对一个全面投入开发的油田来说,当开采条件不变、生产一段时间后,产油量必然会出现递减。为确保油田长期稳产高产,就必须依据油田实际情况,分阶段搞好开发调整。
油田开发调整的内容
1,
2,井网调整
3,驱动方式调整
4,开采工艺调整一,油田开发调整的内容第二节 油田开发调整的内容和实例开发中无天然能量补给或补给不充足的油田,随着油层压力下降,油藏能量将不能把油举至井口,需要人工举升。
在注水的水驱油田中,随着开发的进行,含水率、流动压力不断升高,
生产压差、产油量不断下降,到某一个阶段同样也需要人工举升。
一、在一个开发层系的内部,划出若干个开发层系;
二、在相邻的开发层系之中,开发较差的单层组合在一起,形成一个独立的开发层系。从经济上考虑无利的层系划分应当尽量避免。
1、层系调整井网问题主要包括井网密度井网形状注采系统的完善程度
2、井网调整
1.对于某一特定油藏,有着一个最佳的井网密度范围。
2.如果要有效注水,则每一砂体上至少要有一口注水井和生产井。 注水井与生产井间的距离 d,应小于单一砂体延伸长度 L
的 1/2
( 1)井网密度调整
1、在人工注水开发油田时一些规模较小、层系比较简单的油藏可以采用以边外注水为主的开采方式,
2、对规模较大和复杂的油田,要采用内部注水为主的开采方式。
排状注水面积注水
(2) 井网形状和注采系统调整
3.注采系统的调整 水驱油流动方向调整注入方式的调整
3,驱动方式调整驱动方式调整是根据油藏的地质条件建立技术上有效的、经济上可行的驱动方式,
同时也要考虑到产能的需要。
4,开采工艺调整开发中无天然能量补给或补给不充足的油田,
随着油层压力下降,油藏能量将不能把油举至井口,需要人工举升。而在注水的水驱油田中,随着开发的进行,含水率、流动压力不断升高,生产压差、产油量不断下降,到某一个阶段同样也需要人工举升。前者是补充压力的不足,而后者则更着重提高排液量。目前我国采用电潜泵和水力活塞泵来满足提高排液量的需要油田从自喷进入人工举升阶段,需要根据注采平衡的要求进行注水调整,包括增加注水井点和提高注入压力等。 注水井的井底压力应低于油藏的破裂压力在高含水情况下,通过加密钻井来提高面积波及系数,没有太大效果。这时侯的重点,要更多地放在改善垂向波及系数上,采用调剖技术调整吸水剖面,并与注聚合物改善驱油效率相结合。
二,多油层砂岩油藏的开发调整实例开发实践表明:在注水开发过程中,
必须不断深化对各类储层本来面貌及储量动用状况的认识。在这些认识的基础上,分阶段搞好开发调整、发展调整挖潜技术,只有把认识油田和改造油田有机地结合起来,才能使地下储量按照油水运动规律科学地分步动用起来,不断扩大注入水波及体积,
增加水驱可采储量 。
油田主要开发期,大体可分为下述 四个主要阶段,针对不同阶段,采取不同的调整措施
1,以基础井网为主的初期开发阶段
2,以细分层系为主的一次开发调整阶段
3,以,稳油控水,为目的,以结构调整和井网加密为主的二次开发调整阶段
4,特高含水期层系综合利用为主的三次开发调整阶段这一阶段的调整工作,以细分开发层系,解决层间矛盾为重点,同时随着开发技术水平的提高,将过去未投入开发,厚度为 0.2~ 0.5 m薄油层,这时也投入开发,挖掘低渗透层储量潜力,实现接替稳产,
同时使原井网老井成片转抽,减缓其产油量递减 。
1,以基础井网为主的初期开发阶段创出了小层对比方法,画出了油层剖面图、
油砂体图,建立了早期内部注水的有效开发方法采用保持和提高地层压力、自喷开采方式开发。通过放产,逐步提高高渗透率油层的注采强度以认识油藏特点、开发好主力油层、获得较高的经济效益为目标具体方法和 措施,
2,以细分层系为主的一次开发调整阶段开发措施要及时转变,开发阶段要相应转移 —
— 进入以层系细分为主的一次开发调整阶段 。
油田开采方式由自喷开采全面转变为机械抽油开采细分开发层系、解决层间矛盾为重点,
