油田開發(fā)方案

編制油田開發(fā)方案需大量的靜、動態(tài)資料，對開發(fā)區(qū)掌握情況越多，編制的開發(fā)方案越符合該區(qū)的實際狀況，在編制一個區(qū)的油田開發(fā)方案時需要以下資料：

1.地質特征資料；

2.室內(nèi)物理模擬實驗資料；

3.壓力、溫度系統(tǒng)及初始油分布資料；

4.動態(tài)資料；

5.一些特殊資料。

油田的層狀非均質性是影響多油層油田開發(fā)部署和開發(fā)效果的最重要的因素。合理地劃分與組合開發(fā)層系是從開發(fā)部署上解決多油層油田層狀非均質性的基本措施。

當前世界上新投入開發(fā)的多油層大油田, 在大量進行同井分采試驗的同時, 基本上采取劃分多套開發(fā)層系開發(fā)的方法。例如前蘇聯(lián)新投入開發(fā)的薩莫特洛爾大油田, 九個油層劃分為四套開發(fā)層系。羅馬尼亞的丘列世蒂油田, 三個產(chǎn)油層( 巖性分別為砂巖、泥質砂巖和灰?guī)r) 劃分為三套開發(fā)層系。我國大慶、勝坨等油田也都是采取劃分多套開發(fā)層系的。

1. 劃分開發(fā)層系的意義

(1 ) 合理地劃分開發(fā)層系, 有利于充分發(fā)揮各類油層的作用。合理地劃分開發(fā)層系, 就是把特征相近的油層組合在一起, 用單獨一套開發(fā)系統(tǒng)進行開發(fā), 并以此為基礎進行生產(chǎn)規(guī)劃、動態(tài)研究和調整。

在同一油田內(nèi), 由于儲油層在縱向上的沉積環(huán)境及其條件不可能完全一致, 因而油層特性自然會有差異, 所以開發(fā)過程中層間矛盾也就不可避免要出現(xiàn)。如果不能合理地組合與劃分開發(fā)層系, 將是開發(fā)中的重大失策, 會使油田生產(chǎn)出現(xiàn)重大問題而影響開發(fā)效果。例如,高滲透層和低滲透層合采, 由于低滲透層的油流動阻力大, 其生產(chǎn)能力往往受到限制; 低壓層和高壓層合采, 則低壓層往往不出油, 甚至高壓層的油有可能竄入低壓層; 在水驅油田,高滲透層往往很快水淹, 在合采的情況下會使層間矛盾加劇, 出現(xiàn)油水層相互干擾等情況,嚴重影響采收率。

(2 ) 劃分開發(fā)層系是部署井網(wǎng)和規(guī)劃生產(chǎn)設施的基礎。確定了開發(fā)層系, 一般也就確定了井網(wǎng)套數(shù), 因而使得研究和部署井網(wǎng)、注采方式以及地面生產(chǎn)設施的規(guī)劃和建設成為可能。

(3 ) 采油工藝技術的發(fā)展水平要求進行層系劃分。一個多油層油田, 其油層數(shù)目往往多達幾十個, 開采井段有時可達數(shù)百米。為了充分發(fā)揮各油層的作用, 使它們吸水均勻、出油均勻, 在采油工藝方面往往采用分層注水、分層采油和分層控制的措施。目前的分層技術還不可能達到很高的水平, 因此就必須劃分開發(fā)層系, 而使一個開發(fā)層系內(nèi)的油層數(shù)不致過多, 井段不致過長, 以便更好地發(fā)揮工藝手段的作用, 將油田開發(fā)好。

(4 ) 油田高速度開發(fā)要求進行層系劃分。用一套井網(wǎng)開發(fā)一個多油層油田必然不能充分發(fā)揮各油層作用, 尤其是當主要出油層較多時, 為了充分發(fā)揮各油層作用, 就必須劃分開發(fā)層系。這樣才能提高采油速度, 加速油田的生產(chǎn), 縮短開發(fā)時間, 并提高基本投資的周轉率。

