第九章氣田開發(fā)地質(zhì)

1、第九章 氣田開發(fā)地質(zhì)(Chapter8 water sweeping oil field geology analysis)學(xué)時：2 學(xué)時基本內(nèi)容：天然氣藏開發(fā)地質(zhì)特征，包括氣地質(zhì)特征、天然氣藏分類、天然氣藏驅(qū)動方式、開發(fā)層系劃分及井網(wǎng)部署等；氣田開發(fā)動態(tài)分析教學(xué)重點：天然氣藏與油藏的開發(fā)地質(zhì)差異教學(xué)目標：了解基于天然氣特點的天然氣藏特點、開發(fā)基本特征。教學(xué)內(nèi)容提要： 第一節(jié) 天然氣藏開發(fā)地質(zhì)特征一、油氣差異及開發(fā)特點（本節(jié)重點）1.油氣差異天然氣的分子直徑比石油的小幾倍到幾十倍，氣的密度和粘度比油的低幾百倍到幾千倍；氣的壓縮性強，膨脹系數(shù)大，比油的高幾百倍；氣在多空隙介質(zhì)中的滲流能力遠遠高于

2、石油的滲流能力；天然氣與水的親合力小，氣層都是天然親水層。2. 儲蓋要求天然氣的分子小、粘度低及滲流能力強，氣層要求的儲層物性下限比油層要求的低，有些不能產(chǎn)油的巖層可以成為產(chǎn)氣層。天然氣的擴散能力強，氣藏要求的保存條件比油藏的高。對氣藏圈閉的完整性、直接蓋層分布的穩(wěn)定性和封閉性能、間接蓋層匹配和分布等，都應(yīng)研究。3. 開采策略氣田井網(wǎng)比油田井網(wǎng)稀，采用稀井廣探和少井高產(chǎn)原則布井；大多氣田開發(fā)不采用均勻井網(wǎng)，而是根據(jù)氣藏特點，避開含水區(qū)帶和低滲透區(qū)布井，通過高、中滲透區(qū)帶的氣井來采低滲透區(qū)的氣，以提高采收率和增加經(jīng)濟效益。天然氣運輸難，氣田開發(fā)之前要做好后續(xù)工程的建設(shè)，與用戶簽定合同，一且開發(fā)就

3、要按產(chǎn)銷關(guān)系按合同執(zhí)行；要求氣田開發(fā)方案編制前對氣田地質(zhì)基本特征有明確認識，取得基本參數(shù)，不能邊開發(fā)、邊認識、邊建設(shè)。 二、氣藏類型1.按氣藏圈閉因素分類按氣藏圈閉因素分類 構(gòu)造氣藏 巖性氣藏 地層氣藏 裂縫性氣藏 背斜氣藏 斷塊氣藏 透鏡體氣藏 巖性封閉氣藏 生物礁氣藏 不整合氣藏 古潛山氣藏 古巖溶氣藏 多裂縫系統(tǒng)氣藏 單裂縫系統(tǒng)氣藏 2.按儲層因素分類碎屑巖氣藏（亞類：分為礫巖氣藏、砂巖氣藏、泥巖氣藏）、碳酸鹽巖氣藏（亞類：石灰?guī)r氣藏、白云巖氣藏）、 火山碎屑巖氣藏，還有一些非沉積巖類氣藏。如火成巖及變質(zhì)巖氣藏（亞類：玄武巖氣藏、花崗巖氣藏、變質(zhì)巖氣藏） 3.按天然氣組分因素分類4.按相

4、態(tài)因素分類（1）干氣藏：儲層氣組成中不含常溫常壓條件下液態(tài)烴(C5以上)組分，開采過程中儲層內(nèi)和地面分離器中均無凝析油產(chǎn)出。天然氣中甲烷含量大于95%，氣體相對密度小于0.65。（2）濕氣藏：在氣藏衰竭式開采時，儲層中不存在反凝析現(xiàn)象，其流體在地下始終為氣態(tài)，而地面分離器內(nèi)可有凝析油析出，但含量較低，一般小于50gm3。（3）凝析氣藏：在初始儲層條件下流體呈氣態(tài)，儲層溫度處于壓力-溫度相圖的臨界溫度與最大凝析溫度之間。在衰竭式開采時，儲層中存在反凝析現(xiàn)象，地面有凝析油產(chǎn)出。（4）水溶性氣藏：烴類氣體在地層條件下溶解于地層水中，形成具有工業(yè)開采價值的氣藏。（5）水化物.氣藏：烴類氣體與水在儲層條

