西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）
成人高等教育
毕业设计（论文）
题目中国低渗透油气勘探开发的
现状与未来
学生王建礼
联系电话138********
指导教师__________ 赵金省_______________
评阅人_________________________________
教学站点_________ 西安________________
专业油气开采
完成日期_________ 2011.3.1_____________
成人高等教育毕业设计（论文）任务书
年月日
中国低渗透油气勘探开发的现状与未来
摘要：低渗透严格来讲，是针对储层物性特征的概念，一般是指渗透性能较低的储层，国外一般将低渗透储层称之为致密储层。进一步延伸和拓展概念，低渗透一词又包含了低渗透油气藏和低渗透油气资源，而现在讲到低渗透一词，其一般的含义是指低渗透油气藏。
低渗储层中油气富集区，特别是裂缝发育带和相对高产区带的识别评价、开发方案优化、钻采工艺、储层改造、油井产量、开采成本、已开发油田的综合调整等技术经济问题，制约着低渗油藏的有效和高效开发。
低渗透油田数量很多，储藏着丰富的油气资源，美国、俄罗斯、加拿大等产油国都发现了大量的低渗透油田。如美国的文图拉油田可采储量达到1×108t，加拿大的帕宾那油田地质储量为11×108t，可采储量为3×108t。这类油田具有地质情况复杂、开采难度大、产能低和经济效益差等特点。俄罗斯难以开采的石油储量占剩余可采储量的40%以上，从低渗透油藏中采出的石油占全部产量的25%。中国中低渗透原油储量的比例越来越高，探明低渗透地质储量占我国探明油气资源地质储量1/3以上，占“九五”以来新增储量和投入开发的地质储量的3/4左右。已探明的低渗透油气田有285个，它们广泛分布在各含油气盆地的21个油区。
关键词：低渗透油气；采收率；非达西流
China's low-permeability oil and gas exploration and development of present and future
Summary：Low permeability, strictly speaking, is against the concept of reservoir characteristics, generally refers to low permeability reservoir, foreign generally known as tight reservoirs of low permeability reservoir. Further extend and expand the concept of the word but also contains low-permeability reservoirs with low permeability and low permeability oil and gas resources, and now refer red to the term low permeability, its general meaning is the low permeability reservoir.
Low permeability reservoirs in the oil and gas rich region, particularly the relatively high fracture zone and the zone of the identification and evaluation, development plan optimization, drilling techniques, reservoir stimulation, oil production, mining costs, has developed a comprehensive adjustment of oil technical and economic problems, restricting the effective and efficient low permeability reservoir development.
The number of low-permeability oil fields a lot, an abundance of oil and gas resources, the United States, Russia, Canada and other oil producers have found a large number of low-permeability reservoir. If the United States, Ventura oil field recoverable reserves of up to 1 × 108t, Canada phabing that oil reserves in the 11 × 108t, recoverable reserves for the 3 × 108t. Such oil has a complex geology, mining difficult, low productivity and poor economic characteristics. Russia can hardly account for the remaining recoverable oil reserves of recoverable reserves of more than 40%, from low-permeability reservoirs of oil recovery to 25% of the total output. China's crude oil reserves in low permeability increasing proportion of total proven reserves in low permeability oil and gas resources in China proved geological reserves 1 / 3, accounting for "Ninth Five-Year" has been to invest in developing new reserves and the geological reserves of 3 / about 4. Proven low-permeability oil and gas fields are 285, they are widely distributed in the basins of 21 oil.
