油藏原始能量是指油藏未進行開發時具備的能量大小。這些原始能量是油藏組成的一個部分，是油藏開發的條件和基礎，因而成為油藏描述的又一重點。
油藏原始能量可以用油藏能量指數來進行評價。所謂油藏能量的強弱，是指油藏流體流入井筒的難易程度。流動越容易，說明油藏能量越強；反之，則越弱。
基本介紹
- 中文名：油藏原始能量
- 外文名：Reservoir original energy
- 學科：石油工程
- 評價方法：能量指數法
- 釋義：油藏最初具備的能量大小
- 分類：彈性、溶解氣能量等
原因,彈性能量,溶解氣能量,邊底水能量,氣頂能量,重力能量,評價方法,
原因
油藏深埋在地下，其中的岩石和孔隙流體受到上覆岩層的壓縮而具備一定的彈性能量;與油藏主體相連的邊、底水水體和氣頂也都具有一定的壓縮能量;此外，原油中都或多或少溶解有天然氣，因而具備一定的溶解氣能量。
若油藏能量較強，則油藏流體從地層流入井筒容易；若油藏能量較弱，則油藏流體從地層流入井筒困難。
彈性能量
（1）彈性能量形成機理和釋放條件
彈性能量是一種壓縮能，它是油藏岩石和其中的流體在地層高壓條件下積蓄的一種能量。當油藏投入開發、油井進行採油生產、油藏壓力出現下降時，油藏岩石和其中的流體就會出現彈性膨脹，釋放出彈性能量，從而驅動岩石孔隙中的流體流向井底，形成彈性驅動。
（2）彈性能量的受控因素
油藏彈性能量的大小，主要受以下因素影響和控制：
1)油層岩石和其中流體的壓縮係數大小壓縮係數大，在壓力作用下出現的體積變化也大，因而積蓄或釋放的彈性能量也大。一般來說，油層岩石的壓縮係數最小，而且不同岩性的油層岩石其壓縮係數的差別一般也較小。
2)油藏原始壓力係數的高低
油藏原始壓力係數越高，它積蓄的彈性能量就越大;油藏原始壓力係數越低，其積蓄的彈性能量也越少。因此，異常高壓油藏的彈性能量比異常低壓油藏要高很多。
3)開採中降壓的幅度大小
油藏彈性能量的利用程度，取決於油藏在開發中能夠降低壓力的幅度。降壓幅度越大，彈性能量釋放就越多，獲得的彈性採收率也就越高;反之則低。
（3）彈性採收率
油藏的彈性採收率包括兩個方面:
①純粹的彈性驅動階段的採收率。如果油藏的原始地層壓力大大高於油藏的原始飽和壓力，則該油藏在降壓開採初期，就只有彈性能量得到釋放，從而形成單純的彈性驅動，直到油藏壓力下降到原始飽和壓力為比。此階段的原油採收率，就是純粹的彈性驅階段的採收率。通常所指的彈性驅階段，就是指這一階段。
②混合驅階段中的彈性採收率。當油藏壓力下降到原始飽和壓力以下時，油藏進入以溶解氣驅為主、彈性驅為輔的混合驅階段(假定油藏無其它原始能量和人工能量)。由於溶解氣釋出後的體積增加遠比彈性膨脹增加的體積為大，因而此階段的溶解氣能量己占據主導地位，因此一般都稱為溶解氣驅階段。但實際上，此階段由於有一定的壓力下降，因而仍然存在彈性能量的釋放，應有一定的彈性採收率，只是由於處於溶解氣驅為主的混合驅階段，其彈性採收率太小而且難於單獨計算，因而也容易被忽略。
（4）油藏飽和壓力與飽和程度
1)飽和壓力的概念
所謂油藏飽和壓力，就是當地層原油中溶解的天然氣達到飽和狀態時所測定的壓力。
