§4--3開發(fā)層系劃分與開發(fā)方式

1、§4--3開發(fā)層系劃分與開發(fā)方式選擇,開發(fā)層系劃分和開發(fā)方式選擇，是油藏開發(fā)設計中兩個基本的問題。只有在劃分確定出開發(fā)層系并選定開發(fā)方式以后，才能夠進行油藏開發(fā)諸如井網(wǎng)、井距等的進二步設計。一、開發(fā)層系劃分 1．層狀多層油藏劃分開發(fā)層系的重要性(1)單層油藏與多層油藏 油藏在剖面上的層數(shù)與厚度千差萬別，根據(jù)油藏剖面上的層數(shù)與厚度差異，可以將油藏劃分為如下兩種類型：單層油藏與多層油藏。,開發(fā)層系劃分,單層油藏

2、是指油藏儲層僅有一個滲透層的油藏。這種油藏內(nèi)部無穩(wěn)定隔層，油藏從頂?shù)降拙咻^好的水動力連通。單層油藏可進一步劃分為層狀單層油藏和厚層塊狀油藏兩類：它們都是剖面連通的單油層油藏；其區(qū)別在于層的厚度和層內(nèi)儲滲空間的分布特征。單層油藏油層厚度一般不大，為幾至十幾米，層內(nèi)儲滲空間比較均質(zhì)或變化較規(guī)律。厚層塊狀油藏儲層厚度很大，多為幾十至幾百米，儲集層內(nèi)幕復雜，層內(nèi)常有不穩(wěn)定的巖性隔擋，層內(nèi)非均質(zhì)性十分嚴重。絕大多數(shù)潛山油藏、絕大多數(shù)火山巖變質(zhì)巖

3、油藏以及多數(shù)碳酸鹽巖油藏屬于塊狀油藏。,開發(fā)層系劃分,多層油藏：為剖面上有較好隔層的多個油層疊置形成的油藏。絕大多數(shù)砂巖油藏屬于此種類型。，它們也常稱為層狀多層油藏，以顯示其砂泥巖間互的剖面特征。(2)多層油藏的層間差異性決定劃分開發(fā)層系的必要性從已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的多層油藏的層數(shù)分布看，從幾層到幾十上百層的油藏都有。尤其我國主要油田都為陸相沉積的儲集層，它們大多具油層薄、層數(shù)多、油層物性,開發(fā)層系劃分,變化大、非均質(zhì)性嚴重的特點。例如，我國

4、目前最大的大慶喇薩杏油田，在油田構(gòu)造最高部位，含油井段分布在880—1220m深度，含油井段長300多米。在這300余米的含油井段中有三套含油層系，即薩爾圖油層、葡萄花油層和高臺子油層。整個含油剖面均為砂泥巖間互，可劃分為9個油層組和52個單砂層。又如勝坨油田二區(qū)從上第三系館三段到下第三系沙三段約600m厚度內(nèi)共有22個砂層組88個小層，層間滲透率相差10倍以上，層內(nèi)滲透率相差幾十到幾百倍。,開發(fā)層系劃分,對于剖面非均質(zhì)性嚴重的多層油藏

5、，如果采用單套井網(wǎng)一次射開所有油層進行籠統(tǒng)開發(fā)，勢必形成高滲透層大量吸水出液而低滲透層幾乎不吸水不出液的局面，導致油層剖面動用較差、采收率低下的后果。但若將這樣的多個油層適當組合，比如將滲透率較高與較低的多個油層分別組合在一起進行開發(fā)，其吸水出液能力就比較接近，油層的剖面動用程度將顯著增加，采收率會大為提高。顯然，對于多層油藏，必須進行開發(fā)層系的組合劃分，才能取得良好的開發(fā)效果。,開發(fā)層系劃分,(3)開發(fā)層系的概念 所謂開發(fā)層系

