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1、2-2油藏原始能量与原始驱动类型,油藏一般都具备一定的原始能量。这些原始能量是油藏组成的一个部分,是油藏开发的条件和基础,因而成为油藏描述的又一重点。,一、油藏原始能量,油藏深埋在地下,其中的岩石和孔隙流体受到上覆岩层的压缩而具备一定的 弹性能量，与油藏主体相连的边、底水水体和气顶也都具有一定的压缩能量；此外,原油中都或多或少溶解有天然气,因而具备一定的溶解气能量。关于这些原始能量的情况将逐一介绍。,一、油藏原始能量,1. 弹性能量 (1) 弹性能量形成机理和释放条件: 弹性能量是一种压缩能,它是油藏岩石和其中的流体在地层高压条件下积蓄 的一种能量。,一、油藏原始能量,当油藏投入开发、油井进行
2、采油生产、油藏压力出现下降时,油藏岩石和其中的流体就会出现弹性膨胀,释放出弹性能量,从而驱动岩石孔隙中的流体流向井底,形成弹性驱动。,一、油藏原始能量,(2) 弹性能量的受控因素 油藏弹性能量的大小,主要受以下因素影响和控制。 1)油层岩石和其中流体的压缩系数大小 压缩系数大,在压力作用下出现的体积变化也大,因而积蓄或释放的弹性能量也大。一般来说,油层岩石的压缩系数最小,而且不同岩性的油层岩石其压缩系数的差别一般也较小。,一、油藏原始能量,例如,砂岩的压缩系数一般在1.910-4MPa-1 左右;灰岩的压缩系数一般在1.410-4MPa-l 左右。地层水的压缩系数也小,一般在(3.7-5.0)
3、 10-4MPa-l 左右,随水的温度、压力和溶解气含量而变化。原油的压缩系数最大, 并且随原油中溶解气量的多少有很大的变化,地面脱气油的压缩系数一般在 (4-7)10-4MPa-1 左右,地层油的压缩系数一般在(10-140)10-4MPa-1左右(主要依溶解气含量的高低变化)。,一、油藏原始能量,由此可见,高溶解气油比油藏的弹性能量最大,溶解气较少的油藏(比如稠油油藏)其弹性能量较少。,一、油藏原始能量,2) 油藏原始压力系数的高低 油藏原始压力系数越高,它积蓄的弹性能量就越大；油藏原始压力系数越低, 其积蓄的弹性能量也越少。因此,异常高压油藏的弹性能量比异常低压油藏要高很多。,一、油藏原
4、始能量,3) 开采中降压的幅度大小 油藏弹性能量的利用程度,取决于油藏在开发中能够降低压力的幅度。降压幅度越大,弹性能量释放就越多,获得的弹性采收率也就越高；反之则低。,一、油藏原始能量,(3) 弹性采收率:油藏的弹性采收率包括两个方面: 纯粹的弹性驱动阶段的采收率： 如果油藏的原始地层压力大大高于油藏的原始饱和压力,则该油藏在降压开采初期,就只有弹性能量得到释放,从而形成单纯的弹性驱动,直到油藏压力下降到原始饱和压力为止。此阶段的原油采收率,就是纯粹的弹性驱阶段的采收率。通常所指的弹性驱阶段,就是指这一阶段。,一、油藏原始能量,混合驱阶段中的弹性采收率： 当油藏压力下降到原始饱和压力以下时,
5、油藏进入以溶解气驱为主、弹性驱为辅的混合驱阶段(假定油藏无其它原始能量和人工能量)。由于溶解气释出后的体积增加远比弹性膨胀增加的体积为大,因而此阶段的溶解气能量已占据主导地位,因此一般都称为溶解气驱阶段。,一、油藏原始能量,但实际上,此阶段由于有一定的压力下降,因而仍然存在弹性能量的释放,应有一定的弹性采收率,只是由于处于溶解气驱为主的混合驱阶段,其弹性采收率太小而且难于单独计算,因而也容易被忽略。,一、油藏原始能量,(4) 油藏饱和压力与饱和程度 1) 饱和压力的概念 所谓油藏饱和压力,就是当地层原油中溶解的天然气达到饱和状态时所测定的压力。,一、油藏原始能量,油藏原油中一般都溶解有天然气。
