第一章油田開發基礎及開發方案一種含油構造通過初探，發現工業油氣流后來，緊接著就要進行詳探并逐步投入開發。所謂油田開發，就是根據詳探成果和必要的生產實驗資料，在綜合研究的基礎上對含有工業價值的油田，按石油市場的需求，從油田的實際狀況和生產規律出發，以提高最后采收率為目的，制訂合理的開發方案，并對油田進行建設和投產，使油田按方案規劃的生產能力和經濟效益進行生產，直至油田開發結束的全過程。一種油田投入開發，會給整個國民經濟的發展帶來很大的影響．因此，開發油田必須根據一定的方針來進行。開發方針的對的與否，直接關系到油田此后生產的經濟效益的好壞與技術上的成敗。對的的油田開發方針應根據國民經濟對油田工業的規定和油田開發的長久經驗總結制訂出來。開發方案的編制不能違反這些方針，否則就會給油田開發本身帶來危害，而使國家資源蒙受損失。油田開發必須根據一定的技術方針來進行，在制訂油田開發技術方針時要考慮的因素為：①采油速度，即以什么樣的速度將地下的原油采出==即年產油量占油藏可采儲量的比例；②油田地下能量的運用和補充；③采收率的大小；④穩產年限；⑤經濟效果；⑥工藝技術。這幾個方面互相聯系．但有時又是互相矛盾的。應當根據國內外油田開發的經驗和國家的能源政策，制訂出科學的油田開發方針，并在油田開發過程中不停補充和完善。一種油田在明確的開發技術方針指導下，要想進入正規的開發，必須編制好油田開發方案，即根據油田開發的基礎知識，對油田的開發程序、開發方式、層系劃分、注水方式、井網密度、布井方式及經濟指標等各因素進行充足的論證、細致的分析對比，最后制訂出符合實際、技術上先進、經濟上優越的方案。油田在明確的開發方針指導下，進入正規的開發過程，該過程涉及三個階段：(1)開發前的準備階段：涉及詳探和開發實驗等。(2)開發設計和投產，其中涉及油層研究和評價、全方面布署開發并網、制訂射孔方案和方案的實施。(3)方案的調節和完善：油田開發方案的制訂和實施是油田開發的中心環節。必須切實地、完整地對多個可行的方案進行具體制訂、評價和全方面的對比，然后擬定出符合實際、技術上先進、經濟上優越的方案。本章將圍繞油田開發方案，著重敘述下列幾個方面的內容：非均質多油層整裝儲量油田和斷塊油田的合理開發程序；多油層油田開發層系的劃分；油藏驅動方式及特性；砂巖油田的注水開發；影響油田注水開發效果的因素等問題。第一節油田開發方案的重要內容及資料準備一、油田開發方案的重要內容在編制油田開發方案之前（準備工作），必須對物探(重要搞清地下構造)、鉆井、錄井、取心、測井、分析化驗各項工作獲得的成果，進行綜合地質研究，編制多個地質圖件，并根據所鉆詳探井、評價井、資料井及必要的實驗區的井所錄用的靜態資料和試油試采的動態資料，研究開發區的靜態地質特性及動態反映狀況，從而編制出正式開發方案，以指導開發區全方面進行開發。在正式開發方案中必須對下列的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層系；2)不同開發層系經濟合理的井網密度；3)油藏的驅動方式及油井的采油方式；4)生產井的合理工作制度；5)需注水開發的油藏，還要擬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，預測穩產年限及最后采收率；8)對斷塊油田，分開發單元研究其靜、動態特性及各單元油藏工程技術對策；9)對低滲入油田，要研究裂縫方位與井網優化配備和采用水平井整體注水開發裂縫性低滲入油藏；10)對于稠油油田需研究熱采問題；11)開發區經濟技術指標，預測油田開發趨勢；12)多個開發方案的分析對比，提出最優方案。以上問題的研究完畢之后，就要提出開發方案實施的規定和環節、開發設計井位圖和完整的開發方案報告。二、油田開發方案所需資料編制油田開發方案需大量的靜、動態資料，對開發區掌握狀況越多，編制的開發方案越符合該區的實際狀況，在編制一種區的油田開發方案時需要下列資料：1.地質特性資料通過地震資料分析，用鉆井、取心、地球物理測井及試油等手段，要掌握開發區地層、構造、油層、儲層、隔層與夾層、油藏類型、地質儲量等靜態特性方面的資料。2.室內物理模擬實驗資料通過室內物理模擬研究，掌握巖石潤濕性，油、水相對滲入率，水敏、速敏、酸敏，水驅油微觀特性，常溫、常壓及高溫、高壓下流體的物性參數等方面的資料。3.壓力、溫度系統及初始油分布資料用測試資料回歸能夠得出不同油藏，不同區塊或不同砂巖組的壓力和深度、溫度和深度關系曲線，從而判斷油藏的壓力系統和溫度系統，并由油層中部深度求得原始地層壓力及原始油藏溫度的數值。運用相對滲入率曲線及測井曲線解釋資料，分析開發區域的初始油飽和度及其變化規律。4.動態資料運用試油試采井，獲得單井日產油量的數值，并掌握其產油量、壓力、含水隨時間的變化規律，分析采出(油、液)指數與生產壓差隨含水的變化和產出油的含硫、含蠟、密度及凝固點。而對于要進行注水開發的油藏通過試注要掌握注入量隨注入壓力變化規律及分層吸水量方面的資料。5.某些特殊資料進行開發方案設計時，⑴某些油藏需要掌握①夾層分布對開發動態影響，②底水油藏射開程度對生產的影響，③油層厚度和滲入率比值對底水油藏開發效果及采收率影響的各因素等方面的資料。⑵灰巖和碳酸鹽巖油藏，需要掌握油藏裂縫特性方面的資料；⑶滲油藏，需要掌握低滲油藏驅替特性方面的資料。總之，在開發方案設計之前，對油藏各方面的資料掌握得越全方面越細致，做出的開發方案就會越符合實際，對某些一時弄不清晰開發方案設計時又必需的資料，則應開展室內實驗和開避生產實驗區。第二節田地質模型的建立油田開發的對象是油藏，為了從油藏中更加好地采油，就必須對油藏本身的某些地質特性進行分析研究，掌握油田的地質模型，該模型重要涉及下列方面的內容。一、地層石油在地層中生成、運移，又保存在地層中，因此研究石油必須研究地層。巖層定義：構成地殼的層狀巖石地層的定義：指巖層形成的先后次序和形成時代，是地殼發展過程中所形成的層狀巖石的總稱。重要涉及沉積巖、沉積變質巖、混合巖和部分巖漿巖。研究地層時重要分析地層的接觸關系、地層年代、地層的劃分和對比及地層巖性的描述。例如通過對某油田2、3井區測井曲線解釋，該區地層自上而下鉆遇有新生界第四系、第三系；中生界白堊系、侏羅系、三疊系；古生界石炭系和奧陶系。接觸關系為整合、假整合和不整合。目的層三疊系鉆厚286.5～415m，可分為上、中、下三個統，油層發育在三疊系中、上統。中統和上統為三個自下而上巖性由粗到細的正旋回沉積，各旋回的細段巖性為灰色、深灰色泥巖、粉砂質泥巖夾泥質粉砂巖和粉砂巖透鏡體，是良好的隔層和蓋層，油層均集中發育在各旋回的粗段，其巖性為淺灰、灰褐色砂礫巖和砂巖。三疊系上旋回細段底部有3～8m的含鈾泥巖，電性特殊，電阻曲線低值，自然伽馬曲線高值，區域分布穩定，口口井鉆遇，是地層對比的原則層。二、構造構造的定義：構造地質的任務，就是研究構成地殼的巖石在空間上分布的形態、成因和規律。巖石含有塑性，受力后能夠彎曲褶皺。重要有：褶皺構造：指含有塑性的巖石，受力后彎曲褶皺的一種地質構造形態，常見的背斜、復背斜、向斜、復向斜。斷裂構造：指巖石受力發生斷裂之后的構造型態。巖性構造：指巖石物性的變化后的構造型態。三、儲集層（分類、成因及儲集性質、孔隙構造特性、形成條件及分布特性）我國油田儲集層以碎屑巖為主（大慶油田、勝利油田及遼河油田），而灰巖和碳酸鹽巖儲集層較少（華北油田）。1.碎屑巖，孔隙，單一的孔隙介質2.含油的儲集層即油層。類型：①含有工業性開采價值；②通過開采技術的提高，能夠轉化為含有工業價值的油層；③根本就沒有開采價值。根據沉積的旋回性、原則層、油層物性、油水系統、流體性質、隔層條件及電性特性，能夠對油層進行具體的對比和劃分。某油田三疊系油藏通過細分層對比，三個油組分為4個砂巖組10個小層，其成果見表1-1。（page4）通過油層對比在油層組基礎上分為砂巖組，然后在砂巖組基礎上分為小層。在對油層進行研究時，要闡明油層的沉積相、油層物性、分布面積、厚度、有效厚度以及構成油層巖石的巖性。