6、，是指油層性質(zhì)與驅(qū)動方式相近，具備一定儲量和產(chǎn)能且上下具有良好隔層的多個油層的組合。劃分開發(fā)層系，就是把特征相近的多個油層組合在一起用單獨一套井網(wǎng)進行開發(fā)。 開發(fā)層系是油藏在縱向上的開發(fā)單元。開發(fā)層系劃分得科學合理，對提高油藏開發(fā)效果、提高經(jīng)濟效益、提高最終采收率等都具有決定性的重要意義。它是地質(zhì)工作者在進行油田開發(fā)設計所需要解決的首要問題。,開發(fā)層系劃分,2．開發(fā)層系劃分原則 根據(jù)國內(nèi)外油田開發(fā)的經(jīng)驗，一般來說，開發(fā)層

7、系劃分應當遵循以下原則。 ①一個獨立的開發(fā)層系應當具備相當?shù)挠蛯佑行Ш穸?，以保證開發(fā)井具備一定的儲量和產(chǎn)能。②兩套開發(fā)層系之間應當具備良好的隔層條件，以保證各自獨立開發(fā)，避免相互竄擾。,開發(fā)層系劃分,③同一開發(fā)層系中的主要油層，其油層物性與原油性質(zhì)應比較接近，以保證油層達到較高的剖面動用程度。④同一開發(fā)層系中的主要油層，應有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和基本一致的延伸狀況。⑤同一開發(fā)層系的油層，其剖面分布應比較集中以適應現(xiàn)有工藝技術水平；

8、剖面上生產(chǎn)井段過長或過于分散，將增加采油工藝難度和降低開發(fā)效果。,開發(fā)層系劃分,3．開發(fā)層系劃分的基本考慮 在油田開發(fā)初期時，劃分開發(fā)層系宜粗。因為許多層間矛盾在評價勘探及開發(fā)實施階段尚未暴露，油層分層改造措施及效果尚未經(jīng)過實際生產(chǎn)考驗，一些差油層可能通過分層改造或分注分采得到較滿意的動用，一些認為不錯的油層也可能分層改造與分注分采效果都差而必須分別組合開發(fā)層系。這些，只有通過相當時間的開采過程才能得到暴露并逐漸認識。因此，初期

9、劃分開發(fā)開發(fā)層系時，可以稍粗，主要瞄準主力油層及主要油層，次要油層可以放寬，留有一定的余地，待油藏開發(fā)進入中、后期，層間矛盾得到充分暴露以后，再進行開發(fā)層系的細分調(diào)整較好。,油藏開發(fā)方式與能量利用設計,二、油藏開發(fā)方式與能量利用設計 油藏開發(fā)方式與油藏能量利用是一個連帶的問題。油藏開發(fā)方式與能量利用設計是開發(fā)設計中另一個需要首先確定的重要問題。1．開發(fā)方式的概念 油藏探明并通過開發(fā)可行性評價以后，即進入開發(fā)設計階段。油

10、藏開發(fā)設計首先應確定的是，該油藏應該怎樣進行開發(fā)：是僅僅依靠原始能量開發(fā)，或是應該補充能量進行開發(fā)。這就是油藏開發(fā)方式問題。,油藏開發(fā)方式與能量利用設計,所謂油藏開發(fā)方式，是指對整個油藏實施開發(fā)的關鍵手段或做法。2．油藏開發(fā)方式分類 油藏開發(fā)方式主要有以下類型：①衰竭式開發(fā)：即主要依靠降壓釋放油藏的原始能量進行開發(fā)；這是不適合人工補充能量的封閉型油藏的主要開發(fā)方式(絕大多數(shù)氣藏都是采取衰竭式開發(fā)方式)。②天然水驅(qū)開發(fā)：即主

