石油工程論文

1、中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目油氣的開采與開拓學(xué)習(xí)中心：遼河油田學(xué)習(xí)中心年級專業(yè)：網(wǎng)絡(luò)14秋石油工程學(xué)生姓名： 劉濤 學(xué) 號導(dǎo)教師： 于敏 職稱：副教授導(dǎo)師單位：中國石油大學(xué)（華東）中國石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程教育學(xué)院論文完成時(shí)間： 2016年 些月 20 日中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書發(fā)給學(xué)員設(shè)計(jì)（論文）題目： 學(xué)生完成設(shè)計(jì)（論文）期限： 年月日至 年 月日設(shè)計(jì)（論文）課題要求：實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容:文獻(xiàn)查閱要求: 發(fā)出日期：年月日 學(xué)員完成日期：年月日指導(dǎo)教師簽名:學(xué)生簽名:注：此頁由指導(dǎo)教師填寫在調(diào)研國內(nèi)外利

2、用水平井開發(fā)低滲透油藏的基礎(chǔ)上，綜合分析了低滲透油藏利用水 平井開發(fā)的優(yōu)越性以及目前水平井井網(wǎng)部署存在的問題，并通過油藏工程方法、數(shù)值模 擬手段、經(jīng)濟(jì)評價(jià)原理，優(yōu)化設(shè)計(jì)出一套適合低滲透油藏水平井井網(wǎng)布置的方法，主要 包括直井與水平井聯(lián)合井網(wǎng)的井網(wǎng)密度優(yōu)化。對十井網(wǎng)形式及井網(wǎng)參數(shù)的優(yōu)化，設(shè)計(jì)了不同井網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)與儲層參數(shù)的組合方 案，包括水平井與直井注采井網(wǎng)形式的合理匹配、水平井段方向與裂縫方向的合理匹配、 注采井排距與水平井段長度的合理匹配等，并通過各種組合關(guān)系所預(yù)測的采油速度、累 積產(chǎn)量、含水、采出程度等開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行衡量，最終獲得最佳的注采井網(wǎng)形式、水平井 段方向、水平井段垂向位置、井排距等參

3、數(shù)的最優(yōu)組合方法。關(guān)鍵詞:低滲透油藏，水平井，井網(wǎng)密度，井網(wǎng)，裂縫，數(shù)值模擬第1章前言1.1研究目的和意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3主要研究內(nèi)容第2章多井型井網(wǎng)在低滲油藏中的適應(yīng)性分析2.1低滲透油藏概述2.2低滲透油藏特點(diǎn)與常規(guī)中、高滲透油藏相比，低滲透油藏的具有以下特點(diǎn)2.3多井型井網(wǎng)在低滲透油藏中的適應(yīng)性2.3.1常規(guī)直井井網(wǎng)開采不足之處2.3.2水平井井網(wǎng)開采優(yōu)勢2.3.3水平井候選油藏參數(shù)分析第3章多井型井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究3.1注采井型的優(yōu)化設(shè)計(jì)3.1.1注采井型的分類3.2水平段延伸方向的優(yōu)化設(shè)計(jì)3.2.1地應(yīng)力對裂縫的影響3.2.2水平段延伸方向優(yōu)化設(shè)計(jì)研究第4章結(jié)論參考文獻(xiàn)致 謝

4、第1章前言企業(yè)管理的根本目的是提高效率、追求效益，通過對不同的部門，不同的人員的組 織協(xié)調(diào)更好的實(shí)現(xiàn)企業(yè)的目標(biāo)。企業(yè)管理理論在實(shí)踐中不斷發(fā)展，在科學(xué)管理理論的指 導(dǎo)下，許多企業(yè)走向成功。然而，現(xiàn)實(shí)中仍有很多企業(yè)遭遇失敗。為什么會這樣呢？原 因自然很多?？墒瞧渲幸粋€(gè)較為普遍，較為根本而又常為人們所忽視的一個(gè)因素便是對 “人”的忽視。這里講的對“人”的忽視并非對人視而不見，熟視無睹，而是更深層次 的對“人性”的忽視。而這些“人性”的東西正是決定員工的興趣、態(tài)度、忠誠、積極 性、持續(xù)性、創(chuàng)造性、道德、意志、觀念與企業(yè)命運(yùn)的“個(gè)性品質(zhì)。1.1研究目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)快速、穩(wěn)定、健康的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)對原油

5、的需求以每年5%6的速度增 長，而我國低滲透油氣資源儲量是201.7Xl08t，占總資源量的24%。隨著油藏開發(fā)工 藝技術(shù)和油層改造技術(shù)的進(jìn)一步完善與改進(jìn)，低滲透油氣藏發(fā)現(xiàn)與投入的比例持續(xù)遞 增，最初認(rèn)為無經(jīng)濟(jì)價(jià)值的低滲透油藏，經(jīng)過注水開發(fā)、儲層改造等現(xiàn)代技術(shù)措施，獲 得了較好的開發(fā)效果，大幅度提高了低滲透油藏的產(chǎn)量?？梢姡谖覈秃髠鋬α烤o 張的情況下，怎樣才能動用和開發(fā)好低滲透油藏儲量，對我國石油工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展 起著十分重要的意義。同時(shí)近幾年來油價(jià)不斷的升高，也為特低滲透油藏的開發(fā)創(chuàng)造了 經(jīng)濟(jì)上的可行性。雖然我國低滲油藏有著巨大的資源潛力，但由于其儲層物性差，導(dǎo)致 直井與油層的接觸面