Keywords：Low permeability; recovery; non-Darcy flow
西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）
目录
1 绪论 (1)
1.1低渗透的定义 (1)
1.2低渗透油气藏特点及重要意义 (1)
1.3 世界低渗透油田概况 (2)
1.4 中国低渗透的特点和资源分布 (2)
2 低渗透油气勘探开发历程 (4)
2.1勘探发现 (4)
2.1.1 低渗透油气勘探的三个阶段 (4)
2.1.2 勘探成果 (4)
2.2规模开发 (4)
2.2.1低渗透油气开发的四个阶段 (5)
2.2.2 开发规模............................................................................................. .. (6)
3 低渗透油气开发技术及未来展望 (7)
3.1低渗透油气开发技术 (7)
3.1.1 低渗透油气开发地质理论 (7)
3.1.2 油气藏描述技术 (7)
3.1.3 钻井技术 (7)
3.1.4 完井技术 (7)
3.1.5 油气井类型 (8)
3.1.6 储层增产技术 (8)
3.1.7驱替方式 (8)
3.1.8井网加密技术 (8)
3.2低渗透油气藏开发技术展望 (8)
4 低渗透油藏开发中暴露出的问题与前景 (10)
4.1 低渗透油藏开发中普遍存在的问题 (10)
4.2 解决问题的思路 (11)
4.3 低渗透油气藏的发展与前景 (13)
西安石油大学毕业设计（论文）
结论及建议 (15)
参考文献 (16)
致谢 (17)
1 绪论
1.1 低渗透的定义
低渗透严格来讲，是针对储层物性特征的概念，一般是指渗透性能较低的储层，国外一般将低渗透储层称之为致密储层。进一步延伸和拓展概念，低渗透一词又包含了低渗透油气藏和低渗透油气资源，而现在讲到低渗透一词，其一般的含义是指低渗透油气藏。在石油天然气行业，人们通常把渗透率低于50毫平方微米称为低渗透，把渗透率低于10毫平方微米称为特低渗，而把渗透率低于1毫平方微米称为超低渗透。
1.2 低渗透油气藏特点及重要意义
低渗透油气藏通常具有低丰度、低压、地产的“三低”特点，其有效开发难度很大。低渗储层中油气富集区，特别是裂缝发育带和相对高产区带的识别评价、开发方案优化、钻采工艺、储层改造、油井产量、开采成本、已开发油田的综合调整等技术经济问题，制约着低渗油藏的有效和高效开发。
全球石油工业上游发展有5个投资重点，即低渗透油气、老油田提高采收率、天然气、深水油气勘探开发、非常规油气资源。其中，低渗透油气对确保油气安全供应具有重要意义，低渗透油气勘探生产与理论技术取得快速发展。各国公司投入巨大人力、财力，新技术不断涌现，呈现良好发展势头。在我国，低渗透油气成为勘探开发的主战场。目前，中国低渗透油气资源的主要聚集盆地为：鄂尔多斯、塔里木、四川海、陆相叠合的沉积盆地；松辽陆相沉积盆地和中、小湖相沉积盆地。中国特有的以陆相沉积为主的含油气盆地中，普遍具有储层物性较差的特点，相应发育了大量的丰富的低渗透油气资源。
经过长期不懈的探索，中国低渗透资源的勘探取得了重大的发现，特别是近20年来在低渗透砂岩、海相碳酸盐岩、火山岩等勘探发现了大规模低渗透油气储量，低渗透目前已经成为油气储量增长的主体。通过持续不断地开展技术攻关和创新，中国的低渗透资源实现了规模有效开发，形成了国际一流的低渗透开发配套技术系列，在中国油气产量构成中低渗透产量的比例逐年上升，地位越来越重要。随着勘探程度的提高和对油气资源需求的不断增长，无论从剩余油气资源，还是开发趋势分析，低渗
