1、l第一讲 l石油天然气工业l形势概论1主讲：李士伦（教授）主讲：李士伦（教授）2002004 4年年3 3月月21 石油天然气工业形势3 发展注气提高采收率配套 技术开发低渗透油藏2 未来能源与天然气34石油方面石油方面：发现发现576576个油田个油田 勘探石油地质储量：勘探石油地质储量：225.6225.610108 8t t 可采储量：可采储量：63.463.410108 8t t5天然气方面：天然气方面：发现发现193193个气田个气田 探明天然气地质储量：探明天然气地质储量：4.49374.493710101212m m3 3 其中气层气：其中气层气：3.37273.37271010
2、1212m m3 3 溶解气：溶解气：1.1211.12110101212m m3 3 天然气可采储量：天然气可采储量：2.57042.570410101212m m3 3 其中气层气：其中气层气：2.20192.201910101212m m3 3 溶解气：溶解气：3702370210108 8m m3 36 2000 2000年三大公司上游利润：年三大公司上游利润：11481148亿元亿元占全国国有企业、国家控股企业利润占全国国有企业、国家控股企业利润45%45%71 1、剩余可采储量资源量、剩余可采储量资源量 150 15010108 8t t 人均资料人均资料1212t/t/人，世界人
3、，世界6868t/t/人人2 2、人均探明地质储量、人均探明地质储量 4.8 4.8t/t/人，世界的人，世界的1/101/10 人均可采储量人均可采储量 1.9 1.9t/t/人，世界的人，世界的1/121/1283 3、全国油田总体上进入高含水期、全国油田总体上进入高含水期 平均含水率平均含水率84.2%84.2%，大庆油田，大庆油田50005000万吨以上产量万吨以上产量稳定了稳定了2727年，今年起开始递减，今后每年降年，今年起开始递减，今后每年降15015020020010104 4t t4 4、19931993年起石油进口量年起石油进口量 出口量出口量 2019 2019年进口量年
4、进口量7185718510104 4t t，已占全国消费量已占全国消费量30%30%，花费外汇花费外汇14214210108 8美元美元 95 5、按、按GDPGDP与石油消费量比例与石油消费量比例 2020 2020年石油消费量达年石油消费量达8 810108 8t t，大力提倡节油，大力提倡节油，力求控制在力求控制在4 44.34.310108 8t t，使上劲，国内仅能使上劲，国内仅能产产1.81.82.02.010108 8t t，仅能达到仅能达到50%50%自给程度。自给程度。6 6、天然气产量、天然气产量达到达到1200120010108 8m m3 3 石油安全问题更加突出石油安
5、全问题更加突出101 1、发挥国内油气资源基础性保障作用、发挥国内油气资源基础性保障作用 “调整东部，发展西部，加快海上调整东部，发展西部，加快海上”2 2、树立石油安全全球观、树立石油安全全球观 国外油气资源利用，获取经济稳定国外油气资源利用，获取经济稳定油气资源，油气资源，两种资源两种资源 两种市场两种市场113 3、节约用油要成为基本国策、节约用油要成为基本国策4 4、技术创新、技术创新5 5、战略储备，商业储备、战略储备，商业储备6 6、环境保护、环境保护121 1、大力开拓新勘探新领域、大力开拓新勘探新领域2 2、提高石油采收率、提高石油采收率 1 1）改善水驱）改善水驱 提高波及体
