氣頂驅動是氣頂中的天然氣壓力沿生產井方向向上驅動石油的一種天然的驅動方式。依靠氣頂膨脹能開採石油時，由於氣頂具有容易膨脹的特性，當油藏壓力出現下降後，氣頂即開始產生驅油作用。氣頂的大小和氣頂壓力的高低是氣頂驅動能量的參數。這類油藏的石油採收率由氣頂指數(氣頂體積與油區體積之比)決定。氣頂驅動原油的最終採收率可達到20%～30%，一般高於溶解氣驅油藏。
基本介紹
- 中文名：氣頂驅動
- 外文名：gas cap drive
- 學科：石油與天然氣地質學
- 定義：彈性氣壓驅動油藏驅動方式的一種
- 作用：開採油藏
- 特點：原油回收率較高
油田開採：氣頂驅與重力分離驅,改善氣頂驅動的因素,氣頂驅動油藏,
油田開採：氣頂驅與重力分離驅
氣頂驅這一開採過程，通常與發現時即存在原始氣頂的油藏有關。地層的垂向滲透率通常都很低，一般小於50mD。隨著流體的采出，油層內的壓力下降，引起原始氣頂膨脹。由於氣頂膨脹得到的採收率要比溶解氣驅的大。然而，這種採收率的增加值，通常只是原始石油儲量的百分之幾。這種開採機理的典型採收率範圍是原始石油儲量的20%～50%。如果氣頂氣被大量采出，使氣頂消耗，會使採收率降低。通常採取的措施是關閉高氣油比井。向氣頂注氣往往可以提高這類油藏的採收率，特別是氣頂體積小於含油帶體積的情況下更是如此。
重力分離驅油井生產引起油層壓力下降，釋放出的氣運移到構造頂部，而同時把油排驅到構造下部。在嚴格的氣頂驅條件下，油層內釋放出的游離氣一般是沿橫向運移到最近的生產井，而不會出現大量的垂向運移。重力分離驅並不一定要有原始氣頂。向上運動的氣不是進人原始氣頂就是形成次生氣頂。重力分離過程需要有較大的垂向滲透率，至少要50mD。
重力分離驅一般不會立即起作用。首先，必須建立起足夠大的氣相相對滲透率。當然，在生產開始時，油層中沒有游離氣。隨後，由於生產導致油層內壓力下降，並且隨著氣從油中釋放出來，游離氣飽和度開始增長。開始，這些游離氣只是以隨機的方式形成許多不連續的小氣泡。在這些游離氣積聚合併，並在油層中形成連續通道以前，對氣的流動無論是垂向還是橫向都沒有滲透性。游離氣相具有滲透性所需的最小含氣飽和度稱為“平衡”氣飽和度，其值約為百分之四到百分之六。上述重力分離驅機理很重要，其石油採收率實際上可以超過溶解氣驅採收率。重力分離驅採收率範圍，通常達原始石油儲量的30%～60%。這種採油機理在相對平的厚層油藏中也是有效的，特別是當垂向滲透率與水平滲透率近似相等時。Tracy認為，如果油藏開採速度很低，即使在低滲透地層中，亦能出現重力分離驅動。有若干個老油藏的例子，其油的生聲能力雖然很低，但在相對平穩的水平上維持了多年。比較典型的是，這些油藏最初以溶解氣驅開採。溶解氣驅油藏中的油井，在油藏開採的大部分時間中，其產量往往以恆定的百分數衰減。但是，當油藏變老，生產能力變得較低(低於高峰生產能力的5%)時，衰減曲線一般要變得較為平緩。在這種情況下，油藏以較低的水平採油，已完鑽的井繼續生產。油的開採使油的相對滲透率維持在一定水平。雖然游離氣飽和度可能已很高，但大部分游離氣已分離到油藏構造的較高部位。這些氣的存在，減緩了油藏壓力的下降速度，並且往往可使井的生產在低的水平上維持多年。
改善氣頂驅動的因素
因氣頂膨脹得以采出更多原油的油藏特徵是：
(1)油粘度低；
(2)油的API重度高；
(3)地層滲透率高；
(4)構造高差大；
(5)油和氣之間的密度差大。