透将是中国未来油气勘探开发的主要对象。
1.3 世界低渗透油田概况
低渗透油田数量很多，储藏着丰富的油气资源，美国、俄罗斯、加拿大等产油国都发现了大量的低渗透油田。如美国的文图拉油田可采储量达到1×108t，加拿大的帕宾那油田地质储量为11×108t，可采储量为3×108t。这类油田具有地质情况复杂、开采难度大、产能低和经济效益差等特点。俄罗斯难以开采的石油储量占剩余可采储量的40%以上，从低渗透油藏中采出的石油占全部产量的25%。
1.4 中国低渗透的特点和资源分布
我国低渗透油气资源分布呈现四个特点：一是含油气层系多：古生界、中生界、新生界都有油气发育；二是油气藏类型多：有砂岩、碳酸盐岩、火山岩等多种油气藏；三是分布区域广：主要盆地都有分布。东部有：松辽、渤海湾、二连、海拉尔、东北、江汉盆地砂岩油藏；松辽、渤海湾盆地火山岩油气藏；中部有：鄂尔多斯、四川盆地砂岩油气藏和海相碳酸盐岩气藏；西部有：准噶尔、柴达木、塔里木、三塘湖盆地砂砾岩油气藏、火山岩油气藏和海相碳酸盐油气藏；四是具有“上油下气，海相含气为主、陆相油气兼有”的特点。
根据国土资源部与国家发改委新一轮油气资源评价，低渗透油气资源广泛分布在各大盆地：全国石油资源量为1086亿吨(不含台湾和南海)，其中低渗透资源为537亿吨，占总资源量的49%；全国累计探明石油地质储量287亿吨，其中低渗透141亿吨，占49.2%。全国天然气资源量56万亿立方米，其中低渗透24万亿立方米，占总资源量的42.8%；全国累计探明天然气6.42万亿方，其中低渗透4.1万亿方，占63.6%。全国低渗透石油资源大约80%以上，分布在中生代、新生代陆相沉积中；天然气资源的60%以上，分布在古生界及三叠系的海相地层中。低滲透远景资源量分别为537亿吨和24万亿立方米，分别占全国油气远景资源总量的49%和42.8%。中国中低渗透原油储量的比例越来越高，探明低渗透地质储量占我国探明油气资源地质储量1/3以上，占“九五”以来新增储量和投入开发的地质储量的3/4左右。已探明的低渗透油
气田有285个，它们广泛分布在各含油气盆地的21个油区。从低渗透事业未来发展的角度，我们需要认真研讨其战略方向。
2 低渗透油气勘探开发历程
2.1 勘探发现
2.1.1 低渗透油气勘探的三个阶段
中国低滲透经历了100年的漫长历史，从1907年钻第一口井起，就开始了低滲透开发的长征。1997年鄂尔多斯盆地建成中国第一个百万吨安塞特低滲透油田,开创了低滲透油田规模开发的先河。后来低滲透开发规模在全国迅速推广，使数十亿吨储量得到了有效动用。大致说来，中国的低渗透油气勘探经历了三个阶段：第一阶段：1907—1949年，1907年中国第一口油井延长1号井(鄂尔多斯盆地)，发现了延长油矿，开始了低渗透勘探开发的探索。
第二阶段：1950—1980年，以鄂尔多斯、松辽盆地为代表，仅发现了中小规模的油气藏。“磨刀石”、“井井有油，井井不流”，是人们对低渗透勘探开发早期的基本认识。
第三阶段：1980年至今，陆续在鄂尔多斯、松辽等盆地发现了一大批地质储量超过亿吨级、千亿立方米级和万亿立方米以上的低渗透油气田，为油气探明储量的快速增长发挥了重要作用。
随着时间的推移，技术的进步，中国石油界对低渗透标准的界限从100、50毫达西逐步下降到20、10、5、1、0.5、0.3(天然气0.1)毫达西。这一过程充分体现了低渗透勘探开发技术发展的历史，而低渗透标准的演化和不断下移，也恰恰反映了技术进步的发展过程，说到底，一个大的发展阶段就是一次次低渗透技术革命叠加、由量变到质变的结果。
2.1.2 勘探成果