5、件下呈固態(tài)存在，并具有工業(yè)開采價值的氣藏。 5.按凝析氣藏分類（1）按露點在相圖中的位置分為常規(guī)凝析氣藏（儲層溫度距流體相圖中的臨界溫度點較遠，露點壓力隨凝析油含量增多而增高）和近臨界態(tài)凝析氣藏（在初始儲層條件下流體呈氣態(tài)，儲層溫度從露點線一側(cè)接近儲層流體的臨界溫度；露點壓力隨凝析油含量增多而下降，衰竭開采時，儲層中反凝析現(xiàn)象待別嚴重）。（2）按凝析油含量分為：特高含凝析油凝析氣藏（凝析油含量600g/m3）、高含凝析油凝析氣藏（凝析油含量250g/m3600g/m3）、中含凝析油凝析氣藏（凝析油含量100g/m3250g/m3）、低含凝橋油凝忻氣藏（凝析油含量50g/m3100g/m3）、微

6、含凝析油凝析氣藏（凝析油含量50g/m3）。 6.按驅(qū)動因素分類驅(qū)動因素是最能反映氣藏內(nèi)流體動態(tài)特征的地質(zhì)因素，不同驅(qū)動類型的氣藏，在布井方式、開發(fā)原則、采氣工藝、增產(chǎn)措施等方面都有著不同的選擇。 7.按氣藏天然氣地質(zhì)儲量分類類 型地質(zhì)儲量（108m3）極小氣藏小于10小氣藏10-50中等氣藏50-300大氣藏300-500特大氣藏大于5008. 按氣藏原始地層壓力的分類壓力是油氣藏開發(fā)的靈魂。直接影響氣藏開發(fā)的設(shè)計和效果。如原始地層壓力的高低和開發(fā)中壓力系統(tǒng)的劃分都是開發(fā)中要考慮的主要因素，故地層壓力是氣藏分類的重要依據(jù)。（1）按氣藏原始地層壓力系數(shù)大小分為低壓氣藏（壓力系數(shù)1.8）。（2）

7、按氣藏原始地層壓力分為高壓氣藏（原始地層壓力大于30MPa）、常壓氣藏（原始地層壓力小于30MPa）。 三、驅(qū)動方式1氣壓驅(qū)動氣壓驅(qū)動是依靠壓力下降期間壓縮氣體的彈性釋放而將氣體驅(qū)向井底。氣驅(qū)的特點是在開發(fā)過程中，氣藏的含氣孔隙體積維持不變，但在某些碳酸鹽巖裂縫性變形儲層中，有時也出現(xiàn)氣藏孔隙體積和含氣體積減小的現(xiàn)象。2.水壓驅(qū)動是指外部邊水和底水(或人工注水)侵入氣藏促使氣體流向井底。隨著開發(fā)時間的推移，水侵將使氣藏含氣孔隙體積減少，同時地層壓力下降速度逐漸減慢。地層壓力下降速度取決于邊水和底水的推進速度，直接關(guān)系到氣井產(chǎn)量的變化。水侵將使氣藏含氣孔隙體積減少四、開發(fā)層系劃分1.劃分原則把特

8、性接近的層系組合在一起，以保證對井網(wǎng)、布井方式、開發(fā)方式具有共同的適應(yīng)性，減少層間矛盾。具有一定的能量，能保證一定的采氣速度和穩(wěn)定時間，達到較好的經(jīng)濟指標。各層之間應(yīng)有穩(wěn)定的隔層，保證層間不竄通。不宜劃分過細，以減少建設(shè)工作量，提高經(jīng)濟效益。2. 開發(fā)程序(1)先上后下適用情況：上層的儲量和壓力能保證用氣的需要；鉆開下層技術(shù)上暫時困難，投資大；下層的氣量不大。上層壓力異常高，下層壓力又接近靜水壓力，這樣會給鉆開下層帶來困難。 (2)先下后上適用情況：下層儲量大大超過上層。上、下層壓力不同，下層壓力比上層壓力大，先開采下層，當下層壓力降到與上層壓力接近時，可以射開上層進行合采。（3）同時開采適用

