采气工程(廖锐全)-第三章：气田开发设计与分析
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2
2qsc Pe G Ct
第一节、气藏储量计算与综合评价
不稳定晚期法
在不稳定早期和拟稳期之间存在一个过渡段，称为不稳定晚 期，此时压力波已传播到地层边界但未形成等速度的变化 。
q Psc ZT 52.86 Re2 P p 3.095 10 e kh Tsc
2 wf 2 3
气田开发经济评价的任务是什么？
第五节、气田开发分析
第一节、气藏储量计算与综合评价
气藏储量是气田开发设计的必要参数，也是基本参数
处在不同勘探与开发阶段的气藏所取得的资料不同， 对气藏的认识程度也不同，因此所采用的储量计算方 法也应该有所不同
• 在气藏的识别阶段，可采用类比资料法，估算单位面积的
可能储量
• 在试采阶段，可采用容积法计算气藏的静态储量
采用先进技术
做到五个合理--开发方式、层系划分、井网部署、生产制度、后备储量
第二节、气田开发方针与指标
2、气田开发指标
气田试采方案指标 气田开发方案指标
开发后评估指标
气田开发水平高低的衡量指标
第三章 气田开发设计与分析 第一节、气藏储量计算与综合评价 第二节、气田开发方针与指标
第三节、气田开发方案的基本组成 第四节、气田开发方案的编制
水，水体活动规律如何？它对开发过程有何影响？
井网、井位、井数等布井方式是否合理？是否既能控制住可采储
量，又能符合少井高产的原则？单井的产能如何？如何对每口井进 行合理配产？
第三&四节、气田开发方案编制
层系划分是否合理？每口井、每一层的供气能力与井的排气能力是否协
调？如何实现最佳开采？
如何选定适当的数值模拟模型，在历史拟合基础上，对单井及全气藏开
Tsc 1 pi G 0.01AhS gi T psc Z i
G—天然气原始地质储量(108m3)；A—含气面积(km2)；h—平均有效厚度(m)；
Φ—平均有效孔隙度(f)；Sgi —平均原始含气饱和度(f)；T—平均地层温度(K)；
Tsc—地面标准温度(K)； Pi—平均原始地层压力(MPa)；Psc—地面标准压力(MPa)； Zi—原始气体偏差系数，无因次量。
气 藏 描 述
地 层 描 述
构 造 描 述
储 层 描 述
流 体 性 质
压力温 度系统
气 藏 类 型
地 质 建 模
沉 积 相 描 述
物 性 特 性
储 集 空 间 类 型
储 层 分 类 与 评 价
纵 横 向 分 布 特 征
非 均 质 性 分 析
敏 感 性 分 析
控 制 因 素 分 析
控 构 制 造 因 素 模 分 型 析
方案设计
气田开发方案实施
气田开发调整方案
备注
气藏储量＜100× 两者可合并
动态监测贯彻于始终
3、气田开发方案的编制内容及基本流程
区域地质及油气田概况 地层 气 藏 静 态 地 质 特 征 研 究 构造 储集空间 流体性质 渗流物理特征 地层压力和温度 气藏类型和驱动类型 气 藏 描 述 气 藏 动 态 地 质 特 征 研 究 气 田 地 面 建 设 工 程 设 计 储 量 计 算 和 核 实 开 发 方 案 设 计 油 气 藏 工 程 设 计
3、气田开发方案的编制内容
一个完整的气田开发方案应该包含以下10个方面的内容：
气 田 开 发 方 案
气 藏 概 况
气 藏 描 述
储 量 计 算
气 藏 工 程 设 计
钻 井 工 程 设 计
采 气 工 程 设 计
地 面 建 设 工 程 设 计
经 济 评 价
最 佳 方 案 确 定
方 案 实 施 要 求
（1）气藏概况
第三&四节、气田开发方案编制
（4）气藏工程设计
气藏工程设计核心内容是通过对气田开发全过程的跟踪模拟和
优化，达到全气藏开发指标总体最优和单井开采工艺参数组合的最 优，重点要回答以下问题：
储层、井位是否连通？压力、水动力系统是否统一？气水边界是
否确定？
开发方式是否合理？天然能量是否充分利用？如果存在边水或底
震方法、工作量、测线密度及成果；简述气田（藏）的探井、评价井 井数，取心情况及测井系列。
