第二章 油田开发基础知识(审后)

第二章 油田开发基础知识第一节 油藏驱动方式油藏驱动方式通常是指在开发的某一阶段，将油气从地层中推向井底所利用的主要能量。

油藏在开发过程中是具有综合驱动力的，其中所有可能的能源对于油藏流体的产出和一次采收率都起着重要作用。

油藏驱动类型是指油层开采时驱油的主要动力，或者说是具有支配作用的一种驱动能量。

而主要的驱油动力不同，驱动方式也就不同。

油藏的驱动方式可以分为五类：弹性驱动、水压驱动、气压驱动、溶解气驱动和重力驱动。

实际上，在油藏开采过程中同时存在着几种驱动方式，只是在不同的开发阶段其各自发挥的作用大小不同而已。

一、弹性驱动油藏在开发之前，处于均衡受压状态。

当钻开油层采油之后，井底压力降低，地层与井底之间建立起压差，于是平衡被打破了，岩石受挤压变形，岩石固体颗粒因液体压力降低而膨胀，从而使岩石孔隙体积缩小，另一方面，孔隙中的油和水也发生弹性膨胀，在岩石孔隙缩小及液体体积膨胀的共同影响下，把油从油层推向井底。

由于压力不断下降，压降漏斗不断向油层纵深发展，油层内部不断释放出弹性能。

当压力降落影响到含水区时，含水区的岩石及水的弹性能也不断的释放出来，将水推向油区，驱赶油流向井底，使含油区逐渐减小。

这种依靠含油区和含水区的弹性能驱油的方式叫做弹性驱动方式。

弹性能量的大小，与综合压缩系数、油层的超压程度（油层压力高于饱和压力的大小）、压降的大小及油层体积的大小有关。

在弹性驱动方式下，油层含流体饱和度一般不发生变化。

二、水压驱动如果油层的供水区存在露头，且供水区的水依靠露头与油层的水柱压差源源不断地从露头流向油层，驱使油气由地层流向井底。

这种依靠水柱压能驱油的方式称为水压驱动，如图2—1所示，此时弹性能退居次要地位。

露头水柱压能的大小不但与露头和油藏埋深之间的高度差有关，还与露头到油藏的距离及供水区的渗透率有关。

水压驱动可分为刚性水压驱动和弹性水压驱动。

刚性水压驱动，主要驱油动力是边水、底水或人工注水的水头造成的压力。

其储层渗透性好，油水层连通好，供水充足。

它又可分为天然水压驱动和人工水压驱动（人工注水开发）。

刚性水压驱动油藏是最理想的油藏，其采收率最高。

弹性水压驱动，是油藏一方面依靠水区和油区的弹性能，另一方面又依靠边、底水或露头水的压能，二者同时作用进行驱油。

这是因为，虽然有露头水，但水量供应不足，或是有断层遮挡，或者是供水区的渗透率太低。

总之，水源供给不能满足驱油的需要，要保证一定的采油速度必须有一定的压降释放弹性能才行。

具有边水或底水的油藏，由于水的流动性好，有好的驱油效率。

一般说来水驱是最有效图2－1 水压驱动示意图的一种驱动方式。

水驱油藏在开采过程中压力下降是较为缓慢的，这是由于采出的油、气体积被水的入侵所补充。

压力下降的速度主要取决于采油速度和水的入侵速度。

若采油速度过快，而水侵速度跟不上则造成地层压力降低；若水侵速度与采油速度相当则可使地层压力保持稳定，所以影响油藏压力的重要指标是采油速度的大小。

一般来说，水驱油藏压力较为稳定，因而溶解在油中的气体分离出来的数量相对来说比较少，所以油气比变化很小，此外油井含水生产期较长。

水驱油藏的最终采收率通常比其它任何驱动方式的采收率要高。

影响水驱采收率的主要因素之一是水驱活跃程度。

一个水驱非常活跃而且压力保持程度也很好的油藏，在开采过程中把水驱油作为主要动力，因而可得到最大的采收率。

另一因素是水驱油时的扫油效率，一般说来，油藏非均质性的增加，造成水的不均匀推进，则采收率就要降低。

三、气压驱动对于有原生气顶的油藏，其地层压力等于饱和压力。

打开油井生产时，井底地区压力下降，当低于饱和压力时，溶解在油中的气就会分离出来，从而在井底地区呈现溶解气驱动的特征，但不占主导地位。