2. 劃分開發(fā)層系的原則

(1 ) 把特性相近的油層組合在同一開發(fā)層系, 以保證各油層對注水方式和井網(wǎng)具有共同的適應性, 減少開采過程中的層間矛盾;

(2 ) 一個獨立的開發(fā)層系應具有一定的儲量, 以保證油田滿足一定的采油速度, 并具有較長的穩(wěn)產(chǎn)時間, 達到較好的經(jīng)濟指標;

(3 ) 各開發(fā)層系間必須具有良好的隔層, 以便在注水開發(fā)的條件下, 層系間能嚴格地分開, 確保層系間不發(fā)生串通和干擾;

(4 ) 同一開發(fā)層系內(nèi)油層的構造形態(tài)、油水邊界、壓力系統(tǒng)和原油物性應比較接近;

(5 ) 在分層開采工藝所能解決的范圍內(nèi), 開發(fā)層系不宜劃分過細, 以利于減少建設工作量, 提高經(jīng)濟效果。

在一定的社會經(jīng)濟條件下, 多種開發(fā)方案中只可能有一個最好的, 也就是所謂合理的開發(fā)方案。制定和選擇合理開發(fā)方案的具體原則是:

(1 ) 在油田客觀條件允許的前提下( 指油田儲量和油層及流體物性) , 高速度地開發(fā)油田, 以滿足國家對原油日益增長的需要。也就是說, 一個具體油田的合理開發(fā)方案應該能夠保證該油田順利地完成國家分配給它們的任務。

(2 ) 最充分地利用天然資源, 保證油田的原油采收率最高。

(3 ) 具有最好的經(jīng)濟效果。也就是說用最少的人力、物力、財力耗費, 采出所需要的石油。

(4 ) 油田穩(wěn)定生產(chǎn)時間長, 即長期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

為了滿足上述要求, 在制定和選擇開發(fā)方案時, 應力爭做到“五個合理”, 即合理地劃分開發(fā)層系、合理的井網(wǎng)部署( 布井形式和井排距)、合理的油井工作制度、合理的注水方式和注水強度以及留有合理的后備儲量面積。

一個含油構造經(jīng)過初探，發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流以后，緊接著就要進行詳探并逐步投入開發(fā)。所謂油田開發(fā)，就是依據(jù)詳探成果和必要的生產(chǎn)試驗資料，在綜合研究的基礎上對具有工業(yè)價值的油田，按石油市場的需求，從油田的實際情況和生產(chǎn)規(guī)律出發(fā)，以提高最終采收率為目的，制定合理的開發(fā)方案，并對油田進行建設和投產(chǎn)，使油田按方案規(guī)劃的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效益進行生產(chǎn)，直至油田開發(fā)結束的全過程。在正式開發(fā)方案中須對以下油藏工程問題加以研究：