试采简况：简介气藏试采历程。
实 例
第三&四节、气田开发方案编制
（2）气藏描述
气藏是由气藏流体及储存气藏流体的岩石构成的地质体。气藏地质特
征描述就是从静态的角度，充分应用所获取的钻井、测井、地震及测试
等各种资料，研究、描述气藏外部特征、内部结构及天然气在气藏中的 分布规律等气藏特征。因此，气藏地质特征描述主要包括以下及各方面 的内容。
采动态进行数值模拟？对开采动态进行预测，并给出最佳的开发方案。
气藏工程设计
气 藏 连 通 性 分 析
开 采 方 式
气 井 合 理 产 能 分 析
合 理 采 气 速 度 确 定
层 系 划 分 与 井 网 系 统
方 案 设 计 及 开 发 指 标 预 测
技 术 指 标 的 优 选
实例
第三&四节、气田开发方案编制
低10～30
特低<10
中丰度2～10 中型气田50～300 中产3～15 低丰度<2 小型气田<50 低产<3
第三章 气田开发设计与分析 第一节、气藏储量计算与综合评价 第二节、气田开发方针与指标
第三节、气田开发方案的基本组成 第四节、气田开发方案的编制
第五节、气田开发分析
第二节、气田开发方针与指标
部分组成，缺一不可，确保气田开发方案的系统效益。
第三&四节、气田开发方案编制
2、开发方案的基本组成
气田开发准备阶段 阶段 早期 中期 后期 产能建设 稳产 递减 减压小产量 气田开发实施阶段
储量级别
控制储量 气田开发概念 设计
落实探明储量 气田开发 评价设计
探明储量 气田开发方案 设计 —
开发已探明储量
第一节、气藏储量计算与综合评价
压力恢复法
对于不稳定试井早期的气井，压力恢复曲线方程式可表示为：
Pws
2
4.24 10 3 q Psc ZT Pt kh Tsc
2
8.085 kt lg c r 2 0.87 S t w
4.24 103 q Psc ZT m kh Tsc
储量评价
流度（K/μ） 10-3μm2/(mPa· s)
高>80 中30～80
地质储量丰度 108m3/km2
地质储量 气井产能大小 储层埋藏深度 m 104m3/（km· d） 108m3
高产>15 浅层<1500 中深层1500～3200 深层3200～4000 超深层>4000
高丰度>10
大型气田>300
第三&四节、气田开发方案编制
气藏概况主要包括气藏地理、区域地质、勘探成果及 开发准备等方面的主要信息及成果概述。
地理与交通：气田地理概述中需要明确气藏的地理位置、交通
情况；描述气藏所属区的四季温度表化、降水量及海况等气候特点；
简介与气田有关的经济状况。
区域地质概况：描述气藏所处构造位置、区域地质背景等。 勘探简况与勘探成果：要交代气田（藏）的历程；概述气田地
急预案；组织机构和人员 编制；工程实施进度；地 面工程主要工作量及投资 估算等。
生产配套工程
生产倒班点 伴行公路
主要工程量及投资
实例
第三&四节、气田开发方案编制
（8）经济评价（地下部分） 什么是气田开发方案经济评价？
气田开发方案经济评价主要指财务评价，在国家和石油行业现行 的财税制度和价格体系下，分析测算开发方案的效益与费用，考察方 案的获利能力、清偿能力以及外汇效果等财务状况，以判断开发方案 在财务上的可行性。
8.085k A Pt m lg 0.87S 2 ct rw
2
Pws m lg t A
2
qte G 0.1077 Pe m ct
第一节、气藏储量计算与综合评价
2、储量的综合评 价对于气藏，我国颁发的储量规范中规定各单位申报的气藏
储量必须按照以下五各方面进行综合评价
第五节、气田开发分析
第三&四节、气田开发方案编制
1、编制气田开发方案的目的和意义
气田在获得国家批准的探明储量和试采动态资料后编制气 田开发方案。它是气田开发建设和指导生产的重要文件，气 田投入开发必须有正式批准的开发方案。
气田开发方案的组成以气田地质特征为基础，由气藏工程
设计、钻井和采气工程设计、地面工程设计和经济评价四个
控 属 制 性 因 素 模 分 型 析