11、要依靠油藏的天然水驅(qū)能量進行開發(fā)；只有具有比較強烈的天然水驅(qū)能量的油藏才能采用天然水驅(qū)開發(fā)方式。,油藏開發(fā)方式與能量利用設計,③注水開發(fā)(又稱人工注水開發(fā))：除開少數(shù)不適合注水開發(fā)的油藏外，世界上絕大多數(shù)油藏都采取注水開發(fā)，砂巖油藏幾乎全部都采取注水開發(fā)。④注蒸汽開發(fā)：原油粘度達數(shù)百上千個mPa·s以上的稠油油藏幾乎無一例外的首選注蒸汽進行開發(fā)。 ⑤注氣開發(fā)：多數(shù)凝析氣藏為回收凝析油而采用注氣保持壓力開發(fā)，注氣種類一般以

12、注天然氣最多；有些油藏為提高采收率采取注二氧化碳氣、氮氣、空氣、燃燒廢氣等，但都很少。,油藏開發(fā)方式與能量利用設計,其它如化學驅(qū)、混相驅(qū)、物理方法采油、生物方法采油等基本上都是在油藏開發(fā)后期作為提高采收率的技術手段使用。一般不作為油藏開發(fā)的基本方式(主要手段)?；馃蛯悠袢酝Ａ粼谠囼炿A段，因此暫不作為油藏開發(fā)方式分類。 上述五種油藏開發(fā)方式，可以進一步歸納為三種類型：①不保持壓力開發(fā)：包括衰竭式開發(fā)與天然水驅(qū)開發(fā)；②

13、保持壓力開發(fā)：包括注水開發(fā)與注氣開發(fā)； ③熱力開發(fā)：主要是注蒸汽開采稠油。,油藏開發(fā)方式與能量利用設計,3．油藏開發(fā)方式與能量利用設計 油藏開發(fā)方式是油藏開發(fā)的首要和基本的問題，油藏開發(fā)方式設計，本質(zhì)上是油藏驅(qū)動能量的利用、補充和銜接的設計，恰當合理的能量利用、補充、銜接，是保證油藏開發(fā)取得優(yōu)質(zhì)高效的關鍵。 油藏開發(fā)方式設計應遵循以下步驟和原則：,油藏開發(fā)方式與能量利用設計,①首先應該分析油藏原始驅(qū)動能量

14、情況及依靠原始能量可能獲得的采收率水平，其次應當調(diào)研比較國內(nèi)外同類型油藏的采收率指標水平及相應的開發(fā)方式，據(jù)此決定該油藏是否需要補充能量進行開發(fā)、及補充能量的可行性。②如果不能或不需要補充能量進行開發(fā)，則只能依靠原始能量進行衰竭式開發(fā)。這時一般應采用優(yōu)先利用氣頂能量(決不先采氣頂氣，保護氣頂，讓其膨脹驅(qū)油，待原油基本采出之后再采氣或油氣同采)、盡量利用彈性能量與邊底水能量、最后利用溶解氣能量與重力能量進行開發(fā)。,油藏開發(fā)方式與能量利用

15、設計,③如果需要補充能量開發(fā)，一般應優(yōu)先考慮注水，少數(shù)不適宜注水的油藏才可以考慮用其它方式補充能量。④稠油油藏一般應采取注蒸汽開發(fā)，尤其原油粘度大于500mP·s的稠油，只有采取注蒸汽開發(fā)，才能取得較好的開發(fā)效果。⑤在對驅(qū)動能量的利用、補充、銜接做出初步設計以后，就應當進行該油藏采用該種開發(fā)方式的可行性、動態(tài)過程與開發(fā)指標經(jīng)濟效益等重大問題的專題研究分析。通常，應當就該種開發(fā)方式設計出多套實施方案，然后在此基礎上進行方案的