对具体区块,应通过分析来确定调整对象和细分层系。主要做法考虑了以下几点:
1) 同一层系内油层沉积条件要大体相同 。
2) 油层物性大体接近,渗透率级差一般不大于 5。 对渗透率较高的不见水井点暂不射孔 。
3) 每套层系要有独立,完整的注采系统,
水驱控制程度要达到 80% 。
4) 新老井要错开布井,改善低渗透薄层的动用状况 。
5) 每套层系平均单井可采储量要达到 (3~
5)× 104 t,单井日产油量达到 8~ 10 t以上 。
6) 以调整对象细分沉积相后的油砂体图为基础,结合吸水剖面,出油剖面,水淹层解释,
密闭取心,试油等资料,进行综合分析,确定射孔层位,使调整井初期含水大都低于 30% 。
7) 在开采中对渗透率低、产能低的油井 (包括部分注水井 ),采用多裂缝或限流法压裂提高油井生产能力,改善低渗透薄层的动用状况。
加强分层注水,搞好注水结构调整
3,以,稳油控水,为目的,以结构调整和井网加密为主的二次开发调整阶段
1) 利用分层注水技术,搞好注水结构调整 。
2) 针对油层中剩余油的分布的不均匀性,
搞好平面上的注水调整 。
3) 利用完善注采系统的新转注水井,搞好注水结构调整 。
1) 以井间及层间含水率差异为主要依据,以油井为基本单元,以优化开发区块储采结构为主要目的,制定和实现产液结构调整方案,
较好地控制了老井产量递减和全油田含水上升速度。深入进行了油藏潜力研究和储层再认识,为开展产液结构调整提供了可靠依据利用油田多油层非均质严重的特性,
搞好产液结构调整
2) 提高各项措施的单井效果,保证产液结构调整方案全面实施
(3)利用加密井资料研究厚油层剩余油富集区,
继续挖掘厚油层潜力油田注采系统逐步向块状注水转化逐步开展层系井网综合利用 为主的开发调整全面推广三次采油 方法
4,特高含水期层系综合利用为主的三次开发调整阶段经济评价是从事石油勘探开发工作的重要组成部分,是企业现代化经营管理的标志之一。
经济分析的主要目的,是依据油田开发的方针和原则,在确保获得最高的油田最终采收率的前提下,选择节省投资、经济效益好的开发设计方案,从而为国家节约和积累资金。
进行油田开发经济分析或计算的基本方法,
统计法 。
第十一节 油田开发方案的经济评价及选择一、经济评价的任务、原则和步骤
1.经济评价的任务
(1)进行工程技术方案的经济评价与可行性研究
(2)开展油田开发边际效益分析
(3)开展油田开发经济动态预测与分析
2.经济评价的原则
1)必须符合国家经济发展的产业政策,投资方针,以
2)经济评价工作必须在国家和地区中长期发展规划的
3)经济评价必须注意宏观经济分析与微观经济分析相结合,
4)经济评价必须遵守费用与效益的计算具有可比基础
5)
6)经济评价必须保证基础资料来源的可靠性与时间的
7)经济评价必须保证评价的客观性与公正性。
经济评价工作贯穿于方案实施的各个阶段,而且随研究对象的不同而有所区别,但就其具体工作而言,
1)
2)
3)
4)
5)输出计算结果,编写评价报告。
3.经济评价的步骤二、经济评价的依据进行经济分析的基本数据就是油田开发方案中各项主要技术指标,以及与这些技术指标有密切关系的储层和流体物性情况、开采的工艺设备、建筑工程设施以及油田的自然地理环境等对于注水开发油田,进行经济分析或计算所依据
1)油田布井方案,特别是油田的总钻井数,采油
2)油田开发阶段的采油速度,采油量,含水上升
3)
4)不同开发阶段所使用的不同开采方式的井数,
即自喷井数及机械采油井数; 5)油田注水或注气方案,
6)不同开发阶段的采出程度和所预计的最终采收
7)开发过程中的主要工艺技术措施等。
二、经济评价指标经济评价指标包括
① 主要评价指标,盈利能力分析和清偿能力分析,
以财务内部收益率、投资回收期、资产负债、财务净现值 等。