流控 体制 分因 布素 模分 型析
实例
第三&四节、气田开发方案编制
（3）储量计算
一定规模的天然气地质储量是进行气藏开发、确定投
资与建设规模、评估气藏资源性资产的重要物质基础。
天然气地质储量计算与否直接影响着气藏开发决策的成
败与得失。因此，正确计算天然气储量成为气藏评价工 作中重要组成环节。 根据SY/T6106-2003 “气田开发设计编制技术要求” 中的标准，在储量计算环节中主要包括容积法储量、动 态法储量、可采储量及储量评估四个部分的内容。
（5）钻井工程设计
实例
（6）采气工程设计
实例
第三&四节、气田开发方案编制
（7）地面工程设计
模和总体布局；集气、输 气工程；处理、净化工程； 系统配套工程；总图设计；
集输工程 净化工程
集气、输气支干线集 气规模、管线规格和 节点压力 设计规模 净化装置设置 压力、温度设计 净化气指标 工艺流程
节能；健康安全环境和应
第三&四节、气田开发方案编制
钻 采 工 程 设 计
气藏压力系统
试井分析 试采分析 驱动方式 国外同类型气藏开发经验调研
油 气 藏 数 值 模 拟 ， 技 术 指 标 计 算 和 对 比 分 析
项 目 技 术 经 济 分 析 和 方 案 优 选
推 荐 方 案 的 实 施 要 求
经 济 效 益 评 价
第三&四节、气田开发方案编制
Re lg( ) 0.326 0.435 S rw
Re lg( ) 0 . 326 0 . 435 S r w
8.48 10 3 q Psc ZT P kh Tsc
2 e
2qsc Pe GCt
Pwf t
第一节、气藏储量计算与综合评价
物质平衡法（气驱时称为压降法）
物质平衡法计算天然气储量也是气藏工程常用的方法之一
Gp Bg Wp Bw G( Bg Bgi ) We
G - Gp p pi [ ] Z Z i G - (W - W B ) piTsc e p w psc Z iT
气田开发是一项系统工程，它涉及气藏开发 地质学、地下渗流力学、管道流动力学、机械学、 化学工程学和企业经济学等学科。 气田开发方案设计需要进行气藏工程、钻井
工程、采气工程、地面集输工程的综合设计。
第三章 气田开发设计与分析 第一节、气藏储量计算与综合评价 第二节、气田开发方针与指标
第三节、气田开发方案的基本组成 第四节、气田开发方案的编制
t
a 3.095 103 b 22.95
q Psc ZT kh Tsc
Re2
lg( P
2 wf
P ) lg a bt
2
qpi G 0.223 abct
在实际应用中， P 是一个未知数，常用试算法求得，步骤是假定一 个 P ，按 lg( Pw 2f P 2 ) 与 t 作图，当选择合适 P 的时，就会出现直线段。
1、气田ຫໍສະໝຸດ Baidu凝析气田开发方针
提高经济效益--坚持稳定发展方针，坚持“少投入，多产出” 科学的开发程序--先探明储量，再建设产能，后安排生产 有效实用的工艺技术--争取更高的最终采收率及最佳经济效益 精心设计施工--天然气开发系统上、下游合理配套
贯彻地质研究和动态监测
做好产量接替--实现气田开发生产的良性循环
开采初期，水侵量We→0，上式P/Z～Gp可近似呈直线关
系，由早期的直线段外推可求出气藏的原始地质储量
第一节、气藏储量计算与综合评价
弹性二相法
封闭地层压力进入拟稳定期时，地层中各点的压力下降速度 相同，又称为弹性二相过程。其压力响应方程为：
3 2 q P t 8 . 48 10 q Psc ZT 2 2 sc e Pwf Pe Gc t kh Tsc
• 在气藏开发阶段，可以利用动态资料计算气藏的动态储量
第一节、气藏储量计算与综合评价
1、储量确定方法
容积法
容积法计算天然气储量是气田勘探开发全过程中最广泛应用的
一种方法，它是储层孔隙体积、含气饱和度和天然气体积系数三
个数的乘积。
Bgi psc Z iT piTsc
G 0.01AhS gi / Bgi
2qsc Pe G Ct
第一节、气藏储量计算与综合评价
