油氣田開發過程中油氣水的運移特征研究

摘要：油氣水的運移是石油和天然氣發展領域的一個重要組成部分，由于其具有很大的復雜特性，因此，對于油氣水的運移進行詳細研究，本文對油氣水運移生產過程，從微觀機制和重力分異等角度進行了分析和研究，研究了相關過程運行的原理，對于指導油氣田開發過程中油氣水的運移工作具有一定的指導意義。

關鍵詞：油氣田開發過程 油氣水運移 特征研究

1 概述

在石油運移過程中，油氣水的開發和運移是油氣田開發過程中的關鍵環節，油氣田開發過程中油氣水的運移是一個異常復雜的地質過程，對于油氣田開發過程中油氣水的運移特征的研究對石油地質勘探活動有著極其重要的意義。油氣水運移在石油勘探開發過程中是油氣藏形成和調整不可缺少的一個重要環節，并且對其油氣水的運移特點和油氣生產價值工程的推進有著重要意義。通過長期的石油勘探和開采實踐證明，許多因素都會影響到油氣水的運移過程和油氣水的性質，所以從某種程度上而言，油氣田開發過程中油氣水的運移的特性研究已成為油氣田開發過程研究的重點和難點。油氣田開發過程中油氣水的運移過程通常包括兩個過程，一是保持流經地層能量的過程，另一個是油氣回收過程。同時，在油氣田開發過程中，油氣水的運移會受到許多因素的影響，比如物料輸送功率，方向和周期，涉及到包運動學和動力學等方面的知識，對于油氣田開發具有廣闊的研究領域和深遠的意義。

2 油氣水初次運落發生的相態及影響因素

在油氣水運移過程中，氣藏儲層巖石和流體原先處于壓縮狀態，在生產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。當油氣水混合在一起，在氣體的壓力作用下，氣會彌漫在水和油之中，進而導致地質過程中能釋放和驅動油氣運移膨脹。同時隨著油流上升，壓力逐漸降低，井底壓力比飽和壓力越低，進而從油中分離出大量溶解氣體，這大體就是油氣田開發過程中油氣水運移的過程。對于油氣田開發過程中油氣水的初次運移所發生的相態，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行遷移。隨著溫度的變化，會影響到油氣水的溶解度，同時還可以避免毛細管力的影響，當溫度達到60～150℃時，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合形成烴鏈和極性鍵，促進水溶液中表面活性物質分子聚集體的形成。此外，還有可能存在游離相的情況，游離相處于分散或連續形狀，其游離狀態同樣也會受到壓力，溫度，深度等因素的影響。

對于油氣田開發過程中油氣水運移的影響因素，需要從整個石油開采的過程來考慮，根據石油、天然氣和油氣運移過程兩個階段的運移動力和方向來看，分為初次運移和二次運移兩個主要過程。同時研究油氣水運移特征還需要根據油氣水的形成時間，并且也會受到油氣水形成的烴源巖的地質特征的影響，對于油氣水的初次運移受到以下兩種因素的影響，一是初始遷移發生壓實。壓實度又分為正常壓實和欠壓實兩種形式。事實上，在剩余的流體的壓力下，流體可順利排出壓實。當沉積物的形成，地層會出現新的沉積物。在這一過程中，形成的顆粒重新排列，孔隙體積發生變化；二是厚層泥巖中流體的傳輸容量的限制。在欠壓實狀態的過程中會產生異常高壓，高壓狀態有利于有機質熱演化，溶解油氣生成環境，而異常高壓欠壓實狀態則會對促進油氣運移過程中產生細小的裂縫巖石，對于油氣田開發過程中油氣水的運移產生不利影響。

3 油氣水運移過程中的壓實機理

油氣田開發過程中油氣水的運移壓實機理的分析需要結合油氣初次運移的具體過程，從解決油氣運移的主要問題著手，結合地質歷史演化的具體過程，只有顆粒沉積物壓實后才可以形成泥巖和頁巖。同時由于泥巖壓實會受多種因素的影響。當沉積在低滲透頁巖淺層時，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，但如果液體不會流到表面，則會導致孔隙流體壓力等于孔壁壓力。當孔隙流體靜壓力達到一定數值時，流體孔隙內油氣水可直接在壓力作用下高出地面同時還會找到一個支撐結構，并與其之間形成固體顆粒，形成上覆巖層。在這個框架中，固體顆粒和流體分離的流體粒子之間處于自由流動的狀態，此外由于泥頁巖的滲透率低，壓實作用是相對緩慢的，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，基質巖將減少壓力。但是當上覆巖石和水的重量增加到一定程度時，水壓力頁巖將破巖導致流體排出。所以，不同巖性的巖石，其壓實特性也會發生不同的變化。