有關儲層精細地質研究的特點、內容、技術、理論和辦法詳見本章第三節。四、隔層及夾層隔層及夾層對油氣田開發含有很重要的作用，特別是層系劃分，分采分注。對隔層及夾層的研究重要敘述其巖性、物性、厚度分布及性質，有關內容在此不具體敘述。五、油藏油（氣）藏的定義：指單一圈閉中含有同一壓力系統的油（氣）聚集。研究油藏的壓力系統、流體性質、油水界面、油藏類型研究。例如某油田2，3井區三疊系油藏縱向油水關系復雜，含有四套油水系統，各套油水系統無論控制條件，還是流體性質、油水界面深度都有較大的差別，構成了不同的油藏類型。按圈閉成因和油水分布關系，該區能夠劃分為三種油藏類型：1)Ⅰ油層組為構造邊水油藏。構造控制油藏的形成，高部位為油，水分布在邊沿。LN2井試采Ⅰ油層組，短期內在其它地區Ⅰ油層組普遍產生壓降，最大為2.25MPa，表明邊水雖有一定能量，但邊水不活躍，水體范疇小。2)Ⅱ油層組為巖性構造底水油藏。油藏西部重要受巖性控制，東部受構造控制。3)Ⅲ油層組為巖性構造底水油藏。油藏受構造控制流體按重力分布，底水與Ⅱ油層組相比，底水能量和水體體積相對較大。油藏分類：按圈閉成因，能夠劃分構造油氣藏（背斜油氣藏、斷層油氣藏、構造裂縫油氣藏）和地層油氣藏（古潛山油氣藏、地層超覆油氣藏）、巖性油氣藏（巖性尖滅、透鏡體油氣藏）等，按油水分布關系有邊水油藏，構造底水油藏等。六、儲量在建地質模型時，必須對儲量加以闡明，擬定計算儲量的辦法和儲量參數，還要計算溶解氣儲量和可采儲量。第三節儲層精細地質研究儲層精細研究現狀和發展方向（定義）儲層精細研究或精細油藏描述是指油田進入高含水期、特高含水期后，為了使油田經濟有效地開發，提高油田采收率，以搞清油田的剩余油分布特性、規律及其控制因素為目的所進行的儲層定量化精細研究。儲層研究概況起來有三個大的方面，①即沉積體系的研究(涉及沉積相，沉積與剝蝕的過程，沉積事件序列、沉積過程等)、②儲層非均質性(涉及多個斷裂構造)、③成巖作用的研究，其核心是儲層的非均質性。對一種油藏而言儲層非均質性大致可分為五個層次：第一層次是油藏規模的沉積相及造成的層間非均層性；第二層次是油層規模的沉積微相及砂體切疊和相變關系；第三層次是砂體內韻律性、沉積構造構造等非均質性；第四、第五層次則是巖芯及孔隙規模的非均質性。特點是由粗到細，由宏觀到微觀。現在，國內外對盆地及油藏規模的儲層的研究已經形成了一套比較成熟的理論和技術，第二至第五層次的儲層非均質性研究也已做了大量定性到半定量的研究。在我國，開發早期階段的儲層研究技術已日臻成熟，達成了世界先進水平，已形成了一套半定量到定量化的陸相儲層沉積模式。體現在下列幾個方面：①各個油田都開展了儲層沉積微相的研究，②地震儲層橫向預測和模式識別技術已廣泛用于早期評價階段的儲層研究，③總結了一套成巖模式，④發展了一套地質統計技術及三維地質模型軟件，⑤探索了裂縫定量預測的辦法，⑥已開始將國外熱門的層序地層學辦法用于陸相盆地的沉積體系和地層對比研究中，⑦形成了一套成熟的儲層概念模型和靜態模型建立的辦法和技術。然而到了開發中后期和三次采油階段，這些研究已不能滿足生產實踐的需要，所涉及的問題，是從較宏觀的第一、二兩個層次非均質所形成的剩余油逐步進入到比較微觀的第三至第五層次非均質所形成的剩余油。重要體現在要精細地預測井間砂體的幾何形態和空間配備關系以及砂體內部的多個油藏參數，建立實用的精細三維預測模型，該充足運用測試和地震資料以及其它的井間定量檢測技術，擬定性建模。辦法及優缺點：①國外正在大力發展的井間地震、高分辨率地震、電磁波成像等井間定量檢測技術。②綜合運用開發地震、試井、水平井以及常規地質學辦法所獲得的多個信息進行井間儲層參數預測，但在現有經濟技術條件下，運用這些辦法只能獲得少數核心部位的信息，還不可能在整個油藏普遍得到這種信息。③即使開發地震能夠獲得全油藏信息，但現在受分辨率和解決技術的限制，特別是對于我國以薄層砂、泥巖互為重要特色的陸相沉積儲層和老油田，離實際應用尚有一定的距離。④而在開發后期，井網密度已經很大，為了進一步挖潛，就必須搞清井間剩余油的分布和大小，為此首先要從井間儲層參數預測入手，建立符合現在開發現狀的儲層地質模型，然后通過數值模擬得出井間剩余油的分布規律。用隨機建模辦法建立預測模型。即要有預測的參考物或模板，以往通過密井網解剖建立的地質知識庫普通只適合開發早期階段的概念模型建立。辦法及優缺點：①即使有些油田正在探索密井網成對井解剖來建立預測模型的路子，②然而要建立起真正適合現階段精細三維預測模型的儲層地質知識庫就必須并重要依靠精細的露頭儲層和當代沉積研究完畢。③另外還要有預測的數學辦法，即地質統計學辦法及其隨機建模辦法。（1）隨機建模是由于計算機技術的快速發展，人們開發了多個預測辦法，現在重要是在地質統計學基礎上發展起來的隨機模擬法。隨機建模：就是運用一種地質體某一屬性已知的構造統計特性，通過某些隨機算法來模擬未知區這一屬性的分布，使其與已知的統計特性相似，從而達成模擬儲層非均質性，直到預測井間參數分布的目的。隨機模擬可分為條件模擬和非條件模擬。條件模擬（慣用）：指隨機模擬成果不僅要滿足地質統計規律，還必須保持已知樣品值與模擬值相似。非條件模擬：則需模擬成果體現已知的統計規律即可。根據隨機模擬的內容，隨機建模辦法可進一步分為兩種：一種是離散模型；另一種是持續模型。離散模型：用于模擬油藏地質體分布，如砂巖體、頁巖、巖相等。持續模型用于模擬持續變化的地質現象，如孔隙度、滲入率、飽和度、泥質含量等。運用截斷作用。持續模型：也可應用到離散的地質現象模擬。（2）原型模型和地質知識庫原型模型和地質知識庫是儲層精細預測或隨機建模預測井間參數的重要基礎。原型模型：就是一種與模擬目的儲層沉積類似，并含有足夠密集控制點，得到具體描述的儲層地質模型。從原型模型中能夠獲得多個參數的統計特性，如變異函數、砂體密度及寬厚比等作為模擬及約束條件來進行目的砂體隨機建模，從而確保其非均質特性的可靠性║。現在，獲得原型模型的最佳途徑就是露頭研究，另一方面是當代沉積和油田密井網解剖。運用密井網建立的原型模型能夠用來進行較粗尺度的井間參數預測，適合于油藏早期評價階段地質建模的規定。儲層地質知識庫：是指經大量研究高度概括和總結出的能定性或定量表征不同成因類型儲層地質特性、且含有普遍意義的參數║。它能用來指導對未知儲層的研究、預測和地質建模。如我們慣用的河道砂體寬厚比等。地質知識庫的獲得重要靠露頭、當代沉積和油田密井網區等的精細研究和解剖，其中露頭儲層的精細研究特別重要。二、儲層精細研究的特點和內容1.儲層精細研究的重要特點和技術規定儲層精細研究或精細油藏描述是指油田進入高含水期、特高含水期后，為了使油田經濟有效地開發，提高油田采收率，以搞清油田的剩余油分布特性、規律及其控制因素為目的所進行的儲層定量化精細研究。考慮到所能獲得的資料狀況和擬定剩余油分布的規定及將來的發展趨勢，儲層精細研究或精細油藏描述應當含有下述特點。(1)精細程度較高體現出幅度≤5m的構造，微構造圖的等高線≤5m；應體現出斷距≤5m，長度＜100m的斷層。建立的三維數據地質模型，三維網格的精度最少在50m×50m×(0.2～1.0)m以內。之因此規定達成這樣的精細程度，有下列幾點根據：1)根據三維地震資料和新的解釋技術能夠解釋出5.0m，甚至更小斷距的斷層；2)現在井網已很密，井距普通200～300m，通過測井曲線對比、動態測試(如試井、示蹤劑測試)能夠擬定斷距不大于5.0m的斷層；3)4)測井解釋的分辨率達成0.20m，能分辨出5)測井解釋水淹層的分辨率達成1.0m。(2)基本單元較小儲層精細研究的基本單位既不是小層也不是單砂體，而應是流動單元。數年來，小層和單砂體是開發地質研究的最小和最基本單位，并由此形成了一套小層劃分、對比及建立地質模型、油藏描述、沉積相分析的辦法和技術。然而某些油田的現狀使我們認識到既要清晰的理解每一種砂體在空間上的分布規律，又要進一步到每一種油砂體的內容、必須使靜態更緊密的與動態相結合，指出剩余油分布所在，這樣我們就必須有一套新的研究思路和辦法，從而引進了流動單元的概念，這個名詞經慣用在油藏工程和數值模擬中，尺寸可大可小，大到一種油層，小到孔隙網絡，現在在儲層研究中也用得很廣。