《油气田开发方案设计》

中国石油大学（北京）远程教育学院

期末考试

《油气田开发方案设计》

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一、题型

本课程考核题型为论述题，10选5题。每题20分，试卷总分100分。

二、题目

1、论述开辟生产试验区的目的、任务、内容和原则。

提示：参见教材第一章，结合自己的理解全面阐述生产试验区的各项内容。2、详细论述油气田开发的方针和原则，以及编写油气田开发方案涉及到的各个方面的内容。

答：油田开发方针和基本原则

我国油田勘探开发应遵循的方针是：少投入；多产出；确保完成国家原油产量总目标。

具体遵循的原则是：

1、在详探的基础上尽快找出原油富集规律，确定开发的主要油层，对此必须实施稀井广探、稀井高产和稀井优质的方针。尽快探明和建设含油有利地层，增加后备储量和动用储量

2、必须实施勘探、开发、建设和投产并举的方针，即边勘探、边建设、边生产的方针

3、应用在稀井高产的原则下，实行早期内部强化注水，强化采油，并且向油层展开进攻性措施，使油田长期高产稳产。

油田开发的核心是采油和采气

一个含油构造经过初探发现具有工业油流以后，接着就要进行详探，并逐步深入开发，油田开发就是依据详探成果和必要的生产性开发实验，在综合研究的基础上，对具有工业价值的油田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，并对油田进行建设和投资，使油田按预定的生产能力和经济效果长期生产，直至生产结束。

一个油田的正规开发经历三个阶段

1、开发前的准备阶段：包括详探、开发实验等选取代表性的面积，选取某种开发方案，提前投入开发，取得经验，指导全油田的开发工作。主要任务是研究主力油层的分布，厚度和储量，孔隙度的大小和非均质的情况井网研究、生产动态规律研究确定合理的开采工艺

2、开发设计和投产，其中包括对油层的研究和评价，全面布置开发井，注采方案和实施。

3、方案实施过程中的调整和不断完善，由于油气埋藏在地下，客观上造成了在油田开发前不可能把油田的地质情况都认识得很清楚，这就不可避免地在油田投产后，会在某些方面出现一些原来估计不到的问题，使其生产动态与方案设计不符合，加上会出现对原来状况估计不到的问题，使其生产动态与开发方案设计不符合，因而我们在油田开发过程中就必须不断地对开发方案进行调整。

油田开发的整个过程也就是一个对油田不断重新认识及开发方案不断调整和完善的过程。

在编制开发方案时，应对以下几方面的问题作出具体规定

1、确定采油速度和稳产期限

一个油田必须以较快的速度生产以满足国家对石油的需要。但同时对稳产期或稳产期采收率有明确的规定。它们必须以油田的地质条件和工艺技术水平以及开发的经济效益为出发点。一般的稳产期采收率应满足一个统一的标准，即大部分的原始可采储量应在稳产期采出来。

2、规定开采方式和注水方式

在开发方案中必须对开采方式作出明确的规定，是利用什么驱动方式采油以及开发方式如何转化（如弹性驱转溶解气驱再转注水、注气等）。如果决定注水，应确定早期还是后期注水，而且还必须明确注水方式。

3、确定开发层系

一个开发层系，应是由一些独立的上下有良好隔层，油层性质相近，驱动方式相近，并且具有一定储量和生产能力的油层组合而成。每一套开发层系应用独立

的一套井网开发，是一个最基本的开发单元，当我们开发一个多油层油田时，必须正确地划分和组合开发层系。一个油田要用那几套开发层系，是开发方案中一个重大决策，是涉及油田基本建设的重大技术性问题，也是决定油田开发效果的很重要的因素，必须慎重考虑和研究。

