胜利极浅海油田高速高效开发技术

胜利极浅海油田高速高效开发技术
宋　万　超
中国石化集团胜利油田有限公司
前 言
渤海湾南部的埕岛油田位于山东省东营市河口区,南界距现今海岸3km,西北距海上的埕北油田约35km,与济阳坳陷陆上的桩西油田、埕东油田和五号桩油田相邻。

埕岛油田1993年投产,是我国极浅海地区投入开发建设的第一个年产原油能力达百万吨级的大型油气田。

自1988年5月埕北12井获商业性油流以来,埕岛油田已发现7套含油气层系(明化镇组,馆陶组,东营组,沙河街组,中生界,古生界,太古界),以馆陶组上段为主要含油层系[1],其探明储量占全油田上报探明总储量的81%。

埕岛油田所在的渤海湾南部极浅海的水深0～16m,年平均冰期108d,冬季最低气温达-19℃,春季最强风速为30.5m/s,受气象扰动影响易出现风暴潮灾害,海底地形则受河、海双重影响,有大量形态各异的不稳定地貌形态(凹坑、坍塌洼地、泥流舌及海底滑坡等)。

主要含油层系馆陶组上段储集层是河流相曲流河亚相沉积,埋藏虽浅,但横向变化大、单层厚度小,油层平面分布不仅受构造宏观控制,岩性影响也很明显,因此在油田范围内,叠合连片的油层之内油水关系复杂。

极浅海地区油田开发施工受复杂的海况和地质条件影响,如果像陆上油田开发那样,通过在开发前期部署开发准备井或部署先期基础井网来落实储集层展布和储量规模,将严重影响开发速度和经济效益。

针对埕岛油田复杂的海况和地质条件,在油藏地质、油藏工程、采油工艺、海工工程等的研究、设计过程中,根据不同层系的储集层特点,探索、引进、开发和应用了许多新技术和新方法,形成了一套适合胜利极浅海油田高速高效开发的配套技术。

本文简介在储集层预测、开发技术政策优化、油层保护、防砂工艺、油气举升和海工设计方面采用的技术。

储集层预测技术
针对埕岛油田馆陶组上段油藏的地质特点,应用了以测井约束地震反演的技术,精细描述储集层空间展布[1,2],用于指导开发井的井位设计,取得了显著效果。

该技术是基于地质模型的地震波阻抗反演技术[3],充分利用测井资料纵向分辨率高和地震资料横向连续性好的特点,比较好地解决了少井条件下河流相砂泥岩薄互层剖面的储集层预测问题。

该技术经过不断完善,已能分辨厚度约4m的储集层,成为胜利探区海上以及环渤海湾其它油田开发前期和中期开发部署采用的主要储集层描述技术。

此外,还应用了三维可视化地质建模技术,研究砂体在三维空间的形态、厚度及属性的变化[4,5],实现了井身轨迹三维可视化优选,使每一口开发井尽可能地钻遇更多的砂体。

在埕岛油田开发中,应用以上两项技术,预测、描述了在地震反演剖面上反映较好的52个主力砂体(其中有井钻遇的39个,无井钻遇的13个),编制了每个砂体的顶面等深图和砂体厚度图,建立了三维地质模型,有效地反映了各砂体空间展布规律,并为区内开发井位部署提供了多方向的多条目标剖面,指导了开发井的井位设计。

采用这两项技术,使埕岛油田开发井的钻井成功率达100%,深度和厚度符合率均超过90%。

开发技术政策优化
在关键开发技术政策界限的研究中,根据埕岛油田总体规划方案的指标,考虑全部投资(包括勘探投资、开发投资、地面建设投资、建设期贷款利息、流动资金等),进行投资估算与资金筹措、成本估算与分析、销售收入与销售税金及附加估算。

通过经济评价和不稳定性分析,确定了埕岛油田的盈利能力和清偿能力,计算出盈亏平衡点,确定了油田开发技术政策界限。

在此基础上,采用类比、油藏工程、数值模拟、经济评价等多种方法,研究了开发方式和注水时机、井网密度,进行产能分析和开发指标预测。

1　开发方式和注水时机的确定
以埕岛油田一区馆陶组上段油藏地质模型为基础,设计了3种井距(400m,500m,600m)方案,应用黑油
51
石　油　勘　探　与　开　发
2001年6月 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.28　No.3
模型对消耗式开采特征和注水开发特征进行预测[6]。