1）分層系開采的油藏要合理劃分與組合開發(fā)層系；

2）不同開發(fā)層系經(jīng)濟合理的井網(wǎng)密度；

3）油藏的驅動方式及油井的采油方式；

4）生產(chǎn)井的合理工作制度；

5）需注水開發(fā)的油藏，還要確定不同層系的合理注 水方式，注水井的合理工作制度及最佳注水時機；

6）保持壓力水平；

7）合理采油速度，預測穩(wěn)產(chǎn)年限及最終采收率；

8）對斷塊油田，分開發(fā)單元研究其靜、動態(tài)特征及 各單元油藏工程技術對策；

9）對低滲透油田，要研究裂縫方位與井網(wǎng)優(yōu)化配置和采用水平井整體注水開發(fā)裂縫性低滲透油藏；

10）對于稠油油田需研究熱采問題；

11）開發(fā)區(qū)經(jīng)濟技術指標，預測油田開發(fā)趨勢；

12）各種開發(fā)方案的分析對比，提出最優(yōu)方案。

油田開發(fā)方式就是指油田在開發(fā)過程中依靠什么能量來驅動石油。根據(jù)滲流力學的理論, 儲油層中的油、氣、水處于一個統(tǒng)一的水動力系統(tǒng)中。在油層未開采時, 油、氣、水處于平衡狀態(tài), 而且整個油層內(nèi)部承受著較大的壓力, 具有潛在的能量, 這些潛在能量的存在, 在開采時就成為推動油層中的液體和氣體流動的動力來源。油田開發(fā)方式的選擇, 應根據(jù)油田的地質條件和國家對原油的需要來確定。一般來說, 如果油層分布均勻, 連通性好,外圍又有廣大的含水區(qū), 而且邊水很活躍; 或油田有很大的氣頂, 油層垂向滲透率很高, 連通性較好; 或油田面積較小, 依靠天然能量開采能滿足國家對原油產(chǎn)量的要求時, 可以依靠天然能量進行開發(fā)。但國內(nèi)外油田開發(fā)實踐表明, 一個油田的天然能量即使非常充分, 只依靠天然能量進行開發(fā), 往往采油速度低, 原油產(chǎn)量不能滿足國家要求, 同時油田采收率低,開發(fā)時間長。因此, 我國油田開發(fā)方針是進行早期人工注水, 以保持油層壓力。

當采用注水保持油層壓力的方法開發(fā)時, 就需要確定注水方式。所謂注水方式, 實際上就是研究注入井在油田上的分布形式。注入井的布置形式不同, 注入方式也就不同。從注入井在油田上的位置來講, 注水方式可分為邊外注水、邊緣注水和邊內(nèi)注水( 內(nèi)部注水) 三種。從注水井的相對位置來講, 注水方式可以分為行列注水、面積注水、環(huán)狀注水、不規(guī)則點狀注水四種。

以上各種注水方式可以進一步歸納為: 邊緣注水、切割注水和面積注水法三種形式。

1. 邊緣注水

根據(jù)油層的地質物性參數(shù)變化情況, 又可分為三種方式:

(1 ) 緣外注水 注水井按一定的距離分布在含油外緣以外的含水區(qū)內(nèi), 并大致平行于含油外緣。采用這種方式時, 要求含水區(qū)內(nèi)滲透性較好, 含油區(qū)和含水區(qū)之間連通好。

(2 ) 緣上注水 當含油外緣滲透性很差時, 可將注水井直接布置在含油內(nèi)緣上, 甚至布置在油藏外緣不遠的地方。

(3 ) 緣內(nèi)注水 也稱邊內(nèi)注水, 即將注水井布置在含油內(nèi)緣以內(nèi), 這種方法在整個含水區(qū)的滲透性很差或存在不滲透邊界時采用。邊緣注水法, 無論是緣內(nèi)注水或緣外注水, 注水井列和生產(chǎn)井列都應平行于含油邊緣,以保證含油外緣及內(nèi)緣向油藏中心部分均勻推進。這種注水方式只有在油田面積不大時采用。對油田面積較大的油田采用這種方法將延緩開發(fā)時間, 降低開發(fā)速度。另外, 這種方式使一部分注入水流向外圍含水區(qū), 降低了注入水的利用效率。

2. 切割注水

對于開發(fā)面積較大的油藏, 為了最有效地利用自然資源, 保證較高的開發(fā)速度, 可以利用注入井排人為地將油藏切割成若干塊, 每塊切割區(qū)可以看成是一個獨立的開發(fā)單元, 注水井和生產(chǎn)井成行排列, 兩排注水井之間有3～5 排生產(chǎn)井。

如果油藏面積適宜在邊緣注水, 還可以采用頂部軸線或腰部切割注水。在油田面積不大, 油層邊部地質物性參數(shù)太差的情況下, 也可以單獨采用頂部軸線切割或腰部切割注水方式。

采用這種注水方式有很多優(yōu)點: 它可以使大油田各部分都能受到注入水的影響, 保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn); 可以在油田一開始投入開發(fā)時, 在注水井排液階段就采出大量原油; 可以根據(jù)油層探明程度, 邊勘探邊建設, 一個開發(fā)區(qū)一個開發(fā)區(qū)地進行建設和投產(chǎn), 而不影響已開發(fā)區(qū)的生產(chǎn)。