流動單元是指一種油砂體及其內部因受邊界限制、不持續薄隔擋層、多個沉積微界面、小斷層及滲入率差別等造成的滲流特性相似、水淹特性一致的儲層單元。在一種小層或單砂體內部可能細分出多個流動單元，也可能就是一種即油砂體本身。不同流動單元水淹狀況能夠不相似，有的可能只有殘存油，有的已被水洗凈，有的仍有可動油等等。流動單元劃分的粗細與當時的技術水平和要解決的生產問題有關。因此流動單元的提出既反映了儲層研究的精細化，又能緊密地與儲層中的油水運動規律相結合，它的識別和劃分不能單靠靜態資料，而必須有水淹剖面、水淹測井、檢查井、分層測試等油田動態資料。它的井間對比及空間構造問題更需要露頭的精細研究給以解決。因此此后精細油藏描述的最小最基本單位應當是流動單元。同時，描述應當涉及了從大到小，即從油田規模→層系→分層→小層→單砂體規模直到流動單元規模的多個層次的平、剖面上的儲層非均質性。(3)與動態結合較緊密儲層精細研究不是一種單一的地質靜態描述，而必須與油田生產動態資料緊密結合。用動態的歷史擬合修正靜態的地質模型。(4)預測性更強能比較精確的預測井間砂體和物性的空間分布以及多個夾層和斷層。(5)計算機化程度高小層對比和沉積微相劃分人機聯作或較強的自動化；有完整的儲層研究綜合數據庫；地質、地震、測井、動態數據一體化解決及建模系統化、計算機化；大多數圖件由計算機制作完畢。2.儲層精細研究的內容儲層精細研究規定定量化和精細化程度很高，普通重要涉及下述內容：1)沉積微相細分、組合特性和空間配備關系；2)各微相砂體內部建筑構造特性及物性參數分布：3)不同沉積類型儲層地質知識庫和原型模型的建立；4)流動單元劃分與對比及流動單元的空間構造；5)以微構造研究為主的微地質界面研究；6)露頭儲層研究的應用辦法和應用效果及類比條件等；7)多個地質統計學特別隨機建模辦法的適應條件、檢查原則及軟件研究；8)注水開發過程中儲層物性動態變化空間分布規律研究；9)水淹層測井解釋及有關理解剩余油分布狀況的生產測井及解釋；10)層理、孔隙構造、粘土礦物等研究；11)精細儲層預測模型建立；12)地質、油藏、數模一體化研究剩余油分布特性及規律。通過上述研究所要解決的核心問題是：建立儲層預測模型，擬定剩余油分布特性及規律。因此需要建立比要預測的儲層更加精細的參考物或模板，即要有各類儲層的原型模型和地質知識庫，并要有一套確實可行的數學預測辦法和軟件，即地質統計學及其隨機建模辦法。三、地質知識庫和隨機建模技術（前面已經介紹）四、儲層精細研究的理論基礎和辦法當代沉積學中的四大研究領域為儲層精細研究奠定了理論基礎，即沉積體系分析，層序地層學，層次界面分析及構造單元研究。這四大理論自始至終地貫穿儲層精細研究的全過程。沉積體系是指在沉積環境和沉積作用過程方面含有成因聯系的一系列三維成因相的集合體，成因相是其最基本的構成單元。沉積體系分析法突出了大型沉積的空間關系，沉積體系內部和外部幾何形態的研究，是環境和形態的統一。該辦法的原理從本質上講屬于成因地層學，即在認識沉積環境和控制沉積物形成的同沉積期大地構造的基礎上，解釋大型沉積體的互相關系，這一分析辦法的基礎是奧斯爾相律和相模式概念在整個沉積盆地范疇的應用與引伸，奧斯爾相律指明，在一種完整的序列中，只有那些在自然界相鄰出現的相才干在垂向層序中出現。一種進積三角洲是良好的范例。進積三角洲在平面上涉及了前三角洲、三角洲前緣和三角洲平原。其相鄰發育的次序及其沉積物與在垂向序列中的次序相似，一種沉積體系就是這樣一種完整的環境與其產物的結合。層序地層學將沉積體系的概念納入了其本身的概念系統中，這使得能夠在盆地中建立高級別的等時地層格架和基本建造單元，并闡明其有序性演化成為可能層次表征與層次建模(簡稱層次分析法)，能夠簡樸地概括為層次劃分、層次描述、層次解釋、層次建模和層次歸一。劃分層次的目的在于分層次描述，對描述的成果進行成因上的解釋，找出規律性的結論，建立適合不同層次的模型，借助地質和數學的辦法及計算技術，使不同層次的特性統一在一種體系中進行層次歸一，達成預測的目的。五、儲層非均質表征及定量建模儲層非均質性影響油藏中剩余油分布，剩余油分布影響油田開發調節，油田開發調節影響開發效果。分析非均質性的核心是分析沉積環境、沉積模型和成巖歷史。定性分析：對多個非均質性的分析和鑒別需有每種類型的數據和數據密度。在定性分析的基礎上定量分析非均質性，是一種直接測量辦法。另外一種辦法是儲層定量建模，其環節和辦法為：擬定儲層空間；識別這一空間的地質單元；給該單元賦予一定的幾何形狀；在擬定的空間中對這些單元進行排列；對每一單元賦儲層參數。六、儲層預測內容及辦法1.儲層預測內容及辦法儲層預測的目的就是為油藏數值模擬提供可靠的地質模型，從而為油田開發提供技術根據，其內容涉及：泥頁巖等隔夾的分布；巖相、沉積相的分布；儲層物性分布；斷層、裂縫的分布。儲層預測的辦法以下所述：(1)地質統計隨機模擬辦法運用統計學辦法，模擬隨機地質參數變量在井間的分布，建立模型，進行模向預測。重要的地質統計隨機建模辦法有布利恩(Boolean)模擬辦法、示性點過程辦法、模擬退火辦法、序貫模擬辦法、截斷高斯模擬辦法及概率場模擬辦法。(2)分形幾何學辦法分形幾何學辦法用于描述自然界中不規則形態和參數變化激烈并且含有某種統計規律的場。因此非均質性嚴重的儲層進行條件模擬時，可應用分形幾何模擬技術。(3)神經網絡辦法神經網絡是20世紀80年代以來快速發展起來的一項新技術，它提供了兩種基本的辦法來進行條件模擬。第一種辦法是運用適宜的網絡來對能量函數或損失函數進行優化；第二種辦法是運用神經網絡的模式識別能力，進行自動識別，無需對條件數據的變差函數模型進行具體的擬合就可恢復其內在的空間構造。因此能夠運用到儲層非均質性的描述中。2.儲層預測辦法評述現在，儲層預測的新理論、新辦法不停出現，如分形理論、遺傳算法及神經網絡技術等。但地質統計的隨機建模辦法在實際應用還存在著許多局限性：如隨機模擬所產生的油藏地質模型的好壞強裂依賴于所假設的隨機函數的模型及所含有的數據；隨機模擬所產生的多個數值如何用于油藏工程計算中；對于隨機模擬所產生的多個等概率的油藏數值模型，如何挑選最能代表真實地質狀況的模型進行流動模擬等。隨機模擬辦法可應用于各個階段的油藏描述，如在油田早期評價階段，可將其應用于巖相、沉積相的劃分和空間展布、儲層砂體連通性研究、儲層參數(如孔隙度、滲入率等)的空間分布等；在油田開發階段，可研究儲層可采油氣的空間分布、儲層產量預測、含水率預測以及流動單元的定量研究等。對于分形幾何學來說，縱橫向的分維數的假設問題，不同的地區不同，應用時一定要進行驗證。現在的分形幾何應用僅可用于地層和構造較簡樸的狀況，對于有復雜地質狀況的地區(如斷層多、地層嚴重變形的地區)還需要做大量的研究，辦法中只考慮了一種來源的資料，當有更多的其它類型的資料時，如何考慮進去，這一點在隨機建模中非常重要。分形有無方向性，不同沉積環境和相的儲層中，儲層參數的分形維數是不是同樣也是較重要的。在神經網絡辦法中，如何選擇有代表性的訓練樣本，同時確保計算的成果收斂是難點。在儲層預測過程中，預測辦法的選擇以及多個不同類型的數據的綜合，是決定儲層預測效果的核心。第四節整裝儲量油田合理開發程序儲量集中、豐度較高的整裝儲量油田的合理開發程序：把油田從勘探到投入開發的過程劃分成幾個階段，合理地安排鉆井、開發次序和對油藏的研究工作，盡量用較少的井，較快的速度，獲得對油田的基本認識，編制油田開發方案，指導油田逐步地投入開發。但是，由于不同油田的沉積環境和油層特性千差萬別，因此，一種油田從初探到投入開發具體應當劃分幾個環節，各個步聚之間如何銜接配合，每個環節又如何具體執行等，應根據每個油田的具體狀況而定，下面以大慶油田為例介紹整裝儲量油田的合理開發程序。一、開辟生產實驗區1.開辟生產實驗區的目的深刻認識油田的地質特點。通過生產實驗區較密井網的解剖，重要搞清油層的構成及其砂體的分布狀況，掌握油層物性變化規律和非均質特點，為新區開發提供充足的地質根據。