注水开发油藏管理与油藏动态分析.ppt

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1、注水开发油藏管理与油藏动态分析,西安石油大学 林加恩,前 言,油田注水开发过程中的问题： 1、如何更加有效地实现油田整体开发水平的提高， 达到降低递减率？ 2、如何有效地进行油田注水开发分析与管理？ 3、如何高效地进行注水开发中的资料采集及管理？ 4、如何确定注水开发指标及把握注水开发技术政策 界限？ 5、一套合理的油田注水开发方案应考虑那些方面？,一、油藏管理 二、油藏监测与资料采集、分析和管理 三、油藏评价、油藏描述与油藏模型 四、注水开发管理 五、油藏监测与管理应用系统,目 录,一、油藏管理,1.1 油藏管理的内涵 在英语中,对Reservoir Management的定义一般为“正确地

2、应用各种措施以从油藏获得最大利润”。这里包括了技术领域的和非技术领域的手段。 油藏管理(油藏经营管理）是油气田开发管理的重要组成部分，油气藏管理的最突出特点是多学科协同的工作，它的主要任务就是在精细描述与认识油气藏的基础上，通过优化的工程设计与实施，达到经济高效地油气田开发与生产。,Reservoir Management 油藏管理,探测与认识,措施,油藏管理的最突出特点是多学科协同的工作,石油界所面临的挑战,近年来，油气田开发的难度越来越大： 低渗透和特低渗透等复杂的油气藏 更加复杂的工艺技术 答案的不唯一性不确定性 产生越来越多的各种信息(大数据体) 进行勘探和开发决策，所面临的挑战：勘探

3、和开发决策是高投资、高风险; 风险来自于地质、方案编制、采油生产以及经济环境各个方面。,1.2 油藏管理的基本要素,经营管理的对象要素 经营管理的技术要素 经营管理的环境要素,1.3 油藏管理的基本过程,确立目标、制订方案、方案实施、实施过程 的监测与评估以及方案的调整和完善 。,模拟模型 (黑油, ,凝析， 组分, 热采）,集成,油藏管理决策,生产数据,油藏管理过程,1.4 油藏管理一体化组织方式,多学科综合研究方法 油藏管理的综合技术(综合治理) 一体化协作的优势,油藏经营管理的组织方式,油藏一体化研究的组织方式,（1）多学科综合研究方法 成功的油藏管理需要采用多学科综合研究方法， 综合研

4、究组的成员必须协作工作，以确保管理方 案的制定和执行。只有跨越学科传统界限，并综 合利用各学科的功能，才能更好地利用公司的资 源，实现共同的目标。协同工作和研究组的概念 是地质科学与工程协作的基本组成部分，它涉及 到人力、技术、手段和数据。,（2）研究重点的改变,传统的：他们工作相互独立，各学科中，专业人员都会提交一份与他们的专业经验和时间要求相适应的最佳研究成果。在这种方式的研究工作中，“最佳的分析”就意味着可以获得“最佳成果”。 一体化的：项目负责人的作用,一体化的,1.5 油藏提高采收率技术,油藏监测技术（地震、录井、测井、试井 ） 油藏描述与建模技术（地质研究技术（盆地经验与模拟） 油

5、藏工程 （油藏数值模拟技术、生产动态分析技术、经济评价技术） 钻井工程 采油工程 （提高原油采收率技术） 地面工程 炼油化工 油气销售,石油工业上游产业技术,石油工业下游产业技术,“监测与地质相结合，勘探与开发相结合”,油田注水开发方案编制,油田注水开发总体建设方案,地质模型,经济效益,地质的不确定性会导致经济的不确定性！,水驱油藏提高采收率的技术关键问题,油藏管理,-剩余油分布,油气藏地质模型,油藏数值模拟动态显示,确定剩余油气饱和度,Basis of Reservoir Simulation: Input and Output 数值模拟基础： 输入信息-与输出信息,一、油藏管理 二、油藏监