② 辅助分析指标:根据项目特点和实际需要,还要计算 投资利润率、投资利税率、资金利润率、借款偿还期、流动比率、速动比率及其它价值指标或实物指标 。
1.盈利能力分析盈利能力分析主要是考察投资的盈利水平,
用以下指标表示
(1)财务内部收益率定义:指在整个计算期内各年净现金流量现值等于零时的折现率,它反映项目所占用资金的盈利率,是考察项目盈利能力的主要动态评价指标。
(1-51)
0)1()( 0
1
1
ttn
t
F I R RCC表达式:
(2)
投资回收期,指以项目的净收益抵偿全部投资 (固定资产投资,投资方向调节税和流动资金 )所需的时间,它是考察项目在财务上投资回收能力的主要静态评价指标 。
(3)财务净现值 ( FNPV )
财务净现值,指项目按行业的基准收益或设定的折现率,
将项目计算期内各年的净现金流量折算到建设初期的现值之和 。 它是考察项目在计算期内盈利能力的动态指标,其表达式为
t
ct
n
t
iCCF N P V?
)1()( 0
1
1
ci
式中 —— 年折现率。
(4)
投资利税率,指项目达到设计生产能力后的一个正常生产年份的年利润率总额与项目总投资的比率,它是考察项目单位投资盈利能力的静态指标 。
(5)
投资利税率,指项目达到设计生产能力后的一个正常生产年份年利税总额或项目生产期内的年平均利税总额与项目总投资的比率 。
(6)
资本金利润率,指项目达到设计生产能力后的一个正常生产年份的年利润总额或项目生产期内的年平均利润总额与资本金的比率,它反映投入项目的资本金的盈利能力。
2.清偿能力分析项目的清偿能力分析,主要考察计算期内各年的财务状况及偿债能力,它依据资产负债表、资金来源与运用表、借贷还本付息估算表,计算项目的资产负债率、
流动比率及固定资产投资借款偿还期。
(1)资产负债率
。(2)流动比率
(3)
(4)借款偿还期四、最优方案的选择在计算油田开发技术指标时,设计不同的井网、井距、
井别、注水方式、层系划分、采油速度、驱替方式及层系接替,可以组合到多个技术指标不同的方案,将技术上可行的一些方案进行经济评价,计算其投资、
成本、税金、利润等各项经济指标,并进行综合分析对比,采用打分办法进行优选,各方案的分数为决策的依据,得分高则方案优,反之则差。
第十节 油田开发技术指标计算方法开发技术指标 定义:描述油田开发过程中一些动态参数变化的变量,例如压力指标 (地层压力、井底压力、地面压力 )、产量指标 (产液量、产油量、产水量 )、含水率、采出程度、最终采收率及开发年限等指标。
一个油田,特别是大、中型油田,在正式投入开发之前,必须对所编制的油田开发方案进行地下流体力学计算,其目的是要找出该油田在开发过程中开发技术指标定量变化情况,以作为选择正式的油田开发方案的基本依据。
油田开发技术指标计算方法 分类:
解析方法数值模拟方法经验方法常规水驱开发油田复杂条件下的开发技术指标水驱开发油田一、开发技术指标计算的数值模拟方法油藏数值模拟就是用数学模型来模拟油藏,
以研究油藏中各种流体的变化规律。由于实际油藏是非均质的,用来描述油藏中流体流动的是一组三维三相非线性的偏微分方程,
要寻求其解析解是较困难的,做了某些简化后,可能获得其解,但存在一定的偏差,因此只能用数值法求解。由于截断误差等影响,
数值法也有其局限性,在使用时要要分析其收敛性、稳定性并控制好精度。
油藏数值模拟方法能够解决的问题,
1 油田开发方案编制过程中的动态指标预测,该指标包括产量,压力,含水,采出程度,和最终采收率;
2 用于井网加密,层系调整及注采系统调整方案中的 指标预测;
3 压裂,堵水,调剖等增产工艺措施的评价;
4 注水量,注入压力,油井产液及流压调整;
5 提高采收率技术评价;
6 驱油机理研究 。
二、开发技术指标计算可供选择的模型
1.三维三相黑油模型三维三相完整的黑油模型为