中国低渗透油气勘探，在近20年取得了重大发现，特别是在大面积低渗透砂岩油气藏、碳酸盐岩油气藏、火山岩油气藏勘探中取得了一系列重大发现和突破；并且，发现了184个低渗透油田，主要分布在松辽、鄂尔多斯、准噶尔、塔里木等盆地；发现了192个低渗透气田，主要分布在四川、鄂尔多斯、塔里木、松辽、准噶尔等盆地；发现了一大批地质储量超亿吨级、千亿立方米以上的大油气田，出现了多个地质储量5-10亿吨规模的油田，形成了油气储量新的增长高峰期；发现了苏里格超万亿立方米的特大型气田，探明储量2.2万亿立方米，其中上报1.67万亿立方米，为我国储量规
模最大的气田。
同时，大面积低渗透砂岩油气藏勘探也取得了重大发现，鄂尔多斯、松辽、准噶尔、四川盆地累计探明低渗透石油储量76亿吨、天然气2.5万亿立方米。2000年以来，全国探明此类石油38.5亿吨、天然气3.08万亿立方米；海相低渗透碳酸盐岩油气勘探也取得了重大发现，近几年，全国累计探明低渗透石油10.1亿吨，天然气1.8万亿立方米；深层低渗透火山岩油气藏勘探自2002年以来，探明低渗透天然气地质储量规模近5000亿立方米，石油近5000万吨。
2.2 规模开发
2.2.1 低渗透油气开发的四个阶段
从上世纪八十年代以来，油气勘探陆续在鄂尔多斯、松辽、四川、准噶尔、塔里木等盆地发现了一大批地质储量超亿吨当量的低渗透油气田。发现了中国最大的低渗透天然气田苏里格,2008年储量达到2.2万亿立方米,目前,仍在扩大勘探。大规模低渗透油气藏的发现为近几年油气探明储量的快速增长发挥了重要作用。油气开发陆续在鄂尔多斯盆地的安塞和苏里格等、松辽长垣外围、塔里木的塔河、三塘湖的牛东等油气田实现了经济有效开发，形成了一整套先进的具有完全自主产权的开发配套技术，为近几年中国原油产量的稳定增长和天然气产量的快速上升发挥了至关重要的作用。
80年代以前，采用“常规压裂”等技术，使10—50毫达西的一般低渗透油藏得到有效动用；
90年代初，采用“大规模压裂、井网优化、注水”等技术，使1.0—10毫达西的特低渗透油藏基本可以有效动用；
90年代初，安塞特低渗透油田开发采用“丛式钻井、中等规模压裂、温和注水”等技术，使0.5毫达西的特低渗透油田实现了规模有效开发；
2000年以来，鄂尔多斯盆地其它油田，采用“整体压裂、超前注水”等技术，使得低于0.5毫达西以下的数十亿吨特低渗透储量得到了有效动用。
近几年，中国低渗透油气产能建设规模占总量的70%以上。2008年，中国低渗透原油产量0.71亿吨(包括低渗透稠油)，占全国总产量的37.6%。低渗透产量比例逐年上升，近三年分别为34.8%、36%、37.6%；2008年，中国低渗透天然气产量320亿立方米，占全国总产量的42.1%。低渗透产量的比例逐年上升，近三年分别为39.4%、40.9%、42.1%。客观的数据正好说明这样一个趋势—低渗透油气田已成为油气田开
发建设的主战场。
2.2.2 开发规模
最近20年，中国实现了低渗透砂岩、碳酸盐岩、火山岩油气藏的规模有效开发，如鄂尔多斯、松辽、塔里木、准噶尔盆地等。长期持续不断的低渗透开发技术探索和攻关，形成了一系列世界水平的原创性和集成性开发技术。
中国第一个规模开发的低渗透原点油田—长庆安塞特低渗透油田，1997年建成100万吨，2008年实现300万吨。同时，中国最大的天然气田—苏里格低渗透砂岩气藏，也实现了规模有效开发，2008年建成80亿立方米，总体规划249亿立方米。
3 低渗透油气开发技术及未来展望
3.1 低渗透油气开发技术
3.1.1 低渗透油气开发地质理论
