油气田开发过程中油气水的运移特征研究

摘要：油气水的运移是石油和天然气发展领域的一个重要组成部分，由于其具有很大的复杂特性，因此，对于油气水的运移进行详细研究，本文对油气水运移生产过程，从微观机制和重力分异等角度进行了分析和研究，研究了相关过程运行的原理，对于指导油气田开发过程中油气水的运移工作具有一定的指导意义。

关键词：油气田开发过程 油气水运移 特征研究

1 概述

在石油运移过程中，油气水的开发和运移是油气田开发过程中的关键环节，油气田开发过程中油气水的运移是一个异常复杂的地质过程，对于油气田开发过程中油气水的运移特征的研究对石油地质勘探活动有着极其重要的意义。油气水运移在石油勘探开发过程中是油气藏形成和调整不可缺少的一个重要环节，并且对其油气水的运移特点和油气生产价值工程的推进有着重要意义。通过长期的石油勘探和开采实践证明，许多因素都会影响到油气水的运移过程和油气水的性质，所以从某种程度上而言，油气田开发过程中油气水的运移的特性研究已成为油气田开发过程研究的重点和难点。油气田开发过程中油气水的运移过程通常包括两个过程，一是保持流经地层能量的过程，另一个是油气回收过程。同时，在油气田开发过程中，油气水的运移会受到许多因素的影响，比如物料输送功率，方向和周期，涉及到包运动学和动力学等方面的知识，对于油气田开发具有广阔的研究领域和深远的意义。

2 油气水初次运落发生的相态及影响因素

在油气水运移过程中，气藏储层岩石和流体原先处于压缩状态，在生产过程中将形成在井口和井底位置处形成油气藏之间的压力降，油气水的迁移是由岩石和流体膨胀引起的。当油气水混合在一起，在气体的压力作用下，气会弥漫在水和油之中，进而导致地质过程中能释放和驱动油气运移膨胀。同时随着油流上升，压力逐渐降低，井底压力比饱和压力越低，进而从油中分离出大量溶解气体，这大体就是油气田开发过程中油气水运移的过程。对于油气田开发过程中油气水的初次运移所发生的相态，要分析水溶相的迁移，石油和天然气形成分子溶液在水中溶解后，油气水的迁移过程需要以水作为输送载体来为水溶相进行迁移。随着温度的变化，会影响到油气水的溶解度，同时还可以避免毛细管力的影响，当温度达到60～150℃时，油在水中的溶解度很低，另一种水溶相的迁移是迁移胶束溶液，与多种杂原子化合物结合形成烃链和极性键，促进水溶液中表面活性物质分子聚集体的形成。此外，还有可能存在游离相的情况，游离相处于分散或连续形状，其游离状态同样也会受到压力，温度，深度等因素的影响。

对于油气田开发过程中油气水运移的影响因素，需要从整个石油开采的过程来考虑，根据石油、天然气和油气运移过程两个阶段的运移动力和方向来看，分为初次运移和二次运移两个主要过程。同时研究油气水运移特征还需要根据油气水的形成时间，并且也会受到油气水形成的烃源岩的地质特征的影响，对于油气水的初次运移受到以下两种因素的影响，一是初始迁移发生压实。压实度又分为正常压实和欠压实两种形式。事实上，在剩余的流体的压力下，流体可顺利排出压实。当沉积物的形成，地层会出现新的沉积物。在这一过程中，形成的颗粒重新排列，孔隙体积发生变化；二是厚层泥岩中流体的传输容量的限制。在欠压实状态的过程中会产生异常高压，高压状态有利于有机质热演化，溶解油气生成环境，而异常高压欠压实状态则会对促进油气运移过程中产生细小的裂缝岩石，对于油气田开发过程中油气水的运移产生不利影响。