),(
),(0
,
,
1
,
e
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0
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0
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0
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n
p
SSSS
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SSS
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t
Sφρ
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μ

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l
tt
tt
ll
lll
l
rll
2.带裂缝的双重介质模型根据基质岩块提供的可采储量,裂缝性油藏可分第一种类型,可采储量绝大多数在裂缝中,这些裂缝的岩块孔隙度非常小,渗透率也非常低,开发时初期采油指数较高,产油量也较高,但含水上升快,
产量递减也快。
第二种类型,可采储量绝大多数在基质岩块中,在这类油藏中,裂缝为基质岩块提供了充足的表面积,
并为基质岩块与井筒之间提供了通道,靠渗吸和流体交换将油采出。
利用达西定律和水、油及气在裂缝和基质中的物质守恒原理可得出下述流动方程
fewwf wwwww Sφ BtVqqgzρp
feoof ooooo Sφ BtVqqgzρp


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ggsoosm
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Sφ BRSφ B
t
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RqqgzρpRgzρp



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ggsoo
oooggg
Sφ BRSφ B
t
V
RRD
RqqgzρpRgzρp



还有 6个辅助方程,对裂缝的 3个方程与对基质的 3个方程具有相同的形式,即
1wgo SSS
woc o w ppp
ogc g o ppp
式中有 12个未知量,可以用全隐式方法求解,目前常用的软件有 SIMBESTⅡ 和双重介质模型 (华北油田 )。
3.聚合物驱油数学模型基本原理为:聚合物水溶液渗流随压力梯度的增加其运动速度与遵循达西定律的水流速相比上升得缓慢些,渗流速度与压力成非线性关系,随着每个压力梯度增加,
其渗流速度都上升一个较小的量,这种液体称为,膨胀液体,,该液体注入到高渗小层时,大大地降低了水在其中的渗流速度,对低渗透小层提高了注入压力,并增加其中水驱油的速度,减少了油层非均质性注水开发的影响,提高了微观驱油效率及最终采收率。
(1)
聚合物驱模型是基于 np相和 nc组分可压缩带吸附混溶和非混溶混合驱动的数学模型,基本方程为
1)物质守恒方程 。 在考虑粘性力,重力,毛管力和物理弥散条件下,多组分化学渗流方程为
(1-21)
k —— 组分序号; nc—— 组分数; ρk—— 组分
k的质量浓度; Fk—— 达西速度和物理弥散项; Rk——
源汇项 。
2)压力方程 。 将组分物质守恒方程 (1-21)叠加,代入相应的达西速度项和源汇项,可得到下面的以压力为未知数的方程式
)2,1( ckkk nkRFt








ccp
cpcp
n
k
kkl
n
k
lk
n
l
zl
kl
n
k
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n
k
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n
l
xl
l
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y
cpCv
xt
p
C
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0
1
1
0
11
0
1
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]1[]1[?
3)浓度方程



k
kl
z z k l
kl
z y k l
kl
z x k llzlkl
n
k
lk
kl
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kl
y y k l
kl
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D
x
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z
c
D
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D
x
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y
z
c
D
y
c
D
x
c
DSvcpC
x
pCc
t
p
p
p




)]([1
)]([1
)]([1])1([
1
0
1
0
1
00

(2)主要物化机理
1)聚合物吸附模型采用传统的兰米尔 (Langmuir)吸附等温式对它进行描述,即
p
p
p 1? bc
acc

2)聚合物溶液粘度用米特 (Meter)方程表达了在一定含盐量、一定浓度下粘度与剪切速度率的关系
2/1
w0
p
1



在一定的剪切速率下,粘度又是浓度和含盐量的函数
psppp ccAcAcA ))((1[ s e p33221wp
式中 — 影响聚合物溶液粘度的一价阳离子的等效浓度; —— 待定常数
sepc
321,,AAA
3)渗透率下降系数
pRK
pRKm a xK
1
)1(1
cb
cbRR
k?

