油气田开发-绪论.ppt

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1、采油工程 主讲教师：宁伏龙 emai： Phone ：65198002,绪论 油气田开发与开采是石油工程领 域重要的学科方向。石油工程经过 大量前期工作，其目的就是寻找有 开采价值的油气田，对其开发。 油气田开发与开采涉及两方面 的内容 油气田开发（油藏工程） 油气田开采（采油工程）,油气田开发与开采,油气田开发与开采 绪论 油气田开发与开采课程的绪论旨在从这 两个方面阐述油气田开发与开采的内涵及其 国内外相关技术发展动态，综述课程所涉及 的主要内容，让同学们从宏观上对油气田开 发与开采有一个总体的认识。,油气田开发与开采,1、内涵：油田开发(oil field development)，就

2、是依据详探和必要的生产性开发试验，在综 合研究的基础上对具有工业价值的油田，按 照国家或市场对原油的需求，从油田的实际 情况和生产规律出发，制定出合理的开发方 案(development program)，并对油田进行建设 和投产，使油田按预定的生产能力和经济效 果长期生产，并在生产中作必要的调整，保 持合理开发，直到开发结束。,油气田开发,2、范畴：油田开发是一门技术性的科学， 所研究的主要课题是科学、合理地开发油田 的问题。要求： （1）首先要对开发对象油层及其中流 体的特性有深刻的认识 （2）其次要制定出科学的油田开发方案 （3）在开发过程中对油层进行动态预测和分 析，加深认识，调整方案

3、。,油气田开发,3、重要性：油藏工程(油田开发)是一门 认识油藏，运用现代综合性科学技术开发油 气藏的学科。它不仅是方法学，而且是带有 战略性的指导油田开发决策的学科。 近年来，一个大型甚至中型油田的开发， 对国家的国民经济的发展有重要影响。油田开 发受到广泛的重视，其理论和现代化的方法也 在迅速发展，不断出现新的技术。,油气田开发,美国和前苏联等国于1859及1860年开始采油， 油田开采和开发近150年（我国50多年的历史）。 油田开发的历史大致可分为4个阶段。 1、从第一个油田开发到1930年前后（70年） 其主要特点是没有将油田看成一个整体，是一 块一块地进行开发。 原因：石油工业处于

4、初级阶段，油田数目少， 油埋浅，面积小，受技术条件、油田所有制的限制， 不可能从整体来考虑油田开发。 钻井是惟一的开发手段，石油科技工作所研究 的主要问题是井网密度(well spacing density)。,油田开发的发展,2、1930年到1940年 （1）开始将油田作为一个整体来开发； （2）认识到油藏能量问题，创立了油藏驱动能量的学说， 开始研究油田开发流体力学。如压力驱替孔隙流体等。 （3）油层物理学取得了重要进展，如：测量油层渗透率、 井底取样测量物性、油气饱和度，包括：压力体积温度之 间的关系，油中溶解的总气量，不同温度和不同压力下游离出 来的气体量，以及原油在溶解气分离后的收缩

5、度等。 （4）首次得出物质平衡方程(material balance equation)， 此方程是油藏动态分析计算的重要基础。,油田开发的发展,3、1940年到1950年 （1）进一步建立了油田开发的地下流体力学 理沦基础，驱油基本理论取得重要成果； （2）人工注水(artificial water driver) 规模不断 扩大，建立了比较完整的油田开发理沦； （3）注水开发显示出了优越性，油水两相和 多相渗流(multiphase flow)理论开始建立； （4）开始分析井间干扰问题、不同布井条件下 的油井产量，并得出解析公式。,油田开发的发展,4、1950年到现在（现代化发展阶段） （

6、1）渗流力学的应用取得重要成果，油田开发原理和实 践取得新的发展。如：内部切割注水等。 （2）观察和测量的仪器、仪表以及模拟实验技术进一步 发展，油层流体运动规律认识加深。 （3）进一步发展了数值模拟方法。1953年美国首次将计 算机应用于油田开发研究，能够求解多维多相渗流问题。 （4）工艺技术取得了新的成就，不同井网(well pattern)开 采不同层系等新工艺、一井分采不同层系(series of strata)， 并研制出了相应的各种机械设备。,油田开发的发展,4、1950年到现在（现代化发展阶段） （5）提高采收率研究取得成效。有热驱油、 化学驱油、聚合物驱油、微生物驱油等方法。

