油气集输 1.2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,12,石油在地层中的渗流,一、驱油能量及驱动方式,二、石油向井底的流动,渗流力学,以油、气、水在地层多孔介质中的流动形态和运动规律为研究对象，以油藏中能量供应与消耗为核心，以渗流的基础规律,达西定律为基础，遵循由浅人深的认识规律，系统地介绍了原油在地层中的稳定渗流理论、弱可压缩液体不稳定渗流理论、两相渗流理论、气体渗流理论、双重介质渗流理论、非牛顿液体的渗流、特殊地质因素及分形渗流理论等。,1,一、驱油能量及驱动方式,问题,1,：油藏驱动方式指的是什么？,答：油藏驱动方式，是指油层在开采过程中主要依靠哪一种能量来驱油。,2,问题二：油藏驱动方式分为几种类型？,答：油藏驱动方式分为五种类型：,（,1,）,水压驱动,：当油藏有活跃的边水或底水时，则会形成天然水压驱动，由于弹性水压驱动能量是不足的，很可能向弹性一溶解气混合驱动方式转化,（,2,）,气压驱动,：油藏存在气顶，把气顶中的压缩气做为驱油的主要能量或者对油藏人工注气都可造成气压驱动。,（,3,）,溶解气驱,：当油层压力下降到低于原油饱和压力时，随着压力的降低，处于溶解状态的气体从原油中分离出，液态变气态体积的膨胀，将石油驱向井底,。,（,4,）,弹性驱动,：主要依靠油层岩石和流体的弹性能量驱油。,（,5,）,重力驱动,：靠原油自身的重力作用将油驱向井底的方式。,3,水力压能及水压驱动,开敞式油藏,底水,油,油井,注水井,4,水压驱动分为类：,天然水压驱动、人工水压驱动,天然水压驱动,根据水源供应,：,刚性水压驱动和弹性水压驱动,刚性水压驱动的特点：,如右图所示：,如,P=const,，则称为刚性水压驱动。,特点：油层压力始终高于原油的饱和压力，油气比等于原始溶解油气比，在合理的控制下，压力、产量、油气比都比较稳定。,刚性水压驱动的采收率可达5080%。,5,弹性水压驱动,依靠液体和油层的弹性能量为,主要驱油能量来源的驱动方式。,若油藏具有很大且连通性好的,含水区，含水区的弹性能起,重要作用，此时称弹性水压,驱动。,采收率要低于刚性水压驱动。,6,人工水压驱动：,人工水压驱动是指的注水开采,油井,水井,四点法,三点法,七点法,7,问题三：,水驱油过程中不均匀性是由哪些因素引起的？,答：水驱油过程中不均匀性主要由：油层结构的非均质性、油水粘度差、岩石的润湿性、毛细管力等因素引起的。,（,1,）油层结构的非均质性：,油和水都是在油层岩石颗粒之间的细小孔道（孔隙、裂缝）内运动的。这些孔道大小不一，纵横交错，变化万千，这就是油层结构的非均质性。水驱动石油在这些孔道中流动时，由于孔道大小不同，所遇到的阻力也不一样，使得水在不同的孔道中驱油时的流动速度不同。,（,2,）油水粘度差：,在水驱油过程中，由于油水粘度的差别，在同一孔道流动时，对油的阻力就大，对水的阻力就小，水就会超越到油的前面，产生窜流，从而加剧了由于油层非均质性所造成的水驱油的不均匀状况。,（,3,）岩石的润湿性：,由于油层岩石矿物组分不同，润湿性也不一样。在水驱油过程中孔道的不同部位油膜被剥落的程度也不同，造成水驱油过程中的不均匀性。,（,4,）毛细管压力：,在油层中，毛细管压力影响孔道中油水的流动。当岩石表面具有亲水性质时，在毛细管力的作用下，使水自发地推动石油在微细孔道中前进；当岩石表面具有亲油憎水性质时，毛细管力就阻止水进入孔道，使石油不易被水驱走。由于岩石中孔道大小和表面性质不均匀，水驱油过程中各孔道进水和进油的程度不同，残余油的多少也不一样。