6、如果原油中溶解的天然气达到饱和状态, 则多余的天然气就会呈气态形成带气顶的油藏,这时的饱和压力就与油藏地层压力相等。但如果原油中溶解的天然气尚未达到饱和,其饱和压力就需要进行地层原油高压物性(又称PW)取样在室内分析测定(参见油层物理教材)。,一、油藏原始能量,油藏饱和压力表示该油藏的地层原油在低于该压力时,就会有多余的溶解气从原油中分离逸出,从而出现油气两相共存的状态。但如果高于该压力,则原油不饱和,其中的溶解气不会逸出。,一、油藏原始能量,2) 油藏地饱压差与油藏饱和程度 油藏地层压力与饱和压力的差值,称该油藏的地饱压差。油藏地饱压差一般都是指油藏原始地层压力与原始饱和压力之差。,一、油藏
7、原始能量,油藏地饱压差的大小说明两个方面的问题。一是油藏地饱压差大,说明油藏的弹性能量较大,只要通过降压开采,油藏的弹性能量就可以释放出来,驱使油气流向井底,因此油藏具备一定的弹性驱开采条件。,一、油藏原始能量,二是油藏地饱压差大,说明油藏具较大的降压开采空间原油不至于脱气；如果地饱压差小,说明油藏地层压力稍有降低,其中的原油就有脱气的危险。我们知道,原油脱气会使原油粘度增大,其流动性变差；而且由于出现油气两相流动将大大降低油相的渗透率,这都会使井的产量降低,开发难度增大。,一、油藏原始能量,油藏饱和程度定义为油藏原始饱和压力与原始地层压力的比值。公式为： BS=(PbPi) 100% 注解：
8、 BS-油藏饱和程度，%； Pb-油藏原始地层压力，MPa; Pi-油藏原始饱和压力，MPa;,一、油藏原始能量,油藏饱和程度一般用百分数表示。它显示油藏原油溶解天然气的程度:若溶解天然气多,则饱和程度就高,反之则低。显然,油藏原油溶解天然气的饱和程度, 是油藏弹性能量大小的显示和开发设计的依据,因而具有重要的意义。,一、油藏原始能量,对不饱和油藏,按照其饱和程度的高低,可以划分出“高饱和油藏”与“低饱和油藏”。大致来说,高饱和油藏的饱和程度应在50%以上；低饱和油藏的饱和程度在50%以下。,一、油藏原始能量,该两类油藏在开发设计上有显著的差别:高饱和油藏一般应进行早期注水保持压力开发,以避免
9、原油过早脱气；而低饱和油藏则可视具体情况适当降压开采,以利用一部分弹性能量,又可降低后来的注水压力,节省注水投资与开发成本。,一、油藏原始能量,在弹性能量释放的过程中,岩石的孔隙体积和流体的密度将会出现一定的变化,而孔隙中的流体饱和度一般不会发生变化。,一、油藏原始能量,2. 溶解气能量 (1)形成机理和释放条件 地层原油中一般都溶解有天然气。当油藏压力出现下降并低于饱和压力时, 溶解在地层原油中的天然气会逐渐游离出来,呈气态出现在油藏流体中。,一、油藏原始能量,由于溶解气变成游离气将出现很大的体积增加,也由于游离气的体积膨胀系数很大 (一般比液体高出 6-10倍),因此将出现很大的体积增加,
10、释放出溶解气的膨胀能量,这种能量可以将大量油气驱向井底,从而使油藏进入溶解气驱阶段。,一、油藏原始能量,(2)溶解气能量的受控因素 溶解气能量的大小,与原始溶解气油比的高低,溶解气成分以及油层压力和温度都有一定关系。油藏原始溶解气油比高的油藏,其原始溶解气数量大,所蕴含的溶解气能量就大；反之则小。,一、油藏原始能量,溶解气中重烃含量高者弹性能量相对较小。油层压力越高,其可能的降压幅度就越大,因而释放出的溶解气能量就越大。油层温度越高,其溶解气能量也越大。 与弹性驱相比,油藏的溶解气能量更为丰富,其溶解气驱采收率一般要高出弹性驱数倍。,一、油藏原始能量,3. 边底水能量 所谓边底水能量,也称天然
11、水驱能量,它指存在于油藏底部或外围的与油藏连通的水体所具有的能量。边底水能量有两种完全不同的存在形式:封闭型边底水和有外界水源供给的边底水,它们的情况如下：,一、油藏原始能量,(1)封闭型边底水能量 封闭型边底水是指与油藏连通的边底水体积有限,并且不与外界连通。整个油藏与边底水为一个统一的水动力系统,并具有良好的封闭性。因此,这时的边底水能量就只是边底水所具有的弹性能量,其大小只与边底水的体积有关。因而, 也有人称封闭型边底水能量为“弹性水驱”能量。,一、油藏原始能量,(2)有外界水源供给的边底水能量 它指油藏边底水与外界(通常是地面或浅表水系的湖、河或海)水源有较好的连通时,在油藏投人降压开
