油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移特征研究

摘要：油氣水的運(yùn)移是石油和天然氣發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，由于其具有很大的復(fù)雜特性，因此，對于油氣水的運(yùn)移進(jìn)行詳細(xì)研究，本文對油氣水運(yùn)移生產(chǎn)過程，從微觀機(jī)制和重力分異等角度進(jìn)行了分析和研究，研究了相關(guān)過程運(yùn)行的原理，對于指導(dǎo)油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移工作具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：油氣田開發(fā)過程 油氣水運(yùn)移 特征研究

1 概述

在石油運(yùn)移過程中，油氣水的開發(fā)和運(yùn)移是油氣田開發(fā)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移是一個(gè)異常復(fù)雜的地質(zhì)過程，對于油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移特征的研究對石油地質(zhì)勘探活動(dòng)有著極其重要的意義。油氣水運(yùn)移在石油勘探開發(fā)過程中是油氣藏形成和調(diào)整不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，并且對其油氣水的運(yùn)移特點(diǎn)和油氣生產(chǎn)價(jià)值工程的推進(jìn)有著重要意義。通過長期的石油勘探和開采實(shí)踐證明，許多因素都會(huì)影響到油氣水的運(yùn)移過程和油氣水的性質(zhì)，所以從某種程度上而言，油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移的特性研究已成為油氣田開發(fā)過程研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移過程通常包括兩個(gè)過程，一是保持流經(jīng)地層能量的過程，另一個(gè)是油氣回收過程。同時(shí)，在油氣田開發(fā)過程中，油氣水的運(yùn)移會(huì)受到許多因素的影響，比如物料輸送功率，方向和周期，涉及到包運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等方面的知識，對于油氣田開發(fā)具有廣闊的研究領(lǐng)域和深遠(yuǎn)的意義。

2 油氣水初次運(yùn)落發(fā)生的相態(tài)及影響因素

在油氣水運(yùn)移過程中，氣藏儲層巖石和流體原先處于壓縮狀態(tài)，在生產(chǎn)過程中將形成在井口和井底位置處形成油氣藏之間的壓力降，油氣水的遷移是由巖石和流體膨脹引起的。當(dāng)油氣水混合在一起，在氣體的壓力作用下，氣會(huì)彌漫在水和油之中，進(jìn)而導(dǎo)致地質(zhì)過程中能釋放和驅(qū)動(dòng)油氣運(yùn)移膨脹。同時(shí)隨著油流上升，壓力逐漸降低，井底壓力比飽和壓力越低，進(jìn)而從油中分離出大量溶解氣體，這大體就是油氣田開發(fā)過程中油氣水運(yùn)移的過程。對于油氣田開發(fā)過程中油氣水的初次運(yùn)移所發(fā)生的相態(tài)，要分析水溶相的遷移，石油和天然氣形成分子溶液在水中溶解后，油氣水的遷移過程需要以水作為輸送載體來為水溶相進(jìn)行遷移。隨著溫度的變化，會(huì)影響到油氣水的溶解度，同時(shí)還可以避免毛細(xì)管力的影響，當(dāng)溫度達(dá)到60～150℃時(shí)，油在水中的溶解度很低，另一種水溶相的遷移是遷移膠束溶液，與多種雜原子化合物結(jié)合形成烴鏈和極性鍵，促進(jìn)水溶液中表面活性物質(zhì)分子聚集體的形成。此外，還有可能存在游離相的情況，游離相處于分散或連續(xù)形狀，其游離狀態(tài)同樣也會(huì)受到壓力，溫度，深度等因素的影響。

