 m体m，以上多。孔介质的体积变形等于孔隙的变形；岩土体在孔隙流体作用
耦稳合油模 控型水求不解仅的能总保体证下策原遵略油是持循将续修变稳正形，和也的渗可太以沙将地基面有形效变量应控力制原到最理小。。
渗流与变形耦合控制方程 稳油控水可减少地面形变。
耦合模型求解的总体策略是将变形和渗 大庆油田大部分地区地面隆起达80 mm以上。
骨架变形为弹性小变形，且遵守广义虎克定律；
稳油控水不仅能保证原油持续稳，也可以将地面形变量控制到最小。
流看作两个系统迭代求解。 南一区地面隆起达m以上的km2范围内，最大隆起量为2m以上；
大庆油田地表变形规律及控制方法 南二区地表变形数值模拟
大地三维形变测量的地表形变与地层压力变化具有很好的相关性。地 面垂向形变是地下低压层孔隙收缩及高压层孔隙膨胀的叠加。 注采过程中的地层变形基本上是弹性变形，注水导致高压层抬升，停 注后地表将停止继续升高，如果采取降压措施，地表会下沉。 地层压力的变化量与地面垂向形变量可用线性关系表示。
测量结果及分析
大庆油田大部分地区地面隆起达80 mm以上。南一区地面 隆起达m以上的km2范围内，最大隆起量为2m以上；
研究方法
大地三维形变测量 地表形变与注采压力的关系 地表形变计算数学模型的建立 南二区地表变形数值模拟 模拟结果与测量结果对比 结论及建议
大地三维形变测量
测点布Байду номын сангаас及结果
高压注水时，如果油层物性差，连通性不好，就会在高压注水过程 中形成高压区块，或者注水在井间、层间串产生异常高压带。区块内压力 上升，岩石骨架膨胀，导致地层抬升。为了监测地表形变，反映地层活动 情况，1991年采油二厂在南二区建立了14km2面积的大地三维形变监测网 。在注水井附近地面埋设标志桩15座，每个标桩埋深5m左右，每年测量其 垂向及水平位移量。测量结果表明：
汇报结束 谢谢大家！
因此，在油田生产的过程中，在客观条件允许的情况下，应进一步加强可能引起地面形变地区的监测工作，这样一方面可以防治拉伸 型套管损坏的发生，另一方面，可防止注采幅度过大引起地面大幅度的沉降和隆起。
大庆油田地表变形规律及控制方法
耦注南合采二模 过 区型程地求中表解的变的地形总层数体变值策形模略基拟是本将上变是形弹和性渗变形，注水H导致,高p压 层p抬升，q停Ht
表就会导致地面发生垂向变形。
地面高程与地层压力变化
基本假设 高压注水时，如果油层物性差，连通性不好，就会在高压注水过程中形成高压区块，或者注水在井间、层间串产生异常高压带。
南一区地面隆起达m以上的km2范围内，最大隆起量为2m以上； 模拟结果与测量结果对比
通过大地测量和数值地模下拟，流研体究渗了地流面遵形从变与达地西层定压力律变；化骨的关架系变，由形此为表弹明通性过小调变整地形层，压且力，遵防守止广地层义大虎幅克度升定降律从；而防止地层
检29井区压差与垂向变形
地表变形数值模拟
模拟区域三维网格剖分
网格剖分 计算结果
检29井区压差与垂向变形
压差(MPa) 计算形变 实测形变
1995 +0.78 +6.11 +7.63
1996 +1.02 +8.22 +14.71
1997 +0.51 +3.61 +5.32
结论及认识
通过大地测量和数值模拟，研究了地面形变与地层压力变化的关 系，由此表明通过调整地层压力，防止地层大幅度升降从而防止 地层发生较大形变。 稳油控水可减少地面形变。稳油控水的目的在于保证油田开采过 程中保持合理的注采比，控制油井含水量的上升，不致于造成地 应力变化相差过大而导致部分地层蠕动滑移，或由于地层产生垂 直升降运动，造成大面积地表隆起或下沉。稳油控水不仅能保证 原油持续稳，也可以将地面形变量控制到最小。 油田地面沉降和隆起的防治必须在关井前进行，以防为主，防治 结合。如果等到关井或油田枯竭后再治理，几乎是不可能的事情， 因为人们不可能再去投入大量的资金注入或采出地下流体。因此， 在油田生产的过程中，在客观条件允许的情况下，应进一步加强 可能引起地面形变地区的监测工作，这样一方面可以防治拉伸型 套管损坏的发生，另一方面，可防止注采幅度过大引起地面大幅 度的沉降和隆起。
油气藏的开发过程是多相流体渗流与油藏岩土变形动态耦 合的过程。
油田注采作业都将导致储层孔隙压力的变化，从而使储层 骨架承受的有效压力发生变化，进而导致储层发生变形，这 种变形传递到地表就会导致地面发生垂向变形。
威明顿油田从1926年到1966年开发40年间，由于地下流 体大量采出，油田中心地区地面下沉达9米，水平位移3米， 造成油水井成片错断，港口被海水淹没、铁道扭曲甚至断裂、 建筑物遭损、公路桥梁产生裂缝和错动，损失严重。
高耦压合注 模水型时求，解如的果总油体层策物略性是差将，变连形通和性渗不(好，就G会)u在j高,j压i注G 水过iu,程jj中形Fi成高(压区p)块,i，或0者注水在井间、层间串产生异常高压带。
