胜利极浅海油田高速高效开发技术
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胜利极浅海油田高速高效开发技术宋 万 超中国石化集团胜利油田有限公司前 言渤海湾南部的埕岛油田位于山东省东营市河口区,南界距现今海岸3km,西北距海上的埕北油田约35km,与济阳坳陷陆上的桩西油田、埕东油田和五号桩油田相邻。
埕岛油田1993年投产,是我国极浅海地区投入开发建设的第一个年产原油能力达百万吨级的大型油气田。
自1988年5月埕北12井获商业性油流以来,埕岛油田已发现7套含油气层系(明化镇组,馆陶组,东营组,沙河街组,中生界,古生界,太古界),以馆陶组上段为主要含油层系[1],其探明储量占全油田上报探明总储量的81%。
埕岛油田所在的渤海湾南部极浅海的水深0~16m,年平均冰期108d,冬季最低气温达-19℃,春季最强风速为30.5m/s,受气象扰动影响易出现风暴潮灾害,海底地形则受河、海双重影响,有大量形态各异的不稳定地貌形态(凹坑、坍塌洼地、泥流舌及海底滑坡等)。
主要含油层系馆陶组上段储集层是河流相曲流河亚相沉积,埋藏虽浅,但横向变化大、单层厚度小,油层平面分布不仅受构造宏观控制,岩性影响也很明显,因此在油田范围内,叠合连片的油层之内油水关系复杂。
极浅海地区油田开发施工受复杂的海况和地质条件影响,如果像陆上油田开发那样,通过在开发前期部署开发准备井或部署先期基础井网来落实储集层展布和储量规模,将严重影响开发速度和经济效益。
针对埕岛油田复杂的海况和地质条件,在油藏地质、油藏工程、采油工艺、海工工程等的研究、设计过程中,根据不同层系的储集层特点,探索、引进、开发和应用了许多新技术和新方法,形成了一套适合胜利极浅海油田高速高效开发的配套技术。
本文简介在储集层预测、开发技术政策优化、油层保护、防砂工艺、油气举升和海工设计方面采用的技术。
储集层预测技术针对埕岛油田馆陶组上段油藏的地质特点,应用了以测井约束地震反演的技术,精细描述储集层空间展布[1,2],用于指导开发井的井位设计,取得了显著效果。
该技术是基于地质模型的地震波阻抗反演技术[3],充分利用测井资料纵向分辨率高和地震资料横向连续性好的特点,比较好地解决了少井条件下河流相砂泥岩薄互层剖面的储集层预测问题。
该技术经过不断完善,已能分辨厚度约4m的储集层,成为胜利探区海上以及环渤海湾其它油田开发前期和中期开发部署采用的主要储集层描述技术。
此外,还应用了三维可视化地质建模技术,研究砂体在三维空间的形态、厚度及属性的变化[4,5],实现了井身轨迹三维可视化优选,使每一口开发井尽可能地钻遇更多的砂体。
在埕岛油田开发中,应用以上两项技术,预测、描述了在地震反演剖面上反映较好的52个主力砂体(其中有井钻遇的39个,无井钻遇的13个),编制了每个砂体的顶面等深图和砂体厚度图,建立了三维地质模型,有效地反映了各砂体空间展布规律,并为区内开发井位部署提供了多方向的多条目标剖面,指导了开发井的井位设计。
采用这两项技术,使埕岛油田开发井的钻井成功率达100%,深度和厚度符合率均超过90%。
开发技术政策优化在关键开发技术政策界限的研究中,根据埕岛油田总体规划方案的指标,考虑全部投资(包括勘探投资、开发投资、地面建设投资、建设期贷款利息、流动资金等),进行投资估算与资金筹措、成本估算与分析、销售收入与销售税金及附加估算。
通过经济评价和不稳定性分析,确定了埕岛油田的盈利能力和清偿能力,计算出盈亏平衡点,确定了油田开发技术政策界限。
