探析油田采油和注水對油井動態的影響

陳廣輝 李兵 趙蒙(冀東油田路上作業區，河北 唐山 063200)

探析油田采油和注水對油井動態的影響

陳廣輝 李兵 趙蒙(冀東油田路上作業區，河北 唐山 063200)

自英國工業革命以來，機器生產代替傳統的人力生產，極大的提高了生產效率，促進了社會的進步與發展。石油作為機器生產的動力因素，在當今時代，有著極高的經濟地位。有著這么一句話，“誰擁有石油，誰就掌控著經濟的命脈”。因此，油井的開采和保護就顯得尤為重要。據科學考證，油層間隙所導致的壓力梯度對油井的動態狀況有重大影響，而油井在采油、注水過程中應力應變的改變直接導致壓力梯度的改變。在這里，筆者將運用動態力學的相關理論，對油田采油和注水對油井動態的影響進行表述。

油田采油；油田注水；油井動態

油井動態的發展是當今石油采集工作的重要議題，油井的動態發展，不僅關乎油井出油的質量問題，更牽扯到資源的可持續利用、環境保護等國際性問題。影響油井動態發展的有內在的因素，也有外在的因素。根據國家地質局的調查報告，地殼的活動對油井的動態發展影響重大，比如強烈地震的發生將直接導致油井的淹埋，淺源地震也對油井油層的分布和石油質量產生不可估量的影響。像這種由外力、人力不可控制的因素所導致的油井動態變化在這里就不作詳細闡述。而在油井開發過程中，石油采集的工作和油田注水工作是人為的，具有可控性，因此，從這兩個方面來探究對油井動態的影響就顯得更有價值。

1 邊界層分析

學術界一致認為，邊界層的應力波動對油層的影響作用較大。為了方便理解與探求邊界層的應力波動對油層的影響，我們將數學科學中的二維平面坐標模式應用到邊界層中。我們將邊界層所產生的應力置于坐標模式的原點，那么地層的集中點我們假設是坐標軸的縱軸，由此我們就可以推出邊界層在彈性區域內的坐標。根據數學二維平面坐標模式的計算模式，我們可以算出平面中的垂直應力，再通過疊加的計算方法，就能得知，在邊界層整體均勻分布的條件下，笛卡爾坐標系中平面的垂直應力。根據上述分析可知，地平應力受負載面積和負載距水平地面的垂直距離共同影響，之間成正相關。即距水平地面的垂直距離的負載面積的增加，將會導致地平應力的增加。因此，在油田采集開始工作中，要盡可能的取負載面積為極限值的地方開展石油開采的工作。

2 油田采油對油井的動態影響

石油是埋藏在地底下的礦物資源，由于時間的積累導致石油資源豐富的油井埋藏在地底較深處。油田采油需要一定的技術支持，石油的開采大致分為四大步驟，即測井工程、鉆井工程、采油工程、油氣集輸工程。其中，鉆井工程、采油工程和油氣集輸工程對油井的動態影響較大。

3 油田注水對油井動態的影響

3.1 油田注水對油井動態影響的過程。

為了確保油井開采的充分性，提高油田的產油量，石油采集工作者通常會采取油田注水的方法。但是由于水和石油密度的不同以及水分子質量的因素，注水的油井通常會發生油層的波動。因此，在學術中，通常將油田注水歸為影響油井動態的原因之一。在油田注水過程中，水流會沿著巖石層的斷裂處流入油層，也可能隨著油田注水時間的延長，水流會停滯在油層的上下邊緣，也有可能以上兩種情況并存。在水流沿巖石裂縫流進油層過程也被稱為直接滲流過程中，流水會提高地質中各個部分的壓力，因此油井出油量就會變高。而隨著注水時間的延長，水流停滯在油層上面或下面，由于壓力的來源是油層與水層的水平高度差，這就使得油層壓力變高，油井出油率就變高。

3.2 深度解析油田注水對油井動態的影響。

為了更方便的理解和認知油田注水對油井動態的影響，現引進數學科學中三維立體模型。假定在理想調解下，油層、水層均勻分布并且高度一致。以地面建立坐標軸X、Y軸，垂直于地下的為Z軸。那么根據壓力力學的理論可以計算出油田開采和油田注水這兩個過程所產生的壓力變化較小，而油層與水層之間壓力的大小是根據兩者之間的高度差決定的，因此，通過壓力具備傳遞性這一性質，我們便可以計算出壓力波動在其垂直方向上的波動。再根據流體力學原理便可將沿X、Y兩個水平方向上的流水速度作為變量來計算，得出油田注水給油層的內在壓力，使得油田出油量提高。

由上可知，在油田注水對油井動態的影響中，油田注水改變了油層的壓力，在油層與水層之間建立一個壓力衰減的過渡地帶，這使得原有的油田內部壓力平衡結構發生改變，而為了達到新的壓力平衡效果，就使得油層里的石油往上進行流動。因此，油田注水是迫使油層內部壓力結構平衡的重組，以此達到加大出油量的效果。

4 結語

對油井動態的影響的因素有很多，有外界的不可控因素，比如地震。在這里，筆者不對外界作用作過多的敘述，而是著重探究了油田采油和注水對油田動態的影響。筆者通過建立數學空間模擬和運用力學的各種理論，從邊界層分析、油田采油和油田注水三個方面，闡述了油田采油和注水對油井中油層內部壓力改變的變量換算和油層、水層壓力波動表達式的推演，并以此來對油田采油和注水對油田動態的影響作簡單的探究。

[1]王可花.油田注水系統技術管理模式研究與應用[J].科技資訊.2007(19)

[2]代燕.試論油田采油和注水對油井動態的影響[J].中國石油和化工標準與質量.2013(15)

陳廣輝（1980-），男，漢，河南臨穎人，唐山冀東油田采油技師，大學專科，研究方向：石油的開采。

李兵（1984-），男，漢，山東臨沂人，唐山冀東油田采油、注水、集輸高級，大學本科，研究方向：石油的開采。

趙蒙（1986-），男，漢，河北保定人，唐山冀東油田注水高級，大學本科，研究方向：石油的開采。