不稳定晚期法
在不稳定早期和拟稳期之间存在一个过渡段，称为不稳定晚 期，此时压力波已传播到地层边界但未形成等速度的变化 。
q Psc ZT 52.86 Re2 P p 3.095 10 e kh Tsc
2 wf 2 3
气田开发经济评价的任务是什么？
第五节、气田开发分析
第一节、气藏储量计算与综合评价
气藏储量是气田开发设计的必要参数，也是基本参数
处在不同勘探与开发阶段的气藏所取得的资料不同， 对气藏的认识程度也不同，因此所采用的储量计算方 法也应该有所不同
• 在气藏的识别阶段，可采用类比资料法，估算单位面积的
可能储量
• 在试采阶段，可采用容积法计算气藏的静态储量
采用先进技术
做到五个合理--开发方式、层系划分、井网部署、生产制度、后备储量
第二节、气田开发方针与指标
2、气田开发指标
气田试采方案指标 气田开发方案指标
开发后评估指标
气田开发水平高低的衡量指标
第三章 气田开发设计与分析 第一节、气藏储量计算与综合评价 第二节、气田开发方针与指标
第三节、气田开发方案的基本组成 第四节、气田开发方案的编制
水，水体活动规律如何？它对开发过程有何影响？
井网、井位、井数等布井方式是否合理？是否既能控制住可采储
量，又能符合少井高产的原则？单井的产能如何？如何对每口井进 行合理配产？
第三&四节、气田开发方案编制
层系划分是否合理？每口井、每一层的供气能力与井的排气能力是否协
调？如何实现最佳开采？
如何选定适当的数值模拟模型，在历史拟合基础上，对单井及全气藏开
Tsc 1 pi G 0.01AhS gi T psc Z i
G—天然气原始地质储量(108m3)；A—含气面积(km2)；h—平均有效厚度(m)；
Φ—平均有效孔隙度(f)；Sgi —平均原始含气饱和度(f)；T—平均地层温度(K)；
Tsc—地面标准温度(K)； Pi—平均原始地层压力(MPa)；Psc—地面标准压力(MPa)； Zi—原始气体偏差系数，无因次量。
气 藏 描 述
地 层 描 述
构 造 描 述
储 层 描 述
流 体 性 质
压力温 度系统
气 藏 类 型
地 质 建 模
沉 积 相 描 述
物 性 特 性
储 集 空 间 类 型
储 层 分 类 与 评 价
纵 横 向 分 布 特 征
非 均 质 性 分 析
敏 感 性 分 析
控 制 因 素 分 析
控 构 制 造 因 素 模 分 型 析
方案设计
气田开发方案实施
气田开发调整方案
备注
气藏储量＜100× 两者可合并
动态监测贯彻于始终
3、气田开发方案的编制内容及基本流程
区域地质及油气田概况 地层 气 藏 静 态 地 质 特 征 研 究 构造 储集空间 流体性质 渗流物理特征 地层压力和温度 气藏类型和驱动类型 气 藏 描 述 气 藏 动 态 地 质 特 征 研 究 气 田 地 面 建 设 工 程 设 计 储 量 计 算 和 核 实 开 发 方 案 设 计 油 气 藏 工 程 设 计
3、气田开发方案的编制内容
一个完整的气田开发方案应该包含以下10个方面的内容：
气 田 开 发 方 案
气 藏 概 况
气 藏 描 述
储 量 计 算
气 藏 工 程 设 计
钻 井 工 程 设 计
采 气 工 程 设 计
地 面 建 设 工 程 设 计
经 济 评 价
最 佳 方 案 确 定
方 案 实 施 要 求
（1）气藏概况
第三&四节、气田开发方案编制
（4）气藏工程设计
气藏工程设计核心内容是通过对气田开发全过程的跟踪模拟和
优化，达到全气藏开发指标总体最优和单井开采工艺参数组合的最 优，重点要回答以下问题：
储层、井位是否连通？压力、水动力系统是否统一？气水边界是
否确定？
开发方式是否合理？天然能量是否充分利用？如果存在边水或底
震方法、工作量、测线密度及成果；简述气田（藏）的探井、评价井 井数，取心情况及测井系列。
试采简况：简介气藏试采历程。
实 例
第三&四节、气田开发方案编制
（2）气藏描述
气藏是由气藏流体及储存气藏流体的岩石构成的地质体。气藏地质特