由于物源较远，碎屑物质经过长距离搬运以后颗粒变细，沉积以后形成细粒、孔隙半径小、泥质或钙质含量高的低孔低渗储层。沉积后的成岩作用和后生作用(包括压实作用、胶结作用和溶蚀作用)使岩石随埋藏深度增大，孔隙体积明显减小，岩石颗粒排列变紧，使储层物性变差，岩石变得致密低渗。在低孔低渗储层常形成次生溶蚀孔隙，对改善储层的孔渗性有积极作用。裂缝提供了储层基本的孔隙度和渗透率，裂缝造成储层强烈的非均质性。
3.1.2 油气藏描述技术
包括野外露头天然裂缝描述技术、岩芯裂缝描述技术、成像与常规测井裂缝描述、储层生产动态测试资料表征、三维地震、四维地震、井间地震和井间电磁波等油气藏表征、三维可视化、综合地质研究等技术。油藏描述技术是对油气藏特征进行定性与定量描述、预测，是进行剩余油分布预测和开发决策主要技术。由于开发决策的内容不同，油藏描述技术和方法也不同，描述内容和精细有差别。对进入中后期开发的老油田，以确定剩余油分布为目的油气藏描述必须通过集成化的精细表征，提供准确的剩余油分布状况，指导油气田调整挖潜，改善开发效果。
3.1.3 钻井技术
包括气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井、欠平衡钻井技术等。
欠平衡钻井亦称欠平衡压力钻井，这一概念早在20世纪初就已提出，但是直至20世纪80年代初期井控技术和井控设备出现，才使防止井喷成为可能，这种钻井技术也得以发展和应用。在美国和加拿大，欠平衡钻井已经成为钻井技术发展的热点，并越来越多地与水平井、多分支井及小井眼钻井技术相结合，在美国欠平衡钻井占总钻井数的比例已经达到30%。
3.1.4 完井技术
完井技术包括裸眼完井、水平井裸眼分段压裂和智能完井管柱。
3.1.5 油气井类型
油气井类型包括直井、丛式井、小井眼井、水平井和多分支井。
3.1.6 储层增产技术
包括氮气泡沫压裂、泡沫酸化压裂、水平井裸眼分段泡沫压裂、液态CO2加砂压裂、重复压裂、微聚无聚压裂液、耐高温延迟交联压裂液、轻型支撑剂、可变形支撑剂和加纤维支撑剂、无聚合物CO2压裂、斜井水平井多级压裂、水力喷射压裂技术。哈利伯顿、斯伦贝谢具有成熟压裂技术，在油气储层任意位置形成裂缝，裂缝方位及条数、裂缝长度可达到设计要求，同一压裂管柱可使用不同的压裂液系统。
3.1.7 驱替方式
包括弹性驱、注水、注气及水气交注、人造气顶驱、蒸汽驱。目前由于CO2排放引发环境问题，各大石油公司重视和发展CO2驱油技术。
2008年统计世界低渗透油田EOR项目，油气藏储层渗透率小于50×10-3μm2，EOR总计99个，其中气驱82个，占83%，而CO2混相驱EOR占91%。世界低渗透油田的EOR以气驱为主，CO2气驱项目中以CO2混相驱为主，热采以蒸汽驱和火烧油层为主。
3.1.8 井网加密技术
为了改善油田目前的开发效果,减缓产量递减,降低含水上升率,延长油田的经济开采期,实现较长时间的高产稳产,减少储量的损失,提高原油采收率，井网加密技术在开采中发挥了关键作用。对于多层叠置的透镜状气藏，由于单井泄气面积小，井间加密是提高气藏采收率的技术关键。美国低渗气藏的开发经验表明：通过井网加密，气藏采收率可以提高26%～44%。
3.2 低渗透油气藏开发技术展望
目前低渗透油气田开发成熟技术有注水、压裂、注气等，储层精细描述和保护油气层是开发关键。多分支井技术、地震裂缝成像和裂缝诊断技术、新型压裂技术、注气提高采收率等新技术快速发展，发达国家低渗透油气田勘探开发技术日趋成熟。通
过对世界低渗透油气田勘探开发现状进行研究，可实现低渗透油气资源优化利用，改善勘探开发效果，为低渗透油气田的高水平、高效益勘探开发和可持续发展提供理论及实践依据。