6、積小，井底附近原油的流動阻力大，壓力梯度高，容易導(dǎo)致油層的 過早見水或水淹，降低原油采收率。因而，采取一些有效的新工藝技術(shù)，對低滲油藏開 發(fā)效果的提高起著十分重要的作用。隨著近年來鉆井、完井等技術(shù)的進(jìn)步，水平井已經(jīng) 在世界各產(chǎn)油國的低滲透油藏中得到廣泛應(yīng)用，并顯現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。國內(nèi)外的開發(fā)實(shí) 踐得到：對于低滲透、稠油油藏、薄儲層以及小儲量的邊際油氣藏等，最佳的開發(fā)方式 是水平井開發(fā)。水平井的主要優(yōu)點(diǎn)是：泄油面積大、生產(chǎn)壓差小、提液潛力大，可大幅 度增加單井控制儲量，減少開發(fā)井?dāng)?shù)，降低開發(fā)投資，提高最終采收率和油田開發(fā)效果。 結(jié)合國內(nèi)外水平井的生產(chǎn)實(shí)踐和低滲油藏的特點(diǎn)，水平井技術(shù)應(yīng)用于低滲油藏具

7、有以下 優(yōu)勢：（1）容易建立有效驅(qū)動壓差；（2）井筒周圍壓差低；（3）貫穿垂直裂縫的機(jī)率高； （4）注入能力高；（5）有利于油層的保護(hù)。（6）可增大低滲油藏的采收率；低滲油藏多伴 有天然或人工裂縫發(fā)育，對注水井網(wǎng)的部署就非常敏感。網(wǎng)布置不合理，就會使注入水 沿裂縫迅速突進(jìn)，導(dǎo)致生產(chǎn)井過早見水或水淹，從而降低原油產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。所以， 在低滲油藏井網(wǎng)部署前，首先需要弄清楚主應(yīng)力及天然和壓裂裂縫的方向，從而優(yōu)化設(shè) 計(jì)水平井段延伸方向；同時(shí)分析出水平井直井聯(lián)合井網(wǎng)的最優(yōu)注采方式和井網(wǎng)形式，以 充分發(fā)揮水平井和直井的優(yōu)點(diǎn)；并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行井網(wǎng)參數(shù)的優(yōu)化研究，通過產(chǎn)油量、 含水等動態(tài)指標(biāo)的變化，優(yōu)選出

8、最優(yōu)水平井垂向位置、最優(yōu)水平段長度及合理井排比等。 因此，合理的井網(wǎng)部署是水平井開發(fā)低滲油藏的重要之處。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(1)低滲油藏井網(wǎng)密度的研究現(xiàn)狀油藏工作者長期討論的一個(gè)焦點(diǎn)話題是如何確定經(jīng)濟(jì)合理的井網(wǎng)密度，經(jīng)濟(jì)合理的 井網(wǎng)密度對中、高滲透油藏來說是一個(gè)重大原則性因素，對低滲油藏來說則是一個(gè)成敗 攸關(guān)的關(guān)鍵性因素。主要是因?yàn)椋蜐B油藏開發(fā)不僅具有中、高滲油藏所需要的開發(fā)技 術(shù)外，還具有其自身的特殊性：低滲透油藏常有有天然或人工裂縫發(fā)育。因?yàn)榱芽p的存 在，不管是對于枯竭式開采，還是注水開采，低滲油藏的井網(wǎng)部署就極為敏感，井網(wǎng)密 度對采收率影響的研究總體經(jīng)歷井網(wǎng)密度從大到小、又從小變大的

9、過程，可總結(jié)為四個(gè) 階段第一個(gè)階段，20世紀(jì)30年代，也就是世界低滲油藏開發(fā)的早期，那時(shí)普遍認(rèn)為 “井越多，采油量就越多”，井網(wǎng)密度很大，只有廣2公頃的單井控制含油面積；第 二階段，2世紀(jì)4060年代，油田開發(fā)中提高油藏采收率和保持地層壓力的普方法是注 氣或注水，以均質(zhì)油層為基礎(chǔ)的水動力學(xué)滲流理論也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，導(dǎo)致人們產(chǎn) 生井網(wǎng)密度對采收率影響較小的認(rèn)識，并提倡稀井高產(chǎn)，井網(wǎng)密度逐漸降低，單井控制 含油面積最大可達(dá)100200公頃；第三階段，20世紀(jì)70年代，隨著油田生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng) 驗(yàn)教訓(xùn)的積累、油藏工程研究的進(jìn)步，人們注意到，因?yàn)閷?shí)際的儲層是非均質(zhì)的，井網(wǎng) 密度就對采收率有很大影響。此時(shí)

10、，為了提高油藏采收率，改善開發(fā)效果，新油田趨向 應(yīng)用較大的井網(wǎng)密度布井，老油田也采取了打加密井的措施，單井控制含油面積控制在 820公頃范圍內(nèi)；第四階段，20世紀(jì)80年代以后，美國JPT編輯部在概括油藏權(quán) 威專家意見的基礎(chǔ)上，得出結(jié)論：大的井網(wǎng)密度能夠增大油藏采油速度和采收率，改善 油田開發(fā)效果。低滲油藏合理井網(wǎng)密度的研究過程中，還有一個(gè)矛盾問題長期困擾著人 們，即：由于低滲油藏的開發(fā)和地質(zhì)特點(diǎn)，要獲得較好的開發(fā)效果，就需要采取較小的 井距，較大的井網(wǎng)密度。但是，由于低滲油藏的單位面積控制儲量較小，單井產(chǎn)量低， 加上投資費(fèi)用的加大，就在很大程度上影響到了油田的經(jīng)濟(jì)效益。面對這樣的問題，以 往常