6、积，再提高提高波及体积，再提高3 35%5%采收率采收率 2 2）发展多种提高石油采收率（）发展多种提高石油采收率（EOREOR或或IORIOR）技术技术133 3）加强已探明的难动用储量开发）加强已探明的难动用储量开发 全国低渗透油田储量全国低渗透油田储量636310108 8t t，仅动仅动用了用了313110108 8t t，已动用的提高效益，降已动用的提高效益，降低成本，未动用的低成本，未动用的323210108 8t t，依靠科技依靠科技进步，改进经营管理体制与机制，使能进步，改进经营管理体制与机制，使能很好地开发出来。很好地开发出来。141516主要内容17181920212223
7、 2425262728293031 DME 很有潜力的化工产品，将来很可能会替很有潜力的化工产品，将来很可能会替代一般柴油燃料代一般柴油燃料3233343536373839404142所以只能走所以只能走 以煤为主，能源多元化，以煤为主，能源多元化，以清洁可再生能源为主的以清洁可再生能源为主的发展路线。发展路线。4344454647 在油气行业中公有制、非公有制经济成分并存。在油气行业中公有制、非公有制经济成分并存。4849505152气藏类型气藏类型典型气田典型气田储量储量比例比例水驱气藏水驱气藏威远气田威远气田35浅层气藏浅层气藏 涩北涩北1号气田号气田14异常高压异常高压克拉克拉2气田气
8、田18.5含硫气田含硫气田渡口河气田渡口河气田10凝析气藏凝析气藏板桥气田板桥气田21.5低渗气藏低渗气藏长庆气田长庆气田31.5深层气藏深层气藏克拉克拉2气田气田485354第三部分第三部分发展注气提高采收率发展注气提高采收率配套技术开发低渗透油藏配套技术开发低渗透油藏55低渗油层：低渗油层：K 5010-3m21.1.构造特征构造特征低渗断块油藏：低渗断块油藏：面积小面积小物性差物性差产能小产能小储量低储量低56透镜体在低渗砂岩储油层中占相当大的透镜体在低渗砂岩储油层中占相当大的比重比重，其大小、形态、方位和分布是能否成功地开其大小、形态、方位和分布是能否成功地开发这类油藏的关键。发这类油
9、藏的关键。储层渗透能力很低，储层渗透能力很低，只要能与裂缝搭配，只要能与裂缝搭配，就能相对高产；对裂缝系统的研究是开发好这类就能相对高产；对裂缝系统的研究是开发好这类油藏的重要课题。油藏的重要课题。单井产量低，且递减快，稳产条件差。单井产量低，且递减快，稳产条件差。572.2.储层特征储层特征非均质性强非均质性强低孔低渗低孔低渗高含水饱和度高含水饱和度各向异性非常明显，厚度和岩性都不稳定各向异性非常明显，厚度和岩性都不稳定孔隙结构主要特征是孔隙类型多样，孔喉孔隙结构主要特征是孔隙类型多样，孔喉半径小和泥质成分多。半径小和泥质成分多。粒间孔隙愈少，微孔隙比粒间孔隙愈少，微孔隙比例愈大，渗透率就愈
10、低。例愈大，渗透率就愈低。58孔隙连通但喉道细小。孔隙连通但喉道细小。泥质含量高。泥质含量高。含水饱和度高，一般含水饱和度高，一般30%70%。北美北美172个低渗砂岩油藏个低渗砂岩油藏，一般一般 K 30%PVPV；（2 2）储层为砂岩或碳酸盐岩；）储层为砂岩或碳酸盐岩；（3 3）厚度薄有利；）厚度薄有利；（4 4）渗透率无限制；）渗透率无限制；（5 5）深度大于）深度大于1371.6m（45004500ft）；）；（6 6）地层温度无限制地层温度无限制82（7 7）陡峭的倾斜油藏）陡峭的倾斜油藏；（8 8）原油相对密度）原油相对密度 35APIAPI ）；）；（9 9）原油粘度）原油粘度