在此基础上,采用类比、油藏工程、数值模拟、经济评价等多种方法,研究了开发方式和注水时机、井网密度,进行产能分析和开发指标预测。
1 开发方式和注水时机的确定以埕岛油田一区馆陶组上段油藏地质模型为基础,设计了3种井距(400m,500m,600m)方案,应用黑油51 石 油 勘 探 与 开 发 2001年6月 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.28 No.3 模型对消耗式开采特征和注水开发特征进行预测[6]。
根据模拟结果(见图1),认为埕岛油田馆陶组油藏消耗式开采不可行,必须立足于注水保持能量开发。
图1 消耗式开采和注水开发采出程度对比图由于馆陶组上段油藏地饱压差小,投入开发后地层压力很快将降至饱和压力,因此在相同井距条件下,设计了4种地层压力保持水平(在饱和压力附近,0.9倍饱和压力,0.85倍饱和压力,0.7倍饱和压力)开始注水的方案,通过数值模拟和经济评价来研究最佳注水时机。
数值模拟和经济评价结果都显示,在饱和压力附近开始注水的方案开发指标最好,因此埕岛油田馆陶组上段油藏的最佳注水时机是地层压力降至饱和压力附近时。
2 井网密度研究和开发指标预测利用前述52个主力砂体的定量描述结果,建立了先导试验区的三维地质模型,在此基础上,在注水保持压力相同的条件下,分4种井距(300m ,400m ,500m ,600m )进行数值模拟。
模拟结果(见图2a )显示,在相同时间内,井距越小采出程度越高。
但是井距越小井数就越多,相应的投资也越大,因此又通过经济评价优选井距。
根据经济评价结果(见图2b ),600m 井距的经济效益最佳。
图2 不同井距采出程度(a )和经济效益(b )对比图3 产能分析和开发指标预测采用类比、经验公式和理论公式计算,通过数理统计建立了产能与流度的关系,再考虑防砂等因素对产能的影响,确定埕岛油田馆陶组上段油藏合理的采油指数为2.0t /(d ·MPa ·m )。
根据已完钻井组投产方案的研究结果,动用厚度与可动用厚度之比为0.70,确定油井生产动用厚度为11.5m 。
对工艺可达到的最低流压、油层可承受的压差及高饱和油藏流压对产能影响等因素进行综合分析,确定合理且可行的生产压差为3.0MPa 。
根据以上研究确定的埕岛油田1996年投产方案,初期油井日产油能力为69t 。
投产后,初期实际平均单井日产油67.5t ,预测产能符合率达97.8%。
采用油砂体大井距(500~600m )布井,水驱控制程度达到80%以上。
油层保护和采油工艺技术埕岛油田馆陶组油层多为疏松砂岩[7],而各种作业入井液只能用海水配制,在油田开发过程中,油层既易被污染,油井产液过程中又易出砂。
为了防止油层损害[8],开发井的钻井中采用聚合物胺盐钻井液加超细碳酸钙暂堵剂,抑制了钻井液漏失和失水;同时,研制了具有良好防腐、防破乳、低表面张力的海水入井液和SW -91疏松砂岩稳定剂。
采用这些措施,有效地保护了油层,由表1可见,采用油层保护措施的井,其表皮系数显著低于未采用油层保护措施的井。
表1 油层保护效果对比表采用保护措施井号表皮系数未采用保护措施井号表皮系数CB11E -22.85CB11C -620.08CB25B -31.004CB11C -18.44 在防砂工艺方面,研究采用了3种工艺:海上定向井绕丝筛管砾石充填防砂工艺,大通径、耐腐蚀、高性能的双层预充填绕丝筛管工艺,大通径、耐腐蚀、高渗透性的整体式金属棉滤砂管工艺。
其中,金属棉滤砂管工艺成本低,防砂效果好,可适应不同井斜条件,防砂有效期长。