7、（6）油藏精细描述发展成熟，确定剩余油分 布，确定合理的开发井网和开发方式。 （7）提出了油藏经营概念，建立了油藏经营 模式。从油田地质、油田开发、开采工艺等方 面进行整体研究，提高了油田开采效益。,油田开发的发展,4、1950年到现在（现代化发展阶段） （8）钻井技术的进步。 定向井、丛式井和多分 支井技术的应用，油田 储量控制能提高，特殊 油藏和边际油田得到 开发，投入少，效益高。,油田开发的发展,世界石油开发现状,（1）石油是不可再生资源，与政治、经济、军 事、民主关系密切，各国都相当重视。目前世界石 油开采处于旺盛时期。,石油开发的重大意义,（2）1949年我国年产不到7万吨，根本谈不

8、上 科学开发。 （3）1955年发现克拉玛依油田，1957年产量比 1949年增加13倍。1958年发现川中油田，1959年 发现大庆油田，后又陆续发现胜利、大港、辽河 华北等一系列大油田。到2000年止已发现400多个 油田，可采储量32.74亿吨。,石油开发的重大意义,（4）我国海上油田 开发取得很大进展 渤海油田（亿吨级） 南海油田（百万吨级） （5）我国西部塔里 木、准噶尔盆地，勘 探开发形势好。 我国与世界先进国家相比还有很大差距，需要 不断努力与创新，取得更大成就。,石油开发的重大意义,采油工程的内涵与研究范畴 1、内涵 所谓采油工程就是指将地下储油构造地层 中的油气资源采集到地表

9、，并且在这一过程 中尽最大可能保护油气层、提高采收率而采 用的工程技术与理论、方法。,油气田开采,当通过钻井、完井射开油层时, 井筒内与油 层之间就形成了一个指向井筒方向的压力降。 如果地层压力足够, 形成自喷采油;如果 地层压力不能将原 油举升到井口,那么 就需要采用人工举 升的办法采油、,油气田开采,2、研究范畴 采油工程研究范畴涉及到 油藏地质学、地层多相流的 渗流机理、采油工艺技术与 设备、储层能量补给与驱油、 增产理论与技术、方法，也 是一门技术性的科学。,油气田开采,3、重要意义 采油、采气工程技术是实现油气田开 发方案的重要手段,决定油田产量高低、 采油速度快慢、最终采收率大小、

10、经济 效益的优劣等重要问题。是最终实现油 气田工业价值最为重要的技术方法。,油气田开采,（二）采油工程技术的发展 我国的采油、气工程技术大致经历了5个阶段: （1）探索、试验阶段； （2）分层开采工艺配套技术发展阶段； （3）多种油藏类型采油工艺技术发展阶段； （4）采油工程新技术重点突破阶段； （5）采油系统工程形成和发展阶段。,油气田开采,1、探索、试验阶段(50年代到60年代初) 1949年我国共有生产井48口。 开始时靠天然能量开采，随着压力下降,油 井停喷,在前苏联专家帮助下，开始探索试验： 边部注水顶部注气、 油田堵水、 油层水力 压裂、人工举升、多底井和侧钻井、防砂与注 蒸汽吞吐

11、开采等技术，为全国采油工程技术发 展开创了良好开端。,采油工程的发展,2、分层开采配套技术发展阶段 (60到70年代) 我国油藏层系多、差异大、 各层干扰严重。 分层注水。 分层采油 分层测试 分层改造 分层管理。 分层研究,采油工程的发展,3、多种油藏类型采油工艺技术发展阶段(70年代到80年代) （1）复杂断块油藏采油工艺技术： 针对复杂断块油藏 大小不一、形态各 异、断层分隔等特 点,研究开发了加漂 浮转向剂的分段加 砂压裂技术和水力振荡解堵等技术。,采油工程的发展,（2）碳酸岩油藏开采技术： 油气储存在孔隙、裂缝和溶洞中， 初产高、递减快。开发研究了碳酸 盐岩油藏开采配套技术，包括裸眼

12、 完井、裸眼酸化压裂和裸眼封隔器 堵水等技术。 （3）低渗透油藏采油工艺技术： 采用限流压裂技术、油层保护技术 等，获得较好的经济效益。,采油工程的发展,（4）稠油热力开采技术：开展注蒸汽开采稠油 攻关和大规模工业试验和开采,包括蒸汽吞吐和蒸 汽驱等。 （5）气顶砂岩油藏开采技术：油气分采，先采 油、后采气，发展了保持油气压力平衡,防止天然 气窜入油区、维持水锥和气锥的稳定等技术。 （6）天然气田开采技术：天然气田压力高、产 气量大、含H2S、CO2等腐蚀性气体。为此发展了 井控技术、井筒防腐技术及气层压裂酸化增产技术。,采油工程的发展,4、新技术重点突破发展阶段(8090年代) 成立了完井、