11、10mPa.s ；（1010）原油组成富含）原油组成富含C C1 1C C7 7。可放宽到：可放宽到：原油相对密度原油相对密度35 API）；）；地层温度地层温度100；埋藏深度埋藏深度1500m。83特别推荐几种特别推荐几种N2驱类型：驱类型：（1 1）注）注N N2 2推动易混相气体段塞的混相驱推动易混相气体段塞的混相驱 注注N2混相驱要求的条件较高，混相压混相驱要求的条件较高，混相压力高，要求原油中间烃含量高，实施难度力高，要求原油中间烃含量高，实施难度较大，适用范围较窄。可通过注较大，适用范围较窄。可通过注N2和烃类和烃类气体段塞混相驱来提高采收率。如果易混气体段塞混相驱来提高采收率。
12、如果易混相气体段塞的尺寸选择合理，则比连续注相气体段塞的尺寸选择合理，则比连续注N2经济效益更好。经济效益更好。84 2000年年SPE62547文章介绍一个块状裂缝性文章介绍一个块状裂缝性碳酸盐岩水驱挥发性油藏注碳酸盐岩水驱挥发性油藏注N2推动富含推动富含C2C6产产出气段塞高压混相驱先导试验的成功做法。出气段塞高压混相驱先导试验的成功做法。石油地质储量石油地质储量19.08108m3，一次采油仅采一次采油仅采出了原油出了原油1.908108m3，产出气中富含，产出气中富含C2 C6，初始含量初始含量0.28390.5679m3/m3。1994年着手先导年着手先导试验试验3年。在注年。在注N
13、2前注前注10%PV富含富含C2C6的产出的产出气段塞，混相压力降到气段塞，混相压力降到22.048MPa。85（2 2）重力稳定驱）重力稳定驱对倾斜的、垂向渗透率较高的地层，对倾斜的、垂向渗透率较高的地层，在含油气构造顶部注气。重力稳定驱必须在含油气构造顶部注气。重力稳定驱必须要求油层具有足够高的垂向渗透率，且注要求油层具有足够高的垂向渗透率，且注入速度小于临界速度。入速度小于临界速度。（3 3）保持地层压力）保持地层压力注注N2的目的是使油气藏的压力保持在露的目的是使油气藏的压力保持在露点或泡点压力之上。点或泡点压力之上。862、单井、单井CO2吞吐采油吞吐采油（1 1）COCO2 2基本
14、性质和增产原理基本性质和增产原理1）CO2易溶于油，可以：增大原油体积；易溶于油，可以：增大原油体积；降低原油粘度；改善毛细管渗吸作用。降低原油粘度；改善毛细管渗吸作用。2）CO2溶于水，可以：提高水的粘度；溶于水，可以：提高水的粘度；CO2水溶液与碳酸盐岩石起反应，提高储层的水溶液与碳酸盐岩石起反应，提高储层的渗透性能；降低油水界面张力。渗透性能；降低油水界面张力。3）萃取原油中萃取原油中C2C30烃类。烃类。874）改善油水相对渗透率，降低最终残余改善油水相对渗透率，降低最终残余油饱和度。油饱和度。5）CO2具有与原油混相的能力。具有与原油混相的能力。6）注入碳酸水，可使含水带前缘形成和注
15、入碳酸水，可使含水带前缘形成和保持保持CO2游离气带。游离气带。7）CO2密度为空气的密度为空气的1.53倍。压力倍。压力 2.017 Mpa，温度低于温度低于 17时以液态存在。时以液态存在。CO2临临界温度界温度 31，临界压力，临界压力7.399MPa。CO2的偏差的偏差系数受压力和温度影响较大。系数受压力和温度影响较大。CO2局部溶于水，局部溶于水，易溶于原油。易溶于原油。88CO2吞吐吞吐又称循环注又称循环注CO2 或或CO2增产措施。增产措施。它起源于注蒸汽单井吞吐。它起源于注蒸汽单井吞吐。开采机理主要是：开采机理主要是：1）降粘，如果原油粘度降低）降粘，如果原油粘度降低50%，产
