油藏工程课件设计-指导书

第一部分油藏工程课程设计
油藏工程主要研究内容涉及新区产能建设和老区综合调整两大方向，应用油藏工程基本原理进行新区产能建设、即产能预测是油藏工程的基本方法，也是油田正式投入开发的第一步，鉴于油藏工程课程设计学时要求，借鉴中国石油大学等石油高校课程设计内容，结合目前现场使用基本方法，编写油藏工程课程设计指导书。

主要内容包括：开发方式、层系的划分、合理井网密度计算、方案设计及效果预测、经济指标评价等内容。

1储层地质基础数据
1.1地质特征描述
（1）储层沉积特征；（2）油藏构造特征；（3）油水关系；
1.2储层物性基本参数
（1）储层属性参数
油层顶底、面积、砂厚、有效厚度、孔隙度、渗透率、饱和度
（2）温度压力系统
1.3流体性质
（1）流体高压物性参数
（2）相渗关系
2油藏工程设计内容
2.1开发原则
把特征相近的油层组合在一起，用独立的一套开发井网进行开发，并进行生产规划、动态研究和调整。

（1）有利于发挥个油层的作用，为油层比较均衡开采打下基础，减少层间矛盾;
（2）提高采油速度，缩短开发时间，适应油田高速高效开发
（3）提高注水波及体积，提高最终采收率;
（4）适应采油工艺技术发展的要求。

2.2开发方式
（1）利用天然能量开发；
（2）人工补充地层能量开发，包括注水、注气等方式； （3）利用三次采油方式进行开发；
2.3开发层系划分
开发层系的原则
（1）同一层系内的油层物性应当接近，尤其渗透率要接近。

（2）一个独立的开发层系应具有一定的厚度和储量。

有效厚度>l0m ；单井控制储量>10万吨 （3）各开发层系间必须具有良好的隔层。

(大庆)隔层厚度>3米
（4）要考虑到采油工艺技术水平，相邻油层尽可能组合在一起。

2.4合理井网密度计算
地质储量计算
oi o wi B S Ah N /)1(100ρφ-=
确定合理的注采井网要满足以下条件：一是有较高的水驱控制程度；二是要适应差油层的渗流特点，达到一定的采油速度；三是保证有一定的单井控制储量；四是有较高的经济效益。

一般来说，在满足一定经济效益的前提下，应该采用较密井网，最大限度的控制油层储量。

在井网部署当中，加密井网有利于：
（1）提高油层内部低渗透区域的波及系数及程度。

由于油层内部的非均质性，注水开发时，一部分低渗条带，注水波及不利区块，加密后，加大了注采压差，提高了驱替压力梯度，可以改善这部分区域的注水波及程度；
（2）加强不吸水层或吸水少层的开发。

在多油层的油藏中，由于层间干扰，一些低渗透层不吸水或吸水很少，加密后可以着重对这部分不吸水层进行注水，提高注入水的波及系数。

根据胡斯努林法改进和完善的公式：
()253
.0792.0lg 16625.0698.0--⋅⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛+=o k e k E o R μ 式中：R E 为最终采收率，小数；n 为井网密度，口/km 2；k 为有效渗透率，
μm 2；μo 为地下原油粘度，mPa S ⋅。

要使井网密度达到经济上合理，必须满足下列条件： （1）防止井网过密，造成不合理投资；
（2）避免井网过稀，致使最终采收率降到经济合理界限以下。

合理井网密度为单位面积（1km 2）加密到最后一口井时的井网密度，在这个井网密度条件下，最后一口加密井新增可采储量的价值等于这口井基本建设总投资和投资回收期内操作费用的总和，由此则有：
()()⎥
⎦⎤⎢⎣
⎡-⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+⋅=⋅∆--+--253.0792.0253.01792
.0lg 16625.0698.0o k n
o k n e e k
V V E o R μμμ 式中，V —单位面积储量，t 410⨯/km 2；∆E V R ⋅—每平方公里新增可采储量，它应等于新增一口井的总费用与油价的比值。

由此，便可在计算机上用试凑法算得合理井网密度，再代回式便可反求出经济合理采收率。

从不同油价下层系细分前和层系细分后合理井网密度可以看出，随着油价的升高，井网密度逐步增大。

2.5单井初期产能确定
单井初期产能的确定通常使用区块内试油、试采资料进行确定，在没有试油试采资料的情况下，可以使用周围类似区块开发状况，也可以根据合理井网密度、合理采油速度等指标，确定单井初期产能。

