第三章 油田开发方式的确定

我国为什么选择注水？
由于我国油田特定的沉积环境，多数油田的天然能量不充足。 即使有的油藏天然能量充足，当油田依靠天然能量开采时，存在 一定的问题，主要表现为：（天然能量的局限性）
天然能量局限性很大，不易控制，作用时间短；
能量发挥不均衡，一般初期大，油井高产，但很快
递减，不能实现稳产；
油田的调整和控制困难（如气顶、边底水、气油比的控制等）；
142
386
杏北油田不同井距堵水后出产数据表
日产 油(t) 20 38 15 含水 (%) 77.0 6.9 75.0 流动压 力(MPa) 10.65 8.12 11.60 地层压 力(MPa) 11.46 10.27 12.86 总压差 (MPa) -0.19 -1.36 +1.10 生产压 差(MPa) 0.81 2.15 1.26 采油指数 t/(d· MPa) 18.0 24.2 11.0
下降。
六、开发层系划分的原则
1、同一层系内的油层物性应当接近，尤其是渗透率要接近
主要体现在：沉积条件相近；渗透率相近；油层的分布面积接近；层 内非均质程度相近；各主要油砂体的几何形态及分布状态相差不大。
2、一个独立的开发层系应具有一定的厚度和储量；
一般要求h（有效厚度）>10m，单井控制储量>10万吨
采收率较低。
二、注水时间的确定
压力界限： 一般油田，注水的最合理压力是低于饱和压力20％， 此时水驱混气驱油的采收率可增加5％～10％。 对原油物性随压力变化大的油田，油层压力可低于饱 和压力10％。 但对于一些较高粘度的油藏，注水时的地层压力应等 于或高于饱和压力。
不要把溶解气大量从原油中挥发出来
2、注水时机的选择
一个具体油藏要确定最佳注水时机时，要考虑以下几个因素：
1）根据油田天然能量的大小
原则：满足开发要求的前提下，尽量利用天然能量。 边水充足且活跃，边水驱满足开发要求——不注水
地饱压差大，有较大的弹性能量——不采用早期注水
2）油田大小和对油田产量的要求
小油田，储量小，不求稳产期长——不早期注水
三、油田注水方式
注水方式（也称注采系统）：
注水井在油层中所处的部位和注水井与生产井之间的排列关系。
注水方式分类：
目前国内外油田应用的注水方式归纳起来主要有四种：
边缘注水、切割注水、面积注水和点状注水
1、边缘注水
要求含水区和含油 区之间渗透性好， 不存在低渗透带或 外含油边界以外的地层 是指注水井按一定的方式分布在油水边界处（油 断层 渗透率显著变差，为了 保证注水井的吸水能力 和保证注入水的驱油作 缘外注水：将注水井布置在油 油水过渡带处有高 用 水边界外的纯水区 粘度稠油带，或出 现低渗透的遮挡层
渗流过程变得复杂
产量不能保持稳定，开采自喷期也较短
对脱气后μo高、含蜡量高的油田渗流条件恶化
优点： 适用：
开发初期生产投资少，原油成本低 原油性质好、天然能量足、中小型的油田
（3）中期注水
初期依靠天然能量开采，当地层压力降到饱和压力 以下，气油比上升到最大值之前开始注水。 特点： 随注水压力恢复，油层压力保持在饱和压力或略 低于饱和压力，形成水驱混气油驱动方式。 注水后，油层压力恢复到饱和压力以上，可获得 较高的产量。 优点： 开发初期投资少，经济效益较好，也可以保持较 长稳产期，并且不影响最终采收率。 适用： 对于地饱压差较大，天然能量相对较大的油田， 是比较适用的 。
4、油田高效开发要求进行层系划分
用一套井网开发一个多油层油田不可能做到充分 发挥各类油层的作用，尤其是当主要产油层较多时，
为了充分发挥各油层作用，就必须划分开发层系，这
样才能提高采油速度，加速油田生产，缩短开发时间， 提高经济效益。
五、 层系非均质性对开发效果影响的一般规律
（1）随着开发层系内油层层数和厚度增加，油层动用厚度和 出油好的厚度明显减少，油层采油强度下降，采收率下降。
1、注水类型
—般从注水时间上大致可以分为三种类型：早期注
水，晚期注水，中期注水。
（1）早期注水
在油田投产的同时进行注水，或是在油层压力下降到 饱和压力之前就及时进行注水，使油层压力始终保持在饱 和压力以上或原始油层压力附近。