對于油氣田開發(fā)過程中油氣水運(yùn)移的影響因素，需要從整個(gè)石油開采的過程來考慮，根據(jù)石油、天然氣和油氣運(yùn)移過程兩個(gè)階段的運(yùn)移動(dòng)力和方向來看，分為初次運(yùn)移和二次運(yùn)移兩個(gè)主要過程。同時(shí)研究油氣水運(yùn)移特征還需要根據(jù)油氣水的形成時(shí)間，并且也會(huì)受到油氣水形成的烴源巖的地質(zhì)特征的影響，對于油氣水的初次運(yùn)移受到以下兩種因素的影響，一是初始遷移發(fā)生壓實(shí)。壓實(shí)度又分為正常壓實(shí)和欠壓實(shí)兩種形式。事實(shí)上，在剩余的流體的壓力下，流體可順利排出壓實(shí)。當(dāng)沉積物的形成，地層會(huì)出現(xiàn)新的沉積物。在這一過程中，形成的顆粒重新排列，孔隙體積發(fā)生變化；二是厚層泥巖中流體的傳輸容量的限制。在欠壓實(shí)狀態(tài)的過程中會(huì)產(chǎn)生異常高壓，高壓狀態(tài)有利于有機(jī)質(zhì)熱演化，溶解油氣生成環(huán)境，而異常高壓欠壓實(shí)狀態(tài)則會(huì)對促進(jìn)油氣運(yùn)移過程中產(chǎn)生細(xì)小的裂縫巖石，對于油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移產(chǎn)生不利影響。

3 油氣水運(yùn)移過程中的壓實(shí)機(jī)理

油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移壓實(shí)機(jī)理的分析需要結(jié)合油氣初次運(yùn)移的具體過程，從解決油氣運(yùn)移的主要問題著手，結(jié)合地質(zhì)歷史演化的具體過程，只有顆粒沉積物壓實(shí)后才可以形成泥巖和頁巖。同時(shí)由于泥巖壓實(shí)會(huì)受多種因素的影響。當(dāng)沉積在低滲透頁巖淺層時(shí)，可以從地層孔隙順利排出，在孔隙流體壓力流滲流下所分布的壓力是均衡的。在每一層形成的垂直壓緊力等于上部泥巖固體顆粒減去排出的水的重量。如果流體孔隙可以直接向表面滲透，孔隙壓力則等于液柱壓力，但如果液體不會(huì)流到表面，則會(huì)導(dǎo)致孔隙流體壓力等于孔壁壓力。當(dāng)孔隙流體靜壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，流體孔隙內(nèi)油氣水可直接在壓力作用下高出地面同時(shí)還會(huì)找到一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，并與其之間形成固體顆粒，形成上覆巖層。在這個(gè)框架中，固體顆粒和流體分離的流體粒子之間處于自由流動(dòng)的狀態(tài)，此外由于泥頁巖的滲透率低，壓實(shí)作用是相對緩慢的，作用在流體上的外部壓力對其影響就不會(huì)太明顯，因此異常地層壓力和孔隙流體需要在上覆巖石和水的重量保持不變，基質(zhì)巖將減少壓力。但是當(dāng)上覆巖石和水的重量增加到一定程度時(shí)，水壓力頁巖將破巖導(dǎo)致流體排出。所以，不同巖性的巖石，其壓實(shí)特性也會(huì)發(fā)生不同的變化。

4 注水過程中的水驅(qū)油機(jī)理

油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移過程中所形成的油氣水驅(qū)井底壓差之間會(huì)不斷發(fā)生變化，對于注水過程中的水驅(qū)油過程，主要從微觀機(jī)制來推進(jìn)其發(fā)生重力分異，對垂直不均勻的平面粘性和滲透性不均勻的水驅(qū)油機(jī)理等方面有著不同的影響。對于水驅(qū)油機(jī)理分析，需要結(jié)合單毛細(xì)管孔隙的混合流進(jìn)行考慮，并且要符合毛細(xì)管混合流規(guī)則，如果氣泡或液滴大于孔喉，氣泡或液滴變形會(huì)產(chǎn)生附加壓力，從而防止油流氣泡或液滴的出現(xiàn)。當(dāng)油滴或氣泡的半徑接近孔半徑時(shí)會(huì)導(dǎo)致混合物流速下降。對于卡斷現(xiàn)象，則是兩相流體界面相互混合，同時(shí)在毛細(xì)管或孔隙喉道時(shí)所發(fā)生的這種現(xiàn)象是在水驅(qū)油或者水驅(qū)油過程中極為常見的。目前在油滴或氣泡在孔喉出現(xiàn)不連續(xù)的通過現(xiàn)象時(shí)，并經(jīng)常會(huì)伴隨其他過程的現(xiàn)象，比如會(huì)受到活塞位移因素等因素的影響導(dǎo)致出現(xiàn)卡斷故障的發(fā)生，當(dāng)?shù)氐目紫兜膸缀涡螤詈陀H水性的多孔介質(zhì)出現(xiàn)不一致等狀況時(shí)候，加之受到水流速度的影響，都會(huì)直接影響其過程。對于繞流現(xiàn)象，是發(fā)生在雙通道模式的情況下，受到水驅(qū)條件的影響以及在不同油水運(yùn)移特征尺寸的影響下，水流速度越大，對油氣運(yùn)移的一側(cè)的速度就會(huì)越大，所以就會(huì)產(chǎn)生很大的位移，而殘余油則會(huì)形成小的邊油。當(dāng)速度小時(shí)，油氣運(yùn)移的快速位移小，形成的殘余油的一側(cè)則不夠明顯。