注意，這些因素申的每一個，都有使油更容易向下運動的作用。因此，這些因素都有利於在構造低部位提高採油量。從根本上說，改善重力排泄的任一因素都將提高最終採收率。
氣頂驅動油藏
對於有較大的氣頂而水驅作用很小或沒有水驅的油藏，可判斷為氣頂驅動油藏。由於氣頂具有容易膨脹的能力，因此這類油藏與相同大小的消耗驅動油藏相比具有壓降較緩的特徵。氣頂驅動油藏的其他特徵是：不產水，以及由於氣頂膨脹進入含油區而引起構造較高部位井的泊氣比急剛增加。氣頂膨脹採油的機理，實際上是依靠氣體前緣的推進而驅油：由於氣體飽和度在油藏各個部分不會同時形成，因此氣頂驅動油藏的採收率一般比消耗驅動油藏的要高得多。
隨著氣頂體積的增加，最終原油採收率也愈高，垂直滲透率和地層原油粘度也是決定開採效率的重要因素。良好的垂直滲透率使得原油向下移動時具有較小的氣體竄流。隨著原油粘度的增加，氣體竄流量也同樣增加。為了保存氣體以提高最終原油採收率，應當關閉那些產氣過·多的油井。在實行配產的區域或在采矽‘主認為不合理的地區，通常希望把那些高油氣比生產的井的許可產量轉移到低油氣比的生產井來負擔。這種作法可以收到不降低採油量卻降低了產氣量的理想效果。
作為驅替流體的氣體，其驅油效率主要因兩種因素而受到限制：(1)不利的粘度比會助長氣體的指進，並隨之發生氣體早期的突進；(2)氣體通常是非潤濕相，將先行通過較大的孔隙空間，而使原油滯留在較小的孔隙空間之中。一旦這一部分原油被氣繞過，則其絕大部分就采不出來了。氣頂驅動油藏的最終原油採收率與消耗驅動油藏相較要高。採收率的變化取決於原始氣頂的大小、垂直滲透率、地層原油粘度以及氣體保存的程度等各種因素，但根據經驗來看，最終採收率從原始地質儲量的20%到40%的範圍內變化。在原始氣頂的體積不大時，隨著油、氣不斷采出油藏壓力急劇下降，整個含油區會因溶解氣從原油中分離出來而形成氣體飽和度。整個含油區一經出現均—的氣體飽和度，就增加了保持氣體驅油“前緣”的困啦。氣體甚至在儀低的泡和度下就容易流動：因此， 如果要抑制油氣比過高，汕減壓力就必須儘可能地化持在飽和壓力附近。開採效率的高低在很大程度上取決於能否土油藏壓力保持在飽和壓力附近。
由於油藏壓力下降的結果引起氣頂的膨脹，隨之一部分溶解氣亦會從地層原油中分離出來。如果這一氣體飽和度由於連續的壓力下降，而增加到使含油區內的自由氣發生流動的程度，則要產生兩個重要的結果：(1)由於氣體飽和度增加，則原油的有效滲透率將要降低； (2)氣體的有效滲透率將要增加，從而增加了氣體的流量。這可能導致實際上是溶解氣驅的開採機理了。不採取壓力保持措施，就不可能防止含油區內自由氣飽和度的形成。因此，為了使氣頂驅動開採機理髮揮最大的功效，必須把含油區內的氣體飽和度控制在絕對最低限度。這可以利用流體的重力分離作用來實現。實際上，一個有效開發的氣頂驅動油藏也須有一個有效的重力分離驅動。隨著氣體飽和度在含油區內的形成，必然沿構造向上運移到氣頂。因此，氣頂驅動油藏實際上是綜合驅動油藏，儘管人們通常並不這樣認為。較低的採油速度會使含油區內的自由氣最大限度地運移到氣頂。由於較低的採油速度通常能使採收率得以提高，因此氣頂驅動油藏對速度是敏感的。
在大多數情況下，為了保持油藏壓力，安裝氣體回注裝置是一種比較理想的辦法。由於油藏的某些構造特性而不可能控制油氣比時，這種辦法尤其有用。安裝氣體回注裝置主要是一種經濟上的措施，其是否有必要首先要確定增設壓力保持裝置所需的費用是否能被增產的採油量所補償。