11、采取無可奈何的折中方法，既不追求最大的經(jīng)濟(jì)效益，也不從油層特點(diǎn)的客觀需求 出發(fā)，只是人為地選取一個(gè)井網(wǎng)密度。所以，現(xiàn)場實(shí)際布井時(shí)，同一區(qū)塊上常出現(xiàn)這種 現(xiàn)象：中部地質(zhì)條件較好的地區(qū)，井網(wǎng)密度較大，而邊部地質(zhì)條件較差的區(qū)塊，井網(wǎng)密 度反而變小?，F(xiàn)場實(shí)踐表明，此辦法在油藏經(jīng)濟(jì)效益和開發(fā)效果上都不是很滿意。由于 受原油價(jià)格過低等因素的影響，過去我國的矛盾更加突出。我國大多數(shù)低滲油藏的井網(wǎng) 密度仍采取與中高滲油藏一樣，井距大到400600m，甚至更大。這樣的井網(wǎng)密度，不適 合低滲油藏的開發(fā)和地質(zhì)特點(diǎn)，導(dǎo)致很多采油井因?yàn)椴刹怀鲇突虿焕硐攵．a(chǎn)，注水井 注不進(jìn)水而停注，進(jìn)而導(dǎo)致油田的生產(chǎn)呈現(xiàn)半癱瘓的狀況。

12、隨著油藏開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累， 油藏地質(zhì)和開發(fā)研究工作的深入、適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要和原油價(jià)格的逐步調(diào) 整，一些油田都以確定合理井網(wǎng)密度為中心，搞好注水和壓裂為主要增產(chǎn)措施，對低滲 油藏的開發(fā)實(shí)施了改善開發(fā)效果的綜合調(diào)整試驗(yàn)，并取得了較理想的開發(fā)效果。長期以 來，國內(nèi)外許多油田研究工作者提出了各種評價(jià)低滲透油藏合理井網(wǎng)密度的方法，總結(jié) 出了不少經(jīng)驗(yàn)。徐文斌等人運(yùn)用謝爾卡喬夫井網(wǎng)密度關(guān)系式，回歸出了符合江蘇小斷塊 注水開發(fā)油田的井網(wǎng)指數(shù)與流度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，同時(shí)結(jié)合經(jīng)濟(jì)評價(jià)，推導(dǎo)了油藏開發(fā)初 期井網(wǎng)密度計(jì)算公式。并利用圖解法確定合理實(shí)用的井網(wǎng)密度，為油田開發(fā)初期整體井 網(wǎng)部署提供了參考依據(jù)。水平井應(yīng)

13、用的國內(nèi)外現(xiàn)狀1863年阿爾斯山修建鐵路隧道時(shí)瑞士工程師就提出了水 平井技術(shù)，1928年才真正開始應(yīng)用于油氣田的開發(fā)中，第一口真正意義上的水平井于 1929年在美國德克薩斯產(chǎn)生，但是該井僅在1000m深處從井筒橫向向外延伸了 8m1937 年前蘇聯(lián)鉆了一口水平井，50年代共鉆43 口分支井和水平井，然而，此階段對水平井 的研究僅是在鉆井工藝方面，采油和油藏工程方面的研究卻被忽略了，從而獲得水平井 技術(shù)上可行而經(jīng)濟(jì)上不可行的認(rèn)識。隨著科技的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)對能源需求的加大，水 平井技術(shù)也有了很大進(jìn)步，目前水平井已成為老油田挖潛、新油田開發(fā)以及提高采收率 的重要技術(shù)。80年代之后，已形成了水平井開發(fā)

14、油氣田的較大的規(guī)模，1995-1996年世 界上已鉆水平井3000多口，約占當(dāng)年總鉆井?dāng)?shù)的5%。而到2000年底，全世界已鉆24000 口水平井，預(yù)計(jì)到2010年，全世界的水平井總數(shù)將大于60000 口。20世紀(jì)50年代，我 國是繼美國和前蘇聯(lián)后，世界上第三個(gè)進(jìn)行水平井鉆井的國家。1965年1966年，在四 川碳酸鹽巖中先后完鉆了磨3井和巴24井（采氣）兩口水平井，但限于當(dāng)時(shí)水平井的技 術(shù)，沒獲得理想的效果。70至80年代，我國發(fā)現(xiàn)的油氣田多數(shù)都屬于邊緣油區(qū)的稠油 油藏和低壓、低滲透油藏，常規(guī)方法的采已變得不經(jīng)濟(jì)，不可行；而東部老油田處于開 發(fā)后期水氣錐進(jìn)和含水上升問題嚴(yán)重，而水平井技術(shù)可以解

15、決這些問題?！鞍宋濉焙汀熬?五”期間，為了在水平井技術(shù)方面與國外小差距，海洋石油總公司和原中國石油天然氣 總公司分別進(jìn)行了水平井技術(shù)的科學(xué)研究，在不同類型的油藏上展開了水平井技術(shù)應(yīng)用 的先導(dǎo)性試驗(yàn)。1965-1998年8月國內(nèi)共完鉆293 口水平井，其中：遼河油田24 口，新 疆油田26 口，塔里木油田37 口，南海東部油田49 口，勝利油田101 口，其它油田56 口，勝利油田草橋地區(qū)和塔里木油田塔中地區(qū)均獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。勝利油田2000 年共鉆60多口水平井，大慶油田2006年共鉆水平井45 口。近年來，我國水平井在勝 利油田、大慶油田和塔里木油田的廣泛應(yīng)用，促使我國水平井技術(shù)得到了

16、快速發(fā)展。我 國應(yīng)用水平井開發(fā)的油藏類型主要涵蓋：裂縫性油藏、底水油藏、高含水油藏、稠油油 藏、低滲透油藏、復(fù)雜斷塊油藏和生物礁油藏。我國多數(shù)的油藏類型都包括在內(nèi)，并且 大多數(shù)都獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。（3）水平井井網(wǎng)理論研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀20世紀(jì)90年 代，程林松和郎兆新在擬三維求解思想的基礎(chǔ)上，應(yīng)用保角變換、疊加原理、鏡像理論 和等值滲流阻力法等滲流理論，對直井水平井五點(diǎn)法面積井網(wǎng)的滲流問題進(jìn)行了理論分 析。分別探討了四井底、雙井底兩種井網(wǎng)形式，提出了直井水平井聯(lián)合井網(wǎng)的滲流力學(xué) 求解方法，同時(shí)推導(dǎo)出了各井網(wǎng)的產(chǎn)量、流場分布、滲流速度等計(jì)算公式，且繪制了沿 水平段井筒的滲流速度分布曲線。另外，