在垂直油驅(qū)水的非均勻滲透機(jī)制驅(qū)動(dòng)下，在親油層會(huì)適當(dāng)增加驅(qū)動(dòng)力來克服重力和毛細(xì)管力的不利影響；而弱親水層則應(yīng)適當(dāng)控制驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)必須注意克服阻力，才能更好的進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。在油氣水的重力作用下，由于密度差?huì)引起其中的變化，所以在油藏注水開發(fā)階段頂部會(huì)出現(xiàn)快速上漲的情況，而重力會(huì)使水注滿水槽，擴(kuò)大水的體積，可以利用這一原理來提高采收率。同時(shí)，受到諸多方面因素的影響，儲層的水會(huì)沿底部不斷加強(qiáng)，但由于水的沖刷和重力分離，底層水的高度則會(huì)不斷發(fā)生變化。此外，還會(huì)受到其他因素管理的影響，當(dāng)油性液體受到能量恒定的滲透率分布，毛細(xì)管力主要體現(xiàn)在潤濕性上，而對于反儲層，親水性較強(qiáng)的則采收率越高，同時(shí)由于重力和毛細(xì)管力的方向相反，則會(huì)適應(yīng)減少毛細(xì)管力，從而增加幅度和低回收率。流動(dòng)阻力也會(huì)在一定程度上造成不利影響，滲透率和流體粘度的共同作用下，反滲透水緣速度比和不同滲透率韻律層是相似的，甚至大于滲透率比值，就會(huì)導(dǎo)致油水粘度比的增加和回收率下降。

5 結(jié)束語

綜上所述，在油氣田開發(fā)過程中，對于油氣水的運(yùn)移特征研究，需要結(jié)合具體情況來進(jìn)行分析，石油和天然氣作為一種流體是埋在地下的，它的形成和遷移過程涉及到其他流體的變化過程，也將不可避免地受到各種自然因素的影響，當(dāng)然在這個(gè)過程中，油氣水的遷移是這個(gè)過程中最重要的部分，油氣水的遷移和每個(gè)階段都有其特殊性和獨(dú)特特點(diǎn)，所以加強(qiáng)對油氣田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移特征特殊性研究是石油和天然氣的勘探和開采過程中的前提和基礎(chǔ)，對于促進(jìn)石油和天然氣的開采具有十分重要的意義。同時(shí)，油氣田開發(fā)過程中的變化特征及油氣運(yùn)移的壓力是密切相關(guān)的。壓力范圍的界定主要以油氣儲層的壓力為主要參照，研究油氣田開發(fā)過程中各個(gè)過程中的壓力變化需要結(jié)合具體的地形特征來考慮，因?yàn)椴煌沫h(huán)境和地形特點(diǎn)，具體的壓力分布也會(huì)有所不同，所以在油氣田開發(fā)過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對油氣水的運(yùn)移特征的研究，才能促進(jìn)對油氣田的開發(fā)利用。

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作者簡介：郭永紅，男，陜西榆林人，正科，西安石油大學(xué)，研究方向：油氣田開發(fā)。