9、情況：氣田上、下層原始地層壓力僅相差一個由于埋藏深度不同的靜氣柱壓力，層間是連通的，可進行合采；上、下層組分相差不大；上、下層性質(zhì)接近。 五、井網(wǎng)布署（本節(jié)重點）1均質(zhì)儲層布井氣田面積大，氣層穩(wěn)定，儲層較均勻的氣田，可采用正方形或三角形井網(wǎng)。正方形井網(wǎng)氣田面積較小、邊界呈圓形或條帶狀、構(gòu)造完整的氣田，采用環(huán)形布井或線狀布井。 線狀布井環(huán)形布井若氣田的構(gòu)造是圓形且比較完整，儲層均質(zhì)程度好，但在邊部變壞的氣田可采用氣藏中心布井 中心布井低滲透層采用均勻布井系統(tǒng)2. 非均質(zhì)儲層布井大部分儲氣層是非均質(zhì)的，特別是存在裂縫系統(tǒng)的氣藏，沿裂縫分布方向滲透性好，氣井產(chǎn)量高，這時應(yīng)根據(jù)氣井產(chǎn)量達到最大，能控制

10、較大含氣面積的原則，依據(jù)儲層非均質(zhì)分布，采用非均勻井網(wǎng)。 中央布井排狀布井第二節(jié) 氣田開發(fā)動態(tài)分析一、開發(fā)階段劃分1.產(chǎn)量上升階段（）氣井剛投產(chǎn)，氣田進入全面鉆井和礦場建設(shè)，生產(chǎn)井數(shù)和氣井產(chǎn)量也隨之增加，各生產(chǎn)井井下狀況良好，噴勢正旺。2.產(chǎn)量穩(wěn)定階段（）前期生產(chǎn)井數(shù)不增加或增加不大，各井產(chǎn)量達到最好水平，全氣田產(chǎn)量基本保持不變。后期主要靠增加鉆井數(shù)和采取合理的工作制度和增加措施來保持穩(wěn)產(chǎn)。穩(wěn)產(chǎn)期的長短主要取決于采氣速度的大小。3.產(chǎn)量下降階段（）生產(chǎn)井數(shù)不再增加（局部也可能打一些調(diào)整井），全氣田壓力明顯下降。有邊水和底水的氣田，大部分氣井因水淹而關(guān)井。 1全氣田產(chǎn)量；2氣井產(chǎn)量3地層壓力；

11、4生產(chǎn)井數(shù) 二、氣層壓力系統(tǒng)分析1.干擾試井分析法（干擾試井；脈沖試井）(1)干擾試井至少一口井中（激動井）開采或注人流體，然后在至少一口井中（觀察井）觀察壓力變化。如果井間是連通的，觀察井的壓力將隨生產(chǎn)井的壓力變化而變化。當生產(chǎn)井以一定產(chǎn)量生產(chǎn)并達到擬穩(wěn)定狀態(tài)時，生產(chǎn)井和觀察井之間的壓力與時間曲線關(guān)系，將會出現(xiàn)平行直線段。 干擾試井讓一口井生產(chǎn)而其他井關(guān)井停產(chǎn)，同時在觀察井中測量壓力的變化-干擾試驗（2）脈沖試井脈沖試井與干擾試井目的相同。這種方法是在生產(chǎn)井中交替地生產(chǎn)和關(guān)并，以產(chǎn)生一系列的壓力脈沖，同時在觀察井中探測這些脈沖。通過對脈沖信號的分析，確定井與井之間有沒有壓力連通關(guān)系以及預(yù)測所試井區(qū)的K和Ct值。 生產(chǎn)井觀察井 2.動態(tài)圖法預(yù)測IPR曲線圖產(chǎn)氣量指示曲線無阻流量流動壓力氣井流動動態(tài)曲線是描述氣井產(chǎn)量與井底流動壓力的基本關(guān)系曲線.3.地層流體界面位置確定氣井的壓力梯度圖氣油水界面界面地層壓力梯度與地層流體密度成正比。不同的地層流體具有不同的壓力梯度直線段。4