12、发后,外界水源会在压差作用下源源不断地流向油藏边底水区域,释放出强大的边底水压力能量。有外界水源供给的边底水能量本质上是一种水压势能,它的大小取决于外界水源的丰富程度和向油藏水体的补给速度。因此,它比封闭型边底水的弹性能量要强大得多,因此,也有人称其为“刚性水驱”能量。,一、油藏原始能量,4. 气顶能量 它指油气藏气顶中的游离气由于地层高压所蓄积的能量。当油气藏投入降压开采时,气顶气由于降压产生膨胀,就释放出这种能量。气顶能量本质上仍然是弹性能,只是由于气体的压缩系数极大(在20、6.8MPa 压力下甲烷的等温压缩系数达164510-4MPa-1), 因而在降压膨胀时释放出的弹性能量就十分巨大
13、。,一、油藏原始能量,5. 重力能量 重力能量是指原油可以依靠自身的重力流向井底时所具有的能量。从理论上说,任何油藏流体都具有重力能量。但主要由于以下3个方面的原因,使得这种重力能量在绝大多数实际油藏中毫无意义:,一、油藏原始能量,与地层很高的压力(一般数十MPa)相比,正常井距范围内的油层高差尤其油层与射孔井段顶界的高差太小,不足以形成像样的重力驱动。,一、油藏原始能量,流体在油层中的流动远不能与管道流动相比,油层渗透率即使上千,单靠重力驱动所形成的流量与流速也是十分微弱的。,一、油藏原始能量,油层射孔一般都要努力射开全部油层,以充分裸露油层从而形成较高的产能, 这样,对于倾斜不大的水平油层
14、来说,就难于利用其重力能量。,一、油藏原始能量,一般来说,要利用重力能量形成有意义的原油开采,只有以下情况才有可能: 油藏缺乏其它天然能量,原始能量中只有重力能量,并且难于进行人工补充能量。这种情况只存在于某些重油(稠油)油藏。这类油藏原始溶解气油比极低(1至几m3/m3 ), 注水一般无意义,限于各种条件也难于考虑热采时,可以考虑利用重力能量进行重力驱。,一、油藏原始能量,国内如胜利油田的滨674块稠油油藏(孔隙度26%、分析渗透率92.410-3 m2,原油粘度2240-36818mPa*s),自1997年技人开发以来, 迄今一直未注水未注汽,就是依靠油藏有限的原始能量(弹性能量、溶解气能
15、量和重力能量)进行抽油开采的。,一、油藏原始能量,如果上述油藏具高陡构造,或具有很厚的油层时,就更增强了应用重力驱的条件。因为这样就加大了地层原油流向井底的高差,加大了驱动压力。,一、油藏原始能量,某些水驱效果不佳的稀油油藏,在油藏开发临近结束时,可以终止注水进行降压深抽开采(将深井泵下到油层射孔井段底部以下),这样就可以利用重力能量以提高采收率。,一、油藏原始能量,例如,一些注水开发的裂缝性油藏(如多数火山岩变质岩油藏、部分碳酸盐岩油藏)常常水驱效果很差,在结束注水转入降压开采一段时间以后, 部分或全部油井进入低能低产的间歇生产阶段(关井一定时间,再开井生产一定时间)。此时,原油的重力能量就
16、可能逐渐发挥作用,配合溶解气驱与弹性驱以尽力采出更多的原油。,一、油藏原始能量,但尽管如此,与其它几种天然能量比较,重力能量仍然少得可怜,它在开发中的作用极为有限。有人认为,重力驱采收率在10%-20%,这显然是错误的,估计重力驱所贡献的采收率,一般低于1%, 极少能达到2%-3%。,二、油藏驱动类型,地层中的油气驱动本质上是一种力学作用。油气在地层中流动的驱动力主要来自两个方面:一是油藏本身具有的原始能量,二是人工补充注入的驱动能量。由此,就形成两类基本的驱动类型:油藏原始驱动类型和人工驱动类型。,二、油藏驱动类型,1. 油藏原始驱动类型 所谓油藏原始驱动类型,是指油藏在依靠天然能量开采时,起主要作用占支配地位的那种能量类型。油藏的原始能量几乎不存在单一类型的,它们都是几种能量共存的。比如,几乎所有的油藏都具备弹性能量和溶解气能量；而气顶能量和边底水能量则是特定油藏才具有的，因此,一般油藏都具有2种或2种以上的能量。,二、油藏驱动类型,但这些能量在具体油藏中的作用大小和重要性则是差别巨大的:
