智能油田开发的典范之一_斯塔特福约尔得油田

智能油田开发的典范之一——斯塔特福约尔得油田如果说,20世纪80年代掀起的第一次提高采收率研究和应用的热潮,推动了各种EOR技术的进步和成熟,那么斯塔特福约尔得(Statfjord)等油田以油藏模拟、油藏监测、水平井和油藏管理相结合的提高采收率技术,在21世纪初已经掀起了以智能油田为标志的第二次提高采收率技术研究和应用的热潮。
电动睫毛器“智能油田”又称数字油田,可以实现实时监测、实时数据采集、实时解释、实施决策与优化的闭环管理,可以将油井、油田及相关资产相互联系起来统筹经营与管理,因此是提高采收率的有效途径和发展方向,特别是在注剂比较昂贵的情况下更是如此。目前,随着油藏动态监测技术、水平井油井管理以及建立在水平井基础上的油藏管理技术的进步与成熟,智能油田提高采收率前景已经十分明朗。
物联网监控平台北海的挪威海域是智能油田技术利用程度最高的地区,该地区的近海平台全都由光缆相连。该地区最大的油田——斯塔特福约尔得油田正是当代智能油田开发的代表,其开发后期正是通过智能油田开发技术,如:采用实时数据传输、广泛使用四维地震技术提高油藏表征水平、在多分支井上安装流量控制器等有效地提高了采收率,实现了油田可持续发展。此外,北海的古尔法克斯油田(Gullfaks)采用井下监测控制系统和多分支井技术相结合开发外围油田,埃科弗斯克(Ekofisk)油田由于陆地钻探生产中心的建立,使其采收率已从46%上升到50%至60%。这些油田都在进行智能油田技术的实践。
一、智能油田技术简介
1智能油田的基本概念
智能油田展示了油气田开发将进入智能化、自动化、可视化、实时化的闭环新阶段。智能油田的基本概念和发展方向就是将涉及油气经营的各种资产(油气藏等实物资产、数据资产、各种模型和计划与决策等),通过各种行动(数据采集、数据解释与模拟、提出并评价各种选项、实施等),有机地统一在一个价值链中,形成虚拟现实表征的智能油田系统。人们可以实
时观察到油田的自然和人文信息,并与之互动。
2智能油田的基础与核心
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建立智能油田是一个系统工程,而建立数据银行和信息平台是建立智能油田的基础。智能油田的核心是将油气发现与开发工作从历史性分类资料的顺序处理改变成实时资料的并行处理,利用实时数据流结合创新型软件的应用和高速计算机系统,建立快速反馈的动态油藏模型,并将这些模型配合遥测传感器、智能井和自动控制功能,让经营者更直接地观察到地下生产动态和更准确地预测未来动态变化,以便提高产量和进行有效的油田管理,实现各种层次的闭环优化管理,最终实现全油田范围的实时闭环资产经营管理(图1)。
图1  智能油田的基本概念与趋势
实际上,智能油田并不是遥不可及,也是步步发展与完善的(图2)。目前国外智能油田也仅发展到第三级,逐步向第四、第五级发展。
图2 智能油田发展分级
3智能油田的关键技术
促进智能油田发展的关键技术主要包括:
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(1)遥测技术,主要包括四维地震监测、重力测量、电磁监测、永久型地面检波器网络和永久型光纤井下检波器等;
(2)可视化技术,包括综合勘探与生产数据的三维可视技术、虚拟现实技术等;
(3)智能钻井与完井技术;
(4)自动化技术;
(5)数据集成、管理与挖掘技术;
(6)集成管理体系等。
4智能油田的发展前景
2003年世界著名的剑桥能源研究所(CERA)公布的一项最新研究成果指出,由多项新型数字化技术构成的智能油田,将在未来5~10年内使全球原油储量增加1250×108桶,这将超过伊拉克现有原油储量或拉丁美洲的原油总储量,同时能够提高油气采收率2%~7%,降低举升成本10%~25%,提高产量2%~4%。壳牌公司正在实施的“智能油田”计划,将使其产量提高10%,采收率提高8%,操作成本降低20%,计划与决策周期时间减少75%。智能油田技术将大大扩展石油工业的发展空间,为石油行业展示出了一个更广阔、更美好的发展前景。
二、斯塔特福约尔得油田勘探历程
斯塔特福约尔得油田沿构造走向距离布伦特油田东北不超过10公里。1970年将211/24断块和211/25断块租赁给大陆石油公司(Conoco)及其合作者;1973年8月将挪威断块33/9和33/12租赁给美孚石油公司(Mobil)及其合作者。斯塔特福约尔得油田最初的构造版图特征是在白垩纪基准面沿东北-西南走向。其勘探历程为:油砂
(1)1973年年初,在构造的下倾部位钻了第一口井,UK211/24井,该井钻遇了品位好但含水的中侏罗系布伦特和上三叠系-下侏罗系的斯塔特福约尔得组的砂体。