17、程林松等人開發(fā)了一個(gè)關(guān)于水平井的有限元數(shù) 模軟件，對水平井五點(diǎn)法井網(wǎng)進(jìn)行了研究，通過數(shù)模得到不同井網(wǎng)的開發(fā)指標(biāo)，并與五 點(diǎn)法直井井網(wǎng)進(jìn)行效果對比，并對水平井開發(fā)效果的影響因素進(jìn)行了探討，得出結(jié)論： 雖然總體上水平井五點(diǎn)法井網(wǎng)比直井井網(wǎng)開發(fā)效果有所改善，但采收率增大幅度很小， 水平井不宜用作注水井等。對水平井井網(wǎng)理論的研究，除了正方形井網(wǎng)外，對其它形式 的水平井井網(wǎng)也作了初步研究。比如，運(yùn)用相同的方法，對水平井七點(diǎn)法面積井網(wǎng)、五 點(diǎn)法矩形井網(wǎng)和三角形井網(wǎng)等進(jìn)行了分析研究；范子菲等人應(yīng)用等值滲流阻力法和保角 變換理論推導(dǎo)了封閉邊界油藏的三角形井網(wǎng)和氣頂?shù)姿筒氐乃狞c(diǎn)法井網(wǎng)的水平井產(chǎn) 能公式，并分析

18、井排距、油藏各向異性程度、水平井段方位等因素對產(chǎn)能的影響。葛家 理等人應(yīng)用復(fù)勢理論及疊加原理對水平井直井聯(lián)合井網(wǎng)的五點(diǎn)法和七點(diǎn)法面積井網(wǎng)進(jìn) 行了進(jìn)一步研究，主要包括見水時(shí)間、波及系數(shù)、產(chǎn)量的計(jì)算和流函數(shù)的推導(dǎo)等，并在 此基礎(chǔ)上對兩種井網(wǎng)進(jìn)行了對比分析，認(rèn)為七點(diǎn)法面積井網(wǎng)具有更好的優(yōu)勢。趙春森等 人利用鏡像理論、保角變換和勢的疊加原理等滲流理論，對水平井直井聯(lián)合五點(diǎn)法矩形 井網(wǎng)進(jìn)行了理論研究，推導(dǎo)了矩形井網(wǎng)下的水平井產(chǎn)能公式，并得到了水平井長度與最 優(yōu)井網(wǎng)形式的無因次關(guān)系。針對低滲透油藏，也有很多相關(guān)研究。龐長英等人針對水平 井直井多種組合方式進(jìn)行了數(shù)模研究，表明：對于裂縫發(fā)育、滲透率分布極具方

19、向性的 低滲透油藏，應(yīng)選擇直井注水水平井采油的組合方式，且水平井的最優(yōu)方向是垂直裂縫 方向，但由于采油速度較高，地層能量消耗過快，必須采取適當(dāng)措施保持地層壓力。并 得出結(jié)論：低滲透油藏開發(fā)初期應(yīng)使用菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)，中后期將角井轉(zhuǎn)注形成交錯(cuò)排 狀注水方式，始終保持較高的采油速度和階段采出程度。1.3主要研究內(nèi)容本文的研究內(nèi)容主要為：調(diào)研國內(nèi)外多井型井網(wǎng)開發(fā)低滲油藏的資料，評價(jià)多井型 井網(wǎng)在低滲油藏中的適應(yīng)性；（2）優(yōu)化低滲油藏多井型井網(wǎng)密度計(jì)算方法；（3）低滲油藏 多井型井網(wǎng)的部署方法研究，包括井網(wǎng)、裂縫、應(yīng)力的關(guān)系、直井與水平井注采井網(wǎng)形 式的合理匹配、合理注采井距、最佳水平段長度、最優(yōu)水平井

20、垂向位置等；（4）實(shí)例應(yīng) 用及開發(fā)效果預(yù)測。針對樁西某區(qū)塊的具體地質(zhì)特征和開發(fā)指標(biāo)，對本區(qū)塊設(shè)計(jì)不同的 技術(shù)方案，進(jìn)行數(shù)值模擬研究，并進(jìn)行效果對比。第2章多井型井網(wǎng)在低滲油藏中的適應(yīng)性分析我國低滲油藏的常規(guī)開發(fā)方式是直井利用天然能量、注水開發(fā)及利用水平井直井聯(lián) 合開發(fā)等。因?yàn)榈蜐B油藏天然能量不足、消耗快等特點(diǎn)，利用直井彈性開采采收率極低； 而壓裂直井或直井注水開發(fā)是目前多數(shù)低滲油藏較為常用的開發(fā)方法，但需要增大鉆井 投資和油層壓裂改造的次數(shù)，投資成本較大，而相應(yīng)的無水采收期短，采收率也不大。 所以，水平井或水平井直井聯(lián)合開發(fā)方式就顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)越性。2.1低滲透油藏概述世界上對低滲油藏的定義

