油气田开发工程是一门认识油气藏、综合运用现代科学技术开发油气藏的学科。它不仅是方法学,而且是指导油气田开发决策的学科。油气田开发工程是在油藏描述建立地质模型和油藏工程模型的基础上,研究有效的驱油机制及驱动方式,预测未来动态,提出改善开发效果的方法和技术,从而达到提高采收率的目的。
一、油气田的早期评价从发现油气田或一个构造到拥有若干口评价井,并取得相应的钻井、测井、试油、分析化验以及地震资料后,需要进行油气田的早期评价和开发可行性研究。可根据具体情况做出若干开发试验设计(又称先导性试验),为油气田是否全面开发提供依据。评价包括构造、油气水分布、油层和流体物性、油田压力系统、驱动类型及采收率研究等。
二、油气田的开发设计与全面开发油气田基本探明,有了可靠的开发储量后,即可进行油气田的开发设计,主要内容有:
(1)进行油气藏描述,建立油气藏的实际地质模型。要求将勘探直至设计前已完钻井的各种资料及信息进行全面的分析研究。搞清储集层状况、构造、断层的位置及几何形态、深度、油气水分布、各项地质参数如孔隙度、渗透率、饱和度、油层真实厚度、含油气面积、各小层分布及储量大小、各区域井的产能大小和含油层位等。
(2)选择合理的开采方式。确定一个油气田是利用天然能量开发,还是依靠人工补充能量(如注水或注气)开发;生产井以自喷方式还是以机械采油方法生产,这些取决于该油气田的地质、工艺特点及经济效益等方面的因素。对特殊的油气田要采用特殊的方式进行开发。如高粘度稠油油田可采用注蒸汽、燃烧油层或化学方法开采,埋藏不深的高粘油还可采用矿坑开采。
(3)合理划分开发层系。许多油气田是由多油藏或多油层组成。是多层联合开采还是分层开采?是自上而下还是自下而上或是同时开采?这需要考虑把哪几个相近的油层组合在一起开采比较合理。
(4)部署井网。一般一套油层的组合需要单独钻一套井网。在布置井网时要考虑到几套井网之间的互相转换,还要考虑到今后的加密问题。井网密度取决于油田产量的要求。由于所有的井都在同一个水动力场中,井与井之间将会发生干扰。油藏总产量并不是随着井数的增长而成正比的增长,而是一种逐渐变缓的递增函数。因此,有一个合理井网密度的问题。
(5)确定油气田合理的开发速度及生产水平。
(6)采用油气藏数值模拟等方法对各种开发方案进行计算,以便对比各项开发指标。
(7)确定油气田钻采工艺及测井技术。
(8)结合地面设施,全面进行经济技术指标的分析和对比,选择出最佳的开发方案。
(9)制订方案实施细则。包括注采井钻井及投产次序、时间,油田的增产措施及开发过程监测等内容。在油气田开发设计方案的基础上,确定井的完成方式并制订实施方案。此外,还要根据产量的要求,制订出油田的年生产方案。
三、方案调整认识地下情况往往不是一次能完成的。井钻得越多,资料信息越丰富,对地层的认识就越清楚。对油气藏的地质构造、形态、断层、含油层系的认识总是在不断修正和完善。油气田与相对静止的固体矿藏不同,应以运动的观点来了解地下油气水的分布。对于流体,任何相邻处的流失都会引起整体的变化,应从水力联系上考察它在不同时期的变化。此外,在油气田的整个开发期内,油气田的增产措施随着科技进步而发展。经济效益也随着时间、市场的变化而有所改变。因此,油气田开发过程中要对油气藏进行动态监测。不断分析生产情况,根据油层变化进行开发方案的局部或全面调整,以提高油气田的最终采收率。
四、提高采收率油田进行人工注水或注气等称为二次采油。注水、注气后期,井的注采比越来越高,石油产量越来越低。此时,应不失时机地制订出三次采油、四次采油方案,进行地面和地下调整,以利于进一步提高油田的采收率。