根据模拟结果(见图1),认为埕岛油田馆陶组油藏消耗式开采不可行,必须立足于注水保持能量开发。

图1　消耗式开采和注水开发采出程度对比图
由于馆陶组上段油藏地饱压差小,投入开发后地
层压力很快将降至饱和压力,因此在相同井距条件下,设计了4种地层压力保持水平(在饱和压力附近,0.9倍饱和压力,0.85倍饱和压力,0.7倍饱和压力)开始注水的方案,通过数值模拟和经济评价来研究最佳注水时机。

数值模拟和经济评价结果都显示,在饱和压力附近开始注水的方案开发指标最好,因此埕岛油田馆陶组上段油藏的最佳注水时机是地层压力降至饱和压力附近时。

2　井网密度研究和开发指标预测
利用前述52个主力砂体的定量描述结果,建立了先导试验区的三维地质模型,在此基础上,在注水保持压力相同的条件下,分4种井距(300m ,400m ,500m ,600m )进行数值模拟。

模拟结果(见图2a )显示,在相同时间内,井距越小采出程度越高。

但是井距越小井数就越多,相应的投资也越大,因此又通过经济评价优选井距。

根据经济评价结果(见图2b ),600m 井距的经济效益最佳。

图2　不同井距采出程度(a )和经济效益(b )对比图
3　产能分析和开发指标预测
采用类比、经验公式和理论公式计算,通过数理统计建立了产能与流度的关系,再考虑防砂等因素对产
能的影响,确定埕岛油田馆陶组上段油藏合理的采油指数为2.0t /(d ·MPa ·m )。

根据已完钻井组投产方案的研究结果,动用厚度与可动用厚度之比为0.70,确定油井生产动用厚度为11.5m 。

对工艺可达到的最低流压、油层可承受的压差及高饱和油藏流压对产能影响等因素进行综合分析,确定合理且可行的生产压差为3.0MPa 。

根据以上研究确定的埕岛油田1996年投产方案,初期油井日产油能力为69t 。

投产后,初期实际平均单井日产油67.5t ,预测产能符合率达97.8%。

采用油砂体大井距(500～600m )布井,水驱控制程度达到80%以上。

油层保护和采油工艺技术
埕岛油田馆陶组油层多为疏松砂岩[7],而各种作业入井液只能用海水配制,在油田开发过程中,油层既易被污染,油井产液过程中又易出砂。

为了防止油层损害[8]
,开发井的钻井中采用聚合物胺盐钻井液加超细碳酸钙暂堵剂,抑制了钻井液漏失和失水;同时,研制了具有良好防腐、防破乳、低表面张力的海水入井液和SW -91疏松砂岩稳定剂。

采用这些措施,有效地保护了油层,由表1可见,采用油层保护措施的井,其表皮系数显著低于未采用油层保护措施的井。

表1　油层保护效果对比表
采用保护措施井号表皮系数未采用保护措施井号表皮系数CB11E -22.85CB11C -620.08CB25B -3
1.004
CB11C -1
8.44
在防砂工艺方面,研究采用了3种工艺:海上定向井绕丝筛管砾石充填防砂工艺,大通径、耐腐蚀、高性能的双层预充填绕丝筛管工艺,大通径、耐腐蚀、高渗透性的整体式金属棉滤砂管工艺。

其中,金属棉滤砂管工艺成本低,防砂效果好,可适应不同井斜条件,防砂有效期长。

自1995年以来,埕岛油田防砂成功率达100%。

在油气举升方面,研制了自喷井、电泵井、螺杆泵井安全生产管柱,最长寿命自喷井7a 、电泵井4.7a 、螺杆泵井5a 。

其中,高强度斜井电泵在电机的保护和抗
弯强度方面居国际先进水平,能顺利通过每30m 造斜
8°的井段,在60°以上井斜角的斜井内正常工作。

埕岛油田实现了海上油井生产和安全的遥测和遥控,控制系统全部国产化,产品性能达到国外同类产品的技术水平,而价格只需进口产品的一半。

52 石油勘探与开发·油田开发与油藏工程 Vol .28　No .3　
海工设计技术
根据埕岛油田为极浅海的近岸油田特点,研究采用了半海半陆的油气集输模式(见图3)。