21、沒有統(tǒng)一固定的標(biāo)準(zhǔn)，一般根據(jù)不同國家在不同時(shí)期的技 術(shù)經(jīng)濟(jì)條件和資源狀況來確定，變動范圍較大。目前，我國陸上20多個(gè)油區(qū)發(fā)現(xiàn)并探 明的低滲油田將近30個(gè)，地質(zhì)儲量約40億噸，占國內(nèi)已探明原油地質(zhì)儲量的25%。其 中以新疆地區(qū)為主，其它依次為大慶、長慶、吉林、大港等?？梢?，在今后相當(dāng)長的一 個(gè)時(shí)期內(nèi)，低滲透油氣資源將成為我國增產(chǎn)的主要基礎(chǔ)，研究和開發(fā)好低滲透油田對我 國石油工業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展起著非常重要的作用。2.2低滲透油藏特點(diǎn)與常規(guī)中、高滲透油藏相比，低滲透油藏的具有以下 特點(diǎn)：(1)低滲透油藏一般油層連續(xù)性差低滲透油藏一般砂體分布范圍小，油層連續(xù)性差， 因此，布置合理的注采井網(wǎng)是低滲透油田

22、開發(fā)的關(guān)鍵之處。(2 )低滲透油藏存在“啟動 壓力梯度”，滲流阻力和壓力油耗特別大低滲油藏的滲流有其特殊性：即存在啟動壓力 梯度。由于低滲透油藏的巖性致密、孔喉小、比表面積大，導(dǎo)致固液界面上的電化學(xué)作 用、微毛管作用、表面作用增大，因此具有非達(dá)西滲流特征。啟動壓力梯度的存在更容 易導(dǎo)致注不進(jìn)、采不出，注水井底附近壓力高，生產(chǎn)井底附近壓力低的現(xiàn)象。且油井一 旦停產(chǎn)，就很難再次投入啟動，同時(shí)受傷害后的油層也難以恢復(fù)，此現(xiàn)象隨著滲透率的 降低越明顯。低滲透油藏見水后，采液和采油指數(shù)急劇下降低滲油藏油井見水后具 有一個(gè)很大特點(diǎn)：采油和采液指數(shù)明顯下降。一般到含水50%60%時(shí)降至最低，無因次 產(chǎn)液指數(shù)

23、只有0.4左右，在含水升高和采液指數(shù)降低的雙重影響下，無因次采油指數(shù)下 降更為嚴(yán)重，只有0.15。這種現(xiàn)象在中、高滲油藏中不是很明顯，甚至見水后，采液、 采油指數(shù)還有上升的趨勢。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因較多，初步分析主要是潤濕性、油水粘 度比、粘土礦物的鹽敏和水敏效應(yīng)等因素的影響。低滲油藏一般地下原油粘度較低，油 水粘度比小，巖石表面偏親水，束縛水飽和度較高，孔喉小，較易被礦物微粒堵塞等。 所以，低滲油藏的油水相滲曲線存在這樣的特征：隨著含水飽和度的提高，水相相對滲 透率上升緩慢，而油相相對滲透率急劇降低，到殘余油飽和度時(shí)的水相相對滲透率也較 小，一般在0.20.4范圍，兩相共滲點(diǎn)很低，滲流阻力較大

24、。從而油井見水后產(chǎn)液量和 產(chǎn)油量會有明顯的減小，所以就難于用增大排液量的方法來保持穩(wěn)產(chǎn)。（4）低滲透油藏 多伴有天然或人工裂縫發(fā)育低滲透儲層多伴有天然或人工裂縫發(fā)育，低滲油藏開發(fā)成功 與否的關(guān)鍵就是對裂縫系統(tǒng)的認(rèn)識和利用。在井網(wǎng)規(guī)劃、軌跡設(shè)計(jì)、儲層保護(hù)、注水開 發(fā)等過程中，裂縫系統(tǒng)都具有非常重要的作用，所以，低滲儲層認(rèn)識的重心不是基質(zhì)滲 透率的空間分布和變化，而是裂縫體系的空間分布和變化；儲層保護(hù)的首要目標(biāo)也并非 基質(zhì)孔喉，而是裂縫網(wǎng)絡(luò)體系。在井位布置、完井方法、軌跡設(shè)計(jì)、注水開發(fā)等方面。2.3多井型井網(wǎng)在低滲透油藏中的適應(yīng)性2.3.1常規(guī)直井井網(wǎng)開采不足之處由于低滲透油藏的特點(diǎn)，利用直井或加

25、密直井開發(fā)低滲透油藏存在幾點(diǎn)不足：（1） 直井開發(fā)時(shí)的流動為徑向流，由于低滲透油藏滲透率低、巖性致密、孔喉小，導(dǎo)致注采 壓差大，容易使底水錐進(jìn)，減小無水采收期，穩(wěn)產(chǎn)難度大，產(chǎn)量遞減快，從而導(dǎo)致較差 的開發(fā)效果；（2）生產(chǎn)剖面與油藏接觸面積小，滲流通道小，單井產(chǎn)量低，而常規(guī)直井 開發(fā)低滲油藏的井網(wǎng)密度一般較大，從而造成鉆井成本高，而儲量動用程度低的局面； （3）低滲油藏多具有天然或人工裂縫發(fā)育，裂縫性砂巖油藏吸水能力較強(qiáng)，水驅(qū)各向異 性明顯，因此，沿裂縫方向油水井間容易發(fā)生水竄，降低油田的開發(fā)效果。2.3.2水平井井網(wǎng)開采優(yōu)勢水平井作為一種新興的油氣田開采技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于石油和天然氣的勘探與開

26、 發(fā)，可明顯增大油氣采收率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。鉆水平井的目的就是為了盡可能多 地穿越油層，增大油井單井產(chǎn)量和注入量（注水、注蒸汽或注氣等），進(jìn)而取得較大的采 收率，這是利用水平井開發(fā)油氣田最直接的目的，也是水平井開采的最大優(yōu)勢。低滲油 藏的巖性致密、孔喉細(xì)小，應(yīng)力敏感性強(qiáng)、儲層物性差等特點(diǎn)，使的其開發(fā)難度較大。 結(jié)合國內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)踐，水平井開發(fā)低滲油藏存在以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）容易建立有效驅(qū) 動壓差由于低滲油藏的傳導(dǎo)性差，應(yīng)用直井開發(fā)時(shí)，在注水井底附近容易憋起高壓，而 生產(chǎn)井底附近壓力較低，注采壓差主要損失在油水井底3050m的范圍內(nèi)，在油水井間 很難建立起較大的有效驅(qū)動壓差，而水平井技術(shù)可以