注 地地面后表表垂地形 形 向表 变变形将 计与变停 算注是止 数采地继 学压下续 模力低升 型的压高的关层， 建系孔如 立隙果 收采 缩取 及降 高压 压措 层k施 孔， 隙a地 膨e表 胀x0会 的ep下 叠c(bp沉 加(。 。P)cp)
南二区大地三维形变测量
地面高程与地层压力变化
地表变形数值模拟 南一区地面隆起达m以上的km2范围内，最大隆起量为2m以上；
高压注水时，如果油层物性差，连通性不好，就会在高压注水过程中形成高压区块，或者注水在井间、层间串产生异常高压带。
油田注采作业都将导致储层孔隙压力的变化，从而使储层骨架承受的有效压力发生变化，进而导致储层发生变形，这种变形传递到地
发生较大形变。
大庆油田大部分地区储地层面隆饱起和达流80 m体m，以上多。孔介质的体积变形等于孔隙的变形；岩土体在孔隙流体作用
耦稳合油模 控型水求不解仅的能总保体证下策原遵略油是持循将续修变稳正形，和也的渗可太以沙将地基面有形效变量应控力制原到最理小。。
渗流与变形耦合控制方程 稳油控水可减少地面形变。
耦合模型求解的总体策略是将变形和渗 大庆油田大部分地区地面隆起达80 mm以上。
骨架变形为弹性小变形，且遵守广义虎克定律；
稳油控水不仅能保证原油持续稳，也可以将地面形变量控制到最小。
流看作两个系统迭代求解。 南一区地面隆起达m以上的km2范围内，最大隆起量为2m以上；
大庆油田地表变形规律及控制方法 南二区地表变形数值模拟
大地三维形变测量的地表形变与地层压力变化具有很好的相关性。地 面垂向形变是地下低压层孔隙收缩及高压层孔隙膨胀的叠加。 注采过程中的地层变形基本上是弹性变形，注水导致高压层抬升，停 注后地表将停止继续升高，如果采取降压措施，地表会下沉。 地层压力的变化量与地面垂向形变量可用线性关系表示。
测量结果及分析
大庆油田大部分地区地面隆起达80 mm以上。南一区地面 隆起达m以上的km2范围内，最大隆起量为2m以上；
研究方法
大地三维形变测量 地表形变与注采压力的关系 地表形变计算数学模型的建立 南二区地表变形数值模拟 模拟结果与测量结果对比 结论及建议
大地三维形变测量
测点布Байду номын сангаас及结果
高压注水时，如果油层物性差，连通性不好，就会在高压注水过程 中形成高压区块，或者注水在井间、层间串产生异常高压带。区块内压力 上升，岩石骨架膨胀，导致地层抬升。为了监测地表形变，反映地层活动 情况，1991年采油二厂在南二区建立了14km2面积的大地三维形变监测网 。在注水井附近地面埋设标志桩15座，每个标桩埋深5m左右，每年测量其 垂向及水平位移量。测量结果表明：
汇报结束 谢谢大家！
因此，在油田生产的过程中，在客观条件允许的情况下，应进一步加强可能引起地面形变地区的监测工作，这样一方面可以防治拉伸 型套管损坏的发生，另一方面，可防止注采幅度过大引起地面大幅度的沉降和隆起。
大庆油田地表变形规律及控制方法
耦注南合采二模 过 区型程地求中表解的变的地形总层数体变值策形模略基拟是本将上变是形弹和性渗变形，注水H导致,高p压 层p抬升，q停Ht
表就会导致地面发生垂向变形。
地面高程与地层压力变化
基本假设 高压注水时，如果油层物性差，连通性不好，就会在高压注水过程中形成高压区块，或者注水在井间、层间串产生异常高压带。
南一区地面隆起达m以上的km2范围内，最大隆起量为2m以上； 模拟结果与测量结果对比
通过大地测量和数值地模下拟，流研体究渗了地流面遵形从变与达地西层定压力律变；化骨的关架系变，由形此为表弹明通性过小调变整地形层，压且力，遵防守止广地层义大虎幅克度升定降律从；而防止地层
检29井区压差与垂向变形
地表变形数值模拟
模拟区域三维网格剖分
网格剖分 计算结果
检29井区压差与垂向变形
压差(MPa) 计算形变 实测形变
1995 +0.78 +6.11 +7.63
1996 +1.02 +8.22 +14.71
1997 +0.51 +3.61 +5.32
结论及认识
通过大地测量和数值模拟，研究了地面形变与地层压力变化的关 系，由此表明通过调整地层压力，防止地层大幅度升降从而防止 地层发生较大形变。 稳油控水可减少地面形变。稳油控水的目的在于保证油田开采过 程中保持合理的注采比，控制油井含水量的上升，不致于造成地 应力变化相差过大而导致部分地层蠕动滑移，或由于地层产生垂 直升降运动，造成大面积地表隆起或下沉。稳油控水不仅能保证 原油持续稳，也可以将地面形变量控制到最小。 油田地面沉降和隆起的防治必须在关井前进行，以防为主，防治 结合。如果等到关井或油田枯竭后再治理，几乎是不可能的事情， 因为人们不可能再去投入大量的资金注入或采出地下流体。因此， 在油田生产的过程中，在客观条件允许的情况下，应进一步加强 可能引起地面形变地区的监测工作，这样一方面可以防治拉伸型 套管损坏的发生，另一方面，可防止注采幅度过大引起地面大幅 度的沉降和隆起。