海上只进行油气集输和简单处理,把含水原油经海底管线输送上岸,利用陆上已有设施来完成工程量大、工艺复杂的原油脱水和污水处理。

图3　埕岛油田海上油气集输模式示意图
海上油气开采与集输采用中心平台与卫星平台相结合、管线输送与船舶运油相结合、人工操作与自动控
制相结合的方式。

中心平台由4个模块化平台(生活、动力、油气处理和储罐)组成,便于浅海施工,增加了安全性,其作用是接收卫星平台管输过来的油气水混合物作简单处理,并用海底电缆向卫星平台供电。

卫星井组平台分井口和计量两部分,对产出液进行简单的油气计量和加热,主要采用三腿、四腿导管架结构形式,结构组块化,各组块较轻,容易施工安装。

卫星单井平台采用独桩平台,结构大大简化。

按照这种模式,优化了整体布局,简化了海上构筑
物,缩短了建设周期,节约了产能建设投资,加快了油
田开发步伐。

结 语
在上述极浅海油田开发技术的支撑下,到1999年
底,埕岛油田已完钻开发井208口,钻井成功率100%;在预测油层分布方面,厚度符合率为92%,层数符合率为90%,深度误差为1～3m 。

已建中心平台2座,井组和单井平台61座,铺设海底电缆71.7km 、海底管线55km 。

单井产能预测为69t /d ,实际平均为71.3t /d ,预
测符合率98%,1999年产油201×104
t 。

从1993年投产到目前,已累计建产能250×104
t ,百万吨产能建设投资19.2亿元,大大低于同期全国其它海上油田的百万吨产能建设投资水平。

参　考　文　献
1　郑和荣,林会喜,王永诗.埕岛油田勘探实践与认识.石油勘探与开发,2000,27(6):1～3,8.2　徐英霞,高喜龙等.埕岛地区馆陶组上段油藏地质模型.石油勘探与开发,2000,27(6):53～55.3　刘泽容等.油藏描述原理与技术方法.北京:石油工业出版社,1993.4　侯加根.河道砂储层随机模拟方法分析.石油勘探与开发,1998,25(4).
5　王延光,柴振一等.胜利油田胜海地区馆陶组上段油气藏勘探中的地震方法研究与应用.石油勘探与开发,2000,27(6):70～73.6　王俊魁,万军等.油气藏工程方法研究与应用.北京:石油工业出版社,1998.
7　毕秋军,宋书君等.孤岛油田零散低品位储量开发实践与认识.石油勘探与开发,2000,27(6):60～62.8　樊世忠,窦红梅.保护油气层技术发展趋势.石油勘探与开发,2001,28(1):78～84.
作者简介　宋万超,男,58岁,教授级高级工程师,从事胜利油田公司生产与科研的管理工作。

地址:山东省东营市,胜利油田有限公司总经理办公室,邮政编码257001。

收稿日期　2001-02-21
(编辑、绘图　王孝陵)
53
2001年6月 宋万超:胜利极浅海油田高速高效开发技术
减小,反映构造东部比西部裂缝发育;自上往下分维数值也依次减小,说明裂缝发育程度由上向下降低。

这种分维数计算结果符合断背斜的裂缝系统分布特征。

裂缝分维数与储集层物性具有较好的正相关关系(与孔隙度的相关系数达0.9049,与渗透率的相关系数高达0.9968)。

通过计算裂缝分维数,可以定量预测裂缝-孔洞型储集层的裂缝发育带和有利储集层分布区,指导油气勘探。

图3表3参5(杨威摘)
主题词　和田　大型　气田　碳酸盐岩　构造　裂缝(岩石)　分形学　分析　储集层　孔隙度　渗透率
P631.445.920010313地面细测标准层与地震反射相位连接方法在柴达木盆地地层对比中的应用[刊]/曹颖辉,石广仁∥石油勘探与开发.-2001,28 (3).-49～50
山间盆地露头资料十分丰富,在缺乏井资料的情况下,充分利用露头资料对地震剖面进行标定,这对盆内覆盖区的地震解释具有重要意义。