为了高效开发低渗透油气，取得较好的经济效益，低渗透油藏油气开发向着应用保护油层为主的小井眼、水平井、多分支井、欠平衡钻井、低密度钻井液及大型水力压裂技术开发低渗透油气田。小井眼技术、水平井技术和CO2泡沫酸化压裂新技术应用，较大幅度的提高了单井产量，实现了低渗透油田少井高产和降低成本的目的。密井网、油藏保护、水力压裂、水平井、多分支井开发技术和小井眼开发技术为低渗透油田开发的技术发展方向。
4 低渗透油藏开发中暴露出的问题与前景
4.1 低渗透油藏开发中普遍存在的问题
低渗透(包括特低渗透)开发中有几大难题，均为世界级的难题。
1.渗透力学上表现为“非达西流”，从本质上影响采收率的提高。绝大部分低渗透油藏天然能量不足且消耗快。低渗透油藏依靠弹性能量开发的采收率一般低于5%，油井自然产能很低，一般只有1—8吨，甚至没有自然产能。经压裂后，平均单井日产油量可达到3.6—27.7吨。
2.低压储层导致投产初期过后，采液、采油指数下降，注水井吸水能力低，注水见效差。低渗透油层一般吸水能力低，加之油层中黏土矿物遇水膨胀和注入水的水质与油层不配伍等因素导致的油层伤害，油层吸水能力不断降低，注水压力不断上升，致使注水井附近形成高压区，降低了有效注水压差，造成注水量迅速递减。一般常规注水很难恢复(超前注水可以解决这一问题)。
3.油井见水后产量递减快。低渗透油藏的油水黏度比一般小于5，见水后采油指数连续大幅度下降，采液指数急剧下降，虽在高含水期采液指数慢慢回升，但最终也不能恢复到原始采液指数。此外，由于低渗透油层渗流阻力大，通常采用较大的生产压差投产，见水后通过加大生产压差来提高产量的可能性较小。
4. “低渗、低压、低丰度”，造就了“多井低产”，给资本投资和运行成本造成了巨大的压力。
5.低渗透水平井水平段规模压裂改造提产，始终是一大难题，现在仍在探索规模化实施问题。
6.裂缝性低渗透砂岩油藏注水水窜严重。低渗透砂岩油藏往往有天然裂缝，由于需压裂投产，还存在人工压裂裂缝。这类油藏一旦注水压力超过破裂压力或裂缝开启压力，裂缝即处于开启状况，导致注水井的吸水能力急剧增大。当井网与裂缝分布规律及方向不相适应时，沿注入水主流线方向的油井水窜严重，有的甚至注水几天就使油井暴性水淹。改善低渗透油藏开发状况的思路
4.2 解决问题的思路
针对以上问题笔者提出改善低渗透油藏开发状况的思路。
首先，加强低渗透储集层精细研究及其渗流机理研究。低渗透油藏与其他类型油藏的主要差异是储集层特征，包括其沉积、物性及含油性、非均质性和敏感性的特征，因此，要实现高效开发低渗透油藏，加强低渗透储集层精细研究及其渗流机理研究是基础。
其次，合理加密井网是改善已开发低渗透油藏开发效果的重要途径之一。油田开发实践证明，要实现有效注水开发，必须达到一定的井网密度，井网密度加大到一个界限值后，低渗透油藏开发效果大幅度改善。
第三，精细注水是改善低渗透油藏开发效果的重要保证。如果多数开发单元合注合采，而各层吸水能力差异大，则只有极少数油层吸水，水驱动用储量程度低。根据低渗透油藏的地质特征、油水运动规律，细分开发层系，调整好注采井网的匹配关系和单井注采强度，做到多向、细分、适压、平衡注水，确保油井多向受效，努力追求平面动用的均衡性，是提高储量动用程度和油井产能的重要保证。在此基础上，应完善发展高压分注技术，尤其要提高分注有效期，使高压注水井层间注水量可控可调，从而提高注入水波及体积。与此同时，要强化提高注入水水质，保证注水站、管线、井口、井底水质一致。
第四，采用整体压裂改造和井筒提升技术实现高效开发。在油藏现代构造应力场研究的基础上，优化整体压裂规模及参数，对压裂施工程序、压裂缝支撑剂、现场监督以及生产系统进行优化设计，选择有注水井对应且地层压力保持较高的井层优先进行压裂，通过整体压裂改造低渗透储集层。
第五，继续做好二氧化碳驱和天然气驱先导试验，为中深层、深层高压特低渗透油藏的挖潜提供有力的技术储备。