27、很好地緩解這個(gè)現(xiàn)象。（2）井筒周 圍壓差低直井開發(fā)低滲油藏時(shí)，生產(chǎn)壓差已接近最大值，當(dāng)含水率上升時(shí)，生產(chǎn)壓差提 高的余地很小。水平井開發(fā)低滲油藏時(shí)，將線性流變?yōu)閺较蛄鳎瑴p小了滲流阻力，能以 較小的生產(chǎn)壓差進(jìn)行生產(chǎn)，從而減輕水錐和氣竄，推遲見水時(shí)間，達(dá)到增大波及系數(shù)和 油氣產(chǎn)率的目的。處于開發(fā)中后期的低滲透老油田，壓降普遍較大，而此時(shí)利用水平井 開發(fā)就顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)越性。（3）貫穿垂直裂縫的機(jī)率大裂縫普遍比較發(fā)育是低滲油 藏的特點(diǎn)，水平井可以穿越垂直裂縫，增大油水井附近的滲透率，并結(jié)合對水平井進(jìn)行 增產(chǎn)處理措施，可以顯著提高低滲油藏的采油速度和油氣產(chǎn)率。（4 ）注入能力高要取得 相等的注水量，

28、水平井需要的壓力較直井低，所以，水平井可提供更高的注入能力。因 為低滲油藏的儲層傳導(dǎo)性較差，注水開發(fā)時(shí)容易在注水井底附近憋起高壓，造成注水壓 力不斷增大、注入能力逐漸降低，甚至導(dǎo)致注不進(jìn)的現(xiàn)象，應(yīng)用水平井注水技術(shù)就是一 個(gè)改善低滲油田注水效果的重要措施。（5）有利于油層保護(hù)低滲油田應(yīng)用水平井開發(fā)比 直井開發(fā)更有利于油層保護(hù)。（6）可提高油藏采收率水井技術(shù)可以增大了與油層的直接 接觸面積，增大泄油面積，提高波及體積和單井產(chǎn)量，減少鉆井井?dāng)?shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)稀井高 產(chǎn)，顯著增大低滲油藏的開發(fā)效果。特別對薄的低滲透油氣層，水平井段可延伸到薄的 油層中部，與直井相比具有更大的泄油面積；而對于氣頂、底水油藏，水

29、平井可以減緩 或推遲氣（水）錐進(jìn)，從而減小含水率，對油藏進(jìn)行最有效的波及。2.3.3水平井候選油藏參數(shù)分析通過上述分析看出，水平井開發(fā)低滲透油藏具有很大的優(yōu)勢，但是，并非低滲油藏 的每一區(qū)塊都適宜水平井開發(fā)，水平井對低滲油藏本身還有一定的要求，水平井區(qū)必須 有足夠的地質(zhì)儲量。隨著水平井鉆井、完井技術(shù)的發(fā)展，“十五”期間，水平井已成功 應(yīng)用到了 500700m的淺層油藏（主要是稠油油藏）中，且已成功在塔里木哈得油田用水 平井開發(fā)了 40005000m的薄油層。所以，目前我國水平井開發(fā)的油氣藏深度設(shè)定為 5005000m。油層壓力/原始壓力N0.5水平井開發(fā)的油藏，要求油層壓力不能太小，因 為壓力

30、太小時(shí)，地層驅(qū)替能量太弱，不能很好的給油層供液，水平井的優(yōu)勢就不能得到 充分的發(fā)揮。候選油藏參數(shù)的后3項(xiàng)為了是保證水平井有一定的產(chǎn)油量和經(jīng)濟(jì)效益，而 前2項(xiàng)主要受水平井鉆井等工藝技術(shù)水平的控制，另外，側(cè)鉆水平井還對老井的狀況有 些限制：開發(fā)多年老油田的報(bào)廢井和低于經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量的高含水井，經(jīng)過多年的浸泡， 井身質(zhì)量已經(jīng)變得很差，水平井的設(shè)計(jì)難度加大。從工程角度考慮，側(cè)鉆水平井要求老 井的固井和套管質(zhì)量良好，而且為了減緩水層的干擾影響，側(cè)鉆開窗以下或以上部位是 泥巖。通常在初步篩選地質(zhì)參數(shù)及井況條件的基礎(chǔ)上，還應(yīng)初步了解油藏的地質(zhì)特征和生 產(chǎn)動態(tài)，評估區(qū)塊的剩余可采儲量，并對水平井可行性進(jìn)行初步經(jīng)

31、濟(jì)評價(jià)，進(jìn)而確定水 平井應(yīng)用的最終區(qū)塊。第3章多井型井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究低滲透油藏巖性致密、孔喉小、滲流阻力大等客觀原因，導(dǎo)致注采井網(wǎng)系統(tǒng)的合理 設(shè)計(jì)尤為重要。國內(nèi)外大量的生產(chǎn)實(shí)踐及研究表明，井網(wǎng)形式對提高低滲透油藏的采油 速度、改善開發(fā)效果有著十分重要的作用，本章主要對注采井網(wǎng)形式及井網(wǎng)參數(shù)的選取 進(jìn)行優(yōu)化研究。3.1注采井型的優(yōu)化設(shè)計(jì)3.1.1注采井型的分類與純直井注采井網(wǎng)相比，水平井直井聯(lián)合布井有幾種組合方式：直井注水平井采、 水平井注直井采、水平井注水平井采，通過室內(nèi)試驗(yàn)研究，國外學(xué)者得到結(jié)論：水平井 注水平井采和直井注水平井采兩種注采方式比較可行。（1）水平井采油一水平井注水注采方式在油