(2)1974年年初,在构造顶部的西侧钻了挪威33/12-1号井,偶然发现了该油田。该井钻遇了布伦特含油砂体上的一个160米厚的层段,测试日产油量为1369.86吨。
(3)第一口评价井33/9-1,位于构造的下倾部位,稍偏向于发现井北部,钻遇了146米厚的布伦特含油层段。在2584米处形成了油水界面,由于该油水界面与附近的布伦特油田的油水界面不同,因此,1974年8月宣
布该新油田是一个独立的商业性油气藏。
(4)第三口井33/12-2成功地在斯塔特福约尔得组发现重大石油储量,测试日产油量为1671.23吨。
(5)1975年钻了211/24-4井,首次在构造的英国一侧发现石油。制作奖章
(6)1977年钻了11口评价井中的最后一口,33/9-9井,不仅证实了布伦特和斯塔特福约尔得组油藏的东北走向,同时也在下侏罗系的杜林发现一个新的产层,测试日产油量为1138.9吨。
三、油田地质概况
斯塔特福约尔得油田是西欧最大的油田。位于北海北部,距卑尔根西北约210公里,跨挪威和英国边界。于1979年11月投入开发,原始地质储量8.82×108吨,原始可采储量5.98×108吨。75%的原始地质储量分布在中侏罗系的布伦特(Brent),24% 分布在上三叠系-下侏罗系的斯塔特福约尔得组(Statfjord),1% 分布在下侏罗系的杜林(Dulin)。这3个油藏具有不同的油水界面,但原油的组成相差无几。该油田通过3个重力基座平台进行开发,即:斯塔特福约尔得A、B和C。这3个平台开始
产液的时间分别为1979年、1982年和1985年。所有油藏的天然驱动能量都很弱。布伦特在油水界面以下进行注水开发,原油产自上倾斜构造顶部的油井。斯塔特福约尔得组通过向次生气顶注溶解气进行混相气驱。布伦特和斯塔特福约尔得油藏的估计采收率分别为55% 和60%。布伦特之所以开发效果好,受益于其高品位以及布伦特下部和Tarbet组的滨面砂岩和障壁沙坝砂岩(油田参数见表1)。斯塔特福约尔得组的开发效果极好,这是受益于渗透率高,具有连通河道和滨面砂岩,而且由于经历混相气驱过程使得剩余油饱和度低。在油田开发期限内,整个开发策略实际上没有改变。
1987年该油田的产油速度最大,达到103397吨/日,到1994年以前一直保持最高稳产量,超过94780吨/日,之后产量开始下降,1995年降到75824吨/日,此时已采出约73%的可采储量。到2005年,年产量降至598×104吨,可采储量的采出程度达93.43%。
1构造
斯塔特福约尔得油田位于北维京(Viking)地堑的东设得兰盆地。油田圈闭机理是构造-地层圈闭。在构造上,这是一个向西倾斜的断块,其侏罗
系层呈6~8°角,向西倾斜。其侏罗系层在东南部,向东下落的主边界断层系以斯塔特福约尔得组高度为准,总断距为1800米。超覆的上侏罗统与白垩系页岩覆盖着剥蚀断块,并为隐伏露头的布伦特和斯塔特福约尔得储集层提供了地层封闭条件。在南部,正断层作用和一个构造鞍部把斯塔特福约尔得油
田同在西南部与其构造在同一走向上距离约为20公里的布伦特油田分开。斯塔特福约尔得油田的西部和北部以构造倾斜为界。
该油田长24公里,平均宽4公里,3个油藏发育在同一个构造内,总面积约81平方公里布伦特油层覆盖的面积约61平方公里。在油田构造顶部和边界断层系之间有一系列北-北东走向的弓形铲状断层,通常穿过杜林组底部。相对而言,油田西侧无断层。后来该油田被一系列西北-东南走向的断层切断,这种现象在油田最南部很普遍。
斯塔特福约尔得组位于杜林砂岩下方,沿油田西北翼的大部分地区形成倾斜闭合,并在其东北和西南末端沿东南方向形成断层封闭。布伦特由覆盖在基准不整合面之上的泥岩形成圈闭。边界断层系沿构造顶部的东南方向形成横向断层封闭。布伦特油藏在维京组的粘土岩和粉砂岩以及油田大部分地区的白垩系泥岩下方形成倾斜闭合。3个油藏具有不同的油水界面:布伦特在2585.8米处,杜林组在大约2600米处,斯塔特福约尔得组在2805.7米处。
2地质情况及油藏物性
斯塔特福约尔得油田最古老的岩石属于三叠系Hegre组的陆相红层。这些岩石整合地被油田最下部的油藏——上三叠系-下侏罗系的斯塔特福约尔得组岩石覆盖。上覆的杜林组(下侏罗系)泥岩占主导地位,但也含少量Cook层油藏砂岩。杜林则整合地被中侏罗系的布伦特所覆盖,布伦特是构成油
田主要的高产层段。布伦特被Heather组的上侏罗系泥岩所覆盖;在下翼地区接触面整合,但在顶部不整合。曾发生过断块倾斜和抬升,之后上侏罗系Draupne 层(相当于启莫里奇阶粘土层)富含有机质的粘土岩开始沉积,不整合地上覆在较老的地层上。薄薄的下白垩系沉积保存在油田下倾部位,并被上白垩系和第三系地层不整合地覆盖。图3是斯塔特福约尔得油田地层图。
(1)斯塔特福约尔得组

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