拓展阅读|油田开发过程的黑历史资料文件与下载

      一般认为近代石油工业是从1859年美国第一口”德雷克井“（ Drake Well）开始的。因为早期的油井是在“石油沟”（Oil Crek）钻凿成功的，所以循着山沟河谷的露头，寻找油气苗确定井位，这就是传统的“ Creekology”-“山沟沟哲学”的来由。以后到20世纪20年代至30年代背斜构造理论的出现，才结束了上述的“前地质时期”，“山沟沟哲学”才被突破，石油工业进入近代工业的初始阶段。

       20世纪30年代以前的美国一旦发现油田，油田主为抢占租地，抢先打井采油，油田开发是盲目的，处于“掠夺式开采”的初期阶段。打井、出油，出不了就用机械办法抽油。“钻井加抽油”就是当时油田开发的理念，以“井”为单元作为石油开采的基点，“井打得越多，采出的油量越多”是油田开发的主导思想。
     在其影响下，以很密的井网钻大量的油井。油田开采的动力主要靠天然能量采油，包括天然水驱、溶解气驱、气顶膨胀弹性驱等。生产建设的投资是油田主一次投入的，所以称为“一次采油”。以下两个实例是当时开发状况的缩影。
     美国宾夕法尼亚州的布菜福得油田1871年发现后，就大量钻井采油，由于油田天然能量消耗没有补充，186年高产期（日产油量达60000桶0)后，产量迅速下降，大量油井停产废弃，到19世纪末油田日产油不到10000桶。另一典型实例是美国东得克萨斯油田，1931年第一口井喷油从而发现该油田后，石油经营者们便蜂拥而至，在当地小镇周围，钻了近万口采油井。10年内全油田560平方千米面积上，共钻3万多口井，油井出现明显的井间干扰，边水迅速推进，油井过早见水，含水上升，油井产量迅速下降，这又促使油田主提出协调众多开采者之间的争夺、限制 产量来保护油田生产，当时得克萨斯州立法部门（还是铁道委员会）制定了一些限制性的规定。起初只限定了单井采油强度，即按油层厚度来确定限额产量，但是不限制井距的大小，这实际上还是鼓励多打井。而且如果某个开采者在油田的一个局部地区，井钻得越密，油层压力降得越低，周围地区的油可以更多地向他的开采区流动，可以获得更多的收益。所以若干年之后才逐步对井距、井数等措施做出一些规定。20世纪30年代以后随着井深增加，钻井费用加大，井距也逐新放大。经过实践认识到地质上能量上统一的油藏，其钴井数目和井网密度并不影响最终采出量，放大井距遂逐渐成为普追的行为。油田开发转入所谓“保守开采”阶段。

      依靠天然能量开采的一次采油，除了天然水驱油藏水体较大、水驱能量较高，因而能有较高采收率外，其他天然能量开采的油采收率都较低（一般为8%~10%)。为了增加油田产油量，提高原油采收率，美国石油开采者采用向油层注水（或注气）的方式采油，人工补充油层能量，使油田产量重新增加，因为生产建设费用需油田主二次投资，这种开发方式称为二次采油。
实行注水开发油田最初具有偶然性。前面提到的美国宾夕法尼亚州布莱福得油田在高产期后，产油量迅速递减，很多油井停产废弃，由于是棵眼完井或有些井是拔套管而不封堵，或下了套管却被腐蚀，有浅层淡水流入产油层段中。经营者发现废弃井进人产油层的水引起相邻油井产油量增加，意识到这是增加产油量的一种方法，就开始向油层注水，所以注水方法的产生一点也不是“先验”的。1907年实施注水的布菜福得油田的产油量有明显的增长。最初注水方式为环状注水，以后环状注水法被行列注水所代替。到1928年行列注水又发展到被新的“五点法”注水井网。起初，很多经营者都曾经反对向产油砂层注水。宾夕法尼亚州通过了一条法令，要求封堵废弃井和水淹井以防止油水活动的混乱，曾起着制止注水的作用。当时，注水是秘密进行的。1921年宾夕法尼亚州立法部门才承认了往布菜福得油田产层注水的合法性。以后注水开发方式在美国各产油区逐渐得到推广：1931年在俄克拉何马州，1935年在堪萨斯州，1936年在得克萨斯州相继 实施了注水。