4
5.0
5.0
3/1
s e p1RK
m a xK
)(
])([
1

yx
s
KK
cAc
R
p
其中
4)不可及体积系数
PX IP V
4.混相驱数学模型由于混相驱原油与驱替流体的混合物仅为单相,流体之间不存有界面,从而也不存在界面张力,即毛管准数变为无限大时,残余油饱和度能降低到它的最低值,因而能够提高采收率。下面给出 CO2驱油的数学模型。
(1)连续性方程
giggoioogigoiogigoio wSwStvwvwvwvw dgidoicgicoi
doicoioi vvv
dgicgigi vvv
其中式中 —— 油、气相中组分的矢量流速; ——
—— 上角标,分别代表对流和扩散作用。
gioi,vv gioi
,ww
dc,
(2)组分模型
giggoioogigoio wSwStvwvw cgicoi
将通用组分方程式简化成
(3)混相驱模型混相驱包括的一般假设有:单相流、两种组分 (即油和溶剂 )且有较大的扩散作用。下式中油和溶剂的组分采用角标 1和 2,以免与相的角标混淆。
)1()1()1( d1c1 c
t
vcDvc?

矢量方程
5.三元复合驱油基本数学模型三元复合驱油中的基本数学方程主要包括物质平衡方程、能量守恒方程和压力方程
(1)质量守恒方程根据达西定律,组分质量连续性方程可由单位孔隙体积中组分的总体积表达式得到
k
n
l
kllklkkkl RDvcCt
p


1
~




pc n
l
kkll
n
k
kk ccScC
11
)?1(
~
其中式中 —— l相的矢量流速; —— k组分的吸附浓度; —— k组分在参考压力 下的密度lv kc?
k? Rp
)(1 0 Rlkk ppC
假设系统为理想混合、变化量小和恒定压缩性,则有弥散速度张量假设为菲克定律形式
klkllkl cDSD
每一相的矢量流速大小为
222
zlylxll vvvv
达西定律的相流速为
)(rl zgpKv ll
l
l
K
式中 K—— 渗透率张量。
l
ljli
l
ijl
l
l
ij
kl
k l i j
vv
S
aa
S
D
v
vK
HlVlH
汇源项 是某组分所有速率项的组合,可表达为
kR
kkskllk QccSR )1(
kskl cc,
—— k组分与液相 l和固体相 s的反应速度。式中在 y和 z方向也可写出与上述方程相似的方程
yz
(2)能量守恒方程
LH
n
l
lpll
n
l
lVllVss
qqTTC
TCSpC
t
p
p



1
1
1


v
)(
式中 T—— —— 固体和相在恒定体积下的
—— 相的定压热容; λ—— 热导率; —— 固体
(油层岩石骨架 ) —— 单位体积焓源项; —— 向上,下盖层及固体中的散热损失 。
lVVs CC,
plC
s?
Hq Lq
第九节 井网密度一、井网密度、合理井网密度和极限井网密度井网密度表示方法:
平均单井控制的开发面积,
常以 km2/井或 hm2/井表示。
用开发总井数除以开发面积,
即平均每平方千米 (或公顷 )
开发面积所占有的井数,常以口/ km2或口/ hm2表示合理井网密度,随着井网密度的增大,原油最终采收率增加,也就是总的产出增加,但开发油田的总投资也增加,而开发油田的总利润等于总产出减去总投入,总利润是随着井网密度而变化的。当总利润最大时,就是合理井网密度极限井网密度,当总的产出等于总的投入时,
也就是总的利润等于零时,所对应的井网密度是极限井网密度。
二、确定井网密度时要考虑的几个关系
1.井网密度与水驱控制储量的关系
2.井网密度与井间干扰的关系
3.井网密度与最终采收率的关系
4.井网密度与采油速度的关系
5.经济效益与井网密度的关系三、确定合理井网密度的几种简单方法
1.加密调整合理井网密度计算方法用同类油田的数据,用最小二乘法回归出采收率与井网密度的指数关系
NNFEFE /])e x p ([ P2R12D
—— 加密后的井控面积,km2/井; —— 累积采油量,t;,—— 加密前后的采收率; —— 单位面积的地质储量,t/km2。
2F PN
R1ER2E N
这里,、,是已知的,故可以确定出加密后的井控面积。
NN /P DE R1E?
2.最佳经济效益时合理井网密度计算方法最佳经济效益下的采油井数 为
on
77.4
3oR2
1
o ln
4.6 7 8?