16、比較優(yōu)選，得出2---3個綜合效益較好的推薦方案，供決策者拍板選擇。,三、注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,1．保持壓力是開發(fā)油藏的關鍵保持壓力在大多數(shù)油藏或油田是開發(fā)成敗的關鍵。保持壓力開發(fā)的優(yōu)點如下：①可使油層保持充足的能量，獲得較長時間的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)期；②可使油井保持較長時間的自噴能力，采油工藝簡單、管理方便、成本低廉；③可以控制原油性質(zhì)變化，控制原油脫氣、析蠟；④有利于對低滲透層進行措施(如壓裂、酸化等)，發(fā)揮其潛力；⑤使油

17、層結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，不致引起孔隙度、滲透率由于壓力下降出現(xiàn)降低。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,2．注水常常是保持壓力開發(fā)的最好形式 世界上絕大多數(shù)油田適宜于注水開發(fā)。比如，幾乎所有的碎屑巖油藏都適宜于注水開發(fā)，砂礫巖油藏幾乎都采用注水開發(fā)，絕大多數(shù)碳酸鹽巖油藏也都采用注水開發(fā)。世界上只有極少數(shù)油藏不適宜于進行注水開發(fā)，如裂縫發(fā)育嚴重不均質(zhì)的塊狀火山巖、變質(zhì)巖油藏，一些裂縫發(fā)育嚴重不均質(zhì)的基巖油藏等，原因在于裂縫常導致水竄水淹高產(chǎn)井

18、而致注水效果變差。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,注水開發(fā)油田的優(yōu)越性表現(xiàn)在：①注水可以對石油形成有效的驅(qū)替，從而大大提高采收率。統(tǒng)計我國已開發(fā)油藏的注水采收率，平均達到33％，但其依靠天然能量的采收率一般低于15％(表4—3--1)。②大多數(shù)油層巖石原始親水，注水有利于提高驅(qū)油效率。③注水是保持油藏壓力的最好方法。④注入水容易取得，注水工藝也比較簡單，注水開發(fā)成本低。,表4—3—1 我國部分已開發(fā)油藏采收率統(tǒng)計,注水開發(fā)重要

19、性與注水時機選擇,3．選擇注水時機的原則 注水已成為國內(nèi)外油藏開發(fā)的主流方式，但對不同地質(zhì)條件的油藏，選擇不同的時機注水，其開發(fā)效果有較大差異。注水時機一般分為兩種。(1)早期注水 早期注水是指在油藏地層壓力保持在飽和壓力以上就注水，油層內(nèi)沒有溶解氣滲流，原油基本保持原始性質(zhì)。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,注水后，油層內(nèi)只有油、水兩相流動，因而油井采油指數(shù)和產(chǎn)能較高，有利于保持較長的自噴開采期。但這種方式使油

20、藏投產(chǎn)初期注水工程上得早，投資較大，投資回收期較長。因此，早期注水方式并非對所有油藏都是最佳選擇。 注水時間選擇是比較復雜的問題，需進行全面的技術---經(jīng)濟論證，在不影響開發(fā)效果的前提下，適當推遲注水時間，可以減少初期投資，縮短投資回收期，取得較好的經(jīng)濟效益。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,(2)晚期注水 在油藏進入溶解氣驅(qū)之后才注水，稱為晚期注水，國外通常將其稱為“二次采油”。由于油田已經(jīng)歷溶解氣驅(qū)開采

21、，大量的溶解氣已被采出，原油粘度增高，采油指數(shù)和產(chǎn)能降低，油層中出現(xiàn)油氣兩相流動將使油相滲透率變低。盡管后期注水使油層壓力能得到一定的恢復，油井產(chǎn)量也有所增加，但由于前期溶解氣驅(qū)開采已造成一定的不利條件，只能使部分游離氣重新溶解到原油中，因此，氣油比不能恢復到原始值，這也使原油粘度不能恢復到原始值。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,尤其油層中存在游離氣，使晚期注水存在油、氣、水三相流，滲流條件變得更加復雜，采油指數(shù)和產(chǎn)能不會有大的提高。這