切割注水適用于面積大, 油層分布比較穩(wěn)定, 形態(tài)比較規(guī)則的油層。由于注水井鉆在含油區(qū)內(nèi), 因此注入水全部成為驅油動力。這樣使每口油井至少與一口注水井連通, 使每口井都受到注入水的充分影響。但由于注水井增多, 注水邊線也增加, 在油層非均質情況嚴重時, 或控制調節(jié)不當時, 容易造成舌進現(xiàn)象, 從而影響油田采收率。對于分布不穩(wěn)定, 形態(tài)不規(guī)則或呈透鏡分布的油層, 在相同井網(wǎng)密度條件下, 采用面積注水將比切割注水效果更好, 更符合油田的地下情況, 更能高速度地開采石油。

3. 面積注水

當油層滲透率較小, 油層分布不穩(wěn)定, 形態(tài)不規(guī)則, 而且油層非均質性較嚴重, 要求的開發(fā)速度又較高時, 可采用面積注水方式。面積注水的井網(wǎng)布置, 基本上可以分為兩種:

(1 ) 線性注水系統(tǒng)。注水井等距離地沿著直線分布, 生產(chǎn)井也沿著直線分布, 一排注水井對應于一排生產(chǎn)井, 生產(chǎn)井排與注水井排相平行。這種注水方式實質上是更強化的切割注水。在這種布井方式下, 每口注水井對著兩口生產(chǎn)井。反之, 每口生產(chǎn)井由兩口注水井供應。生產(chǎn)井和注水井的井數(shù)比例為1∶1。

(2 ) 強化注水系統(tǒng)。這是典型的面積注水系統(tǒng), 其井網(wǎng)嚴格地按一定的幾何形狀布置。可分為四點系統(tǒng)、五點系統(tǒng)、七點系統(tǒng)、九點系統(tǒng)和反九點系統(tǒng)。

上述幾種面積布井方法, 符合強化注水采油的要求, 可以使注入水影響的面積達到最大范圍。但在確定注水井數(shù)及注水量時, 應該考慮其經(jīng)濟上的合理性。注水方式的選擇必須考慮油田的構造性質, 油、氣、水的分布, 地面管理和后期調整的主動性。

為了確定油田的產(chǎn)量水平和開發(fā)時間, 在確定井數(shù)以后, 還要確定油井的工作制度。所謂油井的工作制度, 就是確定油田供給邊線上的壓力和生產(chǎn)井井底壓力之差, 即生產(chǎn)壓差。

在礦場上這兩者是有差別的。從地下流體力學中知道, 當油層參數(shù)一定時, 產(chǎn)量大小取決于生產(chǎn)壓差。在水壓驅動的油藏中, 供給邊線上的壓力將隨著從油層中采出液量的增加而逐漸下降。井底壓力通常也稱為井底流動壓力, 是油井生產(chǎn)時地下流體克服了流動阻力流到井底后所剩余的壓力。

在水驅油田中, 一般控制井底壓力, 使它不低于飽和壓力, 以便在油層中保持單相流動。近年來的一些實驗研究和生產(chǎn)實踐表明, 在水驅油田中使井底壓力低于飽和壓力15%～20%左右時, 井底附近地區(qū)的原油就會析出一部分氣體。這樣不僅可以提高產(chǎn)量, 而且由于它可以抑制水的相滲透率, 而延緩水淹時間, 從而提高原油采收率?？刂凭讐毫Φ牧硪粋€界限是使井底壓力高于停噴壓力, 以保證油井能在自噴采油方式下生產(chǎn)。通?？捎煞€(wěn)定試井來確定出產(chǎn)量高、流壓高、氣油比低、含水率低、含砂量低、生產(chǎn)穩(wěn)定的工作制度作為油井的合理工作制度。