貫徹油田儲量計算。油田的儲量及分布是油田開發的物質基礎，但運用探井、資料井計算儲量，由于井網密度較小，儲量計算總有一定的偏差。因此對一種新油田來講，貫徹油田儲量是投入開發前的一項十分重要的任務。研究油層對比辦法和多個油層參數的解釋圖版。通過實際資料和理論分析，找出符合油田狀況的多個研究辦法。研究不同類型油層對開發布署的規定，可為編制開發方案提供本油田的實際數據。探井、資料井的試油、試采資料，只能提供有關油井生產能力、油田天然能量和壓力系統等大致資料，普通不能提供注水井的吸水能力、注水開發過程中油水運動特點以及不同開發布署對油層適應性的資料。但通過生產實驗區，能夠搞清油田天然能量的可運用程度、合理的注水方式、層系的劃分與組合、井網的部置、油井的開采方式、油水井的工作制度以及對地面油氣集輸的規定等。2.開辟生產實驗區的原則生產實驗區開辟的位置和范疇對全油田應含有代表性。實驗區普通不要過于靠近油田邊沿，所開辟的范疇也應有一定的比例。實驗區應含有相對的獨立性，把實驗區對全油田合理開發的影響減小到最小程度。實驗項目要抓住油田開發的核心問題，針對性要強，問題要揭發得清晰，開采速度要較高，使實驗區的開發過程始終走在其它開發區的前面，為油田開發不停提供實踐根據。生產實驗區要含有一定的生產規模，要使所獲得的多個資料含有一定的代表性。生產實驗區的開辟應盡量考慮地面建設、運輸條件等方面的規定，以確保實驗區開辟的速度快、效果好。二、分區鉆開發資料井1.鉆開發資料井的目的研究解釋單油層物性參數的辦法，全方面核算油層參數，為充足運用生產實驗區的解剖成果，掌握新區地質特性打好基礎，以逐步探明擴大開發的地區；理解不同部位、不同油層的生產能力和開采特點。在鉆完開發資料井后來，要進行單層和多個多層組合下的試油試采、測壓力恢復曲線等，并理解新區的生產能力和開采特點。2.開發資料井的布署原則開發資料井的布署重要針對那些構成比較單一、分布比較穩定的主力油層組；開發資料井的布署應考慮到油田構造的不同部位，使其所獲得的資料能反映出不同部位的變化趨勢；開發資料井應首先在生產實驗區的鄰近地區集中鉆探，然后再根據逐步開發的需要，向外擴大鉆探。三、布署基礎井網1.基礎井網的布署對象對于油層較多，各類油層差別大，分布相對比較穩定，油層物性好，儲量比較豐富，上、下有良好的隔層，生產能力比較高，含有獨立開采條件的區塊能夠作為基礎井網布置的對象。2.基礎井網的任務基礎井網是開發區的第一套正式開發井網，它應合理開發主力油層，建成一定的生產規模；兼探開發區的其它油層，解決探井、資料井所沒有完畢的任務，搞清這些油層的分布狀況、物理性質和非均質特點。3.基礎井網的布署基礎井網的布署應當在開發區總體開發構想的基礎上進行，要考慮到將來不同層系井網的互相配合和綜合運用，不能孤立地進行布署。掌握井網在實施上要分步進行，基礎井網鉆完后，暫不射孔，及時進行油層對比，搞清地質狀況，掌握其它油層特點，核算基礎井網布署，貫徹開發區的全方面構想，編制開發區的正式開發方案，并進行必要的調節。如為了提高注水開發效果，在斷層附近的低滲入率區局部地進行注采系統和開發層系的調節，為了確保每套層系的獨立開發條件，對隔層進行必要的調節，然后對基礎井網再射孔投產。四、編制正式開發方案1.編制正式開發方案遵照的原則(1)研究采油速度和穩產期限采油速度和穩產期的研究，必須立足于油田的地質開發條件、工藝技術水平以及開發的經濟效果，用經濟指標來優化最佳的采油速度和穩產期限。(2)擬定開采方式和注水方式在開發方案中必須對開采方式做出明確規定。對必須注水開發的油田，則應擬定早期注水還是晚期注水。(3)擬定開發層系一種開發層系，是指某些獨立的、上下有良好隔層、油層物性相近、驅動方式相近、含有一定儲量和生產能力的油層組合而成的，它用一套獨立的井網開發，是一種最基本的開發單元。(4)擬定開發環節開發環節是指從布署基礎井網開始，始終到完畢注采系統，全方面注水和采油的整個過程中所必經的階段和每步的具體做法。它涉及布署基礎井網、擬定生產井網和射孔方案及編制注采方案。(5)擬定合理布井原則合理布井規定在確保采油速度的前提下，采用井數最少的井網，并最大程度地控制地下儲量，以減少儲量損失，對注水開發的油田還必須使絕大部分儲量處在水驅范疇內，確保水驅儲量最大。由于井網涉及到油田的基本建設及生產效果等問題，因此必須做出方案的綜合評價，并選最佳方案。(6)擬定合理的采油工藝技術和儲量集中、豐度較高的增產增注方法在方案中必須針對油田的具體開發特點，提出應采用的采油工藝手段，盡量采用先進的工藝手段，使地面建設符合地下實際，使增產增注方法能夠充足發揮作用。2.正式開發方案的實施在正式開發方案的實施中，一種核心的問題就是如何提高滲入率較低、分布不夠穩定油層的開發效果問題。將開發區設計井網全部完鉆后所得的資料與基礎井網完鉆后所獲得的資料進行對比，L油田在基礎井網完鉆后，還只是對某些分布面積較大的油砂體(稱為重要油砂體，其儲量約占這套油層總儲量的40%～50%)認識得比較清晰，普通認識程度可達70%～80%以上，基本上可搞清它們的分布形態和油層的物性。為了提高這部分油層的開發效果，采用了分兩步實施的方法：第一步先按原井網鉆井；第二步根據對油層的進一步認識，按照油砂體的形態、油層滲入率和厚度在各井之間的變化，以及斷層的分布等具體狀況，再具體選擇適宜的注水井和采油井的位置，構成合理的注采系統。研究表明，對于L油田某些大面積分布的滲入率比較高的油層，注采井別的具體位置對開發效果的影響不大。對SB地區葡Ⅰ1-4層用二維二相辦法計算成果表明，反九點法面積注水的四種油水井的排列位置，其開發指標的差別不大。如將其滲入率比較低、開發效果較差的地區的注采系統進行局部調節，轉注4口井的話，因低滲入率部分的產量在全層占的比例極少，因此對全層的開發效果改善不大，采油速度比調節前提高了5%，無水期采收率比調節前提高2.8%。但是對于滲入率比較低的油層就不同了，由于其沉積條件的影響，相對較高滲入率油砂體形態的分布比較不夠規則，在均勻注采井網下，注水井的不同位置對油井的連通和受效狀況有一定的影響。例如對SZ東部300m井網下油砂體進行了分析，研究了兩種油水井的排列，第一方案的不連通井層比第二方案少11%，第一方案的多向受效井層比第二方案多9.2%，見表1-2。成果表明兩方案的差別較大，特別是對其中有些油砂體，這種影響就更為明顯。如薩Ⅲ5+6和薩Ⅱ2層中的兩個油砂體，兩種油水井排列，連通厚度的比例可相差41.5%和19.3%，其中多向受效的比例可相差55.8%和51.2%。若考慮油砂體低滲入率部分，在多層合采的條件下，這部分低滲入率的吸水狀況是很差的。因此對這部分油層在條件許可的狀況下，在鉆井前最佳不要事先就擬定好注采井的具體排列位置，注水井排列位置對油層適應性的影響見圖1-1。一種合理的開發程序，只是指導了油田上各開發層系早期的合理開發布署，指導了油田合理的投入開發，為開發油田打下了基礎。但在油田投入開發后來，地下油水就處在不停的運動狀態之中，地下油水分布時刻發生著變化，多個不同類型油層地質特性對開發過程的影響將更加充足地體現出來。因此，在開采過程中，還需要分階段有計劃地進行調節工作，以不停提高油田的開發效果。第五節斷塊油田合理開發程序斷塊油田的地下狀況比整裝儲量油田復雜得多，因此需根據其特點，研究其合理的開發程序，以提高油田的開發效果。一、斷塊油田的地質特點一種油氣資源豐富的斷陷中，有多個類型的復式油氣聚集區(帶)，有凸起型的、斜坡型的、凹中背斜型的，也有凹內地層巖性復式油氣聚集區帶。在各類油藏中，那些含油面積比較小，圈閉受斷層控制的油藏稱作斷塊油田。斷塊油田與普通隆起圈閉為主的構造油田的區別：斷塊油田的重要特點構造油田的重要特點油氣藏重要受斷層控制；斷層多、斷塊多、斷塊平均面積在5km2以內；斷塊之間含油特性差別大：斷塊之間油層物性、厚度差別大；斷塊之間流體性質普通有差別，斷塊之間主力油層往往不相似，斷塊之間油、氣藏類型往往不相似，驅動能量也有差別。