22、種開發(fā)方式初期投資少，但其最大的弱點是采收率低于早期注水，從現(xiàn)在世界油田注水開發(fā)的發(fā)展趨勢看，一般不采用晚期注水。 我國根據(jù)油藏具體情況，開展了注水時機的室內(nèi)研究和礦場試驗。如針對勝坨油田二區(qū)沙一段進行數(shù)值模擬研究，當油藏開采半年，地層壓力降低到飽和壓力的90％時，,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,地層中含氣飽和度為1％；開采一年多，地層壓力降低到飽和壓力的80％時，含氣飽和度為4％；當?shù)貙訅毫档偷斤柡蛪毫Φ?0％時，地層中原油

23、大量脫氣，含氣飽和度大于5％，氣油比為原始氣油比的16---24倍，原油粘度由12．2mPa·s上升到19—20mPa·s，單井產(chǎn)量和采油指數(shù)均比采用早期注水開發(fā)下降50％。 大慶薩中地區(qū)西三斷塊天然能量開采試驗區(qū)，當?shù)貙訅毫Φ陀陲柡蛪毫?0％時，生產(chǎn)氣油比已由52m3／t上升到152m3／t，單井日產(chǎn)油由43t降到29t，此時油井結(jié)蠟嚴重，生產(chǎn)和管理困難，油井已接近停噴。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,我國油

24、田原油粘度高，油井產(chǎn)量隨著地層壓力下降而降低，開發(fā)中要求大、中型油田有一定穩(wěn)產(chǎn)期，因此，我國絕大多數(shù)油藏在盡可能利用彈性能量的基礎上，應采用早期注水。尤其是大、中型油田，實施早期注水，可以保持較高的地層壓力，油井生產(chǎn)能力旺盛，油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)時間較長，采收率也高。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,4．依據(jù)油藏天然能量確定注水時間 油藏什么時候注水，應當根據(jù)油藏天然能量的存在情況和可利用程度來確定。將天然能量的利用與注水補充能量的時間進

25、行科學合理的銜接，是確定注水時間的基本依據(jù)。(1)油藏天然能量早期評價,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,油藏天然能量，是指油藏在成藏過程中形成的彈性能量、溶解氣能量、氣頂能量、邊、底水能量和重力能量。不同的天然能量驅(qū)油，開發(fā)效果不同。國內(nèi)外油藏開發(fā)的實踐證明，天然水驅(qū)開發(fā)效果最好，采收率高；溶解氣驅(qū)開發(fā)效果較差，采收率較低。因此，油藏天然能量的早期評價，直接關系天然能量的合理利用和油藏開發(fā)方式的選擇。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,根據(jù)

26、早期油藏試采資料，應用無量綱彈性產(chǎn)量比值方法，可以對天然能量做出定性評價。若該值大于1，說明實際產(chǎn)量高于彈性產(chǎn)量，油藏有天然能量補給。該值愈大，說明天然能量補給愈充分。 無量綱彈性產(chǎn)量比值的表達式為：,,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,公式中： -----與總壓降對應的累計采油量 -----原油地質(zhì)儲量 -----原油原始體積系數(shù) -----與總壓降對應的原

27、油體積系數(shù) -----綜合壓縮系數(shù) -----總壓降,,,,,,,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,應用上述方法時，油藏應已采出2％以上地質(zhì)儲量，并且地層壓力發(fā)生了明顯的下降，否則影響計算結(jié)果。 評價天然能量的強弱，除了可以采用 指標外，還可采用每采出1％地質(zhì)儲量的壓降值與 指標的關系圖版。根據(jù)90個油藏資料驗證，發(fā)現(xiàn)兩者之間有很好的相關關系(圖4—3--1)。,,,圖4—3--1,注