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水系统。对于多油层大油田，在通常情况下应包括如下几个方面：

a、基础井网的布置

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。它们是进行开发方案设计时作为开发区油田地质研究的井网。研究基础井网时要进行准确的小层对比工作，作出油砂体的详细评价，进一步为层系划分和井网布置提供依据

b、确定生产井网和射孔方案

根据基础井网，待油层对比工作作完以后，全面部署各层系的生产井网，依据层系和井网确定注采井井别并编制方案，进行射孔投产。

c、编制注采方案

在全面打完开发井网以后，对每一个开发层系独立地进行综合研究。在此基础上落实注采井别，确定注采层段，最后依据开发方案的要求编制出注采方案。

d、确定合理的采油工艺技术和增注措施

在方案中必须对油田的具体地质开发特点，提出应采用的采油工艺措施，尽量采用先进的工艺技术，使地面建设符合地下实际情况，使增注措施能充分发挥作用。

从以上可以看出，合理的开发步骤，就是如何认识油田和如何开发油田的工作程序。

3、论述如何建立油气田开发方案综合模型。

答：常规地质模型的建立技术流程为三级两步建模：

三级：单井地质模型；二维地质模型（平面、剖面）；三维地质模型。

两步：储层骨架模型的建立；属性模型的建立。

（一）单井地质模型

单井模型：用来研究井剖面上砂体的厚度、韵律特征、物性变化及其剖面非均质

性。

模型目的：建立单井模型就是把井筒中得到的各种信息，转换为所需的开发地质的特征参数，尽可能地建立每口井表示各种开发地质特征的一维柱状剖面。

九项属性和参数：

划分：渗透层、有效层、隔层；

判别：产油层、产水层、产气层；

参数：渗透率、孔隙度、流体饱和度。

流动单元定义：为横向上和垂向上连续的具有相似的渗透率、孔隙度和层理特征的储集层，在该单元的各部位岩性特点相似，影响流体流动的岩石物理性质也相似。这里的岩石物理性质，主要是指孔隙度和渗透率。建立把各种储层信息转换成开发地质特征参数的解释模型。

在单井模型的建立中，测井资料是其主要的信息来源，同时结合岩芯分析与化验、试油、试采资料，难点为渗透率的解释。

根据油藏的“四性”关系，选择合适的测井信息，建立简易的解释模型，提高测井解释精度。测井解释结果仍然要用岩芯、测试等直接资料来标定和检验

单井地质模型分以下几个步骤来完成：

1、标识砂层在剖面上的深度及砂层厚度－－测井。

2、在砂体内部按物性特征进行细分段。

①同一小段内部物性基本一致或差别很小；

②相邻小段的物性有较明显的差别；

③分段不能太薄或太厚。

3、在各小段上标识厚度并计算其平均孔隙度、渗透率。

4、夹层的划分。按照小段物性特征，用一个地区的物性下限截止值作为标尺，划分出层内夹层。

5、计算并标识砂层的平均物性－－二次加权平均。

6、标定油、气、水层－－测井解释成果，试油结果。

二维地质模型是表示两度空间的非均质模型，包括平面模型和剖面模型两种类型。

1．平面二维模型（层模型）

所谓层模型，实际上是单层砂体的平面分布形态、面积、展布方向、厚度变化和物性特征的综合体。对于块状砂体油田，这一模型可以不建立或只进行粗略的表征；而对于层状油藏，这一模型的建立则显的尤为重要。

2．剖面模型

剖面模型是反映层系非均质性的内容，包括：各种环境的砂体在剖面上交互出现的规律性，砂体的侧向连续性，主力层与非主力层的配置关系，以及各种可能的变化趋势等内容。

（三）三维地质模型

在三维空间内描述储层地质体及储层参数的分布，就是在储集体骨架模型内定量给出各种属性参数的空间分布。建立地质模型的核心问题是井间参数预测，如何依据已有井点（控制点、原始样本点）的参数值进行合理的内插和外推井间未钻井区（预测点）的同一参数值。