6、测与资料采集、分析和管理 三、油藏评价、油藏描述与油藏模型 四、注水开发管理 五、油藏监测与管理应用系统,目 录,油藏管理方案的编制需要进行的工作： 数据采集和分析、 油藏地质研究、 注水开发策略的制定 数值模型研究、 产量和开采指标预测 开采设施和装备需求 经济优化评价 管理部门的认可。,二、油藏监测与资料采集、分析和管理,油藏管理的基本过程,地质的不确定性会导致经济的不确定性！,资料采集处理流程图,2.1 油田勘探开发程序,油气田勘探开发的二个阶段一个过程： 勘探阶段：勘探石油、天然气 开发阶段：提高石油、天然气采收率 油气藏管理：提高勘探开发效益,资料的采集和分析,2.2 石油、天然气勘

7、探阶段资料内容,勘探油气方法形成：要寻找深埋在地下几千米的油气田资源，的确不是一件容易的事。人们经过不断的试验和总结，通过吸取和引用了许多其它学科的技术、理论，才建立了一整套油气勘探的方法和技术体系。 勘探油气的方法主要有四类： 第一类是地质法； 第二类是物探方法； 第三类地球化学方法。 第四类是钻探法。,2.3 石油、天然气开发阶段内容,（1）试井（增加了井间干扰试井和多井系统试井技术） （2）生产测井（套管井）（包括WFT-电揽地层测试） （3）井间监测技术 示踪剂测试（井间监测和单井监测） 电位法井间监测 井间地震勘探（井下震源和单井地震成像） 微地震监测技术（微地震成像监测水力压裂）

8、水驱前缘测试 （4）生产动态分析（取样、PVT分析和油藏工程等）,2.4 资料管理,资料类型： 1、数据资料，地震及地球化学资料、钻井录井资料、测井资料、 生产资料和分析化验资料等 2、实物资料：岩心、切片、油水气样、照片等。 油藏管理工作需要和计算机技术的紧密结合 在网络提供了一个传递数字资料的有效工具的同时,今天，数据的检索和储存对石油工业提出了一个重大挑战。 现存的问题主要是： （）来自不同学科的软件和数据集的不相容性； （）数据库通常相互不能传递。,油藏资料明细分类表,不同油藏动态分析方法所需要的资料,一、油藏管理 二、油藏监测与资料采集、分析和管理 三、油藏评价、油藏描述与油藏模型

9、四、注水开发管理 五、油藏监测与管理应用系统,目 录,三、油藏评价、油藏描述与油藏模型,3.1 油藏描述定义 油藏描述，有人也称作储集层描述，它是来自英文 Reservoir Description 油藏表征 Reservoir Characterization 油藏评价 Reservoir Evaluation 油藏描述是对油藏各种特征进行三维空间的定量描述和 表征以至预测。油藏描述的最终成果是建立反映油藏圈 闭几何形态及其边界条件、储集特征和渗流特征、流体 性质及分布特征的三维或四维油藏地质模型。,（）储层岩石的骨架性质，如岩石的压缩性、孔隙度、 渗透率、孔隙大小分布及表面积等。 （）储层

10、中的流体特性，如流体质量、密度、压缩性、 粘度及其组分等。 （）流体与岩石的综合特性，如相渗透率、润湿性、 毛细管压力特征和流体的饱和度分布等。 （）储层的构造特性，如储层厚度、深度、范围大小、 倾斜度和孔隙裂缝的发育程度及其分布情况等。 （）储层能量大小，如储层压力、温度和流体储藏量 等。,油藏描述信息内容（储层基本特性）,近20年来油藏描述发展迅速、总体上看可分为三个阶段。 1、以测井为主体的油藏描述 2、多学科协同油藏描述发展阶段 3、多学科一体化描述技术现代油藏描述,3.2 油藏描述发展现状,现代油藏描述通常可由四个子系统构成：即地质描述子系统、测井描述子系统、地震描述子系统和油藏工程

