油田開發(fā)過程中油氣水的運(yùn)移特征研究

余建國(guó)　索旭龍

摘要：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，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(duì)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)。

關(guān)鍵詞：油田開發(fā)過程;油氣水;運(yùn)移特征

油氣作為一種流體埋藏于地下，其形成、運(yùn)移過程跟其他流體一樣，必然受到各種來自自然界各種因素地影響，油氣水運(yùn)移是這個(gè)過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，且每個(gè)階段的運(yùn)移均有其特殊性和特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)其特殊性的研究是油氣勘探和開采工作進(jìn)行的重用前提和鋪墊，具有重大意義。

1油氣水運(yùn)移相態(tài)

氣藏儲(chǔ)層的流體以及巖石受到油氣水運(yùn)移的影響，將會(huì)改變?cè)械膲嚎s狀態(tài)，促使井口與井底的油氣藏之間形成一定的壓力降，由此可知，油氣水之所以會(huì)發(fā)生運(yùn)移現(xiàn)象，是受到流體與巖石的膨脹影響。油氣水呈現(xiàn)混合狀態(tài)時(shí)，基于氣體壓力的作用，油水之間會(huì)彌漫大量的氣，在開發(fā)過程中由于能量釋放作用，氣會(huì)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，從而促使油氣發(fā)生運(yùn)移膨脹。除此之外，油流越高壓力越小，而井底壓力越低于飽和壓力，這時(shí)油內(nèi)氣體會(huì)出現(xiàn)溶解、分離現(xiàn)象，使油氣水運(yùn)移。要想準(zhǔn)確把握油氣水運(yùn)移相態(tài)，必須對(duì)水溶相進(jìn)行遷移分析。由天然氣和石油所構(gòu)成的分子溶液會(huì)在水中發(fā)生溶解。因此，水是水溶相遷移的輸送載體。

2油氣水運(yùn)移影響因素

在開發(fā)油氣田過程中，需要立足于該工程的整體，對(duì)影響因素進(jìn)行有效分析?；谟蜌?、天然氣以及石油的運(yùn)移方向以及動(dòng)力，可以將運(yùn)移劃分為兩個(gè)過程，分別是一次運(yùn)移和二次運(yùn)移。除此之外，要想準(zhǔn)確分析油氣水的運(yùn)移特征，還需要掌握油氣水形成時(shí)間，形成油氣水的烴源巖特征也會(huì)影響油氣水的運(yùn)移特征。影響油氣水一次運(yùn)移的因素有兩個(gè)，一是初始運(yùn)移壓實(shí)。而壓實(shí)度的形式有兩種，分別是欠壓實(shí)、正常壓實(shí)。不過，僅僅是剩余流體所具備的壓力，便可以順利實(shí)施排出與壓實(shí)作業(yè)。在此過程中，由于沉積物的產(chǎn)生，顆粒將會(huì)重新排列組合，孔隙體積也會(huì)出現(xiàn)一定程度的變化。二是厚層泥巖限制流體傳輸容量。如果流體處于欠壓實(shí)狀態(tài)，在傳輸過程中所承受的壓力值將會(huì)極大，這種情況有機(jī)質(zhì)極易發(fā)生熱演化現(xiàn)象，對(duì)油氣的生成環(huán)境進(jìn)行溶解。與此同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致油氣運(yùn)移時(shí)產(chǎn)生大量的巖石裂縫，從而給油氣水運(yùn)移造成極大的不良影響。

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(duì)緩慢的，作用在流體上的外部壓力對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(chǔ)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(rùn)濕性上，而對(duì)于反儲(chǔ)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。

結(jié)束語

天然氣與石油是一種深埋地下的流體，無論是形成過程還是運(yùn)移過程，均有很多影響因素。因此，在開發(fā)過程中，只有結(jié)合工程實(shí)際情況，準(zhǔn)確把握油氣水運(yùn)移特征，才能提高采收率，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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