在確定了獨立開發(fā)層系以后, 就要在油藏上布井。合理的井網(wǎng)部署應以提高采收率為目標, 力爭有較高的采油速度和較長的穩(wěn)產(chǎn)年限。對于不同的注水方式, 井網(wǎng)部署的研究內(nèi)容也不同, 如行列切割注水方式的井網(wǎng)部署主要研究內(nèi)容包括: 切割方向、切割距、排距、排數(shù)及井距; 面積注水方式的井網(wǎng)部署主要研究內(nèi)容是井距或井網(wǎng)密度。合理的布井形式取決于油層地質物理特性和油藏的驅動方式, 同時也取決于所要求的油田開發(fā)速度。

在壓力驅動方式下(水驅和氣驅) , 由于能量來自一個或幾個方向, 為了保證充分利用這些能量, 以獲得最高的生產(chǎn)水平和原油采收率, 應按排狀布井, 并使井排和含油邊緣平行。為了減少遮擋作用, 避免舌進現(xiàn)象發(fā)生, 注水井排和生產(chǎn)井排以及相鄰的兩區(qū)生產(chǎn)井排上的井位應錯開。面積注水時, 應按網(wǎng)狀布井。

在溶解氣驅及底水驅動方式下, 由于能量來自整個油田面積, 而不是來自某一方向, 因此生產(chǎn)井應該在整個油田面積上按均勻的幾何形狀分布, 即網(wǎng)狀布井。

布井的另一個問題是確定井數(shù)。因為油田是依靠油井產(chǎn)油的, 油井太少, 不僅開發(fā)速度低, 不能滿足國家的需要, 而且采收率也受到影響。但是, 如果鉆的井太多, 由于井的相互干擾嚴重, 則會使單井產(chǎn)量下降。對于水驅油田, 增加井數(shù)不僅要增加投資, 而且當井數(shù)達到一定程度后, 再增加井數(shù), 油田的累積產(chǎn)量也不會提高。根據(jù)世界各國油田開發(fā)的經(jīng)驗,層狀油層井數(shù)的大致范圍如下:

對于滲透率K≥1～2μm² , 原油地下粘度μ_o ≤2 mPa·s 的好油田, 井排距為400 m×500m～1 000m×1200 m。

對于滲透率K = 0.3～1μm² , 原油地下粘度μ_o=5～10mPa·s 的中等油田, 井排距為300 m×400m～700 m×800 m。

對于滲透率K≤0.2 μm² , 地下原油粘度μ_o ≥15 mPa·s 的差油田, 井排距為100 m×150 m～400 m×500 m。

每個油田具體布井時, 根據(jù)油層滲透率和原油地下粘度大致考慮了幾種井排距后, 還要詳細地研究油層延伸的范圍、油砂體分布情況及油層物性的變化, 合理布置注水井和生產(chǎn)井的井網(wǎng), 以便使油藏能獲得最大的采收率, 即儲量損失最小。由于獨立開發(fā)層系中各小層的地層特性和油層物性參數(shù)總是存在著差異, 因此就需要運用分層布井、層層迭加、綜合調整的方法, 選出適應大多數(shù)油砂體的井網(wǎng)來。其具體步驟如下:

(1 ) 根據(jù)各個主要小層( 分布廣、巖性好、儲量大) 的滲透率和地下原油粘度, 確定該層的平均井排距, 均勻布井。

(2 ) 根據(jù)各小層的油砂體平面圖上油砂體分布和油層物性變化情況, 以確定的平均井排距為依據(jù), 適當調整, 使每個油砂體至少有一口生產(chǎn)井和一口注水井。對較小的油砂體可不布注水井。另外, 為了使油層中水線能較均勻地推進, 對滲透率大的地區(qū), 井排距可適當放大一點, 對滲透率小的地區(qū), 井排距可適當縮小一些。

(3 ) 將各層的井位迭加, 然后調整。相重合的井位就合并, 相接近的井位根據(jù)各層巖性變化情況適當歸并, 最后整理出較規(guī)則的井網(wǎng), 調整后可以得出幾個不同的布井方案。