,8,气体能量与气压驱动,气体能量的来源,自由气：油藏中含有的气顶气,溶解气：溶解在原油中的天然气,注入气：人为地向油层注入的气体,底水,油层,气顶（自由气）,油井,9,气压驱动,：,气压驱动也分为刚性气压驱动和弹 性气压驱动,刚性气压驱动的,特点如曲线所示,：,气压驱动的采收率低于水压驱动，一般为30%左右。,10,溶解气驱动,溶解气从油中分离出来，以分散的气泡存在于油中，当压力降低时气泡膨胀把油推向井底。,溶解气驱动的特点,：没有明显的驱油界面。压力降低，溶解气析出，含油饱和度降低，原油粘度、密度、表面张力增高，流动阻力增加，气相渗透率增大，油藏的采收率降低。溶解气驱动的采收率只有1530%衰竭式。,11,弹性能量与弹性驱动,是指当钻井钻开油藏后造成压力下降，而引起地层岩石、流体的弹性膨胀，体积增大，而迫使原油流向井底的。,重力能量与重力驱动,一般只发生在油藏倾角很大或油层很厚时，油层高于井底位置的原油，由于高差所产生的重力位能迫使原油流向井底。,12,实际的情况是：,多种能量同时驱动，在不同的开采阶段由不同的驱油方式起着驱油的主要作用,靠近气顶的是气压驱动,靠近边水的是水压驱动,离气顶、边水较远，又得不到注水、注气效果的油井靠弹性驱动和溶解气驱动,13,二、石油向井底的流动,渗流的特点,流体在多孔介质中的流动叫做渗流,渗流的特点是：,流动速度小；,流动阻力大；,渗流途径曲折复杂,14,渗流的基本方式,平面单向流,平面单向流的特点：流线彼此平行，渗流面积不变，垂直流动方向的截面上，各点渗流速度相等,平面径向流,平面径向流是指井底附近的渗流，流线在平面上是向中心汇集的，渗流面积是变化的，越靠近中心渗流面积越小。,15,渗流方式的分析,平面单向流,如下图所示：,P,1,P,2,dP,0,L,dl,Q,16,设流体是单相、均质、不可压缩的，在上面图形中，截面积为,A，,长度为,L，,渗透率为,K，,压差为,P=P,1,-P,2,，,有粘度为,的液体通过，流量为,Q，,由达西定律写出其流量公式为：,17,平面单向流的压力分布,设长度为,X,处的压力为,P，,由达西定律：,18,平面径向流,如有图所示：,设有一圆形均质油层，在外边缘处有充足的液源供给，中心钻一口油井，并钻透全部油层,油井,油层,h,R,e,、,P,e,R,w,P,w,19,又设，流体粘度为,，,外缘半径为,R,e,，,油井半径为,R,w,，R,e,处压力为,P,e,，,井底压力为,P,w,，,流向井底的流量,Q,为:,A=2Rh,20,对方程两边积分：,21,令：,则有：,J,称为采油指数，它表示了能量消耗和油井产量的关系，其物理意义是：在单位生产压差的驱动下进入井底的流量,22,油井实际日产量计算,油井日产量，,T/d,地面脱气后原油的密度，,Kg/m,3,原油的体积系数,流向井底的流量，,m,3,/S,23,平面径向流的压力分布,24,将,Q,的表达式代入上式并整理的：,25,整理得平面径向流的压力分布：,26,结论：,根据对平面径向流的压力分析，压力损失主要消耗在井底周围。压力分布图呈漏斗型，故称其为压降漏斗。,P,e,P,w,油层,油井,压降漏斗,27,三、提高产量、采收率的措施,注水开采,油层酸处理,水力压裂,注蒸汽开采,火烧油层,注聚合物开采,28,思考题,油层能量的来源主要有哪些？,采油指数的物理意义是什么？其数值与什么因素有关？,井底堵塞，采油指数如何变化？,溶解气驱动采收率低的原因是什么？,为什么油层的压力损失主要消耗在油井井底周围？,29,