自1995年以来,埕岛油田防砂成功率达100%。
在油气举升方面,研制了自喷井、电泵井、螺杆泵井安全生产管柱,最长寿命自喷井7a 、电泵井4.7a 、螺杆泵井5a 。
其中,高强度斜井电泵在电机的保护和抗弯强度方面居国际先进水平,能顺利通过每30m 造斜8°的井段,在60°以上井斜角的斜井内正常工作。
埕岛油田实现了海上油井生产和安全的遥测和遥控,控制系统全部国产化,产品性能达到国外同类产品的技术水平,而价格只需进口产品的一半。
52 石油勘探与开发·油田开发与油藏工程 Vol .28 No .3 海工设计技术根据埕岛油田为极浅海的近岸油田特点,研究采用了半海半陆的油气集输模式(见图3)。
海上只进行油气集输和简单处理,把含水原油经海底管线输送上岸,利用陆上已有设施来完成工程量大、工艺复杂的原油脱水和污水处理。
图3 埕岛油田海上油气集输模式示意图海上油气开采与集输采用中心平台与卫星平台相结合、管线输送与船舶运油相结合、人工操作与自动控制相结合的方式。
中心平台由4个模块化平台(生活、动力、油气处理和储罐)组成,便于浅海施工,增加了安全性,其作用是接收卫星平台管输过来的油气水混合物作简单处理,并用海底电缆向卫星平台供电。
卫星井组平台分井口和计量两部分,对产出液进行简单的油气计量和加热,主要采用三腿、四腿导管架结构形式,结构组块化,各组块较轻,容易施工安装。
卫星单井平台采用独桩平台,结构大大简化。
按照这种模式,优化了整体布局,简化了海上构筑物,缩短了建设周期,节约了产能建设投资,加快了油田开发步伐。
结 语在上述极浅海油田开发技术的支撑下,到1999年底,埕岛油田已完钻开发井208口,钻井成功率100%;在预测油层分布方面,厚度符合率为92%,层数符合率为90%,深度误差为1~3m 。
已建中心平台2座,井组和单井平台61座,铺设海底电缆71.7km 、海底管线55km 。
单井产能预测为69t /d ,实际平均为71.3t /d ,预测符合率98%,1999年产油201×104t 。
从1993年投产到目前,已累计建产能250×104t ,百万吨产能建设投资19.2亿元,大大低于同期全国其它海上油田的百万吨产能建设投资水平。
参 考 文 献1 郑和荣,林会喜,王永诗.埕岛油田勘探实践与认识.石油勘探与开发,2000,27(6):1~3,8.2 徐英霞,高喜龙等.埕岛地区馆陶组上段油藏地质模型.石油勘探与开发,2000,27(6):53~55.3 刘泽容等.油藏描述原理与技术方法.北京:石油工业出版社,1993.4 侯加根.河道砂储层随机模拟方法分析.石油勘探与开发,1998,25(4).5 王延光,柴振一等.胜利油田胜海地区馆陶组上段油气藏勘探中的地震方法研究与应用.石油勘探与开发,2000,27(6):70~73.6 王俊魁,万军等.油气藏工程方法研究与应用.北京:石油工业出版社,1998.7 毕秋军,宋书君等.孤岛油田零散低品位储量开发实践与认识.石油勘探与开发,2000,27(6):60~62.8 樊世忠,窦红梅.保护油气层技术发展趋势.石油勘探与开发,2001,28(1):78~84.作者简介 宋万超,男,58岁,教授级高级工程师,从事胜利油田公司生产与科研的管理工作。
地址:山东省东营市,胜利油田有限公司总经理办公室,邮政编码257001。
收稿日期 2001-02-21(编辑、绘图 王孝陵)53 2001年6月 宋万超:胜利极浅海油田高速高效开发技术 减小,反映构造东部比西部裂缝发育;自上往下分维数值也依次减小,说明裂缝发育程度由上向下降低。