32、氣田的開發(fā)中，水平井注水平井采的注采方式，既能提高注水速度，又能控制 注水過程。鑒于水平井的鉆井成本高，難度大，特別是在開發(fā)初期，地下儲層認(rèn)識不夠全面， 直接鉆水平井風(fēng)險(xiǎn)較大，而且水平井開發(fā)前，多數(shù)油田都已部署了直井井網(wǎng)，所以，為 了獲得更方便的操作工藝和更好的經(jīng)濟(jì)效益，可以考慮將兩種井型協(xié)調(diào)使用，進(jìn)而出現(xiàn) 了水平井直井混合的井網(wǎng)形式。（2）水平井注水一直井采油注采方式相對直井注水，水 平井注水具有以下優(yōu)點(diǎn)：各井之間泄油比較均勻，前緣均勻推進(jìn)，且流度比條件越 不利，水平井優(yōu)勢就越顯著； 水平井注水，可以提高注入及產(chǎn)油能力，減少注水補(bǔ) 充和見效時(shí)間； 水平井注水時(shí)的壓降分散在較長的泄油井段上，而

33、不是集中在某一 點(diǎn)，壓降和油水界面變形較小，增大了井和油水界面的距離，從而推遲注入水突破，延 緩含水上升；在井距較大的情況下，要獲得等量或更多的采油量或注水量，僅需要 較少的井?dāng)?shù)就能滿足，而且能產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益，這種優(yōu)勢隨著井距的變小而降低。 在油層厚度較小的油藏中，水平井以近似線性注水速度注入流體。對于一個(gè)地層厚 度3m的油藏，水平井注水速度是直井的810倍。油層厚度增加，其優(yōu)勢減小，當(dāng)厚度 大于90m，直井的波及效率將高于水平井；（3）直井注水一水平井采油注采方式此方式結(jié) 合了水平井和直井的優(yōu)勢，操作較簡單，現(xiàn)場應(yīng)用較多。對于水平井注采的生產(chǎn)方式， 就對水平井的封堵水工藝提出了較高的要求

34、。但是從技術(shù)和鉆井投資角度考慮，目前水 平井的作業(yè)和鉆井成本大約是直井的2倍，鉆井難度較大，而且在開發(fā)初期，打井前， 地下儲層認(rèn)識不夠充分，直接鉆水平井風(fēng)險(xiǎn)較大，現(xiàn)場初期一般都打部分直井以獲得地 下資料，所以，在原有的直井井網(wǎng)基礎(chǔ)上補(bǔ)鉆新水平井是常規(guī)的加密手段，所以，從技 術(shù)和經(jīng)濟(jì)最佳方面考慮，認(rèn)為直井注水平井采為最佳的井網(wǎng)方式。3.2水平段延伸方向的優(yōu)化設(shè)計(jì)低滲透油藏儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重，裂縫的存在更加劇了儲層的非均質(zhì)性。在注水開發(fā) 中，一方面容易使注入水沿裂縫突進(jìn)，使生產(chǎn)井過早見水和水淹；另一方面裂縫可以提 高采油井的生產(chǎn)能力和注水井的吸水能力。所以，在注水開發(fā)井網(wǎng)部署前，一定要研究 井網(wǎng)與儲

35、層非均質(zhì)性，特別是與裂縫分布的匹配關(guān)系，從而減緩含水上升，提高波及體 積和水驅(qū)控制程度，提高最終采收率。而地層天然裂縫和人工裂縫的形成、分布及保存 狀態(tài)主要受地應(yīng)力場的影響，因此，研究裂縫首先要研究地應(yīng)力場的大小及分布狀態(tài)。 3.2.1地應(yīng)力對裂縫的影響存在于地殼中的內(nèi)應(yīng)力稱為地應(yīng)力。它是由于地殼內(nèi)部的水平運(yùn)動和垂直運(yùn)動的力 及其它因素的力而引起介質(zhì)內(nèi)部單位面積上的作用力。地殼中不同地區(qū)、不同深度地層 中地應(yīng)力的大小和方向構(gòu)成了地應(yīng)力場。（1）地應(yīng)力對天然裂縫的影響古構(gòu)造應(yīng)力場的 發(fā)展演化控制著低滲儲層中天然裂縫的分布及發(fā)育情況，現(xiàn)代應(yīng)力場則影響天然裂縫的 保存狀況及滲流規(guī)律。現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場和

36、古應(yīng)力場對低滲儲層天然裂縫有著重要的影 響。影響裂縫的滲透率古構(gòu)造應(yīng)力場控制著天然裂縫的形成和分布，每一期裂縫的 形成，都由當(dāng)前古應(yīng)力場的應(yīng)力方位和作用方式?jīng)Q定，而下一期裂縫的形成還受上期構(gòu) 造形變的控制，所以，地下各裂縫的發(fā)育狀況和分布形態(tài)非常復(fù)雜，其連通和開啟程度 也很不一樣，因?yàn)閷?dǎo)致了天然裂縫滲透率的各項(xiàng)異性?，F(xiàn)代應(yīng)力場控制著天然裂縫在地 下的連通和開啟程度。當(dāng)天然裂縫與現(xiàn)代應(yīng)力場最大主應(yīng)力方向垂直時(shí)，受擠壓的作用， 連通性和開度最差、滲透性最低；平行時(shí)，受拉張的作用，連通性和開度最好、滲透率 最高；斜交時(shí)，受剪切的作用，開度、連通性和滲透率都處于中間，并且開度、連通性 和滲透率都隨著夾