一種斷塊內，往往有的斷塊有氣頂，有的沒有，有的斷塊邊水能量充足，有的邊水能量差，或者沒有邊水；油層受斷層分割，含油連片性差，有的斷塊不同層位油層疊合也不能連片含油；斷塊之間，以及同一斷塊不同層位的油層往往沒有統一的油水界面。油氣受構造控制；即使構造也受某些斷層分割，但斷層對全油田的油、氣、水分布及原油物性影響不大，油層含油連片分布，在油田范疇內普通含有統一的含油層系和油氣界面。斷層油田的地質特點闡明，要搞清晰斷塊油田的地下狀況，特別是搞清晰復雜小斷塊油田的地下狀況，要比搞清晰普通構造油田的地下狀況的難度大得多。通過對斷塊油田復雜性的具體分析，發現在眾多的斷塊中，大的斷塊地下狀況相對簡樸某些。被斷層切割零碎的小斷塊，油水關系、儲油特性都遠較大斷塊復雜。因此對復雜小斷塊油田地下狀況的認識，僅僅依靠少數探井是難以搞清晰的，因此，對于斷塊油田來說，勘探和開發不能截然分開，整個勘探和開發的過程，都是不停對地下狀況加深認識的過程。二、斷塊油田的重要類型根據斷塊油田原油和油層物性及天然能量的大小，普通將斷塊油田分成下列三大類：天然能量低，油層和原油性質較好的油田。這類斷塊油田的特性是：斷塊面積小、天然能量低，普通是彈性驅動或溶解氣驅動，也有小氣頂與溶解氣混合驅動。油層性質中檔，油層普通能在全斷塊內(或斷塊內大部分地區)分布。原油性質比較好，地面相對密度普通在0.85左右，地下原油粘度普通在2～4mPa·s。天然能量高，油層和原油性質較好的油田。這類油田天然能量高，邊水活躍。稠油油田。這類斷塊油田的特性是：原油相對密度、粘度大，地面相對密度絕大多數在0.9以上，個別高達0.98以上；原油地下粘度普通為20～50mPa·s，個別高達1000mPas以上；油層物性較好，孔隙度普通為30%左右，個別高達38%，滲入率普通為0.5～1μm2，個別達10μm2以上；原始氣油比低，大多數不超出30，低的達16；油藏天然能量小，油藏在一次開采中，以溶解氣驅和重力驅為主，邊水能量和彈性能量不大。三、斷塊油田的合理開發程序在總結我國渤海灣油層二十數年勘探開發經驗的基礎上，根據復式油氣聚集區(帶)的共性，提出了一種最優化的勘探開發程序和辦法。由于復式油氣聚集區(帶)的地質特性十分復雜，只能采用逐步認識、分步實施、勘探開發交叉并舉、滾動邁進的辦法。預探井獲工業油氣流后，勘探開發分四個環節進行。1.精細地震詳查以較大的測網密度(普通測網為1km×1km或0.5km×0.5km)進行地震詳查。在條件含有的構造帶，要及早開展三維地震工作，最大程度地查明構造、斷塊，提供一張精確的構造圖(1：10000～1：2500比例尺的構造圖)，以滿足整體解剖的需要。特別強調的是，經鉆探發現工業油氣流后，在地下構造、斷塊不清的狀況下，不能大批上鉆機。2.評價性詳探評價性詳探的重要任務是探明主力油氣藏(富塊)，或主力油氣層系，計算基本探明儲量，預計全帶的控制能量。其辦法是：立足于二級構造整體布署，深淺兼顧；詳探井鉆斷塊的高點，沿斷層找高產，一種斷塊打1～2口井，發現高產富集區，控制含油面積；重點取心，半途測試，分組試油，查明主力油層產能。取心進尺要占探井總進尺的2%以上，千方百計地取到主力油氣層巖心。3.詳探與開發相結合，開發主力油氣藏(或含油層系)開發主力油氣藏的重要任務是編制出主力油藏(或含油層系)的一次開發方案，詳探其它區塊，實現儲量升級。其辦法是：1)對已基本探明儲量的斷塊(主力油藏)布署開發基礎井網，鉆開發準備井；2)在開發井網中選擇部分井，對主力油層不避夾層持續取心，收獲率達90%以上；3)密閉取心，單層試油，求取儲量與開發參數；進行油層層組化分、小層對比、斷塊油藏核算；充足采用新技術、新工藝，如鉆定向井、叢式井、數字測井，半途測試和快速化驗分析；根據整帶探明儲量和控制儲量，進行總體的地面工程設計。在建設程序上，可先上骨架工程，建設集輸站、注水站。至于連接每口油、水井的管線，要到完井后再上，方便合理地設計管徑大小。地面工程設計要留有余地，方便改建、擴建。4.持續滾動勘探開發持續滾動勘探開發的重要任務是：探明一塊開發一塊，各區塊相繼投入開發；老開發區調節挖潛，不停發現新油氣藏，彌補遞減，略有增產。復雜的斷塊油田與整裝的大油田不同，不可能一次編出一種完整的開發方案，要隨著認識的不停深化，分步編制，分期實施。其辦法是：第一步，先編制布井方案，對已基本探明儲量的區塊擬定井網密度，編制一次開發方案，繼續詳探其它層系。第二步，編制注水方案，開發井網鉆完后，根據小層對比、斷塊劃分和油田地質研究成果，擬定注采井別，提出射孔方案和注水方案。第三步，調節完善方案，根據生產動態分析，布署調節井，完善注采系統。第六節油藏驅動方式及開采特性油藏的驅動方式是指油層在開采過程中，重要依靠哪一種能量來驅油，是全部油層工作條件的綜合。驅動方式對油田開發來說含有重要的意義。油藏的驅動方式不同，開發方式也不同，從而在開發過程中q、地層壓力p、Rp等重要開發指標有不同的變化特性。因此，驅動方式會影響到合理選擇注采井、布井方案及合理的開發制度和單井工作制度。這些因素又會影響最后采收率。一、彈性驅動定義：依靠油層巖石和流體的彈性膨脹能量驅油的油藏為彈性驅動。特點：在該種驅動方式下油藏無邊水(底水或注入水)，或有邊水而不活躍，油藏壓力始終高于飽和壓力。開采特性：油藏開始時，隨著壓力的減少，地層將不停釋放出彈性能量，將油驅向井底。其開采特性曲線如圖1-2所示。二、溶解氣驅動定義：當油層壓力下降到低于飽和壓力時，隨著壓力的減少，溶解狀態的氣體從原油中分離出來，形成氣泡，氣泡膨脹而將石油推向井底。特點：形成溶解氣驅的油藏應無邊水(底水或注入水)、無氣頂，或有邊水而不活躍，地層壓力低于飽和壓力。開采特性：在溶解氣驅開采形式下，油藏的開采特性如圖1-3所示。圖中的為生產氣油比。生產氣油比的變化可分成三個階段。在第一階段時，生產氣油比緩慢下降。由于：在這一階段，地層壓力剛開始低于飽和壓力，分離出的自由氣量極少，呈單個的氣泡狀態分散在地層內，氣體未形成持續的流動，故自由氣膨脹所釋放的能量重要用于驅油。在第二階段中，氣油比急劇上升。由于：此時分離出來的自由氣的數量較多，逐步形成一股持續的氣流，因此油層孔隙中便很快形成兩相流動，隨著壓力的減少，逸出的氣量增加，對應的含油飽和度和相對滲入率則不停減少，使油的流動更加困難；同時，原油中的溶解氣逸出后，使原油的粘度增加，因而油井產量和累積采油量開始以較快的速度下降。但氣體的粘度遠比油的粘度小，故氣體流動很快，而油卻流得很慢。因而油井產量以較快的速度下降。在這階段中氣體驅油的效率較低。在第三階段中，生產氣油比快速下降。由于：這時已進入開采后期，油藏中的氣量已極少，能量已近枯竭。三、水壓驅動定義：當油藏存在邊水或底水時，則會形成水壓驅動。水壓驅動分為剛性水驅和彈性水驅兩種。1.剛性水壓驅動(剛性是指流體在運動過程中體積不發生變化)定義：油藏流體流動重要靠邊水或注入水推動，采出多少油，同時推動(或注進)多少水，流動的彈性能不起作用或作用極少，這種油藏驅動方式叫做剛性水壓驅動。驅動能量重要是邊水(或底水、注入水)的重力作用。形成剛性水驅的條件是：油層與邊水或底水相連通；水層有露頭，且存在著良好的供水水源，與油層的高差也較大；油水層都含有良好的滲入性；在油水區間又沒有斷層遮擋。因此，該驅動方式下能量供應充足，其水侵量完全賠償了液體采出量，總壓降越大，則采液量越大，反之當總壓降保持不變時，液體流量基本不變。開采特性：油藏進入穩定生產階段后來，由于有充足的邊水、底水或注入水，能量消耗能得到及時的補充，因此在整個開發過程中，保持不變。隨著原油的采出及當邊水、底水或注入水推至油井后，油井開始見水，含水將不停增加，產油量也開始下降，而產液量逐步增加。開采過程中氣全部呈溶解狀態，因此氣油比等于原始溶解氣油比。其開采特性如圖1-4所示。2.彈性水驅與剛性水壓驅動的區別是在彈性水壓驅動方式下，注與采不能平衡，油層流體流動時，體積要發生變化，因此，要考慮彈性對流體運動的影響。開采特性為，當壓力降到封閉邊沿后，要保持井底壓力為常數，地層壓力將不停下降，因而產量也將不停下降，由于地層壓力高于飽和壓力，因此不會出現脫氣，氣油比不變。