（1）储层骨架模型的建立储层骨架模型是在描述储层构造、断层、地层和岩相的空间分布基础上建立起来的，主要表征储层离散变量的三维空间分布。

储层骨架模型是由断层模型和层面模型组成。

建模一般是通过插值法，应用分层数据，生成各个等时层的顶、底层面模型，然后将各个层面模型进行空间叠合，建立储层骨架模型。

（2）属性模型的建立

属性模型是在储层骨架模型基础上，建立储层属性的三维分布。

对储层骨架模型（构造模型）进行三维网格化，然后利用井数据和地震数据，按照一定的插值（或模拟）方法对每个三维网格进行赋值，建立储层属性的三维数据体。

三维空间赋值的结果形成一个三维数据体，对此可进行图形变换，以图形的形式显示出来。

储层属性：

1.离散的储层性质—沉积相、储层结构、流动单元、裂缝积相

2.连续的储层参数变化—孔隙度、渗透性、含油饱和度

4、论述油藏不同驱动方式的开采特征。

提示：参见教材第五章，结合开采特征曲线进行论述。

5、详细列举一种地质储量的计算方法。

提示：参见教材第六章，列举一种自己熟悉的储量计算方法，对其涉及到的各项参数分别进行阐述。

6、论述油气田的各类非均质，并提出有针对性的解决方案。

提示：参见教材第七章，阐述流场非均质和流体非均质的特点，结合实际提出各种开发对策。

7、论述合理划分与组合开发层系的目的、意义与原则。

提示：参见教材第七章，结合自己的理解全面阐述。

8、论述油田注水的意义及如何确定注水时间、注水方式和部署井网。

答：一、油田注水生产概述

(一)油田注水的意义和方式

1．油田注水的意义

油田投入开发后，如果没有相应的驱油能量补充，油层压力将随着开发时间，逐渐下降，引起产量下降，使油田的最终采收率下降。通过油田注水，可以使油田能量得到补充，保持油层压力，达到油田产油稳定，提高油田最终采收率的目的。

2．油田注水方式简介

根据油田面积大小，油层连通情况，油层渗透性及原油粘度等情况，可选择不同的注水方式。

(1)边外注水

在含油层外缘以外打注水井，即在含水区注水。注水井的分布平行于含油层外缘，采油井在含油层内缘的内侧，并平行于含油内缘。边外注水对于面积不太大、油层连通情况好、油层渗透性好、原油粘度不大的油藏比较合适。

(2)边内注水

鉴于边外注水不适合大油田，提出边内注水方式，即在含油范围内，按一定方式布置注水井，进行油田开发。边内注水又分以下形式：

①行列式内部切割注水：即用注水井排将油藏人为地分割成若干区，每个区是一个独立的单元，在两排注水井之间布置成排的油井。

②环状注水或中央注水：注水井呈环状布置在油藏的腰部，所以又称腰部注水，

适用于面积不太大，油藏外围渗透性变差，不宜边外注水的油藏。如边外渗透性好，也可以同时配合以边外注水。

③面积注水：注水井和生产井按一定几何形状均匀分布方法为面积注水。它是一种强化注水的方法。

按注水井与生产井的井数比例和相互配布位置的不同，可构成不同的注水系统，如三点法、四点法、五点法、九点法等等，这种方法注水可使一口生产井受多口注水井的影响，采油速度比较高。

(二)注水井布井方法及井身结构

1．注水井布井方法。根据油田开发方式及注水方式，选择最合适的布井系统。

(1)网状布井。网状布井分为三角形井网和正方形井网两种。两种形式比较，在同样面积上，用同样大小的井距布井，三角形井网的井数比正方形井网多15．4％。

(2)排状或环状布井系统。这种布井系统适合用于水压驱动方式的油藏，水、气混合驱动方式的油藏，油层倾斜角陡的重力驱动方式的油藏以及采用排状或环状注水及顶部注气的油藏。网状和排状布井系统有时也结合起来用。

2．注水井井身结构

注水井井身主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管等组成。导管用来保护井口附近的地层，一般采用螺纹管，周围用混凝土固定。表层套管用以封隔上部不稳定的松软地层和水层。技术套管用以封隔难以控制的复杂地层，保证钻井工作顺利进行。油层套管的作用是保护井壁，造成油气通路，隔绝油、气、水层，下人深度视生产层层位和完井的方法来决定。一般采用4″～6″套管。