(4 ) 按調整后的各個布井方案, 對各非主要層進行布井, 根據(jù)各非主要層的情況適當增補少數(shù)井。

(5 ) 計算各布井方案的儲量損失, 從中選擇出儲量損失最小的方案。

(6 ) 根據(jù)各井排距的水動力學計算的開發(fā)指標———產(chǎn)量、開發(fā)時間、含水上升速度及損失儲量, 并考慮經(jīng)濟效果, 最后選擇出一種最合理的布井方案。

最后還應指出, 油田開發(fā)初期, 人們對油田的認識具有一定的局限性, 某些矛盾也只有在開發(fā)一定階段后才會暴露出來。因此, 在開發(fā)過程中, 隨著我們對油田認識的不斷加深,對開發(fā)初期所擬定的開發(fā)方案也必然要進一步加以補充和修正。所以, 在選擇井網(wǎng)時, 就要考慮這一因素, 不要使井網(wǎng)太密, 或采用靈活性較大的正方形井網(wǎng)。

在開發(fā)方案編制工作中, 根據(jù)油田地質特征, 劃分了開發(fā)層系, 選擇了注水方式, 確定了井網(wǎng)部署之后, 開發(fā)方案的基本輪廓已經(jīng)形成。但是, 一個油田( 或開發(fā)區(qū)) 的方案設計往往有幾種設想, 幾種方案。要選擇最佳方案, 還必須做進一步的水動力學計算, 算出產(chǎn)量、井數(shù)、采油速度、見水時間、采收率等幾項指標進行對比, 并對這些方案進行必要的經(jīng)濟分析, 然后從中選出一種最佳的開發(fā)方案。

但開發(fā)指標并不是確定開發(fā)方案的唯一因素, 選擇開發(fā)方案時還須考慮以下幾項原則:

(1 ) 開發(fā)方案設計的采油速度必須保證國家對原油產(chǎn)量的要求;

(2 ) 開發(fā)方案設計必須適合地下油層性質, 使各套開發(fā)層系的水驅控制儲量達到90%以上;

(3 ) 開發(fā)設計應按勤儉節(jié)約的原則, 少打井多采油, 工藝簡單, 管理主動, 油井利用率高;

(4 ) 開發(fā)方案設計必須為后期調整留有余地, 實踐一步, 認識一步, 調整一步?？傊? 油田開發(fā)過程是一個長期反復實踐和不斷認識的過程, 油田開發(fā)方案的設計只是整個油田開發(fā)過程的第一步, 還必須在油田開發(fā)過程中不斷完善。 2100433B

油田開發(fā)進行到一定階段，為了增加可采儲量，進步開發(fā)效果，必須根據(jù)新出現(xiàn)的情況，調整油田開發(fā)方案，包括：①制定新的配產(chǎn)配注方案，調整各層的注、采狀況，對不同的油層分別采取控制和改造措施，進步開發(fā)效果；②鉆加密井，通過開發(fā)方案的調整，以進步油田的采油速度和采收率（油田采收率為注進劑體積波及系數(shù)與驅油效率的乘積）。 　驅油效率 在所波及的那一部分儲層中，注進劑能驅出的油量與該部分儲層中原油地質儲量的比值。注進劑確定后，驅油效率主要取決于儲層及其原油的物理性質,通?？捎孟鄬B透率曲線表示。要進步驅油效率,須從改善注進劑的物理化學性質著手，目前還處在研究試驗階段。 　體積波及系數(shù)注進劑所波及的儲層體積與儲層總體積之比，其值受油層的非均質性、油的流度（滲透率與原油地下粘度的比值）與注進劑的流度的比值、生產(chǎn)井和注進井的分布狀況等的影響。在非均質多油層油躲中。體積波及系數(shù)由面積波及系數(shù)和厚度波及系數(shù)組成。注水開發(fā)過程中所采取的一切調整措施，都是為了進步體積波及系數(shù)來改善注水開發(fā)效果。

油田開發(fā)指標預測，用油藏工程方法或數(shù)值模擬方法，對開發(fā)過程中的產(chǎn)量壓力變化、開發(fā)年限、最終采收率等開發(fā)指標和經(jīng)濟指標進行的計算和預測。是檢驗開發(fā)方案是否符合實際的一個指標。