     注水（或注气）二次采油方法，使开发工作进入了一个新的阶段。要用注入水或注入气体来驱替出尽可能多的油，前提是在注人井到采油井之间油层必须是连通的，注采井网必须适合于油藏特点，在平面上布置得合理，才能取得更大的水驱油波及体积。这就要求在开发钻井之前，对油藏的地质和流体状况有个基本的认识。在开采中不能只注意对油井井筒和井底状况的研究，而且要研究井与井之间的油层中的状况，包括油水的运动和驱替波及程度以及油层地质条件。这样，开发工作不能以油井作为单元，而要从油藏整体上去研究和考虑问题。必须将油藏作为一个开发单元，油井只是观察油藏的点。从总体上认识了油藏特征之后才能采取措施获得最大采油量，这时单井已降到了第二位的作用。这样就促进了同一个油田上的许多开采者陆续走联营的道路，统制定开发措施，统一管理油田。
      油藏研究的另一方面是对油藏中各种流体，包括油、气、水凝析油等各自的特性和相互关系以及它们与岩石间界面性质的研究。由此产生了油层物理学，就是孔隙度、渗透率、流体饱和度及其分布、岩石和流体的导电率、孔隙结构和放射性等重要的油层物理特性概念被确立起来。
为了做好注水开发设计并尽可能准确地预测油藏在开采过程中动态变化的发展趋势和最终采出油量，地下流体滲流力学和藏工程学得到了发展。随着对油藏非均质性认识的深入，并得到大型电子计算机技术的支持，到20世纪70年代，发展了油藏数模拟技术，它可以针对具体的油藏地质数字化模型进行一维维和三维的油藏注水开发的动态数值模拟，用以解决非均质油蔵注水开发过程中压力、含水、产量及采收率的定量预测问题。

       由于对油藏非均质性和开采过程中油水运动状况的研究，进步认识到用稀井网开发油田对于非均质性严重的油藏是不适应的。开采过程中在渗透性差的层位中和平面上滲透性差的部位，都会留下较多的剩余油分布。在剩余油饱和度高的部位，补钻部分加密调整井，对改善开发效果的作用是非常明显的。这种认识并不是简单的回到“井越多，采油量也越多”的初期认识上去， 而是从普遍密井网到普遍稀井网发展到针对非均质性加密局部井网进行调整，形成更科学的开发井网体系是开发工作认识上的发展和提高。
       二次采油技术从20世纪30年代一直沿用至21世纪初，目前美国注水的石油产量占石油总产量的50%以上。但是注水开发的油田，由于油藏的非均质性以及油水黏度差异较大，注人水波及体积和水驱油效率一般不高，致使石油的最终采收率（油田综合含水达到98%时，总采油量与原始地质储量的比率）般只有30%~40%,即二次采油结東时，还有一多半的原油留在地下未被采出。早在1973年中东战争时，阿拉伯等第三世界国家以石油作为“武器”，油价暴涨，导致第一次世界石油危机发生。以美国为首的西方各大石油公司在已开发的老油田上积极开展提高石油采收率技术（EOR）的研究与开发，这些技术被称为三次采油技术。

       由于三次采油技术的发展，油田开发工作又进入了一个新的阶段。相对于一、二次采油技术，三次采油工艺复杂、费用高，一旦对油藏中剩余油的含量及分布做出错误的估算，在经济上就将得不到收益。此外，三次采油的各种方法对于油藏地质和流体条件有十分严格的要求，必须选择相适用的方法才能有效，否则就会失败，这就使三次采油技术具有较大的风险性。因此，美国石油公司及大学纷纷开展各种三次采油机理的基础性研究，石油开发地质工作者和油藏工程师们更加详细而确切地估算油内剩余油储量，更加严格地研究油藏的各种流体特征。随着一套新的石油饱和度测井技术的出现，以及高压密闭取心技术和冷冻岩心测定剩余油含量技术发展和应用，对油田开发中后期的油层状态的研究与认识又有新的发展。