4 注水過程中的水驅油機理

油氣田開發過程中油氣水的運移過程中所形成的油氣水驅井底壓差之間會不斷發生變化，對于注水過程中的水驅油過程，主要從微觀機制來推進其發生重力分異，對垂直不均勻的平面粘性和滲透性不均勻的水驅油機理等方面有著不同的影響。對于水驅油機理分析，需要結合單毛細管孔隙的混合流進行考慮，并且要符合毛細管混合流規則，如果氣泡或液滴大于孔喉，氣泡或液滴變形會產生附加壓力，從而防止油流氣泡或液滴的出現。當油滴或氣泡的半徑接近孔半徑時會導致混合物流速下降。對于卡斷現象，則是兩相流體界面相互混合，同時在毛細管或孔隙喉道時所發生的這種現象是在水驅油或者水驅油過程中極為常見的。目前在油滴或氣泡在孔喉出現不連續的通過現象時，并經常會伴隨其他過程的現象，比如會受到活塞位移因素等因素的影響導致出現卡斷故障的發生，當地的孔隙的幾何形狀和親水性的多孔介質出現不一致等狀況時候，加之受到水流速度的影響，都會直接影響其過程。對于繞流現象，是發生在雙通道模式的情況下，受到水驅條件的影響以及在不同油水運移特征尺寸的影響下，水流速度越大，對油氣運移的一側的速度就會越大，所以就會產生很大的位移，而殘余油則會形成小的邊油。當速度小時，油氣運移的快速位移小，形成的殘余油的一側則不夠明顯。

在垂直油驅水的非均勻滲透機制驅動下，在親油層會適當增加驅動力來克服重力和毛細管力的不利影響；而弱親水層則應適當控制驅動力，同時必須注意克服阻力，才能更好的進行適當的處理。在油氣水的重力作用下，由于密度差會引起其中的變化，所以在油藏注水開發階段頂部會出現快速上漲的情況，而重力會使水注滿水槽，擴大水的體積，可以利用這一原理來提高采收率。同時，受到諸多方面因素的影響，儲層的水會沿底部不斷加強，但由于水的沖刷和重力分離，底層水的高度則會不斷發生變化。此外，還會受到其他因素管理的影響，當油性液體受到能量恒定的滲透率分布，毛細管力主要體現在潤濕性上，而對于反儲層，親水性較強的則采收率越高，同時由于重力和毛細管力的方向相反，則會適應減少毛細管力，從而增加幅度和低回收率。流動阻力也會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，就會導致油水粘度比的增加和回收率下降。

5 結束語

綜上所述，在油氣田開發過程中，對于油氣水的運移特征研究，需要結合具體情況來進行分析，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，當然在這個過程中，油氣水的遷移是這個過程中最重要的部分，油氣水的遷移和每個階段都有其特殊性和獨特特點，所以加強對油氣田開發過程中油氣水的運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，對于促進石油和天然氣的開采具有十分重要的意義。同時，油氣田開發過程中的變化特征及油氣運移的壓力是密切相關的。壓力范圍的界定主要以油氣儲層的壓力為主要參照，研究油氣田開發過程中各個過程中的壓力變化需要結合具體的地形特征來考慮，因為不同的環境和地形特點，具體的壓力分布也會有所不同，所以在油氣田開發過程中，應該加強對油氣水的運移特征的研究，才能促進對油氣田的開發利用。

參考文獻：

[1]馮裕才.對油氣田開發過程中油氣水運移特征的探究[J].中國石油和化工標準與質量，2013（24）.

[2]王海妹，張金功，于曉菲，惠濤，吳小寧.油氣田開發過程中油氣水的運移特征研究[J].內蒙古石油化工，2009（10）.

[3]謝啟超，劉震.沾化凹陷南斜坡油氣運移條件及運移特征研究[J].新疆石油天然氣，2006（03）.

[4]白群麗，洪玉娟.勝坨地區油氣運移特征研究[J].石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2005（01）.

[5]趙陽，劉震，戴立昌.惠民凹陷臨南地區油氣輸導系統及油氣運移特征[J].西安石油學院學報（自然科學版），2003（03）.

[6]漆佳瑩，張金功，張津寧.阿拉爾斷裂帶及周邊地區油氣運移特征分析[J].地下水，2012（04）.

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