应用地面细测标准层标定地震剖面的方法和步骤为:①根据地面细测标准层与地震测线的坐标关系,绘出两者位置关系图;②根据地震测线与标准层倾向线在地面上的投影夹角,计算地层真倾角在测线方向上的视倾角;③由该地震视倾角计算反射层倾斜时差Δt;④在地震时间剖面上拾取倾斜时差为Δt的反射层,即完成细测标准层与地震反射相位的连接工作。

此方法简单实用,易于操作。

应用该方法对柴达木盆地冷湖七号构造的地层进行了连续追踪对比,取得了良好效果。

图3参4(李建国摘)
主题词　地面　测量　标准层　地震　相位　地震解释地层对比
·油田开发与油藏工程·
TE520010314胜利极浅海油田高速高效开发技术[刊]/宋万超∥石油勘探与开发.-2001,28(3).-51～53
埕岛油田是中国渤海湾南部极浅海海域发现的大型油气田。

针对埕岛油田复杂的海况和地质条件,在油藏地质、油藏工程、采油工艺、海工工程等的研究、设计过程中,探索、引进、开发和应用了许多新技术和新方法。

从1993年投产到目前,已累计建产能250×104t,实现了高速高效开发,并形成了一套适合胜利极浅海油田开发的配套技术。

图3表1参8(宋万超摘)主题词　埕岛油田　海上开发　馆陶组　储集层模型　油藏描述　油藏工程　采油　海上油气处理　配套　技术
TE34120010315屏障注水机理研究[刊]/范子菲,李云娟...∥石油勘探与开发. 2001,28(3).-54～56
扎纳若尔油田为气顶边水油田,在2000年以前主要靠屏障注水方式开发。

应用三维三相全组分数值模拟模型研究该油田的屏障注水机理,约有56%的屏障注入水进入油环,44%的屏障注入水进入气顶。

通过对比屏障注水、2种周期性屏障注水(注半年、停半年和注1年、停半年)、取消屏障注水油环衰竭开发4种开发效果,认为扎纳若尔油田仍有继续采用屏障注水的必要性。

为了进一步优化屏障注入水形成水障以后的开采方式,对比了油环注水加逐步取消屏障注水(5a内逐步取消)、油环注水(取消屏障注水)、油环注水加屏障注水(油环注水量和屏障注水量分别占总注水量的85%和15%)3种开采方式,结果表明:油环注水加屏障注水方式采出程度最高,既能保持油环压力,又能隔离气顶,防止气顶气窜入油井,降低油井生产油气比。

因而建议扎纳若尔油田的开发方式改为油环面积注水,油气界面附近继续屏障注水,屏障注水量为保持注采平衡总注水量的15%左右,以维持目前形成水障的稳定性。

研究结果对扎纳若尔油田开发调整方案的编制具有指导意义。

图3表1(范子菲摘)主题词　气顶油藏　屏障　注水　周期性注入　面积注水　数值模拟　机理
TE31920010316水平井整体井网渗流解析解[刊]/刘月田∥石油勘探与开发. 2001,28(3).-57～59,66
通过椭圆余弦函数保角变换,五点法水平井网的矩形井网单元变为全平面空间,将垂直井变为无穷远圆形供液边界,水平井位于此圆形区域的中心;再利用无界地层1口水平井流动,得到五点法水平井网渗流压力分布和单井产量的解析解,并绘制流线分布图。

