油田开发方案,就是利用一定的油井分布形式、一定的井数及它们投产的程序,利用一定油井的工作制度和油层能量,促使和控制石油从油层流向生产井井底的各种条件的综合方案。油田开发方案是在油田详探和生产区试验并正确、全面地认识油层的基础上,为保证油田能进行合理开发,而对整个油田作出长期和正式生产的全面规划和部署。
油田开发方案设计正确与否,对开发效果影响极大。例如,属非均质的砾质砂岩油层的克拉玛依油田,早期开发为行列式注水,有些地区两排注水井之间油井多达五排,结果水在地下乱窜,造成“旱涝不均”,产量大幅度下降。后来针对不同情况,进行了行列注水、面积注水(俗称“窝窝头注水”)、切割注水等,从而产量回升,扭转了被动局面。又如前苏联杜玛兹油田,开发方案规定用两套层系分别开采Д1层和Д2层,但在开发过程中,发现两层窜流,达不到分采目的。这些事例说明,油田开发方案制定得不合理,将给油田开发工作带来严重危害。因此,必须从油田实际情况和生产规律出发,制定出合理的开发方案,使油田长期保持稳产、高产和良好的经济效益,直至开发结束。
一、油田开发方案的主要内容
(1)油层地质情况;
(2)储量计算;
(3)开发方针与开发原则;
(4)开发程序;
(5)开发层系、井网、开采方式和注水系统;
(6)钻井工艺和完井方法;
(7)采油工艺技术;
(8)开发指标;
(9)经济分析。
二、油田开发方针
正确的油田开发方针,应根据国民经济对石油工业的需要和油田开发的经验,结合本油田的实际情况来制定。具体应考虑如下几方面的关系:
(1)以什么采油速度进行开发最为合理;
(2)油田地下能量的利用和补充;
(3)采收率的大小;
(4)稳产年限;
(5)经济效果;
(6)技术工艺。
这几方面是互相依存又互相矛盾的。应在满足国家对石油需要量的前提下,从油田整体利益出发,制订出科学的开发方针并不断补充和完善,必须在一个较长的时间内实现稳产、高产。如某油田贯彻这一方针的具体做法是:每个开发区的采油速度应达到2% 每个开发区块年采出油量占地下油藏原油储量的量。左右;含水上升率不大于2%;达到设计产量以后稳产10年;采出程度30%~35%;最高含水率75%。当然,其他油田不应照搬这些数值,应针对具体情况,制订出合理的开发方案。
三、油田开发原则
任何一个油田都可以用各种不同的开发方案进行开采。不同的开发方案,将会带来不同的效果,但其中必有一个最佳方案。这个方案,就是合理的开发方案。
(一)合理开发油田的原则
(1)在油田客观条件允许的前提下(指油田地质储量、油层物性、流体物性),高速度开发油田,保证顺利地完成国家和油区按一定原则分配的计划任务。
(2)最充分地利用天然资源,保证油田获得最高的采收率。
(3)油田生产稳定时间长,而且在尽可能高的产量上稳产。
(4)具有最好的经济效果,也就是用最少的人力、物力、财力,尽可能采出更多的石油。
(二)应确定的几个问题
为满足以上几项原则,应对以下几方面的问题作出具体规定。
1.规定采油速度和稳产期限
采油速度的快慢决定了生产规模。当然油田应该以较高的速度生产,以满足国家对石油的需要,但同时必须对稳产期限要有一个明确的规定。采油速度和稳产期必须根据油田地质开发条件和工艺技术水平以及经济效果来确定。对于不同的油田,合理的采油速度及稳产期限可以不同,但生产期的采收率应满足一个统一的标准。
2.规定开采方式与注水方式
在开发方案中,必须明确规定油田以什么方式进行采油、什么驱动类型、如何转化开采方式、转化的时间及其相应的措施。如果油田必须注水,应确定注水时间,早期注水还是晚期注水,以及采取什么样的注水方式。
3.确定开发层系
一个开发层系是由一些独立、上下有良好隔层、油层性质相近、驱动方式相近、油气界面相近、具有一定储量和一定生产能力的油层组成的。它用一套独立的井网进行开发,是一个最基本的开发单元。当开发一个多油层油田时,必须正确地划分和组合开发层系。一个油田用一套层系或是用几套层系开发,是开发方案中一个重大决策。它涉及油田建设规模大小的问题,也是决定油田开发效果的重要因素,因此必须慎重地决策。
4.确定开发步骤
开发步骤是指从布置基础井网开始,一直到完成注采系统、全面注水和采油的整个过程中所必经的阶段和每一步的具体做法。合理的开发步骤是根据科学开发油田的需要而制定的。对于一个多油层的油田来说,应包括以下两个方面:
(1)基础井网的部署。基础井网是以某一主要含油层为目标而首先设计的基本生产井和注水井。它也是进行开发方案设计时提供开发区油田地质研究的井网。
(2)确定生产井网和射孔方案。根据基础井网,待油层对比工作完成以后,全面部署各层系的生产井网。依据层系和井网确定注水井和采油井的原则,并编制方案进行射孔投产。