11、描述子系统。四个子系统在同一平台上共同作业，随时交流，充分实现资源共享。,3.3 油藏模型,1、油藏模型分类：概念模型、静态模型和预测模型。 2、地质模型建立方法: 确定性建模方法 随机建模方法 3、建立储层地质模型必须遵循的三步建模程序： 建立井模型（每口井的一维柱状剖面） 建立层模型（储集体的格架，用一系列相互平行 的等距面，把储层划分成数量巨大的空间网块） 建立参数模型（各项属性的三维空间分布，利用 一定的插值模型对每一个空间网块赋值，形成三 维数据）,现代油藏描述过程,模拟模型 (黑油, ,凝析， 组分, 热采）,集成,油藏管理决策,生产数据,油藏管理过程,3.4 多学科一体化油藏描述

12、方法,3.4.1 什么是一体化? 由于一体化创造了一个更加完整或者协调的整体，所以被认为是 一种产生极大价值的变化过程。 3.4.2 系统思维 研究对象： 是一个越来越复杂化的油藏;是一个越来越动态化的油藏. 在一场巨大而复杂的变化中 如何透过局部把握整体？如何在动态中认识本质？ 3.4.3 信息资料的一体化 信息资料的一体化意味着去确认各种差别，认识每一类信息的相 对意义和作用，并去调查一切可能协调这些数据的方式。这将 允许我们对于能够代表油藏的特征做出最佳选择。,各种测试的探测距离,3.4.4 油藏描述的准确度和精确度,准确度-意味着所测量的真实值与实际情况的符合程度； 精确度-指测量的重

13、复程度。 一方面：一般地单一类型数据的使用将不会获得最佳结果； 另一方面：将不同来源的独立数据综合一体化可能性将有助于提供可靠而客观的油藏参数。 饱和压力确定：（1）实验测试，（2）由生产数据估算。,3.4.5 油藏描述的复杂性和准确性,对于复杂化的一个循环的分析，提出了与一体化过程相关的2个重要观点： （1）一项特殊工作复杂等级的增加并不见得就会使 总体结果的准确性提高； （2）提高的准确性并不能自动保证与所研究的目标 一致化。 一体化研究中的“最佳工作”的含义： 当从事一项一体化研究时，不要为了追求某些 不必要的细节或者精确度而浪费人力和技术资 源，因为这种精确度除了使研究本身复杂化之 外

14、别无用处。 必须根据研究的整体目标来确定研究的精确度。,基质岩块(Km,m),裂缝系统 (Kf,f),Kf Km，裂缝是主要的流动通道,m f，基岩是主要的储集空间,双孔油藏的概念及其物理模型,油藏非均质性的试井评价基础,3.5 基于试井的油藏描述方法,均质储层,低渗透非均质储层,注水井压力落差试井曲线（受生产井干扰）,注水井压力落差试井曲线（受生产井干扰）,吴旗区块 旗14-9 -注水井关井测试曲线,出现典型的邻井影响的压力曲线特征- 注水井受到注水井产生严重干扰的特征,压力曲线图后期上翘表明受到注水井产生严重干扰的特征,精细地质模型中应用流线方法进行 不稳定压力分析,a和b为压力扩散时间,

15、c和d为示踪剂扩散时间,8口生产井均质模型与前面渗透率分布模型的压力曲线对比图,基于静态资料（测井和地震）的油藏模型,10口井试井的压力数据历史拟合结果油藏模型,监测信息（试井数据与生产数据）在油藏模拟中的集成应用,e.g., meander channel,Sinuous bodies,Transverse Cross-sections,COMPLEX SANDSTONE BODIES,河道油藏的动态描述,MEANDERING CHANNEL河道油藏,中石油现代油藏管理示范工程 -大港油田注水开发提高采收率导向项目,3.6 典型案例,名 称 规 格 功 用 Geoframe 工作站版 测井及

