第二节 油田开发
1960年,大庆油田一投入开发,即参考国外一些大油田的经验教训,结合大庆自身的特
点,制定了“在一个较长的时间内实现高产稳产,争取达到较高的最终采收率”的油田开发
方针。并根据生产试验区注水开发试验的实践,明确提出了“早期内部注水保持油层压力采
油”的开发原则。在对油田开发动态分析和地质研究成果的基础上编制了油田第一个开发方
案。
萨尔图油田是大庆油田第一个投入开发的油田。1962年,油田地质指挥所李德生、童宪
章等根据我国国民经济发展情况和萨尔图油田的具体地质特点,制定合理开采方式;合理划
分与组合开发层系;确定不同层系经济合理的井网;确定注水井、生产井合理的工作制度;
掌握运用一套行之有效的5种基本采油技术。还提出了大庆油田要分阶段、分时期、分地区地
逐次投入开发的合理程序。同时,也指出当油田开发设计付诸实施后,必须本着逐步认识,
逐步调整的指导思想,对油田开发设计不断地进行调整,使其趋于完善,确保油田开发取得
最佳效果。这项研究课题为逐步提高认识,开发好萨尔图油田和指导以后的开发起到了重要
作用。1965年获国家科委奖。
碎屑沉积油层一般具有层次多而性质不均匀的特点,在注水开发过程中,注入水在垂直
方向和平面上有推进不均的现象。为提高注水开发效果,必须查明油田开发过程中控制油水
运动的地质条件。因此,在大庆油田勘探开发研究院油田地质研究室与试验室合作,钟其权
、裘亦楠、陈子琪等于1963年完成了碎屑沉积油层沙体的研究。本项目是结合大庆油田油层
的具体特点,比较系统地总结出一套旋回对比,分级控制,以小层对比为中心的油砂体研究
方法,将油田范围内的萨尔图、葡萄花、高台子含油岩系合理划分,逐级对比,从大到小分
成若干个小油层组,砂岩组和小层。通过对比,查明了分散井点间各小层的层位关系,从而
揭示了小层的基本单元是含油砂岩体,而一些含油砂岩体又相互连通组合成连通体,含油砂
层经油砂体或连通体的形式存在于地层中。这个项目还研究了油层的分布和物理变化的规律
,揭示了储油层属于“非均质、多油层”的特点,明确提出了油砂体是组成砂岩储油层油水
运动的基本单元。为大庆油田合理划分开发层系,按油砂体计算储量,按油砂体进行动态分
析和采取分层注水开发及调整挖潜提供了可靠的地质依据。1965年获国家科委奖,并于1978
年分别获全国科学大会奖和黑龙江省科学大会奖。
勘探开发研究院小层动态分析攻关队李道品、王志武、桓冠仁等在大层研究的基础上,
提出了油田小层动态各种指标的计算方法和小层压力计算方法,于1964年取得了“小层动态
分析方法研究”成果。它是在经过1500多万次手工计算,取得90平方公里面积内455口井投产
后小层动态指标结果的基础上,为使理论计算和油田动态分析更加紧密地结合而进行了大量
的实测资料对比,并对开发试验区中、东、西区698个小层不同的油砂体进行了动态分析。在
当时为使油田动态分析深入到小层起了很大作用,这是油田动态分析的一大发展。1965年获
国家科委奖。
1965~1972年,为观察注水开发全过程,及时掌握早期注水开发油田的规律,大庆油田
开展了喇嘛甸油田气顶、萨尔图油田浅气层和高台子油层的研究,还进行了油层水淹规律和
地质基础理论的研究,开辟了小井距开发试验区,把按以往正常井距需要40~50年的时间注
水开发油田的演变过程缩短到一年左右,即全面反映出来,并取得了油田注水开发全过程许
多第一手数据和珍贵资料,为后来指导大庆油田开发起了很大指导作用。同时,在中区西部
开展了分层注水、分层采油试验,揭示了大庆油田的层间矛盾,给采油工艺有关理论研究提