征描述就是从静态的角度，充分应用所获取的钻井、测井、地震及测试
等各种资料，研究、描述气藏外部特征、内部结构及天然气在气藏中的 分布规律等气藏特征。因此，气藏地质特征描述主要包括以下及各方面 的内容。
采动态进行数值模拟？对开采动态进行预测，并给出最佳的开发方案。
气藏工程设计
气 藏 连 通 性 分 析
开 采 方 式
气 井 合 理 产 能 分 析
合 理 采 气 速 度 确 定
层 系 划 分 与 井 网 系 统
方 案 设 计 及 开 发 指 标 预 测
技 术 指 标 的 优 选
实例
第三&四节、气田开发方案编制
低10～30
特低<10
中丰度2～10 中型气田50～300 中产3～15 低丰度<2 小型气田<50 低产<3
第三章 气田开发设计与分析 第一节、气藏储量计算与综合评价 第二节、气田开发方针与指标
第三节、气田开发方案的基本组成 第四节、气田开发方案的编制
第五节、气田开发分析
第二节、气田开发方针与指标
部分组成，缺一不可，确保气田开发方案的系统效益。
第三&四节、气田开发方案编制
2、开发方案的基本组成
气田开发准备阶段 阶段 早期 中期 后期 产能建设 稳产 递减 减压小产量 气田开发实施阶段
储量级别
控制储量 气田开发概念 设计
落实探明储量 气田开发 评价设计
探明储量 气田开发方案 设计 —
开发已探明储量
第一节、气藏储量计算与综合评价
压力恢复法
对于不稳定试井早期的气井，压力恢复曲线方程式可表示为：
Pws
2
4.24 10 3 q Psc ZT Pt kh Tsc
2
8.085 kt lg c r 2 0.87 S t w
4.24 103 q Psc ZT m kh Tsc
储量评价
流度（K/μ） 10-3μm2/(mPa· s)
高>80 中30～80
地质储量丰度 108m3/km2
地质储量 气井产能大小 储层埋藏深度 m 104m3/（km· d） 108m3
高产>15 浅层<1500 中深层1500～3200 深层3200～4000 超深层>4000
高丰度>10
大型气田>300
第三&四节、气田开发方案编制
气藏概况主要包括气藏地理、区域地质、勘探成果及 开发准备等方面的主要信息及成果概述。
地理与交通：气田地理概述中需要明确气藏的地理位置、交通
情况；描述气藏所属区的四季温度表化、降水量及海况等气候特点；
简介与气田有关的经济状况。
区域地质概况：描述气藏所处构造位置、区域地质背景等。 勘探简况与勘探成果：要交代气田（藏）的历程；概述气田地
急预案；组织机构和人员 编制；工程实施进度；地 面工程主要工作量及投资 估算等。
生产配套工程
生产倒班点 伴行公路
主要工程量及投资
实例
第三&四节、气田开发方案编制
（8）经济评价（地下部分） 什么是气田开发方案经济评价？
气田开发方案经济评价主要指财务评价，在国家和石油行业现行 的财税制度和价格体系下，分析测算开发方案的效益与费用，考察方 案的获利能力、清偿能力以及外汇效果等财务状况，以判断开发方案 在财务上的可行性。
8.085k A Pt m lg 0.87S 2 ct rw
2
Pws m lg t A
2
qte G 0.1077 Pe m ct
第一节、气藏储量计算与综合评价
2、储量的综合评 价对于气藏，我国颁发的储量规范中规定各单位申报的气藏
储量必须按照以下五各方面进行综合评价
第五节、气田开发分析
第三&四节、气田开发方案编制
1、编制气田开发方案的目的和意义
气田在获得国家批准的探明储量和试采动态资料后编制气 田开发方案。它是气田开发建设和指导生产的重要文件，气 田投入开发必须有正式批准的开发方案。
气田开发方案的组成以气田地质特征为基础，由气藏工程
设计、钻井和采气工程设计、地面工程设计和经济评价四个
控 属 制 性 因 素 模 分 型 析
流控 体制 分因 布素 模分 型析
实例
第三&四节、气田开发方案编制
（3）储量计算
一定规模的天然气地质储量是进行气藏开发、确定投
资与建设规模、评估气藏资源性资产的重要物质基础。