当压力降落波及到气顶区，而且气顶的体积足够大时，则气顶气发生膨胀，成为主要的驱油能量。

这种依靠气顶气弹性膨胀能而驱油的方式，称为气压驱动或气顶驱动，如图2—2所示。

油藏存在原始气顶而水驱作用很小或没有水驱的油藏为气顶驱油藏，该驱动方式的驱动能量主要是在开采过程中，随着压力的降低，气顶气的弹性膨胀能以及地层原油中溶解气的逸出而释放的弹性膨胀能。

因此，气顶驱油藏是气顶—溶解气混合驱动的油藏。

这类油藏的开采特点是：与溶解气驱油藏相比较，压力下降较缓，产生的原油不含水，由于气顶膨胀进入含油区而引起构造较高部位井的油气比急剧增加。

气顶驱动油藏的最终采收率比溶解气驱油藏的一般要高20%到40%。

这是由于气顶驱依靠气体前缘的推进而驱油，气体饱和度在油藏各个部分不会同时形成。

其采收率的大小取决于原始气顶的大小，气顶体积越大，则最终采收率也越高。

此外还与垂直渗透率、地层原油粘度以及气体保存程度等因素有关，好的垂直渗透率使得原油向下移动时具有较小的气体窜流，随着原油粘度的增加会增加气体的指进，发生气体的早期突进。

气体通常是非润湿相，将先行通过较大的孔隙空间，而使原油滞留在较小的孔隙空间之中，一旦这一部分原油被气绕过，则其绝大部分就采不出来了，从而降低了驱油效率。

为提高气顶驱动油藏的采收率，应采取保持压力的措施。

因为随着油、气不断采出，油藏压力将连续下降，则一部分溶解气会从地层原油中分离出来，一旦含气饱和度大于其平衡饱和度，自由气就要流动，此时原油的有效渗透率将降低，而气体的有效渗透率将增加，从而导致油藏从气顶驱动开采为主变为以溶解气驱开采为主，降低最终采收率。

为了使气顶驱动开采机理发挥最大功效，应控制油气比，使油藏压力尽可能地保持在饱和压力附近，因此，可采用气顶注气等措施。

气顶驱油藏对采油速度比较敏感，因这类油藏的驱油效果在很大程度上取决于能否保持均匀的气体推进前缘。

放慢采油速度，由于推进的气体指进现象较小并可产生最大的重力分离，从而有利于这一前缘的均匀推进，因此可提高最终采收率。

四、溶解气驱动图2－2 气顶驱动示意图依靠含油区溶解气的弹性能驱动，称为溶解气驱动，如图2—3所示。

在油田开发过程中，如果不采取人工注水等方法保持地层压力，又没有充分的边水和底水供给，地层压力将很快下降。

开发初期，驱动油流的主要能量是岩石和流体的弹性能，随着开发的进行，地层压力降到饱和压力以下，原来呈溶解状态的气体便从原油中分离出来，并随着压力的降低，气体不断膨胀和分离，成为驱油的主要能量，而岩石及其中的束缚水的弹性能下降到次要地位，这时的油藏即为溶解气驱油藏，也叫消耗式驱动油藏或内部气驱油藏。

在开采过程中地下流体体积的膨胀量等于油产量。

当油藏压力降落到低于饱和压力时，溶解在油中的天然气会分离出来，分离出的气泡分散在油中，在压力下降的过程中，气泡不断发生膨胀，气体膨胀释放出的能量将油推向井底。

油层压力降低的越多，分离出来的气量也越多，气体的弹性膨胀能也就越大，此时油层中含油饱和度不断下降，含气饱和度不断增加。

由于气体的压缩系数比综合压缩系数高一个数量级，所以溶解气的弹性能成为驱油的主要能量。

溶解气的弹性能大小与地层油的原始油气比、溶解系数、气体及油的组成有关，也与油层的温度和压力有关。

溶解气驱油藏的开发有以下特点：（1）压力下降急剧。

由于没有边水、底水、注入水及自由气可用来占据采出原油所空出的空间，所以压力下降快。

（2）油气比上升快。

随着累积采油量的增加，油气比是不断上升的。

初期较慢，随着压力的降低，油气比上升较快。

（3）生产无水原油。

（4）原油采收率低。

气体的大量分离，气相的渗透率急剧增加，而油相渗透率将很快下降，油的产出率大大降低；又由于油中气体不断逸出造成油的粘度增加，原油流动困难，更多的消耗地层能量，造成最终采收率降低。