2.6注水井吸水能力确定
地层破裂压力计算：
H P H ⋅∂=
P H ：破裂压力，Mpa
∂：破裂压力梯度，MPa/km ，砂岩油藏取0.0225
H ：平均油层中部深度，km
在计算地层破裂压力时，一般取安全系数0.9
2.7方案指标测算及经济评价
指标测算应包括以下内容：
（1）井网指标：油水井数、新钻油水井数、老井归位井数、其它井数、注采井数比；井距和井网密度、布井方式；单井控制原始地质储量、原始可采储量
和剩余地质储量、剩余可采储量；水驱储量控制程度，井网均匀系数，注采对应率，注水受效率；波及体积、注水采收率等。

（2）开采指标：开发层系的年产油、年产液、年注水、日产液量、日产油量、综合含水、日注水量、注采比、采油速度、剩余可采储量采油速度、采出程度、稳产期、含水上升率、油层压力；单井的日产液能力、日产油能力、日注水能力、生产压差、注水压差等。

3排状注水开发指标预测方法
采用Buckley-leverett 水驱油理论为基础的流管法进行计算，该方法考虑了水驱油的非活塞性，忽略岩石流体压缩性，以及忽略重力毛管力作用的影响；
已知油藏物性参数和流体参数，给定注采压差（常数），确定不同开发时刻的产油速度、累计产油量、含水率、累计注水量等指标，具体见水前后开发指标计算方法如下。

3.1见水前开发指标
油井初始产量：
L
p
A S kk q o wc ro i μ∆=
)(
一维水驱油前缘饱和度推进方程：
)(')()(0't V A f dt t q A S f x swf t
w w φφ==⎰ 油水混合带压力降：
⎰
+=
∆f
L w rw w
o w ro o S k S k dx
kA
t q p 0
1)
()()
(μμ
μ
⎰+
=)
(0
''
)()()
()()(wf
w S f w rw w
o
w ro w w o
S k S k S df A t V kA t q μμφμ
纯油带中的压力降：
)()
()
(2f w ro o L L S kAk t q p -=
∆μ
总压力降为：
⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡
-++=∆⎰AL S f t V S k S k S df AL S k t V S kAk L t q p wf w S f w rw w o
w ro w w wc ro wc ro o wf w φμμφμ)()(1)()()
()()()()(')(0'' 定义：
无因次累计注水量D V ：AL
t V V D φ)
(= 无因次瞬时产液量D q ：i
D q t q q )
(= 无因次时间D t ：AL
t
q t i D φ=
D
D
D dt dV q =
因为：L
p
A S kk q o wc ro i μ∆=
)(
总压力降方程无因次化为：
⎥⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎣⎡
-++=⎰)(1)()()()(1')(0''wf
w D S f w rw w o w ro w w wc ro D D D S f V S k S k S df S k V dt dV wf w μμ 令：⎰
+
=)
(0
''
)()()
()(wf w S f w rw w
o
w ro w w wf S k S k S df S I μμ
定义：
)()()('
wf w wf wc ro S f S I S k E -=
得到：
1)1(=+E V dt dV D D
D
积分计算得：
E
Et V D D 1
21-+=
D
D D D Et dt dV q 211
+=
=
油井井排见水时的无因次注水量为：
)
(1
'
wf w Df S f V =
油井见水时间：
[
]
⎪⎭⎫ ⎝
⎛+=
-+=
2)()(1
21
)1('
2'2E S f S f E
EV t wf w wf w Df Df 3.2见水后开发指标
总压力降为：
⎰
+
=
∆L
w rw w
o
w ro o S k S k dx
kA
t q p 0
)()()
(μμμ
⎰+=)
(0
''
)
()()
()()(we w S f
w rw w
o w ro w w o
S k S k S df A t V kA t q μμ
φμ
无因次化为：
⎰
+=)
(0
'
')
()()
()(1we w S f w rw w
o w ro w w wc ro D D S k S k S df S k V q μμ
或者：
)()(1we wc ro D D S I S k V q =
油井井排见水后无因次注水量为：
)
(1
'we w D S f V =
)
()()
('we we ro we w D S I S k S f q =
油井见水后无因次累计产油量：
wc we w we w we oD S S f S f S V --+
=)
()(1'
油井见水后的开发时间：
[]
D we w we w D D D dt S df S f dt dV q )()
(1
'2'-==
带入：)()(1we wc ro D D S I S k V q = 得到：
[
]
1)()
()(1
)('3'=-we D
we w we w wc ro S I dt S df S f S k 上式两端积分得到
[]
)()()()
()
()()
()
('3
'
'
'we wc ro S f S f w w w w
w wc ro De S F S k S df S f
S I S k t we w wf
w -=-=⎰
[]
⎰
=)
()
('3
'
'
'
)()
()
()(we w wf w S f S f w w w w
w we S df S f
S I S F
对于多层合采油藏，按照厚度加权进行油田综合指标的预测。

4面积注水开发指标预测
面积注水开发近似解
面积注水常用五点法、反七点、反九点等井网形式，其生产井与注水井的注水井数比为m ，在面积注水单元内，以注水井为中心，周围均布生产井，把环绕中间注水井的生产井排转化为圆形“排油坑道”，然后流入井底。

4.1见水前开发指标
（1）初始产量利用下式计算：
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
-∆=
619.0ln
)(w o wc ro L r d
P S KhK q μπ
（2）注水速度
三个阻力区间：:注水井到油水前沿、油水前沿到排油坑道、扫油坑道到生产井底。

注水井底到油水前沿的阻力：
w f wm rw w
r r S KhK R ln
)
(21πμ=
油水前沿到排油坑道的阻力：
f
wc ro o
r d
S KhK R ln
)
(22πμ=
排油坑道到生产井底的阻力：
w wc ro o
r m d m S KhK R )1(2ln
1)(23+=
πμ
产量为驱动力除以阻力
⎥⎥
⎦⎤⎢⎢⎣⎡+++∆=
w f w f wm rw wc ro o w o wc ro L r m d m r d r r S K S K P
S KhK q )1(2ln 1ln ln )()()(2μμμπ 油井纯产油量为
m q q l o =
（3）不同油水前缘对应时间
])2
1
)(ln [(22
D r B A r
E t f f
+--= )
()
(wm rw wc ro o w S K S K A μμ=
1=B
w
r m d
m C )1(2ln
1+=
w r A d B C D ln ln -+= 其中：or wm S S -=1
当d r f =时即可求得油井见水时间。

见水前开发指标随时间变化可通过设置不同的油水前缘计算出来。

4.2见水后开发指标
（1）注水速度 注水井底到排油坑道
w
wm rw w
r d S KhK R ln
)
(21πμ=
排油坑道到生产井底
w
we ro o
r m d
m S KhK R )1(2ln
1)(22+=
πμ 注入速度（产液速度）
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡++∆=
w we ro wm rw o w w w wm rw L r m d m S K S K r d Ph
S KhK q )1(2ln 1)()(ln )(2μμμπ
m
q q L
pL =
含水较高后
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
++∆=
w we ro wm rw w w wm rw L r m d
m S K S K r d Ph
S KhK q )1(2ln 1)()(ln
)(2μπ
（2）对应时间
we we L dS h d dt S f q ⨯=⨯-φπ2)](1[
we we w
we rw wm rw w wm rw w dS S f r m d m S K S K r d P
S KK d dt ∙-++⨯
∆=
)
(1)1(2ln
1)()(ln )(22
φμ
we S S we we rw e
e e dS S
f S K C B A t wm
wf
⎰
-+
=)
(1)
(
其中：
p S kk d A wm rw w e ∆=
)(22
φμ
w
e r d B ln
= w
wm rw w r m d
m S k C )1(2ln
)(+=
（3）油井产量
[])(1we w L
o S f m
q q -=
5经济评价方法
根据以上计算结果，概算出不同开发方案的现金流，以经济指标为对比，优选出最佳方案，对于在开发预测中不是整年的数据，可以采用线性插值方法近似计算。

6常用计算法方法
6.1含水率曲线导数
含水率计算方法：
o
ro w
rw w
rw w i k i k i k i f μμμ)
()
()
()(+
=
)
1()1()
1()1()('
-++--+=
i S i S i f i f i f w w w w w
6.2单重积分I(i)
w
rw o ro w w w rw o ro w w w rw o ro w w N k N k N f N f i k i k i f i f i k i k i f i f i I μμμ)
()1()
()1(...)1()1()2()1()()()1()()(''''''+
---+
+++++-++++-= 6.3双重积分F(i)
[]
[]
[]
)
()()
1()(...
)2()
2()
1()2()1()
1()
()1()(3
'''3
'
''3
'
'
'i I i f i f i f N I N f
N f N f N I N f
N f N f i F w
w
w
k k w
k w k w k k w
k w k w --+
++++-++
++-+=
7设计内容
已知大庆某油区含含油面积4km 2，含油厚度8m ，平均含油饱和度0.68，储层渗透率=学号*50mD 计算，平均孔隙度为0.26，地下原油粘度30mPa.s ，地下水粘度0.6mPa.s ，注采压差2MPa ，相对渗透率见下表所示。

要求：根据题目进行合理井网密度计算，计算合理注采井距，根据合理注采井距，分别利用排状注水和面积注水两种方式进行开发指标预测，并进行简单经济评价。

8参考文献
[1]石油工程综合设计指导书.东营:中国石油大学石油工程系,1998
[2]姜汉桥,姚军,姜瑞忠.油藏工程原理与方法.东营:中国石油大学出版社,2006
[3]朗兆新.油藏工程基础.东营:石油大学出版社,1994.
[4]刘慧卿.油气田开发工程基础.东营:石油大学印刷厂,1998.。