16、地震解释 Forward 微机版 测井解释 Landmark 工作站版 地震解释、储层预测 STORM 工作站 三维建模 GOCAD 工作站微机 三维建模 LLG 工作站 测录井地质解释 LAS系统 微机 测井处理及解释 VIP 工作站 数值模拟 EXPRESS 工作站 成像测井解释 ECLIPSE 微机 数值模拟 CMG 工作站微机 数值模拟,3.6 油藏描述软件,一、油藏管理 二、油藏监测与资料采集、分析和管理 三、油藏评价、油藏描述与油藏模型 四、注水开发管理 五、油藏监测与管理应用系统,目 录,四、注水开发管理,注水开发管理包括了以油藏工程和采油工程为主体的多学科专业协作。从油藏管理的

17、角度衡量，注水管理的基本内容应该包括如下几个方面： (1)油藏特性描述，包括纯油区和油水过渡带边界的划定，地质储 量确定等； (2)不同开采阶段采收率、可采储量的估算及其在储层分布中的确 定； (3)监测资料的采集和井网动态分析，包括生产测试、监测油藏压 力、监测注水特征和注水效率； (4)考虑注水和采油井的配产和配注量、压力和流体剖面； (5)注水质量和水处理； (6)地面设施的维护和运行动态； (7)建立油藏管理信息系统和进行动态控制； (8)进行成本核算。,中石油油田开发管理纲要,油藏工程管理规定 钻井工程管理规定 采油工程管理规定 油田地面工程管理规定,注水开发系统,油藏注水系统的主要

18、监测内容,油藏注水系统的主要监测内容（1）,、对油气藏的监测 (1)井网平衡监测及注采控制，包括压力监测（液面测试、压力恢复试井、压力降落试 井和系统试井），计量监测（油、气、水、含水、气油比）； (2)油层的动用状以及剩余油分布的监测，包括平面以及垂向波及效率、重力分异、指进现象和推进现象的监测， (3)裂缝连通性及高渗透率层段大孔道的监测，包括单井和井间示踪剂监测； (4)注入的体积倍数监测； (5)注水方式的调整和转变； (6)利用观察井和监测井； 、对油、水井的监测 (1)目的层内吸水产夜状况，包括裸眼井及下套管井，温度测试及转子流量计及示踪剂生产测井或者监测； (2)固井质量监测和检

19、查； (3)井筒的原生裂缝以及压开裂缝的监测； (4)射孔孔眼堵塞情况和油层伤害情况监测，利用霍尔曲线分析井底堵塞以及增产措施效果等； (5)井下管柱和设备的工作状况，包括抽油机抽空条件的监控； (6)腐蚀和结垢情况监控。,油藏注水系统的主要监测内容（2）,.注水开发设施监控 （）采油注水设施及设施监控； （）监测设备的工作状况和维护。 （）地面设备的工作状况； .水源系统监测 （）水中存在的腐蚀性溶解气（，和）、矿物、细菌生长、 溶解固体、悬浮固体、浓度和组分、离子分析、值； （）腐蚀性（腐蚀试片和腐蚀率监测）、油含量（水中的分散油或浮化的油）、 硫化铁； （)水源井、注水井以及注水系统中的

20、几个控制点的资料定期采集，进行现场 或实验室分析。,储层的敏感性类型,应力敏感性开采作业破坏地层的应力场平衡，使储层渗流通道变窄或产生裂缝，使渗流能力下降或窜流，产生应力敏感性。 结垢不配伍的流体侵入储层、以及注采系统温度场、压力场变化、溶液蒸发（气井）等原因，原有的沉淀溶解平衡被破坏，因而生成有机沉淀（沥青、石蜡）或无机沉淀（CaCO3,CaSO4,BaSO4,FeCO3），这就是储层的结垢问题。 酸敏性或碱敏性外来流体进入储层，并与储层矿物发生化学反应，如碱水驱中的碱溶或酸化作业中的酸溶，由于反应产物的沉淀以及胶结物被溶解产生的碎屑微粒堵塞孔喉，因而导致储层渗透能力的下降。 外来流体的侵入