5.确定合理的布井原则
合理布井要求在保证采油速度的条件下,采用井数最少的井网,并最大限度地控制地下储量以减少储量损失。对于注水开发油田,还必须使绝大部分储量处于水驱范围内,保证水驱储量最大。由于井网是涉及油田基本建设的中心问题,也是涉及油田今后生产效果的根本问题,因此除了进行地质研究以外,还要应用渗流力学方法进行动态指标的计算和经济指标的分析,最后作出方案的综合评价,并选出最佳方案。
6.确定合理的采油工艺技术和增产增注措施
在方案中必须针对油田的具体地质开发特点,提出应采用的采油工艺手段,尽量采用先进的工艺技术,使地面建设符合地下实际情况,使增产增注措施能够充分发挥作用。
四、油田开发方案的分类
根据井网在油藏上的分布方式、投产的速度和程序,以及是否向油层注入工作剂以补充油层能量等因素,对油田开发方案进行分类。
(1)按生产井在含油面积上的分布分类,可分为油井几何网状分布的方案(均匀井网)和油井行列状分布的方案(非均匀井网)。当油田为水压或气压驱动时,也就是油田内含油边缘在整个开发过程中不断向前推进时,为了使油水(或气水)边界均匀推进,尽可能地使油层内原油多排出,而将油井在油田面积上按行列状平行于含油边缘分布。在溶气驱动和底水驱动的方式下,油井将按均匀的几何网状布置。均匀井网按其构成的几何形状不同,又可分为正方形井网和三角形井网。
(2)按油井的投产程序和速度分类,可分为全盘开发的开发方案,即在整个油田面积上油井同时开钻和投产;加密开发的开发方案,即在整个油田上先钻一部分井,而这一部分井是按一倍、两倍或三倍已经确定了的井距布置,然后再在油井中间加密;蔓延式的开发方案,即在油田整个面积上从油藏的某一边开始钻井,然后顺序钻油田内部另一边的油井。面积不大的油田可以采取全盘开发方案,其他情况下都采用蔓延法或蔓延加密方案。这是因为油田太大,全盘开发方案需要占用过多的钻机,基本建设战线也拉得太长,造成各方面的困难。
(3)根据是否采取保持油层压力的措施分类,可分为不保持油层压力的开发方案,即利用油田天然能量开发油田的方案(现在各油田很少用此方案,因为绝大部分原油采不出来);保持油层压力的开发方案,如注水、注气开发方案。
五、编制开发方案的步骤
1.油层的地质研究
在对油层进行全面地质研究后,应确定表示油层特性的下列数据:
(1)油层几何形状的大小,即油层构造和厚度,这些数据应按每一分层及夹层单独计算。
(2)油层的天然驱动条件及其供给区的情况。
(3)油层原始压力,合适的生产井井底压力及由油层机械物理性质所决定的流体最大允许排量。
(4)岩石的物理性质,包括渗透率、孔隙度、弹性以及岩石的机械性质。
(5)流体的物理化学性质,包括密度,黏度,成分,压缩性,气体的溶解系数、体积系数和原始气油比。
(6)石油在岩石中的原始饱和度、束缚水的数量,以及在不同的驱油条件下,各种注入速度和压力降的石油采收率。
(7)油层温度。
2.确定各计算方案的地质—技术指标
在确定了油田地质—物理数据以后,就可以利用渗流理论或用数值模拟预测不同的开发方案开发油田时的动态。为此,首先要选择一批计算方案。选择步骤如下:
(1)确定开发油田的原则方案,即确定是否要向油层注入工作剂,并确定注入方式(外缘、内缘、面积或切割)。
(2)根据油田的几何尺寸大小、构造和油层的特性,预先判断油藏驱动类型,确定布井方式。
(3)根据油田大小、油层及油层中的流体的物理及化学性质等因素,提出各种不同井列数、井数和不同的油井工作制度的计算方案。确定要用人工保持和恢复油层压力的方法时,计算方案中应有各种注入井井数和工作制度的方案。
有了计算方案,就可根据水动力学计算公式或在计算机辅助数学模型上求出各个方案逐年的油田、油井产量以及每列和每批(底水驱时)井的开采时间,并根据油田地质情况用统计或其他方法确定各计算方案的石油采收率。
3.计算各方案的经济效果并进行区域配产
(1)开发油田的整个过程中的劳动总消耗和劳动生产率。
(2)开发油田的金属消耗品,包括套管、油管、输油管以及矿场储运设备所消耗的金属。
(3)开发油田的总投资额(油田建设的全部投资,包括人力、物力的价值)和经济效果。
(4)生产费用,包括投资折旧费和生产过程中的一切费用,此项费用最终以每吨石油成本表示。
在以上工作的基础上,对比各个方案的地质—技术—经济指标,综合选择出一个符合要求的计算方案作为合理的开发方案。合理的开发方案,应该保证同时满足多方面的要求。也就是在选择方案时,既要以满足国家对石油的需要为主,又要使石油采收率最高和经济消耗最低,这便是开发方案设计的最终目的。