出许多有针对性的课题。实践证明,大庆油田的开发必须走分层开采道路。
油田建设设计研究院严文俊、马业光、王逊等人与采油第三指挥部协作,为专门研究主
力油层注水开发全过程的生产变化特点和提高油田采收率的方法,从1965年开始进行“注水
开发及提高采收率现场中间试验”研究,先后对三个主力油层的一个中低渗
透率油层进行了15项试验,系统地取得了单油层注水开发全过程的开采数据和提高采收
率方面的大量资料。经过现场试验提前揭示出大庆油田两类油层注水开发过程中的水淹规律
,水驱油过程的阶段性、含水、产能变化特点;并在注水开发初期注二氧化碳水、二氧化碳
加轻质油混相驱油以及高含水期注聚合物溶液和悬浮液等试验,也取得明显效果。这为认识
和掌握注水开发过程,特别是开发中后期中高含水开采的特点和规律提供了丰富的实践资料
。此外,将其广泛地应用于油田稳产预测、水驱采收率研究和开发动态分析,这对夺取油田
高产稳产和提高油田采收率起到了重要的指导作用。1977年取得成果。1978年分别获全国和
黑龙江省科学大会奖。
1970~1977年,油田建设设计研究院王启民、宋永等与井下作业指挥部协作,根据全油
田提高采油速度和在老开发区实现稳产的要求,进行中区西部综合措施接替稳产开发的实验
研究。在分层注水的基础上,进行油井细分堵水和分层压裂改造,减小层间干扰,调整平面
油水分布,使连通较好的中低渗透层和主力油层的低含水部位接替高渗透层、高含水部位的
产量;并且尽力改善主力油层的层内出油状况,挖掘平面上滞流区的潜力,不断提高分层储
量的动用程度。这一试验使中区西部在采出程度已达28%的条件下,采油速度仍可继续保持在
2%以上。从1970年开展提高采油速度试验和1976年开展接替稳产试验以来,平均含水上升率
在1.3%以下,油井单井产量比开发初期提高了30%,主力油层及部分中渗透油层压力保持在
原始压力附近,这为油田中高含水期实现接替稳产提出了一套原则和方法。1978年分别获全
国科学大会奖和黑龙江省科学大会奖。1979年获石油工业部专题奖。
1973~1980年,开展了注水开发油田的基础理论研究,建立和发展了油田开发地质学和
油层渗流力学及油藏工程学等学科。对油田地质开发细分沉积相研究,建立了内陆湖盆河流
三角洲不同类型的沉积模式,初步搞清这些砂体的非均质特征及地下油水运动的特点,借以
指导油田的开发调整挖潜工作。为实现中低渗透油层的接替稳产,还规定了高压注水的合理
压力界限。
油田建设设计研究院裘亦楠、许士策等鉴于注水开发油田所采用的各种技术措施是否能
提高注水波及体积,取决于对所开发油层的油水运动规律的认识,认为在注水开发过程中及
时正确地掌握油水运动和分布状况,是油田地质开发研究工作的一项主要目标。因此,在“
油田开发中油层细分沉积相的研究及应用”课题研究中,广泛应用了测井曲线划分单元和亚
相,并应用油层在注水驱油运动过程中的动态资料验证了油层细分沉积相的可靠性。油层细
分沉积相的研究,揭示了那些影响和控制油水运动的各种地质因素,从而进一步深化了对油
砂体油水运动规律的认识。1977年完成项目研究。该成果用在地质详探阶段,根据油层的沉
积成因,可预测油砂体的分布状态和非均质性质,为制定合理的开发方案提供可靠的地质依
据;用在油田开发阶段,可掌握高产油井的分布规律,从而能主动地培养高产井;也根据沉
积亚相带或主要砂体沉积类型划分开发动态区,有利于对不同地区作出不同对待,分别采取
不同的开发技术政策;也可选择调整挖潜对象,充分发挥各种分层工艺措施的作用。这项研
究为大庆油田实现高产稳产取得了显著的效益。1978年获全国科学大会奖和黑龙江省科学大