28、：表中△p---壓力降；R---采出程度 ---采油速度,依據(jù)圖4—3--1，可以將油藏天然能量評價指標按強弱劃分為四級(表4—3--2)。,,,,,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,(2)油藏天然能量的利用原則 油藏普遍存在多種天然能量，對于每個油藏均應根據(jù)實際地質(zhì)條件和可供利用的天然能量類型及其可利用的程度，進行技術經(jīng)濟評價?；咀龇ㄊ牵孩賹偬烊荒芰砍渥泐愋偷挠筒兀苯永锰烊荒芰块_發(fā)。我國這類油藏很少，主要是東

29、部地區(qū)斷陷盆地中小型屋脊式斷塊小油藏。如勝利油區(qū)墾利奧陶系小油藏，面積3km2，地質(zhì)儲量800×104t，有較充分的彈性水驅(qū)能量，采用天然水驅(qū)開發(fā)方式，開發(fā)投入少，邊水推進比人工注水均勻，是最好的開發(fā)方式。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,②有部分天然能量，但不充分，一般采取盡量利用天然能量，同時補充部分人工能量開發(fā)。對于有邊、底水能量、氣頂能量以及超高壓油藏，一般在開發(fā)初期盡可能利用天然能量開采，在適當時間再轉(zhuǎn)入注水開發(fā)，在開

30、發(fā)過程中適當控制壓力水平，以繼續(xù)發(fā)揮天然能量驅(qū)油的作用。③天然能量不充足但有注水條件的油藏，一般采用注水方式開發(fā)。我國絕大多數(shù)油藏屬于此種類型。,注水開發(fā)重要性與注水時機選擇,④對天然能量不足又沒有注水條件的油藏，只有采取溶解氣驅(qū)開發(fā)。這類油藏在我國很少，主要是東部復雜小斷塊或透鏡體巖性油藏和青海油砂山、冷湖等小油田。因為斷塊太小，不能組合形成注采系統(tǒng)，無法補充能量開采，一般采收率低于15％。為了改善開發(fā)效果，在有天然氣氣源或C02氣

31、源地區(qū)，如江蘇油區(qū)開展了注C02單井吞吐，中原油區(qū)曾開展注天然氣單井吞吐，江漢油區(qū)曾利用鹽間泥質(zhì)白云巖油層強親水的性質(zhì)，進行裂縫性油層單井注水吞吐，都在一定時期取得了增油的效果。,四、油井采油方式設計,所謂采油方式，是指將原油從井底采出到井口的技術方法。從現(xiàn)有的技術手段看，主要有三類： ①自噴采油：主要依靠地下油層的壓力將油氣從井底舉升到井口的采油。它適宜于油層壓力水平較高、或原油含水不高尤其不含水的油藏。對注水保持壓力開發(fā)的

32、正常壓力水平的油藏，在開發(fā)的初期甚至中期可以采用自噴采油的開采方式，但在油藏含水逐漸升高的中后期，由于采出液密度增高，雖然油藏壓力可以將油水混合液舉升到井口，但井口剩余壓力有限，導致油井產(chǎn)量低下，這時就應該改用其它可以提高產(chǎn)液量的采油方式。,油井采油方式設計,②機械抽油：采用深井泵等井下泵油機械將原油從井底抽提到井口的采油。它廣泛適用于各種壓力不足的油藏及需要提高采液速度的油藏。目前世界上多數(shù)油田都大量采用機械采油的生產(chǎn)方式。③氣舉

33、采油：采用高壓氣流自井筒一定深度將油氣攜帶到井口的采油。它適宜于舉升含水不高的原油；該方法主要受制于高壓氣源(主要使用天然氣以便于與采出油氣分離)的有無及經(jīng)濟程度，因此在應用上受到限制。,油井采油方式設計,在進行采油方式設計時，應當依據(jù)油藏的開發(fā)方式、能量的利用接替和采油速度要求進行綜合權衡，在此基礎上做出采油方式及其轉(zhuǎn)換銜接的規(guī)劃性設計，以適應油田開發(fā)的需求。關于各種采油方式的特點和適應條件，在《采油工程》教材中已有系統(tǒng)介紹，我們在此