其開采特性如圖1-5所示。形成彈性水驅的條件是：邊水活躍程度不能彌補采液量，普通邊水無露頭，或有露頭但水源供應不充足；或存在斷層或巖性變化等方面的因素。若采用人工注水時，注水速度趕不上采液速度，也會出現彈性水驅的特性。其開采特性為：普通來說，彈性水壓驅動的驅動能量是局限性的，特別當開采速度較大時，它很可能向著彈性-溶解氣驅混合驅動方式轉化。四、氣壓驅動定義：當油藏存在氣頂時，氣頂中的壓縮氣為驅油的重要能量，該驅動方式稱氣壓驅動。氣壓驅動可分為剛性氣驅和彈性氣驅。1.剛性氣壓驅動形成條件是：只有在人工向地層注氣，并且注入量足以使開采過程中地層壓力保持穩定時，才干呈現剛性氣壓驅動。在自然條件下，如果氣頂體積比含油區的體積大得多，能夠使得在開采過程中氣頂或地層壓力基本保持不變或下降很小，也可看作是剛性氣壓驅動，但這種狀況是較少見的該驅動方式的開采特性與剛性水驅的開采特性相似，開始地層壓力、產量和氣油比基本保持不變，只是當油氣邊界限不停推移至油井之后，油井開始氣侵，則氣油比增加，其開采特性如圖1-6所示。2.彈性氣壓驅動彈性氣壓驅動和剛性氣壓驅動的區別在于，當氣頂的體積較小，而又沒有進行注氣的狀況下，隨著采油量的不停增加，氣體不停膨脹，其膨脹的體積相稱于采出原油的體積。即使在原油采出過程中，由于壓力下降，要從油中分離出一部分溶解氣，這部分氣體將補充到氣頂中去，但總的來說影響較小，因此地層能量還是要不停消耗，即使減少采液量，甚至停產，也不會使地層壓力恢復到原始狀態。由于地層壓力的不停下降，使得產油量不停下降，同時，氣體的飽和度和相對滲入率卻不停提高，因此氣油比也就不停上升，其開采特性如圖1-7所示。五、重力驅動定義：靠原油本身的重力將油驅向井底稱為重力驅油。普通油藏，在其開發過程中，重力驅油往往是與其它能量同時存在的，但多數所起的作用不大。以重力為重要驅動能量的多發生在油田開發后期或其它能量已枯竭的狀況下，同時還規定油層含有傾角大、厚度大、滲入性好等條件。開采時，含油邊沿逐步向下移動，地層壓力(油柱的靜水壓頭)隨時間而減小，油井產量在上部含油邊沿達成油井之前是不變的，其開采特性如圖1-8所示。油田投入開發并生產了一段時間后來，就能夠根據不同驅動方式下的生產特性，來分析判斷是屬于哪一種類型的驅動能量，這時的生產特性就體現出較為復雜的情形。在這種狀況下，需要找出起重要作用的那種驅動方式。另外，一種油藏的驅動方式不是一成不變的，它能夠隨著開發的進行和開發方法的變化而發生變化。例如，在同一油田上，有些油井的壓力、產量穩定下降，有些油井的壓力、產量、氣油比不穩定，而另外某些油井的壓力產量不停下降，氣油比急劇上升。這種狀況闡明在同一油田不同地區、不同油井，有不同動態的狀況，現以圖1-9所示的油田為例來敘述。第1、5排井距注水井排或供水區較近，當油井投產后，在各油井周邊形成一壓降漏斗，但是當油層壓力還沒有降到飽和壓力之前，壓降漏斗已經影響到供水區，或已經受到注水井排的影響。因此，油井壓力、產量就穩定不降，顯示出水驅油的基本特性；第3排油井由于受斷層遮擋影響，在生產過程中，油層得不到注入水或邊水的能量供應，油層壓力就會不停下降，當油層壓力降到飽和壓力后來，溶于油中的氣體就從油中分離出來，形成油氣兩相流動，這時油層壓力、產量就不停下降，氣油比急劇上升，顯示出溶解氣驅油田的基本特性；第2、4排油井距注水井排或供水區較遠，當油井投產后，油層壓力、產量會下降，氣油比將上升，但是當壓力降到油藏供水區或注水井，油層能量得到邊水或注入水的供應。因此油層壓力、產量由下降轉為緩慢上升，氣油比由上升而轉為下降。上述狀況闡明，油層地質條件比較復雜時，油藏注水后，注入水并不能影響到油藏各個部分。第七節多油層油田開發層系的劃分與組合開發層系，是指某些獨立的、上下有良好隔層、油層物性相近、驅動方式相近、含有一定儲量和生產能力的油層組合而成的，它用一套獨立的井網開發，是一種最基本的開發單元。現在世界投入開發的多油層大油田，在大量進行同井分采的同時，基本上采用劃分多套開發層系進行開發的辦法。例如，前蘇聯投入開發的薩莫特洛爾油田，9個油層劃分為4套層系開發，我國大慶、勝利等油田也都是采用劃分多套層系進行開發的。一、劃分開發層系的原則總結國內外在開發層系劃分方面的經驗教訓，合理地劃分與組合開發層系應考慮的原則是：把特性相近的油層組合在同一開發層系以確保各油層對注水方式和井網含有共同的適應性，以減少開采過程中的層間矛盾。油層性質相近重要體現在：沉積條件相近；滲入率相近；組合層系的基本單元內油層的分布面積靠近；層內非均質程度相近。普通人們以油層組作為組合開發層系的基本單元。有的油田根據大量的研究工作和生產實踐，提出以砂巖組來劃分和組合開發層系，由于它是一種獨立的沉積單元，油層性質相近。一種獨立的開發層系應含有一定的儲量，以確保油田滿足一定的采油速度，含有較長的穩產時間，并達成較好的經濟指標。各開發層系間必須含有良好的隔層，方便在注水開發的條件下，層系間能夠嚴格地分開，以確保層系間不發生串通和干擾。同一開發層系內油層的構造形態、油水邊界、壓力系統和原油物性應比較靠近。在分層工藝所能解決的范疇內，開發層系不適宜劃分過細，方便減少建設工作量，提高經濟效益。二、劃分開發層系的意義1.合理劃分開發層系，可發揮各類油層的作用合理地劃分與組合開發層系，是開發好多油層油田的一項根本方法。在同一油田內，由于儲油層在縱向上的沉積環境及其條件不可能完全一致，因而油層特性自然會有差別，因此在開發過程中層間矛盾也就不可避免要出現。若高滲入層和低滲入層合采，則由于低滲入層的油流動阻力大，生產能力往往受到限制；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，高滲入層往往很快水淹，在合采的狀況下會使層間矛盾加劇，出現油水層互相干擾，嚴重影響采收率。例如，我國某油田某井分層測試發現，該井主力油層薩Ⅱ3+6壓力高達10.17MPa，而差油層Ⅱ5+16壓力只有8.43MPa，相差1.74MPa。若油層本身滲流阻力比較大，在多層合采的狀況下，油井的流動壓力重要受高滲入主力層控制。在注水油田上，重要油層出水后，流動壓力不停上升，全井的生產壓差越來越小。這樣，注水不好的差油層的壓力可能與全井的流壓相近，因而出油不多，甚至根本不出油，在某些時候，還會出現高壓含水層的油和水往差油層中倒流的現象，這就是見水層與含油層之間的倒流現象，如圖1-10所示。2.劃分開發層系是布署井網和規劃生產設施的基礎擬定了開發層系，就擬定了井網套數，因而使得研究和布署井網、注采方式以及地面生產設施的規劃和建設成為可能。開發區的每一套開發層系，都應獨立進行開發設計和調節，對其井網、注采系統、工藝手段等都要獨立做出規定。3.采油工藝技術的發展水平規定進行層系劃分一種多油層油田，其油層數目諸多，往往多達幾十個，開采井段有時可達數百米。采油工藝的任務在于充足發揮各類油層的作用，使它們吸水均勻、出油均勻，因此，往往采用分層注水、分層采油和分層控制的方法。由于地質條件的復雜性，現在的分層技術還不可能達成很高的水平，因此，就必須劃分開發層系，使一種開發層系內部的油層不致過多、井段不致過長。4.油田高速開發規定進行層系劃分用一套井網開發一種多油層油田必須充足發揮各類油層作用，特別是當重要出油層較多時，為了充足發揮各類油層作用，就必須劃分開發層系，這樣才干提高采油速度，加緊油田的生產，從而縮短開發時間，并提高基本投資的周轉率。三、開發層系劃分與組合中應研究的問題1.方案設計階段開發層系劃分局限性每個油田各套開發層系投入開發后來普通能達成開發方案所預想的目的，但是通過數年的開發，也進一步加強了對多油層油田劃分與組合開發層系的認識，提出了不少新的問題，普遍提出的問題是開發層系要劃分得細某些，因此在開發設計階段層系劃分能細到什么程度，這是一種需要進行討論的問題。有人鑒于現在油田成批打加密調節井給油田建設、鉆井等帶來的復雜性和巨大的工作量，主張在開發設計階段就一次將開發層系劃分好，從而基本上一次把井打完，并進行地面建設。