二、注水井生产安全技术

(一)注水井投注及安全技术

注水井从完钻到正常注水，一般要经过以下几个步骤。

1．排液：排液的目的是为了清除井地周围和油层内的“赃物”；在井地附近造成适当低压带，另外靠弹性驱动可采用一定的油量。排液时应做到以下几条：

(1)排液的程度以不破坏油层结构为原则，含砂量应控制在0．2％以内。

(2)排液前，必须测井压及井温以便为试注提供依据。

(3)油水边界外的注水井排液时，要求定时取水样和计算产水指数。

(4)应以排净井底周围的“污物”为目的，同时，还要确定注水的排液时间。2．洗井：注水并排液结束后，在试注之前，应进行洗井。目的是为了把井底的腐蚀物、杂物等冲洗出来。避免油层被脏物堵塞，影响试注和注水效果。

2．注水井洗井

(1)注水井洗井：新注水井排液后，试注前要进行洗井。注水井注一段时间，也要进行洗井，通过洗井，使水井、油层内的腐蚀物、杂质等赃物被冲洗出来，带出井外。避免油层被赃物堵塞，影响试注和注水效果。一般在以下几种情况下，必须洗井：

①排液井转入注水前(试注前)；

②正常注水井、停注24h以上的；

③注入水质不合格时；

④正常注水井，注入量明显下降时；

⑤动井下管注后。

洗井方法一般分正循环和反循环或称正洗和反洗。即洗井水由油管进入，从套管返出地面为正洗，反之，为反洗。对于下封隔器的注水井只能反洗。

(2)洗井水对环境的影响：注水井洗井用水量一般需几十立方米，洗井放出的污水，对没有洗井水回收管线的油田，通常直接排放流人大地，或放进水池里，对环境影响很大，特别是人口密集区或农田，情况更为严重。近年来，油田洗井研究出专门用于注水井洗井处理装置，由水处理车将洗井出口的污水直接处理，循环洗井，直到出口水水质合格为止，这样避免了洗井水外排对环境的污染，并减少水资源的浪费。

3．注水井增注

在一个注水系统中，由于地质情况的差异，注水井洗水能力各不相同，注水压力相差较大时，一般采用提高注水泵泵压，调整注水井阀门，控制注水井的注水压力和排量。当少数井需要高压时，在满足多数井的压力需要情况下，对高压注水井则采用单井或几口井增压方法解决，这样可提高注水系统效率，减少能耗。根据注水井压力和排量，选择合适的增压泵，将注水站提供的已具有相当压力的水，再次升压，保证注水井的需要。

4．注水系统设备腐蚀和防腐

(1)注水井对设备的腐蚀：任何金属设备都存在腐蚀问题，而在注水系统中，金属设备直接同注入的水接触，腐蚀尤为严重。注水系统的金属设备腐蚀，主要形式为电化学腐蚀。电化学腐蚀有可分为全面腐蚀和局部腐蚀，不论那种腐蚀，都减弱了金属的机械性能，都将给设备带来危害。在注水系统中，水中溶解氧、二氧化碳、硫化氢、溶解盐类等含量，直接影响金属设备的腐蚀，还和水的温度和流量有关。

(2)注水系统的防腐技术：解决注水系统腐蚀的主要技术有以下几种。

①设备合理选材或进行特殊处理。例如，可以采用耐腐蚀的合金材料或非金属材料，如不锈钢，工程塑料和玻璃钢等，代替一般的碳钢。同时，对碳钢材料采用防腐处理法，如水泥砂浆衬里，玻璃钢衬里或其他防腐涂料等方法，都可以有效的缓解水对设备的腐蚀。

②改变介质状态。可采用各种方法降低注入水中溶解气体(如H2S、CO2，O2等)的含量，改变pH值，使其更接近中性，使注水水质达到规定的标准，同时，应尽可能降低水的温度。

