油气流动特点.docx

油气流动特点 油气流动有两种，一是在天然能量驱动下的流动，二是在外力驱动下的流动。 一、天然能量驱动 （一）水压驱动 水压驱动的驱油动力是天然的水头压力。油藏的产量是通过天然供水区对油藏的水侵，将地层原油替换出来的。 1.形成天然水压驱动的地质条件 油层有分布较广的含水区与良好的供水露头，且供水充足，露头与油层之间的高差大，油层渗透性好且均匀，油层与供水区之间无断层或岩性遮挡。 油藏开采时，随着石油的不断被采出，边水或底水逐渐向油藏内部推进，到油藏开采后期，油水比不断提高，直到油井逐渐被水淹没而完全产水为止。如果供水区水源丰富，能补偿采出量，则油井的压力和产量不随时间改变，基本上保持稳定。具有水压驱动类型的油藏，地层压力始终高于饱和压力。所以，在采油过程中，油、气比基本在较低的水平上。随着油水边界的不断推进，含水率会持续不断地升高。 2.水压驱动类型油藏的开采特征 油层压力下降非常平缓，甚至基本保持稳定。这是由于从油藏中开采出的油气体积与侵入到含油区中水的体积在数量上基本相等所致。 在油藏开采期间，油气比通常变化很小。如果油藏不存在原始自由气顶，即原生气顶，这一点就非常重要。因为边水或底水的侵入，油层压力将得到保持，所以溶解在油中的气体分离出来的数量相对来说比较少，而且稳定。 油藏的产油量或含水率因水以均匀方式侵入所以平稳，到开采后期因水的大量侵入产油量降低，则含水率上升。 水压驱动类型油藏的驱油效率主要取决于水压头的大小、油层渗透率的高低。 （二）弹性水压驱动 弹性水压驱动类型油藏的驱油动力主要是油藏含油部分以外广大含水区的水和岩石的弹性膨胀力。 1.形成弹性水压驱动的地质条件 地面没有供水露头，或者虽有供水露头，但供水区水源不丰富，根本不能补偿采出原油而消耗的能量。此外，当含水区的面积远远大于含油区的面积。且地层压力远远高于原油的饱和压力时，弹性水压驱动类型才得以实现。 2.弹性水压驱动类型油藏的开采特征 随着石油不断采出，压力和产量逐步下降，单位压降产量上升。 在油层压力下降到饱和压力之前，油气比保持不变。 随着石油不断地被采出，油水边界将逐渐向油藏方向推进。 （三） 弹性驱动 弹性驱动类型油藏的驱油动力是油藏本身的弹性膨胀力。 1.形成弹性驱动的地质条件: 具有此类驱动类型的油藏多半是断层封闭或岩性封闭的油藏，且缺乏丰富的含水区。 2.弹性驱动类型油藏的开采特征： 基本上与弹性水压驱动的相似，但压力和产量下降更快，单位压降产量更低。 （四）气压驱动 气压驱动油藏的驱油动力是气顶中压缩气体的弹性膨胀力。 1.形成气压驱动的地质条件 油藏应具有较大的原生或次生气顶。 油藏渗透性较好且分布均匀。 含油区与含气区之间无断层或岩性遮挡，这样才能使气顶压力有效地传递到油层内部。 2.气压驱动类型油藏的开采特征 油藏产量随压力下降而逐渐减少，油气比却逐渐上升，在气顶突入到生产井以后，油气比就急剧上升。 （五）溶解气驱动 溶解气驱动油藏的驱油动力是从石油中分逸出来的溶解气体的膨胀力。溶解气驱动能量的大小主要取决于油层中原油溶解气体的数量。 1.形成溶解气驱动的地质条件 溶解气驱动多出现在岩性封闭油藏、断层遮挡的断块油藏，以及油水接触带有一个氧化封隔圈的油藏，且油层压力低于饱和压力。溶解气驱油藏是以消耗地层压力和溶解气能量的方式进行开采的。 2.溶解气驱动类型油藏的开采特征 压力急剧下降。这是由于没有外部流体或较大的自由气顶来占据被采出原油所空出空间的结果。 无论在油藏哪个部位的井，油气比都急剧增加。当油藏压力降到饱和压力以下时，气体将从整个地层原油中分离出来，严重时会汇集成流。气流因粘度比油小而超越油流，出现只产气不产油的断流现象。随着大量溶解气的采出，油气比又开始急剧的下降，油藏能量逐渐趋于枯竭。 生产无水原油。因无边水或底水作用，故油藏整个开采期间，产出的水极少或不产水。 （六）重力驱动 重力驱动类型油藏的驱油动力是油层内石油本身的重力。 1.