但是層系劃分也象其它研究工作同樣，不可能超越當時對油層認識的程度而盲目進行。多個方都是在對油層的地質、開采和油水分布特點有了一定認識的基礎上產生的。在開發設計階段，盡管采用了合理的開發程序，鉆了基礎井網，井控面積已達成30～50hm2／井，但對油層的認識仍有很大的局限性。根據L油田南一區第二套層系鉆井前后的資料對比，在基礎井網完鉆后，還只能掌握油層的平均參數，對油層諸多具體的非均質特點還認識不清。預計鉆遇油砂體的井，而完鉆后實際鉆遇油砂體的符合程度對重要油砂體可達成77%，對其它油砂體只能達成57.8%；井點滲入率預測值的符合程度就更低，只能達成30%～35%。因此在這個認識基礎上進行開發層系的劃分與組合，不可避免會出現諸多不完善的地方。2.開發層系劃分與組合的基本單元開發設計階段的層系劃分在油田的縱向上和平面上要含有獨立性。因此要劃分與組合開發層系，首先要擬定層系劃分與組合的基本單元，然后，再根據每個單元的油層性質，組合開發層系。L油田開始時是以油層組作為劃分層系的基本單元，但實踐證明這個單元太大了，內部不僅涉及了沉積條件不同、油層性質差別很大的油層，并且油層層數也諸多。如薩Ⅱ組油層就有10～20個小層，油層的沉積條件，現有屬泛濫平原和分流平源相的油層，又有三角洲前緣相的沉積，小層有效滲入率(200～500)×10-3μm2，以這樣的基本單元來組合開發層系，必然不可能較好地解決油層性質的差別，因此盡管開始有的區塊劃分為葡Ⅰ組、薩Ⅱ組和薩Ⅰ+Ⅲ組+葡Ⅱ組3套層系，有的區塊劃分為葡Ⅰ組和薩+葡Ⅱ組2套層系，有的區塊則劃分為薩和葡2套層系，但各區塊的開發效果并不抱負。在1972年編制某油田開發方案時，提出了以砂巖組作為劃分與組合開發層系的基本單元。從沉積上講，砂巖組是一種獨立的沉積單元，反映了沉積環境演變的一種周期，因此從旋回性的構成來看，砂巖組中的油層相對保持一種沉積環境，油層性質比較靠近。特別在二級構造上分布比較穩定，能夠比較遠的進行追溯對比，砂巖組內普通只有2～3個油層，滲入率比較靠近。因此就更有可能以油層性質的相近程度來組合開發層系。固然，最佳以油砂體作為劃分與組合開發層系的基本單元，但是不少油砂體在開發設計階段還不能認識清晰，從我國某些大油田的開發經驗來看，一種基本單元不僅在內部構成上應比較單一，并且在平面上也應相對獨立，含有獨立開采的條件。3.一套開發層系內層間滲入率的差別程度油層層間滲入率的差別程度是影響多油層油田開發效果的根本因素，不同油層由于滲入率的不同，在吸水能力、出油能力、水線推動速度、注采平衡狀況和壓力保持水平等方面的差別很大。不同滲入率油層組合在一起開發，將不可避免地產生層間的互相干攏，大大影響油田開發的效果。理論計算表明：在大慶油田原油性質的條件下，當注入水量等于2.5倍孔隙體積時，兩層等厚的油層，滲入率比值為2時，采收率為52%，當滲入率比值增為8時，采收率降為46%，此時高滲入層的采收率可達59%，而低滲入層的采收率卻只有3%，儲量運用程度很低。另外從分層注水調節控制的能力和對低滲入率油層壓裂增產的效果出發，認為在現在工藝技術條件下，一口井中通過工藝手段可調節的滲入率級差范疇大致上是3～4倍。綜合上述資料，同一口井中開采層的滲入率級差不超出5倍。4.一套層系中的油層層數不適宜太多一套層系中油層過多，特別是某些滲入率相對高的油層過多，就會過早地出現多層見水。將給對的地掌握分層動態，有效地進行調節帶來一定的復雜性，以致于影響油井的開采效果。從現有的開采工藝條件來看，一套層系內注水井的層數普通應控制在4～5段，每段的層數普通控制在2～3層，特別應考慮把全井產量和含水影響大的油層單獨卡出來。如果每口井需要劃分的層段數過多，從現在看來，則需要另行劃分層系。多油層油田開發層系的劃分是一種綜合性很強的問題。在編制開發方案時，應對不同的劃分成果進行技術-經濟指標的綜合對比，然后根據當時對油田開發總的規定，選擇比較合理的層系劃分。四、油田開發層系劃分與組合實例以大慶油田為例，按照層系劃分與組合的原則，充足研究層系劃分與組合的某些技術問題，結合各地區投入開發時的具體規定，油田對各區塊薩、葡油層分別劃分與組合了不同的開發層系，并投入了開發。絕大部分區塊劃分為2套層系開發，僅在薩北一區塊劃分為3套層系，在薩爾圖油田南四區以南和杏樹崗油田劃分為1套層系(見表1-3)。第八節砂巖油田注水開發一、油田注水方式注水方式，就是油水井在油藏中所處的部位和它們之間的排列關系。現在國內外應用的注水方式或注采系統，重要有邊沿注水、切割注水、面積注水和點狀注水四種方式。1.邊沿注水采用邊沿注水方式的條件為：油田面積不大，構造比較完整、油層穩定、邊部和內部連通性好，流動系數較高，特別是鉆注水井的邊沿地區要有較好的吸水能力，能確保壓力有效地傳輸，使油田內部受到良好的注水效果。邊沿注水根據油水過渡帶的油層狀況又分為下列三種：邊外注水(緣外注水)注水井按一定方式(普通與等高線平行)分布在外油水邊沿處，向邊水中注水。這種注水方式規定含水區內滲入性較好，含水區與含油區之間不存在低滲入帶或斷層。緣上注水由于某些油田在含水外緣以外的地層滲入率明顯變差，為了提高注水井的吸水能力和確保注入水的驅油作用，而將注水井布在含油外緣上，或在油藏以內距含油外緣不遠的地方。邊內注水如果地層滲入率在油水過渡帶很差，或者過渡帶注水根本不適宜，而應將注水井布置在內含油邊界以內，以確保油井充足見效和減少注水外逸量。2.邊內切割注水方式在這種注水方式下，運用注水井排將油藏切割成為較小單元，每一塊面積(一種切割區)能夠當作是一種獨立的開發單元，可分區進行開發和調節，如圖1-11所示。采用邊內切割注水方式的條件是，①油層分布面積大(油層要有一定的延伸長度)，注水井排上能夠形成比較完整的切割水線；②確保一種切割區內布置的生產井和注水井都有較好的連通性；③油層含有較高的流動系數，確保在一定的切割區和一定的井排距內，注水效果能較好地傳到生產井排，方便確保在開發過程中達成所規定的采油速度。國內外的某些大油田，如美國的凱利-斯奈德油田、前蘇聯的羅馬什金油田和我國的大慶油田，都采用邊內切割的注水方式。采用內部切割行列注水的優點是：能夠根據油田的地質特性來選擇切割井排的最佳方向及切割區的寬度(即切割距)；能夠根據開發期間認識到的油田具體地質構造資料，進一步修改所采用的注水方式；用這種切割注水方式可優先開采高產地帶，從而使產量很快達成設計水平；在油層滲入率含有方向性的條件下，采用行列井網，由于水驅方向是恒定的，只要搞清油田滲入率變化的重要方向，適宜地控制注入水流動方向，就有可能獲得較好的開發效果。但是這種注水方式也暴露出其局限性，重要是：這種注水方式不能較好地適應油層的非均質性；注水井間干擾大，井距小時干擾就更大，吸水能力比面積注水低；注水井成行排列，在注水井排兩邊的開發區內，壓力不需要總是一致，其地質條件也不相似，這樣便會出現區間不平衡，內排生產能力不易發揮，而外排生產能力大、見水快。在采用行列注水的同時，為了發揮其特長，減少其不利之處，重要采用的方法是：選擇合理的切割寬度；選擇最佳的切割井排位置，輔以點狀注水，以發揮和強化行列注水系統；提高注水線同生產井井底(或采油區)之間的壓差等。3.面積注水方式面積注水方式是將注水井按一定幾何形狀和一定的密度均勻地布置在整個開發區上，多個井網的特性如圖1-12所示。根據采油井和注水井之間的互相位置及構成井網形狀的不同，面積注水可分為四點法面積注水、五點法面積注水、七點法面積注水、九點法面積注水，歪七點面積注水和正對式與交錯式排狀注水。七點井網是由一口注水井加周邊六口生產井構成的。每口注水井影響六口油井，而每口油井則受三口注水井影響，這樣井網的注水井與生產井數之比為1∶2。不同面積井網的井網參數簡要列于表1-4中。表1-4不同面積井網的井網參數井網七點歪七點五點四點九點生產井與注水井比例2：12：11：11：23：1鉆成井網規定等邊三角形正方形正方形等邊三角形正方形早期進行面積注水開發時，注水井通過適宜排液，即可轉入注水，并使油田全方面投入開發。