RqDR
Rn
最佳经济效益时的最终采油量为





R
77.4
3oR2
1
p e c o ln
159.1 0 3
ln
4.6 7 82.8 5 8
DRqDR
RN
1)
2)由面积注水井网的生产井与注水井数比算 出水井数;
3)
4)计算出最终采油量,
确定井网密度的步骤,
3.稳产期加密井数简单计算方法为了保持油田稳产,如果提高单井产液量受到泵的限制,
则每年需要增加一定数量的加密井以弥补油田产量递减 。
由油田产量的递减规律,可求出下一年的加密井数与上年基础井数 之比为
1n
on
1
2
12
R
12
R
12
R
0
1

D
DD
n
n
第八节 砂岩油田注水开发注水方式定义,就是油水井在油藏中所处的部位和它们之间的排列关系。
边缘注水切割注水面积注水点状注水分类:
边缘注水方式的 条件,油田面积不大,构造比较完整、油层稳定、边部和内部连通性好,流动系数较高,特别是钻注水井的边缘地区要有较好的吸水能力,能保证压力有效地传播,使油田内部受到良好的注水效果。
1.边缘注水边缘注水根据油水过渡带的油层情况又分为以下三种,
边外注水边外注水边内注水
2.边内切割注水方式采用边内切割注水方式的 条件 是,①油层分布面积大 (油层要有一定的延伸长度 ),注水井排上可以形成比较完整的切割水线;②保证一个切割区内布置的生产井和注水井都有较好的连通性;③
油层具有较高的流动系数,保证在一定的切割区和一定的井排距内,注水效果能较好地传到生产井排,以便确保在开发过程中达到所要求的采油速度。
采用内部切割行列注水的优点是,可以根据油田的地质特征来选择切割井排的最佳方向及切割区的宽度 (即切割距 );可以根据开发期间认识到的油田详细地质构造资料,进一步修改所采用的注水方式;用这种切割注水方式可优先开采高产地带,从而使产量很快达到设计水平;在油层渗透率具有方向性的条件下,采用行列井网,
由于水驱方向是恒定的,只要弄清油田渗透率变化的主要方向,适当地控制注入水流动方向,就有可能获得较好的开发效果。
3.
定义:面积注水方式是将注水井按一定几何形状和一定的密度均匀地布置在整个开发区上,
分类:四点法面积注水、五点法面积注水、七点法面积注水、九点法面积注水,歪七点面积注水和正对式与交错式排状注水井网 七点 歪七点 五点 四点 九点生产井与注水井比例 2,1 2,1 1,1 1,2 3,1
钻成井网要求 等边三角形 正方形 正方形 等边三角形 正方形表 1-4不同面积井网的井网参数采用面积注水方式的条件是
1) 油层分布不规则,延伸性差,多呈透镜状分布,用切割式注水不能控制多数油层;
2) 油层的渗透性差,流动系数低;
3) 油田面积大,构造不够完整,断层分布复杂;
4) 适用于油田后期的强化开采,以提高采收率;
5) 要求达到更高的采油速度时 。
二、选择注水方式的原则
1) 与油藏的地质特性相适应,能获得较高的水驱控制程度,一般要求达到 70%以上;
2) 波及体积大和驱替效果好,不仅连通层数和厚度要大,而且多向连通的井层要多;
3) 满足一定的采油速度要求,在所确定的注水方式下,注水量可以达到注采平衡;
4) 建立合理的压力系统,油层压力要保持在原始压力附近且高于饱和压力;
便于后期调整。
三、影响注水方式选择的因素
1.油层分布状况
2.油田构造大小与断层、裂缝的发育状况
3.油层及流体的物理性质
4,油田的注水能力及强化开采情况