会奖。1979年获石油工业部技术改进成果一等奖。
1979~1980年,油田建设设计研究院梁惠文、董福林、田宝成等,针对油田进入高含水
期后,采油的稳产条件发生了很大变化,根据注水开发砂岩油田的基本理论以及产油量递减
规律,认为高含水期油田开发的特点是:油井采油指数下降程度明显加快,主力油层开始全
面递减,油井含水上升,井底流动压力上升,提高地层压力受到注水工艺和油层破裂压力的
限制,油井自喷能力下降,在原井网中,层间矛盾更加突出,差油层受到高压高含水主力油
层的干扰,生产潜力不易发挥,井下采油工艺措施难度大,增产效果变差。通过对驱替特征
曲线研究及矿场资料用数理统计方法处理,研究了采油指数和井底流动压力随含水上升的变
化规律,总结完善了测算油田老井产量递减的经验方法,通过对油田稳产潜力和可采储量研
究,提出采用打加密井和提高采收率措施后,可争取采出地质储量的50%;通过对压力界限研
究指出,提高地层压力的合理界限为高于原始地层压力10~15个大气压;通过对油田调整对
象和加密调整井部署原则的研究,认为1981~1985年期间,油田开发调整的重点是老区打加
密井,通过细分开采层系,加密中低渗透率油层井网,开采原井网条件下动用差油层或基本
未动用的油层储量,新井投产后,原则上采用机械采油,单井产量不低于20吨,初期含水20
%左右;通过对开采方式的研究,优先转抽含水较低或饱和压力低的地区,可取得较好的增产
效果,油井转抽后仍应保持注采平衡,转抽地区应相对集中,以有利于注采系统的调整和地
面工程的改造及生产管理。由此完成大庆油田稳产趋势及油田开发规划的研究项目。根据上
述研究成果,对大庆油田“六五”开发规划进行了事先部署。经过1981年实施考核结果,规
划部署比较符合油田实际情况,当时预测大庆油田可实现年产5000万吨直到1985年的预期的
效果。该成果于1982年获石油工业部优秀科技成果一等奖。
1981~1982年,油田建设设计研究院瞿国忠、赵本颐、李端章等为配合油田高含水开采
阶段的开发调整和稳产的需要,在掌握油田不同地区,完成密闭取芯进尺1189.34米,常规
分析样品2653块,取得各种数据111720个具有重大价值第一性资料的基础上,对不同地区现
有井网层系条件下各类油层的动用状况、水淹状况和剩余油分布状况进行了分析研究,指出
不同地区高含水期调整挖潜的对象和调整挖潜的方法,为开发调整和高产稳产提供了依据。
同时,还提出了加密井网是改善萨中地区以北厚油层开采效果的有效措施。这项研究还首次
提出大庆油田五种非均质类型的油层分类方法,提出五种不同油层的水洗特征,水驱效果,
从而对不同地区可采储量的研究提出了新的方法,这项对喇嘛甸、萨尔图、杏树岗油田油层
特征和水驱效率认识的研究成果,于1983年分别获石油工业部和大庆市的优秀科技成果一等
奖。
1983年,勘探开发研究院赵守元、杨玉哲、纪德纯等为了总结大庆油田1972年以来开发
调整的效果和经验,以便形成一套可供今后油田开发调整的原则、界限和方法,完成了“大
庆油田高含水期层系井网调整的研究”项目。这一研究在划分调整层系方面,补充了适合于
河流三角洲沉积组合层系的渗透级差界限,进一步完善了层系组合原则。在选择注水方式上
,用数值模拟研究和经济分析表明,在大压差和总井数相同的条件下,采用五点法井网比采
用反九点法井网的单井产量高一倍,总产量高1/4,平均单井投资可节省6.4%,平均采油成
本降低11%,总生产费用降低7.8%,而且水驱控制程度高,有利于提高最终采收率。特别是