21、造成水饱和度增加，引起水堵，或者使油气储层润湿性改变，降低油气的相渗透率，或形成高粘度的乳化液，堵塞油气储层的流动通道。 细菌堵塞，（注水中的细菌和空气在井内和地层内繁殖产生累积沉淀） 出砂；（近井壁区井底带岩层结构破坏形成的，胶结方式和胶结强度有关） 铁锈与腐蚀产物的堵塞；（注水系统中，FeS，FeCO3）。,油藏注水开发动态分析与管理内容,油藏动态分析与管理需要考虑的主要内容有以下几个方面： （1）储层的物性变化特征 （2）开发综合曲线：井数、工作制度、含水率、气油比、注入产出量 等与时间关系； （3）注水前缘图 （4）不同油田开发阶段的稳产与高产井情况 （5）稳油控制注水 （6）保持井区

22、压力平衡 （7）产出水分析 （8）吸水剖面分析 （9）采油指数与压力 （10）油井随含水上升的变化与调整，含水变化规律分析 （11）存水率、水淹状况变化 （12）储采比与剩余可采速度 （13）注水倍数与采出程度。,一、油藏管理 二、油藏监测与资料采集、分析和管理 三、油藏评价、油藏描述与油藏模型 四、注水开发管理 五、油藏监测与管理应用系统,目 录,油藏监测资料的采集和分析 Reservoir Monitering Data,模拟模型 (黑油, ,凝析， 组分, 热采）,集成,油藏管理决策,生产数据,储藏表征,油藏工程的基本技术内容,油藏工程的基本技术内容,（一）油藏工程设计基础 （二）试井分

23、析技术（油藏监测技术） （三）物质平衡方法 （四）递减分析 （五）水驱曲线分析 （六）油藏管理,油藏数值模拟技术,油藏工程的基本内容,油藏工程设计基础： 试井分析： 物质平衡： 递减分析： 水驱曲线：,水驱开发指标与水驱特征分析方法,系统发展的三个阶段,1、单一个专业信息系统 2、多专业协同工作信息系统（综合应用） 3、一体化信息系统。,1、软件产品 Swift试井分析软件平台 RMIS动态监测分析平台 2、人员队伍 石油工程、数学模型、软件编程各类专业技术人员60多人，教授、博士、专家15名。,油藏监测与管理技术中心的主要产品与服务,中国Swift试井分析软件的模型构架,试井类型： 常规试井

24、、干扰试井 流动期类型： 压力恢复、压力落差、压力降落、注入试井、段塞流 井型： 直井、斜井、水平井 流体类型： 油、水、气、多相、凝析气 坐标变量选择：5种坐标 储层渗流类型：达西流、非达西流、非牛顿流 井筒储存模型：定井筒储存；变井筒储存 表皮效应模型：定表皮，变表皮 近井储层模型：有效井径、垂直裂缝、水平裂缝、部分打开 基本储层模型：均质、双孔、双渗、三重介质、分形介质 区模型 ： 1、2. 多区 层模型： 1、2.多层 外边界类型： 无限大、直线边界、夹角断层等 顶底边界类型：上下封闭等 井网模型： 单井、多井,Reservoir Monitering Platform 构架,Runn

25、ing Way of Reservoir Management 油藏管理模式,多语言系统（中文）,多语言系统（俄文）,多语言系统（阿拉伯文）,Basis Information Platform 基础信息平台地理信息可视化图形导航,油田区块分布图,油气藏开采现状图,Production State Diagram,开发曲线,面积图,点状图,脉冲图,油藏监测资料的采集和分析 Reservoir Monitering Data,基于监测信息（试井数据与生产数据）的油藏描述与数值模拟一体化软件平台,其中“油藏监测信息网络应用软件平台”获得2005年国家科技部创新基金资助,单井资料1,单井资料2,单井资料3,数据类型 模型解释,数据类型 模型解释,数据类型 模型解释,一致性核查,一致性核查,一体化模型库,验证,验证,验证,模拟数据类型1,模拟数据类型2,模拟数据类型3,匹配成功,匹配成功,匹配成功,一致性核查,