天然气地质储量计算与否直接影响着气藏开发决策的成
败与得失。因此，正确计算天然气储量成为气藏评价工 作中重要组成环节。 根据SY/T6106-2003 “气田开发设计编制技术要求” 中的标准，在储量计算环节中主要包括容积法储量、动 态法储量、可采储量及储量评估四个部分的内容。
（5）钻井工程设计
实例
（6）采气工程设计
实例
第三&四节、气田开发方案编制
（7）地面工程设计
模和总体布局；集气、输 气工程；处理、净化工程； 系统配套工程；总图设计；
集输工程 净化工程
集气、输气支干线集 气规模、管线规格和 节点压力 设计规模 净化装置设置 压力、温度设计 净化气指标 工艺流程
节能；健康安全环境和应
第三&四节、气田开发方案编制
钻 采 工 程 设 计
气藏压力系统
试井分析 试采分析 驱动方式 国外同类型气藏开发经验调研
油 气 藏 数 值 模 拟 ， 技 术 指 标 计 算 和 对 比 分 析
项 目 技 术 经 济 分 析 和 方 案 优 选
推 荐 方 案 的 实 施 要 求
经 济 效 益 评 价
第三&四节、气田开发方案编制
Re lg( ) 0.326 0.435 S rw
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8.48 10 3 q Psc ZT P kh Tsc
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第一节、气藏储量计算与综合评价
物质平衡法（气驱时称为压降法）
物质平衡法计算天然气储量也是气藏工程常用的方法之一
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G - Gp p pi [ ] Z Z i G - (W - W B ) piTsc e p w psc Z iT
气田开发是一项系统工程，它涉及气藏开发 地质学、地下渗流力学、管道流动力学、机械学、 化学工程学和企业经济学等学科。 气田开发方案设计需要进行气藏工程、钻井
工程、采气工程、地面集输工程的综合设计。
第三章 气田开发设计与分析 第一节、气藏储量计算与综合评价 第二节、气田开发方针与指标
第三节、气田开发方案的基本组成 第四节、气田开发方案的编制
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a 3.095 103 b 22.95
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在实际应用中， P 是一个未知数，常用试算法求得，步骤是假定一 个 P ，按 lg( Pw 2f P 2 ) 与 t 作图，当选择合适 P 的时，就会出现直线段。
1、气田ຫໍສະໝຸດ Baidu凝析气田开发方针
提高经济效益--坚持稳定发展方针，坚持“少投入，多产出” 科学的开发程序--先探明储量，再建设产能，后安排生产 有效实用的工艺技术--争取更高的最终采收率及最佳经济效益 精心设计施工--天然气开发系统上、下游合理配套
贯彻地质研究和动态监测
做好产量接替--实现气田开发生产的良性循环
开采初期，水侵量We→0，上式P/Z～Gp可近似呈直线关
系，由早期的直线段外推可求出气藏的原始地质储量
第一节、气藏储量计算与综合评价
弹性二相法
封闭地层压力进入拟稳定期时，地层中各点的压力下降速度 相同，又称为弹性二相过程。其压力响应方程为：
3 2 q P t 8 . 48 10 q Psc ZT 2 2 sc e Pwf Pe Gc t kh Tsc
• 在气藏开发阶段，可以利用动态资料计算气藏的动态储量
第一节、气藏储量计算与综合评价
1、储量确定方法
容积法
容积法计算天然气储量是气田勘探开发全过程中最广泛应用的
一种方法，它是储层孔隙体积、含气饱和度和天然气体积系数三
个数的乘积。
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