溶解气驱通常是效率最差的驱动方式，其最终采收率一般为5%到25%。

过去油田的开发，曾较普遍地采用溶解气驱这种方式。

由于这种驱动方式下的最终采收率太低，便逐渐为水压驱动方式所代替。

目前我国绝大多数油田不以这种驱动做为主要的方式来开发，只有极少数油田，由于受到某些地质条件和技术条件的限制，不可能及时地进行人工注水等方式生产，仍不得不在一段时间内采取溶解气驱开采。

另外，国内外的某些研究和实践也表明，在某些油田，在开发的初期有控制地让地层压力降至饱和压力以下，使油层中保持一定量的自由气，将有利于以后的注入水在地层中流动，以提高采收率。

五、重力驱动当油层很厚或油层的倾角较大时，在油层内部高于井底位置的原油，由于油本身的高差产生的位能，使油流向井底，这种类型的能量只有在油层厚或油层倾角大及油层其他能量消(a)高于泡点压力时(b)低于泡点压力时图2－3 溶解气驱动示意图耗完了时才能起主要作用。

依靠油流本身的位能驱油的驱动方式，称为重力驱动。

油藏的能量类型决定于油藏的地质条件，如油藏的埋藏深度，有无边水、气顶及其大小，以及油藏的连通性等，从而使油藏可能建立某种天然驱动条件。

认识和识别驱油能量及驱动方式，不单是为了了解油层，更重要的是为了改造油层，即改善油层的驱动方式，因为油层的驱动方式在开发过程中不是一成不变的，而是随着开发的进程及开发措施的实施与调整而变化的。

驱动方式的变更，就意味着驱动能量类型的变更。

也就是说，在开发过程中的某个阶段，驱动方式即驱动能量类型可以从一种形式过渡到另一种形式。

比如，对于地层压力高于饱和压力的油田，即未饱和油田，在开采的初期没有注水，一般为弹性驱动，如有含水区，开采一段时间后，压力降扩展到水区后，呈现天然水压驱动，若边水不充足，或油水接触区域的渗透率很低，即供水不足，而采油速度又较高，则可能出现弹性水压驱动，如果这个油藏是封闭的，则在弹性驱动后即压力降至饱和压力以下时，便出现了溶解气驱动，一个油藏在开发的每个阶段上，发挥作用的驱油能量可同时有几种，但其中必有一种起主导作用，其他的则处于次要地位，上面所讲的驱动方式是针对起主导作用的那一种能量而言的。

地质条件只能为人们提供建立某种驱动方式的客观条件，对于一个具体油藏，可根据需要创造条件，为油层提供新的能量，使油层驱动方式向着有利的方面转化。

如有的油田，由于缺少边水或没有气顶，通过人工注水或注气，就可以抑制和延缓溶解气驱动的过早出现，而使油藏长期处于人工水（气）压驱动方式下进行开发，以达到提高采收率，合理开发油田的目的。

第二节油田开发层系的划分一、油田开发的概念油田开发就是企业根据石油市场对原油生产的需求，从油田实际情况和生产规律出发，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，对具有工业价值油田，制定出合理的开发方案，并对油田进行建设和投产，使其按预定的生产能力和经济效率实现长期稳产直至开发结束。

油田开发程序一般分为三个阶段进行。

（1）编制油田开发方案的准备阶段在油田初探的基础上，开辟生产试验区，取得第一手资料，部署全油田的探井、资料井，进一步进行详探。

（2）编制油田开发设计方案利用准备阶段提供的资料，一般先编制主层系的基本方案，通过打基础井网，进一步认识其它油层，制订射孔方案，最后编制出油田正式开发方案，即进行油藏工程研究和评价、布井、指定注采方案和实施过程。