這種注水方式實質上是把油層分割成許多更小的單元，一口注水井控制其中一種單元，并同時影響幾口油井。而每口油井又同時在幾個方向上受注水井的影響。顯然這種注水方式有較高的采油速度，生產井容易受到注水的充足影響。采用面積注水方式的條件是：油層分布不規則，延伸性差，多呈透鏡狀分布，用切割式注水不能控制多數油層；油層的滲入性差，流動系數低；油田面積大，構造不夠完整，斷層分布復雜；合用于油田后期的強化開采，以提高采收率；規定達成更高的采油速度時。二、選擇注水方式的原則與油藏的地質特性相適應，能獲得較高的水驅控制程度，普通規定達成70%以上；涉及體積大和驅替效果好，不僅連通層數和厚度要大，并且多向連通的井層要多；滿足一定的采油速度規定，在所擬定的注水方式下，注水量能夠達成注采平衡；建立合理的壓力系統，油層壓力要保持在原始壓力附近且高于飽和壓力；便于后期調節。三、影響注水方式選擇的因素1.油層分布狀況合理的注水方式應當適應油層分布狀況，以達成較大的水驅控制程度。對于分布面積大，形態比較規則的油層，采用邊內行列注水或面積注水，都能達成較高的控制程度。采用行列注水方式，由于注水線大致垂直砂體方向有助于擴大水淹面積。對于分布不穩定、形態不規則、呈小面積分布成條帶狀油層，采用面積注水方式比較合用。2.油田構造大小與斷層、裂縫的發育狀況大慶油田北部的薩爾圖構造，面積大、傾角小、邊水不活躍，對其主力油層從薩北直到杏北大都采用了行列注水方式，在杏四至六區東部，由于斷層切割影響，采用了七點法面積注水方式；位于三肇凹陷的朝陽溝油田，由于斷層裂縫發育，各斷塊擬定為九點法面積注水。3.油層及流體的物理性質對于物性差的低滲入油層，普通都選用井網較密的面積注水方式。由于只有這樣的布置，才能夠達成一定的采油速度，獲得較好的開發效果和經濟效益。在選擇注水方式時，還必須考慮流體的物理性質，由于它是影響注水能力的重要因素。大慶油田的喇、薩、杏純油區，即使注水方式和井網布置多個多樣，但原油性質較差的油水過渡帶的注水方式卻比較單一，重要是七點法面積注水。4.油田的注水能力及強化開采狀況注水方式是在油田開發早期擬定的，因此，對中低含水階段是適應的。油田進入高含水期后，為了實現原油穩產，由自噴開采轉變為機械式采油，生產壓差增大了2～3倍，采液量大幅度增加，為了確保油層的地層壓力，必須增加注水強度，變化或調節原來的注水方式，如對于行列注水方式，能夠通過切割區的加密調節，轉變成為面積注水方式。在油田開發過程中，人們在進一步研究油藏的地質特性的基礎上，進行了多個辦法的研究探討，來選擇合理的注水方式。一是采用鉆基礎井網的作法，即通過基礎井網進一步對各類油層的發育狀況進行分析研究，針對不同類型的油層來選擇合理的注水方式；二是開展模擬實驗和數值模擬理論計算，來研究探討不同注水方式的水驅油狀況和驅替效果，找出能夠增加可采水驅儲量的合理注水方式；三是開展不同的注水先導實驗。第九節井網密度合理選擇井網密度始終是油田開發中一種重要的問題，普通應以最少的井數能獲得最大的最后采出油量及最佳的經濟效益為目的進行選擇。一、井網密度、合理井網密度和極限井網密度井網密度是油田開發的重要數據，它涉及到油田開發指標的計算和經濟效益的評價，對于一種固定的井網來說，其井網密度的大小與井距大小和井網的形式(三角形或正方形)有關。井網密度有兩種表達辦法：一種是平均單井控制的開發面積，常以km2／井或hm2／井表達。其計算辦法是，對于一套固定的開發層系，當按照一定的井網形式和井距鉆井投產時，開發總面積除以總井數；另一種是用開發總井數除以開發面積，即平均每平方千米(或公頃)開發面積所占有的井數，常以口／km2或口／hm2表達。隨著井網密度的增大，原油最后采收率增加，也就是總的產出增加，但開發油田的總投資也增加，而開發油田的總利潤等于總產出減去總投入，總利潤是隨著井網密度而變化的。當總利潤最大時，就是合理井網密度；當總的產出等于總的投入時，也就是總的利潤等于零時，所對應的井網密度是極限井網密度。在擬定一種油田的井網密度時，由于要考慮到市場對原油的需求狀況，往往實際的井網密度介于合理井網密度和極限井網密度之間。二、擬定井網密度時要考慮的幾個關系1.井網密度與水驅控制儲量的關系水驅控制儲量是制約最后采收率至關重要的因素，研究表明，要使最后采收率達成50%，水控制儲量最少要達成70%，而加大井網密度，能夠提高水驅控制儲量。加密井網之因此能加大水驅控制儲量，是由于通過加密井網來提高小層的連通程度，增加涉及厚度，提高層內低滲入區的涉及程度，加強不吸水層或吸水極少的層的開發。2.井網密度與井間干擾的關系井網加密，井間干擾加重，井間干擾時，將不能充足發揮各井的作用，從而減少各井的運用率，因此在擬定井網密度及進行井網調節時，不應使加密井造成的井間干擾與加密井提高的可采儲量收益相抵消。3.井網密度與最后采收率的關系井網密度與最后采收率經驗式較多，例如指數關系為E(1-1)式中F——單井控制面積，km2/井；ED——驅油效率，對于一種油田應為常數；ERU——最后采收率；α——系數，用回歸辦法擬定。從式(1-1)看出，隨井網密度的減小，最后采收率呈減速遞增趨勢，井網密度越小，最后采收率越大。用該式能夠對開發過程中的井網密度與最后采收率進行分析。4.井網密度與采油速度的關系從某油田的資料統計得出采油速度與井網密度的關系如圖1-13所示。從圖中能夠看出，早期隨著井網密度的增加，采油速度明顯提高，繼續加密井網，采油速度的增加減緩，因此，通過加密井網提高采油速度是有限的。5.經濟效益與井網密度的關系在現在的價格體系下，考慮加密井網所投入的資金與增加可采儲量收回的資金之間關系，要達成一定的利潤，也就是要有一定的經濟效益。三、擬定合理井網密度的幾個簡樸辦法1.加密調節合理井網密度計算辦法用同類油田的數據，用最小二乘法回歸出采收率與井網密度的指數關系。設油田現在的井控面積F1(km2／井)，按上述采收率為ER1，如果鉆新井的累計采油量達成Np時，鉆新的采油井就是適宜的，即Np是能獲得經濟效益的采油量，加密后的采收率是ER2，則加密井井控面積為(1-2)又由于(1-3)因此有(1-4)式中——加密后的井控面積，km2/井；——累積采油量，t；、——加密前后的采收率；——單位面積的地質儲量，t/km2。這里，、、是已知的，故能夠擬定出加密后的井控面積。2.最佳經濟效益時合理井網密度計算辦法本辦法用實際的統計資料，以最大經濟效益為前提，得出井網密度與最后累計采油量的定量關系。考慮到采油費用、鉆井費用、產油量的增值收入等因素得出最佳經濟效益下的采油井數為(1-5)式中——最佳經濟效益下的采油井數，口；——每噸原油銷售價，元／t；——每口井的鉆井費，元／井；——每噸石油的采油費，元／t；——每井遞減前的月產油量，t；——產量綜合遞減率，mon-1。在合理采油井數條件下，最佳經濟效益時的最后采油量為(1-6)擬定井網密度的環節：1)算出合理采油井數；2)由面積注水井網的生產井與注水井數比算出水井數；(1-7)3)計算井網密度；4)計算出最后采油量，則可求出最后采收率為(1-8)3.穩產期加密井數簡樸計算辦法為了保持油田穩產，如果提高單井產液量受到泵的限制，則每年需要增加一定數量的加密井以彌補油田產量遞減。由油田產量的遞減規律，可求出下一年的加密井數與上年基礎井數之比為(1-9)例如GD油田從1978年4月平均單井日產油由20.3t降至1985年12月單井日產油14.7t，歷時93個月，GD油田的遞減率=0.996535mon-1，將其代入式(1-9)得即每年應增加4.2%的油井。根據多個辦法，計算出穩產期為5年，1985年12月開井數為865口(油井數1069口)，基礎井數為，則從井數開始計算到年(即1990年)穩產期末時油田總井數為(1-10)式中——穩產期末的總井數，口；——現在基礎井數，口；——穩產時間，因此有即GD油田穩產期結束(1990年)的總井數應為1295口井(井數每年增加4.2%)。擬定合理的井網密度是油田開發方案的核心問題，本節所介