解析解中考虑了纵向和横向井距及水平井长度等影响因素。

随水平井长度增加,水平井产量亦增加,但面积波及
]
4
[ 石油勘探与开发·中文摘要 Vol.28　No.3　
al.(Research Institute of Petroleum Exploration and Develop ment, PetroChina,Beijing100083,P.R.China).Shiyou Kantan Yu Kaifa 2001,28(3),49-50.Because the distribution of outcrops is universal in the intermountain bas in,it is important to fully use surface markers to calibrate seismic events at the place where wells are rare.Four procedures are discussed in this paper to calibrate seismic events with surface survey marker.Firstly,drawing the relative position map of seis mic lines and surface survey markers according to their coordinate s ystems.Secondly,calculating the apparent dip in the direction of seis mic line.Thirdly,calculating the slant interval transit ti me. Additionall y,if the elevation of seismic line and surface markers are not equal,the elevation correction is needed.Finally,tracing the seismic event that the interval transit time equates toΔt in the seis mic section. This method is not only simple but als o effective for the stratigraphic correlation in the intermountain basin.A good result has been achieved in the stratigraphic correlation at Lenghu-7structure,Qaidam basin by using this method.Subject heading:Surface,Measuring,Marker bed, Seis mic,Phase,Seis mic interpretation,Stratigraphic correlation
High-speed and high-efficiency development technology for Shengli very shallow sea oil field.SONG Wan-chao(Shengli Oil Field Company Ltd.,Sinopec,Shandong257015,P.R.China).Shiyou Kantan Yu Kaifa2001,28(3),51-53.Chengdao oil field is a large very-shallow sea oil field in China's Bohai Bay.Because of its complicated state of the sea and geological condition,many kinds of new techniq ues and methods are explored,introduced,developed and applied in the process of research and des ign of reservoir geology, reservoir engineerin g,production techn ology and maritime work. Chengdao oil field now has had a overall production capacity of2.48×106t per year since it was put into production in1993,and attained high-speed and high-efficiency development,durin g which a complete set of production technology has been developed for Shengli very shallow sea oil field.Subject heading:Chengdao oil field,Offshore develop ment,Guantao FM,Reservoir model,oil reservoir description, Oil reservoir engineering,Oil producing,Offshore oil and gas process ing,Matchin g,Technique
Mechanism study of barrier water flooding.FAN Zi-fei;et al. (Research Institute of Petroleu m Exploration and Develop ment,PetroChina,Beijing100083,P.R.China).Shiyou Kantan Yu Kaifa 2001,28(3),54-56.Zanazol is an oil field with edge water and gas cap whose production scheme is primarily barrier water flooding before the year of2000.This paper studies the mechanism of barrier water floodin g with3-D3-phase compositional simulator.The result of simulation shows that about56percent of barrier injection water was injected into oil ring and44percent into gas cap.Through comparing the results of four development schemes which are barrier water flooding,cyclic barrier water floodin g(half year for injection and half year for s hut-in of injectors),cyclic barrier water flooding(one year for injection and half year for s hut-in of injectors)and natural depletion,it concludes that it is necessary to keep barrier water floodin g in Zanazol oil field.In order to optimize the development scheme after barrier wall exists,the following three development schemes are compared:1)Injecting water into oil ring and graduall y stoppin g barrier water flood ing in five year;
2)Injecting water into oil ring(stoppin g barrier water flooding);3) Injecting water into oil ring plus barrier water flooding(the water volu me injected into oil ring and barrier water injection volume is85%and 15%of total injected water volu me respectively).The simulation result shows that the accumulative recovery of the third production scheme is the highest,this develop ment scheme can maintain reservoir pressure, isolate gas cap,prevent gas in gas cap channeling into producer and thus decrease GOR of producer.It is recommended the production scheme of Zanazol oil field changes to pattern water flooding in the oil ring and continuous barrier water flooding near GOC.To keep the stabilit y of barrier wall developed at present,the water to be injected for barrier water flooding is about15percent of the overall water volu me necessary to be injected for the balance of injection and production.The research result of mechanism for barrier water flooding is instructive for the accomplishment of the adjustment production plan of Zanazol oil field.Subject heading:Gas-cap reservoir,Shielding,Water flooding, Cyclic injection,Pattern water flooding,Numerical simulation, Mechanis m
Analytic solution for flow through horizontal well network.LIU Yue-tian(University of Petroleum,Beijing102200,P.R.China). Shiyo u Kantan Yu Kaifa2001,28(3),57-59,66.B y using the elliptical cosine con formal transformation,any element of a5-point horizontal well network can be transformed to a whole plane.The
]
13
[
Vol.28　No.3 ABSTRACT 。