37、角的變大而變小。所以，在低滲油藏井網(wǎng)部署的早期階段，應(yīng)在綜合 考慮古構(gòu)造應(yīng)力場下形成的天然裂縫的密度、方向和現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場對其滲透性的影響 下，在選擇滲透率較好的裂縫時(shí)，又要防止注入水沿裂縫發(fā)生暴性水淹。 影響裂縫 中流體壓力的遞減速率油藏在投入開發(fā)前，地下各組裂縫中的流體壓力基本相同，一旦 投入開發(fā)后，流體的壓力會隨著流體采出而減小，裂縫的開度降低，甚至有可能會閉合 成為無效裂縫。通常在圍壓不變的條件下，投入開發(fā)后，開度減小的程度和流體壓力降 低的速率越大是那些原始滲流速度和滲透率越高的裂縫。所以，那些平行于最大主應(yīng)力 方向的裂縫，因其滲透性和開度都最大，開度變小程度和流體壓力降低程度也就最

38、大， 隨著開采的進(jìn)行，所起的作用減小，甚至可能閉合形成無效裂縫。而垂直于最大應(yīng)力方 向的裂縫，隨著開發(fā)時(shí)間增長，所起的作用相對提高，甚至在一定的開發(fā)階段可能變?yōu)?滲流的主要通道。（2）地應(yīng)力對人工裂縫的影響低滲油藏一般自然產(chǎn)能低，為了增大地 層導(dǎo)流能力，提高原油產(chǎn)量，常采用壓裂的方法把地層壓開，形成人工裂縫。因此，人 工裂縫形成的方位、分布范圍以及與天然裂縫的溝通狀況是油田工作者迫切關(guān)心的問 題。儲層均質(zhì)時(shí)，壓裂裂縫的形態(tài)、方向受現(xiàn)今地應(yīng)力場的控制。根據(jù)酸化壓裂理論， 人工裂縫的延伸方向與區(qū)域地層最大水平主應(yīng)力方向一致。即對于早期有天然裂縫的油 藏而言，壓裂縫的延伸方向不但受現(xiàn)代應(yīng)力場控制，還

39、與天然裂縫有關(guān)，但其幾何形態(tài) 主要受主應(yīng)力大小的影響。在現(xiàn)代應(yīng)力場和天然裂縫方向夾角比較?。ㄒ话阈∮?5 ） 的情況下，壓裂縫沿早期的裂縫張開，通常不產(chǎn)生新縫，僅在遠(yuǎn)離天然裂縫的區(qū)域，才 會平行于最大主應(yīng)力方向延伸；在現(xiàn)代應(yīng)力場和天然裂縫方向夾角比較大（一般大于 45 ）的情況下，壓裂縫以平行最大主應(yīng)力方向延伸，其分布方位受天然裂縫的控制。3.2.2水平段延伸方向優(yōu)化設(shè)計(jì)研究地應(yīng)力、水平井段方向及裂縫方向的匹配關(guān)系，直接影響到水平井泄油面積的大小， 因此，為了減少死油區(qū)達(dá)到最大的泄油面積，必須合理匹配水平井段方向與地應(yīng)力、裂 縫方向的關(guān)系。（1）水平段延伸方向應(yīng)考慮的地質(zhì)因素在確定水平段方位之

40、前，應(yīng)研究清楚油藏的 以下地質(zhì)問題：砂體延伸方向；滲透性的各向異性程度；現(xiàn)有最大水平主應(yīng)力方 向；裂縫的發(fā)育狀況及走向；高滲透帶發(fā)育狀況及走向；邊水的侵入方向；含 油面積形態(tài)以及現(xiàn)有井網(wǎng)的關(guān)系。水平井段方位不僅與儲層的構(gòu)造形態(tài)、斷層位置、含 油砂體的沉積類型和邊界有關(guān)，還與儲層中地應(yīng)力分布及天然裂縫的發(fā)育狀況有關(guān)。另 外，壓裂作為直井投產(chǎn)和油層增產(chǎn)的一種措施，可以在開采期的任何時(shí)間實(shí)施。而水平 井為了滿足壓裂要求，在鉆井前既要考慮水平井的方向，也要確定水平井的完井方式。 理論分析認(rèn)為，水平井段方位的選擇應(yīng)從以下幾方面考慮：垂直砂體延伸方向，增大水平段泄流面積。垂直最大水平滲透率方向，增加儲層向

41、井筒的流動能力；垂直現(xiàn)有最大水平主應(yīng)力方向，增加地層流體向井筒的滲流能力；垂直裂縫走向，以便貫穿多條裂縫發(fā)育帶，提高產(chǎn)量；垂直高滲透帶延伸方向；垂直邊水侵入方向，使邊水均勻推進(jìn)，提高邊水驅(qū)替效果；充分考慮油藏形態(tài)與水平井泄流面積形態(tài)之間的匹配關(guān)系。水平段延伸方向數(shù)值模擬研究如果油藏各向異性程度明顯，而且裂縫發(fā)育，注水開發(fā)時(shí)，水平井段方向與裂縫方向的 關(guān)系以及油層各向異性程度(裂縫與基質(zhì)滲透率比值)是決定油藏開發(fā)效果的關(guān)鍵。水平 井段延伸方向主要有兩種方式：垂直裂縫方向和平行裂縫方向。理論分析兩種方式各有 優(yōu)劣：水平段平行于裂縫時(shí)，采油井與注水井距離比較好控制，注水井垂直于裂縫方 向驅(qū)油，推進(jìn)均勻，效果好。但是裂縫鉆遇率低，壓裂果可能受到影響，油井產(chǎn)量沒有 把握；水平段垂直裂方向時(shí)，裂縫鉆遇率高，水平井可以進(jìn)行多段壓裂，第四章多 井型井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究產(chǎn)生多條裂縫，初期產(chǎn)量有把握，但是注采井間的距離不好確定， 注入水可能會沿最近的裂