13、压裂酸化、防砂、电潜泵和水力 活塞泵中心。 开发整体压裂,把压裂 技术推向一个新水平。攻下 了水平井完井、射孔、压裂 (分段)、酸化、举升、防砂等 技术难关。 超深井采油工程技术在西部油区得到发展,人工 举升电泵耐磨、耐压和耐温技术等。,采油工程的发展,5、采油系统工程形成发展阶段(19901999年) （1）由油田地质、油藏工程、钻井工程、采油工 程、油田地面建设和经济评价6个部分形成油田整体开 发方案，提高油田整体经济效益； （2）编写了中长期采油工程规划和科技发展规划, 立项攻克技术难题与成套系统技术，为油田开采提供 技术储备； （3）进一步加强研究高含水老油田“稳油控水”、注 聚合物和

14、三元复合驱、扩大波及体积等技术，提高最 终采收率；,采油工程的发展,5、采油系统工程形成发展阶段(19901999年) （4）低渗透油田采用小井距、强注水、简化举升 和地面流程等技术,提高单井产量,实现经济开采； （5）进一步发展蒸汽吞吐接替技术开采稠油； （6）完善配套深层酸压、举升、堵水采油工艺技术, 保证高速高效开采; （7）减缓套管损坏速度,提高油水井利用率; （8）逐步解决了高压高产的天然气开采的完井、干 气回注等技术， 进一步加强了采油工程基础性研究和 重点实验室建设。,采油工程的发展,我国的 采油工程 技术尤其 是配套技 术、材料 设备、机 具和测试 仪器与国 外还有差 距。,采

15、油工程的发展,（三）采油工程技术展望展望 21世纪我国石油工业面临的问题： 高含水油田开采、低渗透油田开发、西部沙漠 超深油田开采、滩海油田开发和稠油开采等诸多难 题和挑战。,采油工程的发展,采油工程技术将以降低生产成本，提高油田采 收率为目标展开重点研究，主要包括以下几个方面 1、改善二次采油技术,提高采收率机理研究 （1）水平井 与复杂结构井渗 流、人工举升及 提高采收率的机 理研究,采油工程的发展,1、改善二次采油技术,提高采收率机理研究 （2）弱冻胶体系深部调剖,扩大注水波及体积机理 研究，重点是弱冻胶注入的分流作用及其在孔隙中吸 附、滞留和沉积作用。 （3）弱冻胶(分散凝胶)深部调驱

16、(液流转向)技术研 究试验和现场工业化应用 （4）整体压裂、三维水力压裂机理研究,采油工程的发展,2、微生物采油系列配套技术 （1）微生物循环驱油提高采收率技术研究; （2）微生物单井吞吐技术; （3）微生物调剖、堵水技术; （4）微生物降压增注技术。,采油工程的发展,3、采油工程系统计算机技术的发展和应用 （1）采油工程系统数据库及专家系统; （2）采油工程方案优化设计软件平台; （3）采油工程软件完善。,采油工程的发展,4、深井、超深井采油工艺技术 （1）深井、超深井智能完井技术，地面控制井下 工具、分层开采、流量控制、参数测试等各种作业。 （2）深井、超深井连续油管作业技术及配套技术。

17、（3）超深井人工举升设备与配套技术。 （4）超深井压裂酸化增产配套技术。包括三维压裂 设计,压裂工艺技术,井下工具,压裂液,支撑剂等。,采油工程的发展,油气田开发与开采课程内容涉及的主要方面 油气田开发与开采工艺过程 从宏观上：油气田勘探（包括物探、化探、初 勘和详勘）油气田评价与开发方案设计油 气田开采 从微观工艺过程：包括：钻井、完井、试油、 采油、油田注水、油层压裂、酸化、油井防沙、除 腊、控水、修井,油气田开发与开采课程内容,油气田开发与开采课程所涉及的主要内容 1、油藏岩石与流体的物理力学性质 2、油气藏的评价与开发方案设计 3、油田开发的监测与规律研究 4、油田开发的动态分析与调整

18、 5、完井与试油工艺技术与方法 6、采油工艺技术原理与设备 7、增产、增注与提高采收率工艺技术,油气田开发与开采课程内容,课程教材与教参 教材：采油工艺原理 王鸿勋、张琪 石油工业出版社 教参：油藏工程基础 刘德华等编著，石油工业出版社 采油工程 李文华主编，中国石化出版社 采油工艺原理 王鸿勋等编，石油工业出版社 、采油工程原理与设计方法，张琪主编，石油大学出版社，2000年。1、采油工艺原理，王鸿勋、张琪主编，石油工业出版社，1989年 2、升举法采油工艺（卷1、卷4）布朗主编，石油工业出版社。 3、水力压裂原理，王鸿勋主编，石油工业出版社，1987年。 4、油气井动态分析，MGolan，C.H.Whitson，石油工业出版社。,油气田开发与开采课程内容,