16、量约提高一倍；，产量约提高一倍；2）膨胀，）膨胀，CO2 注入油后体积可增加注入油后体积可增加0.50.7倍，倍，增加储集空间含油饱和度；增加储集空间含油饱和度；3）解堵，）解堵，CO2溶于水产生溶于水产生H2CO3，溶解某些胶溶解某些胶结物；结物；4）降低界面张力；）降低界面张力；5）轻质油藏）轻质油藏CO2汽化中间烃和汽化中间烃和C7+组分，在近组分，在近混相过程中完成吞吐过程。混相过程中完成吞吐过程。89（2 2）备选油藏的筛选和油藏参数的作用）备选油藏的筛选和油藏参数的作用1）影响影响CO2吞吐过程的两类变量。吞吐过程的两类变量。a)操作变量，是可控变量。操作变量，是可控变量。b)油藏
17、变量，是自然因素。包括：油藏油藏变量，是自然因素。包括：油藏压力和原油粘度；原油密度；当前原油饱和压力和原油粘度；原油密度；当前原油饱和度；度；初始含气饱和度；地层渗透率；润湿性。初始含气饱和度；地层渗透率；润湿性。90重要的操作变量重要的操作变量：作业压力；：作业压力；CO2注入量；注入量；油井开井时的井底回压；循环次数（周期）；油井开井时的井底回压；循环次数（周期）；焖井（浸泡）时间。焖井（浸泡）时间。作业压力或注入速度作业压力或注入速度-高的作业压力使高的作业压力使更多的更多的CO2溶于油中，降低原油粘度。应以可溶于油中，降低原油粘度。应以可能的最快速度注入。根据油藏条件，在较高的能的最
18、快速度注入。根据油藏条件，在较高的地层压力下处理半径可扩大些，在较低压力环地层压力下处理半径可扩大些，在较低压力环境下，选择较小的处理半径。也有研究者认为：境下，选择较小的处理半径。也有研究者认为：很高或很低流动速度均使总采收率和气体利用很高或很低流动速度均使总采收率和气体利用率变差。率变差。91 CO2注入体积注入体积-用每用每 ft 净产层注入净产层注入CO2 106 scf表示措施注入量。一般为：表示措施注入量。一般为：10.1018.3 m3/m （0.110.2 103 cf/ft）。回压也是关键参数之一回压也是关键参数之一。浸泡期浸泡期-23周或更长的浸泡期可采周或更长的浸泡期可采
19、出一样或更多的原油。有人在评价出一样或更多的原油。有人在评价106口单口单井施工资料后认为有一个最佳浸泡期井施工资料后认为有一个最佳浸泡期。循环周期数循环周期数-第一个循环总是最好第一个循环总是最好的的。有利的循环周期数平均为有利的循环周期数平均为35次。次。92（3 3）单井注混合气吞吐过程值得重视）单井注混合气吞吐过程值得重视（4 4）我国注）我国注COCO2 2单井吞吐现场试验简介单井吞吐现场试验简介1994年后，吉林油田到年后，吉林油田到2019年，对年，对144口井实施了口井实施了CO2吞吐试验，平均吞吐试验，平均 1 t CO2 换换 3.3 t 原油；原油；对对119口井开展了口
20、井开展了CO2 泡沫压泡沫压裂，平均裂，平均 1 t CO2 增油增油 8.6 t 。还开展了水。还开展了水井降压增注，注水井井降压增注，注水井CO2段塞水气交替注入段塞水气交替注入等工艺技术措施。等工艺技术措施。93江苏油田开展了江苏油田开展了CO2吞吐和驱替试验、吞吐和驱替试验、CO2 酸化试验。酸化试验。江汉油田积极开展了注江汉油田积极开展了注 N2 单井吞吐和驱单井吞吐和驱替试验。替试验。中原油田也积极地开展单井吞吐和准备中原油田也积极地开展单井吞吐和准备驱替试验，并回收了石化厂排放的驱替试验，并回收了石化厂排放的CO2。此外，大庆、辽河、胜利、吐哈等都开此外，大庆、辽河、胜利、吐哈等都开展了这方面的现场试验，吐哈还开展了油井混展了这方面的现场试验，吐哈还开展了油井混气（液气（液N2）压裂或酸化试验压裂或酸化试验。9495