3 油气水运移过程中的压实机理

油气田开发过程中油气水的运移压实机理的分析需要结合油气初次运移的具体过程，从解决油气运移的主要问题着手，结合地质历史演化的具体过程，只有颗粒沉积物压实后才可以形成泥岩和页岩。同时由于泥岩压实会受多种因素的影响。当沉积在低渗透页岩浅层时，可以从地层孔隙顺利排出，在孔隙流体压力流渗流下所分布的压力是均衡的。在每一层形成的垂直压紧力等于上部泥岩固体颗粒减去排出的水的重量。如果流体孔隙可以直接向表面渗透，孔隙压力则等于液柱压力，但如果液体不会流到表面，则会导致孔隙流体压力等于孔壁压力。当孔隙流体静压力达到一定数值时，流体孔隙内油气水可直接在压力作用下高出地面同时还会找到一个支撑结构，并与其之间形成固体颗粒，形成上覆岩层。在这个框架中，固体颗粒和流体分离的流体粒子之间处于自由流动的状态，此外由于泥页岩的渗透率低，压实作用是相对缓慢的，作用在流体上的外部压力对其影响就不会太明显，因此异常地层压力和孔隙流体需要在上覆岩石和水的重量保持不变，基质岩将减少压力。但是当上覆岩石和水的重量增加到一定程度时，水压力页岩将破岩导致流体排出。所以，不同岩性的岩石，其压实特性也会发生不同的变化。

4 注水过程中的水驱油机理

油气田开发过程中油气水的运移过程中所形成的油气水驱井底压差之间会不断发生变化，对于注水过程中的水驱油过程，主要从微观机制来推进其发生重力分异，对垂直不均匀的平面粘性和渗透性不均匀的水驱油机理等方面有着不同的影响。对于水驱油机理分析，需要结合单毛细管孔隙的混合流进行考虑，并且要符合毛细管混合流规则，如果气泡或液滴大于孔喉，气泡或液滴变形会产生附加压力，从而防止油流气泡或液滴的出现。当油滴或气泡的半径接近孔半径时会导致混合物流速下降。对于卡断现象，则是两相流体界面相互混合，同时在毛细管或孔隙喉道时所发生的这种现象是在水驱油或者水驱油过程中极为常见的。目前在油滴或气泡在孔喉出现不连续的通过现象时，并经常会伴随其他过程的现象，比如会受到活塞位移因素等因素的影响导致出现卡断故障的发生，当地的孔隙的几何形状和亲水性的多孔介质出现不一致等状况时候，加之受到水流速度的影响，都会直接影响其过程。对于绕流现象，是发生在双通道模式的情况下，受到水驱条件的影响以及在不同油水运移特征尺寸的影响下，水流速度越大，对油气运移的一侧的速度就会越大，所以就会产生很大的位移，而残余油则会形成小的边油。当速度小时，油气运移的快速位移小，形成的残余油的一侧则不够明显。

在垂直油驱水的非均匀渗透机制驱动下，在亲油层会适当增加驱动力来克服重力和毛细管力的不利影响；而弱亲水层则应适当控制驱动力，同时必须注意克服阻力，才能更好的进行适当的处理。在油气水的重力作用下，由于密度差会引起其中的变化，所以在油藏注水开发阶段顶部会出现快速上涨的情况，而重力会使水注满水槽，扩大水的体积，可以利用这一原理来提高采收率。同时，受到诸多方面因素的影响，储层的水会沿底部不断加强，但由于水的冲刷和重力分离，底层水的高度则会不断发生变化。此外，还会受到其他因素管理的影响，当油性液体受到能量恒定的渗透率分布，毛细管力主要体现在润湿性上，而对于反储层，亲水性较强的则采收率越高，同时由于重力和毛细管力的方向相反，则会适应减少毛细管力，从而增加幅度和低回收率。流动阻力也会在一定程度上造成不利影响，渗透率和流体粘度的共同作用下，反渗透水缘速度比和不同渗透率韵律层是相似的，甚至大于渗透率比值，就会导致油水粘度比的增加和回收率下降。

5 结束语

综上所述，在油气田开发过程中，对于油气水的运移特征研究，需要结合具体情况来进行分析，石油和天然气作为一种流体是埋在地下的，它的形成和迁移过程涉及到其他流体的变化过程，也将不可避免地受到各种自然因素的影响，当然在这个过程中，油气水的迁移是这个过程中最重要的部分，油气水的迁移和每个阶段都有其特殊性和独特特点，所以加强对油气田开发过程中油气水的运移特征特殊性研究是石油和天然气的勘探和开采过程中的前提和基础，对于促进石油和天然气的开采具有十分重要的意义。同时，油气田开发过程中的变化特征及油气运移的压力是密切相关的。压力范围的界定主要以油气储层的压力为主要参照，研究油气田开发过程中各个过程中的压力变化需要结合具体的地形特征来考虑，因为不同的环境和地形特点，具体的压力分布也会有所不同，所以在油气田开发过程中，应该加强对油气水的运移特征的研究，才能促进对油气田的开发利用。

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作者简介：郭永红，男，陕西榆林人，正科，西安石油大学，研究方向：油气田开发。