（1）早期注水
优点：
油层内不脱气，原油性质保持较好； 油层内只是油、水二相流动，渗流特征清楚； 油井产能高——自喷采油期长； 采油速度高——较长的稳产期； 可采用较稀的生产井网； 可减少采出每吨原油所需的注水量； 使开发系统灵活并易于调整。
系的数量。
2、划分开发层系是部署井网和规划生产设施的基础
确定了开发层系，一般就确定了井网套数，因而使得研究
和部署井网、注采方式以及地面生产设施的规划和建设成为可 能。 井网是根据所组合的层系的地质条件部署的，离开这一具体 的层系，部署的井网就会变得不合理。
层系划分主要解决层间矛盾；
井网部署则主要是调整平面矛盾
前苏联某油田油层合注与分注吸水能力对比表
井号 层 位 射孔厚 度(m) 2.0 +A 11.0 2.6 2.4 6.6 A 3206 B 2.4 3.2 3.2 350 130 130 130 11.3 渗透率 (×10-3μm2) 170 600 100 10.1 合注 分注
压力 (MPa)
11.4
大油田，保持较长时间稳产期——宜早期注水
3）油田的开采特点和开采方式
自喷开采——要求注水时间早些，压力保持的水平相对要高一些。
机械采油——不一定早期注水，压力保持低一些。 另外，还要考虑油田经营管理者所追求的目标，这些目标可能有 ：
(Leabharlann Baidu)原油采收率最高。 (3)投资回收期最短。
(2)未来的纯收益最高。 (4)油田的稳产期最长。
♣ 石油和天然气的物理化学性质；
♣ 烃类相态和油藏驱动类型；
♣ 油田开发过程的管理条件；
♣ 井的开发工艺和技术; ♣ 地面环境条件。
第三节 油田注水方式的选择
第一个“五点井网注水”方案，在
1924年宾夕法尼亚的Bradford油田实施。 1931年，注水应用俄克拉何马，1936年又 发展到得克萨斯Fry油田。尽管如此，直到 20世纪50年代初，注水才真正得到广泛应 用。
缺点： 油田投产初期注水工程投资较大，投资回收期较长
早期注水方式不是对所有油田都是经济合理的，
对地饱压差较大的油田更是如此
适用： 地饱压差相对较小的油田 。
（2）晚期注水
开采初期依靠天然能量开发，在溶解气驱之后注水。
特点： 溶解气驱后，导致μo↗、Jo↘、Qo↘、Rp↗ 注水后，可形成油气水三相流动
在产量不变的情况下，会使该井流动压力上升。因此当低 压层压力低于合采井流动压力时，低压层就会停止生产。
有时，甚至高压层出来的液体还会从井中倒灌进低压层。
油井见水后，使得井筒内流 体密度增加，引起流压上升，
同时又恶化了低压、低渗透率
层的生产条件，形成倒灌现象。
1、划分开发层系有利于充分发挥各类油层的作用
实践依据。
3．确定划分开发层系的基本单元 4． 综合对比不同层系组合的开发效果，选择最优的层系划
分与组合方案
八、影响开发层系划分的因素
• 由于油藏地质条件和油层物理及油藏流体性质的差异，开 发、采油工艺技术及地面环境的情况等都会影响开发层系 的划分。影响开发层系划分的因素为： ♣ 油气储集层的物理性质；
美国多采用第一种
前苏联多采用第二种 我国多采用粗分层，后期调整。
我国砂岩油田层系的划分
层系套数 1 2 油田个数 代表性油田 49 9 扶余、杏树岗、魏岗 克拉马依、喇嘛甸、江汉习二区
3
4 5
7
4 4
老君庙、埕东、钟市、萨尔图北一区
河南下二门、双河 胜索二区、王家岗
四、开发层系划分的意义
在合采井中，见效层的油层压力增加，产液量上升。
4、各油层油气水的性质、压力的差别
二、概 念
划分开发层系：
把特征相近的含油小层组合在一起，与其
它层分开，用单独一套井网开发，以减少层间
干扰，提高注水纵向波及系数及采收率，并以
此为基础，进行生产规划、动态分析和调整。
三、开发层系划分的应用情况
20世纪40年代以前，油田开发采用天然驱动
或衰竭式开采方式，开发层系的划分与组合
开发层系的划分与组合
青西油田开发层系划分实例
窿1块连通图
窿5块北部井区连通图
窿5块南部井区连通图
纵向上
油田—多油层—非均质 油田开发部署
影响 开发效果