随着含水升高,大庆油田储油层的吸水指数增加幅度(1~2)低于采液指数的增加幅度,在
从自喷开采转变为抽油开采后,采用五点法井网,适当增加注水井点,才能适应大幅度增加
排液量,延长油田稳产期的需要。“六五”期间,油田开发方案基本采用了上述研究内容。
1984年分别获石油工业部和大庆市优秀科技成果一等奖。
1981~1983年,勘探开发研究院赵翰卿、董云录、田东辉等,鉴于大庆油田萨尔图、葡
萄花、高台子三个油层是白垩纪松辽湖盆北部的大型叶状三角洲沉积,油层的分布状况和非
均质性主要受沉积环境所控制。为了从成因上认识油砂体的沉积类型、几何形态、规模大小
、延伸方向、非均质特征和砂体间的组合关系与连通状况,以便系统地掌握油层在空间上的
分布规律、物性变化和非均质状况,预测井间的稳定性和未知地区的分布特征,研究了各类
油层的注水开发特点,认识了不同开发阶段的水淹特征和剩余油分布状况,搞清了层系、井
网和注水方式对油层的适应程度,从而为编制合理的开发调整方案和选择挖潜措施提供了科
学依据。该项研究还论证了白垩纪松辽盆地北部不但具有大、浅、缓的沉积特点,还具有辽
阔的迭合面积和巨大的累加厚度,纵向上显示为复杂的多级旋回性与相的结合。单体三角洲
沉积的基本特征是薄层广布,平缓延展,相带分异宽阔而完善,其有众多分支河道和广阔的
前缘席状砂,不发育的大型河口砂坝,总体上都属于叶状三角洲大类。根据三角洲内、外前
缘相砂体特征的变化,已识别出4种三角洲沉积模式,及强流和弱流三角洲等8个亚模式。论
文分析了各种沉积模式的水动力特点和碎屑物质的供应状况,阐述了砂体的分布特征和演化
规律。落实了各种三角洲沉积在萨尔图、葡萄花、高台子油层中的分布状况。确认了萨尔图
、葡萄花、高台子油层主要由8种砂体组成。还论述了这8种砂体的加积方式、几何形态、砂
体规模、非均质特征、水淹特点和剩余油的分布状况及其在大庆油田不同地区的分布组合规
律,完成了大型内陆湖盆三角洲沉积模式的研究项目。松辽湖盆三角洲沉积模式的建立,不
仅深化了对湖盆三角洲沉积的认识,还丰富和发展了湖相沉积的理论。这项研究成果从油层
沉积特点和开发特点的关系出发建立起有机的联系,成功地解决了油田开发中的许多认识问
题。目前,已广泛应用于油田动态分析,并成为编制开发调整方案时确定调整对象、划分和
组合开发层系、决定井网部署、注水方式和确定具体射孔层位的重要依据。这些研究成果已
在许多调整方案的实施中收到良好的效果。1984年获大庆市优秀科技成果一等奖。
1981~1983年,勘探开发研究院彭鹏商、李抗美、张义堂等为解决高含水期由自喷开采
转变为抽油开采的理论、方法问题和确定合理的技术政策界限,从理论与实践上论述了从自
喷转为抽油以后,采油指数的变化特点,建立了转抽井产量预测方法;论述了转抽后保持注
采平衡、保持一定地层压力水平的重要性和区块集中转抽的必要性。并进行了转抽后三相(
油、气和水)渗流的机理分析,提出了油田不同饱和压力地区转抽后技术界限,推导了抽油
泵吸人口气液比计算公式,建立了泵吸人口至油层中部流压的折算方法。还提出了在考虑开
发政策界限和保证达到一定产液量要求的情况下,转抽后的地层压力大致保持在原始地层压
力附近的意见,从而完成了“大庆油田高含水期开采方式转变的研究”项目,从理论上明确
了转抽的指导思想,制定了合理的技术政策界限,已被广泛应用于高含水期油田开发分析和
规划编制工作上。其中转抽井产量预测方法被推广应用后,转抽实际符合率较以前沿用的方
法提高了30%,1981~1985年按转抽2400口井计算,可累积增油1220万吨,获经济效益近6亿