形成重力驱动的地质条件 重力驱动类型一般出现在其他驱油能量已经消耗殆尽的油藏中，或者出现在那些已被破坏了的低能量的油藏中。根据油层倾角的陡缓，可将重力驱油分为承压式重力驱油和自由面式重力驱油两种。 2.重力驱动油藏的开采特征: 构造低部位油井的油气比较低。这是由于流体的重力分异作用使析出的气体向构造上方运移的结果，在原始未饱和油藏中，这些气体将形成次生气顶。在构造高部位的油井，其油气比增高。 产水很少或不产水。 油藏压力递减的速度是变化的，主要取决于保存气体的数量。因为重力驱油藏的压力迅速下降，从原油中释放出来的气体必然向构造上方运移。如果这部分气体被位于高部位的井采出，这就导致地层压力更快地下降。相反地，若油藏中的这部分气体被保存下来，那么，油藏就能保存部分能量，油藏将在气顶驱及重力驱的联合方式下开采，因此，油藏压力降低的速度就会减少。 从以上分析不难理解，为了最大限度地利用重力驱动的生产机理，油井应部署在尽可能低的构造部位，将最大限度地把沿构造上倾方向运移来的气体保存住。 石油自油层流向井底，是油层中各种驱油动力不断克服各种阻力的结果，是一个不断消耗油层内部能量的过程，一旦驱油动力不足以克服流动阻力，油藏能量就到了枯竭阶段，石油向井底的流动也便终止了。这时便要靠外力驱动来采油了。 二、外力驱动 在长期的采油实践中，人们找到了一种补充地层能量的方法，就是人工向油层注水、注气或注其他溶剂输入外来能量，靠外力驱动采油。 （一）人工注水 人工注水是在油田开发过程中通过高压注水泵将水注入油层，以保持或提高油层压力。注水开发是国内外普遍采用的开发方式。人工注水开发因油水井之间互相影响很大，因此必须有一套合理的注采系统，使油田在此系统的控制下长期生产。 目前现场上常用的注水方式或注采系统主要有边缘注水、切割注水、面积注水、点状注水四种。 1.边缘注水 边缘注水就是在油田边部钻一批注水井，注水保持油层压力。边缘注水一般在面积不大，构造比较完整，边部与内部连通性好，压力能够有效地传播时采用。 边缘注水根据油水过渡带的地质情况，又分缘外注水、缘上注水、边内注水三种: 缘外注水。注水井按一定方式分布在油水边界外，向含油区内注水。 缘上注水。注水井按一定方式分布在油水过渡带上，向含油区内注水。 边内注水。注水井按一定方式分布在含油边界内，向含油区内注水。 2.切割注水 对于含油面积很大、储量丰富、油层性质稳定的油田，除了在油田外缘钻注水井外，还需在油田内部钻注水井，将油田分割成若干区块分别注水，每一个切割区可以看成一个独立的开发单元，保证油田中部的采油井能获得注水能量，确保一定的采油速度。 3.面积注水 面积注水是将注水井与生产井按一定几何形状或比例均匀地部署在整个开发区上，可分为四点法、五点法、七点法、九点法、歪七点法等。如通常运用较多的正七点井网是由1口注水井周围加上6口采油井构成的。每口注水井影响6口油井，而每口油井则受3口注水井影响，这种井网的注水井与采油井数比为1:2。 4.点状注水 在切割注水的基础上，生产井投产一段时间后，选择个别井转为注水叫做点状注水。当中间井排被断层遮挡或受第一排生产井的节流作用，注水效果不好时，采用点状注水可改善开发效果。点状注水的特点是注水见效快，井网形状不固定，水淹区分散。 （二）蒸汽吞吐与蒸汽驱 高黏度重质原油常温常压条件下是不能流动的，可用热力或化学开采。目前世界上通常用蒸汽吞吐和蒸汽驱的方法进行稠油工业性开采。 1.蒸汽吞吐 蒸汽吞吐是在一口井中注入一定量的高温、高压湿饱和蒸汽，随后关井使蒸汽与油藏岩石进行热交换(即所谓的“焖井”)，然后再开井采油的方法。 蒸汽吞吐采油的生产过程可分为注汽(吞)、焖井(焖)和回采(吐)，当产量降低到经济极限时，再重复以上三个过程。这样的循环可以重复多次，因此蒸汽吞吐也称为循环注蒸汽。国外有些油田的井曾进行过68次循环，每一次循环称为一个周期(或称为一个轮次)。通常原油峰值产量和周期累积产量都随吞吐周期的增加而递减。 2.