③阴极保护。应用电化学原理，使足够量的电流通过浸于水中的金属，以阻止设备的腐蚀。

④投化学药剂。即在注入水中，投加缓蚀剂，以抑制腐蚀。

9、论述油气藏开发方案的经济评价原则。

提示：参见教材第十章，结合自己的理解进行论述。

10、论述如何做好油气藏经营管理，分析油气藏经营管理失败的原因、存在的问题及应对的建议。

答：①油气藏经营管理的提出原因；

随着油气田开发的技术难度、投资额度和风险程度的日益增加，世界石油工业呈现出如下总体发展趋势，即能力过剩占主导地位，石油的需求增长适中．而世界石油储量增长减缓，环境保护费用递增，国际原油市场疲软，油价偏低，波动性起伏很大出于对这些因素的考虑，油公司越来越重视盈利率，尽量减小石油勘探开发成本，优化油气田的开采。在广泛采用新技术和新方法的同时，油公司积极寻求一种新的灵活的具有商业观点的管理模式，以求得最佳的经济效益—“油藏

管理”（多学科团队）在这种技术革命要求的大背景下应运而生。

②油气藏经营管理的意义；

降低成本；技术创新程度增强；培养人才；提高工作效率；提高采出程度；提高经济效益；增大了开发前景；注重系统协调；突出了团队价值；责权利得以明确。

③油气藏经营管理的时机；

油气藏经营管理始于油气田的勘探发现，终于油气田的废弃，贯穿于油气田开发的各个阶段。

④油气藏经营管理的组织机构；

由“学习型扁平式”的组织结构取代了传统的“金字塔型层状”结构。多学科油藏经营团队在职能部门和生产经理的领导下工作。职能部门主要负责指导和工作情况评价，生产经理负责把握团队工作研究方向和商机；团队成员对生产经理和职能部门领导负责。这种组织形式强调多学科间的协同作用，加强了不同专业间的横向联系。它使不同专业人员在不同领域，不同层次上进行互补，最大程度地利用各种专业信息。油藏经营团队成员中不仅要发挥自身的专业职能作用，同时还要对相关的专业工作予以协助配合，从而求得整体业绩大于局部之和的效果。

⑤油气藏经营管理的工作模式；

旧体制下油公司的油藏开发工作模式宛若接力赛，这种单一进程的工作模式往往可能由于某个环节的失误而影响油气田开发效果。新体制下的油藏经营管理体制工作模式宛如篮球赛，它将油藏作为一个独立的开发、经营管理单元。在油藏开发过程中，多学科专业人员共同参与油田开发的各项决策，实现地质-工程-经济-经营管理的协同化和实施制定油藏经营计划，以获取最大的油田开发经济效益为最终目的。

⑥油气藏经营管理的团队分工；

团队成员具有双重角色。一是其专业职能主角，即团队成员的本职工作；二是在团队协同作用中的配角，即团队成员的协同工作。成员自身专业技能、业务素质固然重要，但其协同性、创新性的个性不可忽略。只有将各类素质和作用的人才集中起来，使团队具有团结协同的工作氛围，充满活力和生气的工作作风，才能取得高效率高质量的工作成果。

⑦油气藏经营管理的失败原因；

1、井、地面设备、油藏没有被看作是一个有机结合的系统，没有用平衡的方式对待所有的组成部分；

2、油藏管理项目组工作不协调；

3、起步过晚；

4、缺乏维护；

5、没有把握油藏经营管理的过程。

⑧油气藏经营管理的总体理念；

系统协同工作、动态中的管理、高新技术的支撑、综合效益的最大化。把握理念、改变方式。

⑨油气藏经营管理的存在问题；

⑩油气藏经营管理的发展趋势和建议。

团队工作模式将进一步加强；地球物理技术倾向于发现隐蔽油藏；数据存储和检索将更加便捷和迅速；油藏动静态结合软件和含有高度智能化软件的研制与应用。