元;选泵符合率提高30%,充分发挥了抽油泵的能力。根据这一研究成果,由自喷转抽后,注
水压力、地层压力下降,可减少地下套管损坏;钻井泥浆比重下降,可保护油层提高产能,
提高固井合格率13%,降低钻井成本26%。为我国砂岩油田注水开发的理论和实践积累了新的
经验。1984年获石油工业部优秀科技成果二等奖。
1980年末,大庆油田综合含水已达到59.7%,油田开始进入高含水采油期。在高含水期
油田产量递减加快,预计,油田年产量将由1980年的5023万吨降至1985年的3165万吨。为保
证大庆油田持续稳产做好“七五”期间油田稳产技术准备,由大庆石油管理局王志武、唐曾
熊、王德民等任大庆油田高含水期开采技术研究项目负责人。这个庞大的系统工程,综合研
究了四个方面18个专业课题和49项与其配套技术共67个项目。1982年经论证,列为“六五”
期间国家重点科技攻关项目。1983年签订合同,经过艰苦攻关,陆续完成合同规定的全部内
容和要求,并已在油田推广使用。研究成果包括:(1)研制成功一整套水淹层测井和生产动
态系列,结合密闭取芯、砂体非均质研究和数值模拟,搞清分地区分油层剩余油的分布状况
,为高含水期调整挖潜提供依据;(2)油田高含水期储量潜力、开发调整方法和钻井、完井
、增产增注工艺的研究,为挖掘油田潜力,提高油田储量动用程度,有效地延长油田稳产期
;(3)高含水期机械采油配套工艺的研究和推广应用,加速转变油田开采方式和调整压力系
统步伐,提高油田产液量,改善油田开发效果;(4)地面原油集输及水处理技术的攻关,以
适应高含水期油田采液量、注水量大幅度增长的需要。
这样,使油田产油量不仅保持年产5000万吨水平,而且还逐年有所增长,1985年达到了
5500万吨。五年共增产原油6107万吨。据18个攻关项目中可比项目统计,共获经济效益13.
59亿元并节能、节省原材料、减少原油外流量和油田增加607亿吨可采储量的效益。
据论证,靠这套高含水期开采技术可以继续稳产至1990年左右,到1990年油田将开采出
可采储量的63%,综合含水83%左右。
1960年,大庆油田投入开发,就采用了早期内部注水保持油层压力采油的开发原则。在
广泛应用分层开采工艺技术的基础上,为实现稳产10年(1976~1985)的奋斗目标,在前5年
自喷开采期间,逐步提高地层压力,使层间压力差异得到调整,保证了生产压差不降,产液
量不断提高,实现了油田稳产;在后5年时,油田开发进入高含水期,原有技术已不能保持油
田的稳产,但大庆油田独创了一套高含水期油田开采技术,保持了油田的稳产,实现了10年
稳产的目标。大庆石油管理局李虞庚、王志武、唐曾熊、王德民等研究的大庆油田长期高产
稳产注水开发技术,使大庆油田25年来,掌握了油田高产稳产的主动权,这项大型的综合性
油田开发技术包括6个方面、58项技术关键。6个方面是:(1)油田开发动态监测技术,正确
的探测了地下错综复杂的油水分布状况;(2)一套准确的油田开发过程指标测算技术,指导
油田高含水期高产稳产规划部署;(3)进行层系细分、井网加密调整方案的研究,提高差油
层储量的动用程度,延长油田稳产期,提高油田采收率;(4)形成高含水期采油配套工艺技
术,获得明显的增油效果;(5)完善调整井的钻井、完井技术、有效地保持油层,提高油井
生产能力;(6)发展地面原油集输及水处理系统,适应高含水期开采需要。
这是对油田投入开发以来各项有关技术的总结、提高、发展而形成的整套技术。它不但
为保证大庆油田年年完成和超额完成国家原油生产计划起到重大作用,而且为世界大型砂岩
油田的开发提供了丰富的经验。1985年获国家科技进步特等奖。