平面上
注入水的利用率
各层储量的动用
水淹体积
最终采收率
一、多油层油田的非均质特性
1、储油层性质之间的差别
2、各层油水关系的差别 3、各层间天然能量驱动方式的差别
未能引起人们的重视。
20世纪40年代开始重视对油层的划分与组 合的研究。
当前世界上许多新开发的油田除油层少且薄、面积
小的个别例外，一般都划分成几套层系同时开发。
具体的做法有两种：
（1）层系一开始就细分，多套井网分采不同油层，少 搞分层作业，实现较高的波及系数。 （2）初期层系划分得粗一些，少钻井，多搞分层开采 作业，提高注水波及面积。后期根据需要，多井网分 采各层。
1——>10，注入压力逐渐减小
大庆油田单位厚度采油指数与有效厚度关系
（2）开发层系内高、低渗透率油层不同的厚度比例， 对开发效果影响大
1—900md,占总厚度80%，其余4层等厚共占20％ 2—900md, 占总厚度60%，其余4层等厚共占40％ 3—900md, 占总厚度40%，其余4层等厚共占60％ 4—五层等厚，各占20％ 5—100md,占总厚度40%，其余4层等厚共占60％;
水过渡带附近）。
缘上注水：将注水井布置在油 水过渡带上。
缘内注水：将注水井布置在内 油水边界。
3、各开发层系间必须具有良好的隔层；（隔层厚度>3m） 4、同一开发层系内油层的构造形态、油水边界、压力系统 和原油物性应比较接近；
5、要考虑到采油工艺技术水平，相邻油层尽可能组合在 一起。
七、开发层系划分的步骤
1．研究油砂体特性及对合理开发的要求，确定开发层系划 分与组合的地质界限
2．通过单井开采的动态分析，为合理划分层系提供生产
水量 （m3/d）
0 114 0 0 130 0 0 0
压力 (MPa)
14.0
水量 (m3/d)
0 1260
压力 (MPa)
14.2 12.5 15.0
水量 (m3/d)
359 737 30
3266
958
A
B
10.5 0 12.0 0 0 12.3
130
187
+h
10.0
250~400
6—100md,占总厚度50%，其余4层等厚共占50％;
7—100md,占总厚度60%，其余4层等厚共占40％; 8—100md,占总厚度80%，其余4层等厚共占20％;
（3）开发层系内不同渗透率、不同粘度油
层、不同组合对发效果影响很大。
研究表明：随着两层粘度比比值的增加
（第二层油水粘度比不变），采收率明显
3、适应采油工艺技术发展的要求
一个多油层油田，油层数目可能很多，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，使它们吸水均匀，生产均衡，所以往往必须采取
分层注水、分层采油和分层控制措施。
目前的分层技术还不可能达到很细的水平，因此必 须划分开发层系，而使一个生产层系内部的油层不致过 多，井段不致过长，这样将能更好地发挥采油工艺的作 用，使油田开发效果更好。
本节讨论：
1、为什么选择注水？
2、注水时间的确定。 3、注采井网系统。
一、为什么选择注水？（注水的优点）
（1）水易于获得；
（2）水对于低相对密度和中等相对密度的原油是一种
有效的驱替介质；（驱油效率高） （3）注水的投资和操作费用低，而利润大； （4）水注入地层相对容易；因为在注水井中水柱本身 就具有一定的压力。 （5）水在油层中容易流动。（波及能力较高）
第三章 油田开发方式的确定
主要内容：
驱动方式的选择 开发层系的划分与组合 油田注水方式的选择 开发井网的部署
第一节
驱动方式的选择
驱动方式：天然能量驱动、人工补充能量（注水、注气等） 选择驱动方式的原则：既要合理的利用天然能量，又要有 效地保持油藏能量。
第二节
井距 (m)
井数 (口)
时间
堵前 500 6 堵后 堵前 300 7
堵后
19
40.7
9.83
11.73
-0.04
1.89
11.9
为了减少高压层对低压层的影响，在含水井中除了经常要求在开发过程 中不断调整工作制度、逐渐放大生产压差、提高产液量外，在注采工艺 上，应该考虑单井分注合采或分注分采、合注分采的技术，尽量减少层