蒸汽吞吐的增产机理： 高温、高压蒸汽与油藏岩石进行热交换，使近井地带成为一个热源，此热源的热量被稠油吸收，使稠油的黏度大幅度降低，流动阻力大大减少。 油层加热后，其弹性能量充分释放，增加了驱油动力。 热流体具有对油层解堵的功能，从而使得井筒附近地层渗透率得到改善。 3.蒸汽驱 蒸汽驱与注水开采相类似，即以井组为基础，向注入井内连续注入蒸汽，蒸汽加热原油并将其驱向生产井中。蒸汽驱的采收率一般为50%60%，有的可达75%。 4.蒸汽驱油增产机理： 蒸汽具有对油层原油加热降粘的作用，从而大大改善了水油流度比，提高了驱油效率。 蒸汽具有使油层原油受热膨胀的作用，从而产生一定的驱油作用。 蒸汽具有从油层原油中蒸馏出石油气的作用，从而增加了驱油动力。 （三）聚合物驱 聚合物驱是聚合物溶液驱油的简称。是一种化学驱油法，即在注入水中加入化学剂(高聚物)来改善水的驱油和波及性能，进而提高原油采收率的方法。矿场应用表明，聚合物驱比水驱可提高采收率5%15%。 聚合物驱的驱油机理: 就是利用聚合物增加注入水的粘度，降低水油流度比，提高注入水波及系数。另外，对于常见的亲水地层，聚合物容易吸附在岩石表面。当注入水从吸附层通过时，吸附层薄膜发生膨胀，从而降低了水相通过岩石的有效渗透率。当油与吸附层接触时，则不会发生膨胀现象。因此，在含油饱和度很低的油层中改注聚合物溶液驱油，可显著地降低水的流动度，减弱其舌进、指进的趋势，最终达到提高原油采收率目的。 （四）碱驱 碱驱也是一种改型水驱，是以碱溶液作为驱油剂的驱油方法。它是一种提出最早、试验最早、药剂最便宜，操作，但驱油机理较复杂、限制也较多的驱油法。 碱驱机理复杂，至今已提出多种碱驱提高原油采收率的机理，主要的有以下五种: 1.降低界面张力机理 在低碱浓度和最佳盐浓度下，碱与原油中的酸性成分(石油酸)反应生成的表面活性物质，可以使油水界面张力降低。 2.乳化携带机理 在低碱浓度和合适的盐浓度下，由碱与石油酸反应生成的活性剂可使地层中的残余油乳化，并被碱水相携带着通过地层。 3.乳化捕集机理 在低碱浓度和低盐浓度下，油易于乳化在碱水相中，但油珠直径较大，易被喉道捕集，增加了水的流动阻力和波及系数，提高了原油的采收率。 4.由油润湿反转为水润湿机理 在高碱浓度和低盐浓度下，碱可通过改变吸附在岩石表面的油溶性表面活性物质在水中的溶解度而使其解吸，恢复岩石表面原来的亲水性，使岩石表面由油润湿反转为水润湿，使油水相对渗透率发生变化，形成更有利的浓度比，提高驱油波及系数并降低残余油饱和度。 5.由水润湿反转为油润湿机理 在高碱浓度和高盐浓度时，碱与石油中的酸性成分反应生成的表面活性物质及主要分布在油相并被吸附到岩石表面上，使岩石表面从水润湿反转为油润湿。这样，非连续的残余油可在其上形成连续的油相，为原油的流动提供了通道。 （五）表面活性剂驱 用表面活性剂体系作为驱油介质的驱油法叫表面活性剂驱。 表面活性剂驱提高原油采收率的机理与碱驱大体相同，前者是通过外加表面活性剂起作用;后者则是通过碱与原油中的酸性成分反应产生表面活性剂而起作用的。 表曲活性剂驱提高原油采收率，除了降低界面张力机理外，尚有增溶与乳化机理、润湿反转机理、提高电荷密度机理、聚并形成油带机理等。? （六）复合驱 复合驱是指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动。这里的驱油成分是指化学驱中的主剂(聚合物、碱、表面活性剂)，它们可按不同的方式组成各种复合驱。 一般来说，二元复合驱比单一驱动以及三元复合驱比二元复合驱有更好驱油效果，这主要是由于复合驱的聚合物、表面活性剂和碱之间有协同效应，他们在协同效应中起到了各自的作用。 （七）混相驱 混相驱是指以混相注入剂作为驱动介质的采油方法。按使用的混相注入剂不同，混相驱可分为烃类混相驱和非烃类混相驱两大类。前者可分为液化石油气驱、富气驱和高压干气驱三类，后者可再分为CO2驱及N2驱等。 混相驱是通过使驱动介质(即混相注入剂与油)之间的界面消失面产生混相来提高原油采收率的。