油藏原油中一般都溶解有天然氣。如果原油中溶解的天然氣達到飽和狀態，則多餘的天然氣就會呈氣態形成帶氣頂的油藏，這時的飽和壓力就與油藏地層壓力相等。但如果原油中溶解的天然氣尚未達到飽和，其飽和壓力就需要進行地層原油高壓物性(又稱PVT)取樣在室內分析測定。
油藏飽和壓力表不該油藏的地層原油在低於該壓力時，就會有多餘的溶解氣從原油中分離逸出，從而出現油氣兩相共存的狀態。但如果高於該壓力，則原油不飽和，其中的溶解氣不會逸出。
2)飽和壓力的測取
油藏飽和壓力一般都是在評價勘探階段通過PVT取樣測得的，它實際上是該油藏的原始飽和壓力，一般簡稱飽和壓力。油藏在開發過程中有時也錄取PVT資料測取飽和壓力，這應是該油藏在當時的開發狀態下(當時的溫度、壓力和注采程度下)的飽和壓力(有稱二次飽和壓力者，以與原始飽和壓力相區別)。
3)油藏地飽壓差與油藏飽和程度
油藏地層壓力與飽和壓力的差值，稱該油藏的地飽壓差。油藏地飽壓差一般都是指油藏原始地層壓力與原始飽和壓力之差。
油藏地飽壓差的大小說明兩個方面的問題。一是油藏地飽壓差大，說明油藏的彈性能量較大，只要通過降壓開採，油藏的彈性能量就可以釋放出來，驅使油氣流向井底，因此，油藏具備一定的彈性驅開採條件。二是油藏地飽壓差大，說明油藏具較大的降壓開採空間原油不至於脫氣;如果地飽壓差小，說明油藏地層壓力稍有降低，其中的原油就有脫氣的危險。我們知道，原油脫氣會使原油粘度增大，其流動性變差;而且由於出現油氣兩相流動將大大降低油相的滲透率，這都會使井的產量降低，開發難度增大。
溶解氣能量
（1）形成機理和釋放條件
地層原油中一般都溶解有天然氣。當油藏壓力出現下降並低於飽和壓力時，溶解在地層原油中的天然氣會逐漸游離出來，呈氣態出現在油藏流體中。由於溶解氣變成游離氣將出現很大的體積增加，也由於游離氣的體積膨脹係數很大(一般比液體高出6~10倍)，因此將出現很大的體積增加，釋放出溶解氣的膨脹能量，這種能量可以將大量油氣驅向井底，從而使油藏進入溶解氣驅階段。
（2）溶解氣能量的受控因素
溶解氣能量的大小，與原始溶解氣油比的高低，溶解氣成分以及油層壓力和溫度都有一定關係。油藏原始溶解氣油比高的油藏，其原始溶解氣數量大，所蘊含的溶解氣能量就大;反之則小。溶解氣中重烴含量高者彈性能量相對較小。油層壓力越高，其可能的降壓幅度就越大，因而釋放出的溶解氣能量就越大。油層溫度越高，其溶解氣能量也越大。
與彈性驅相比，油藏的溶解氣能量更為豐富，其溶解氣驅採收率一般要高出彈性驅數倍。
邊底水能量
所謂邊底水能量，也稱天然水驅能量，它指存在於油藏底部或外圍的與油藏連通的水體所具有的能量。邊底水能量有兩種完全不同的存在形式:封閉型邊底水和有外界水源供給的邊底水。它們的情況如下。
（1）封閉型邊底水能量
封閉型邊底水是指與油藏連通的邊底水體積有限，並且不與外界連通。整個油藏與邊底水為一個統一的水動力系統，並具有良好的封閉性。因此，這時的邊底水能量就只是邊底水所具有的彈性能量，其大小隻與邊底水的體積有關。因而，也有人稱封閉型邊底水能量為“彈性水驅”能量。
（2）有外界水源供給的邊底水能量
它指油藏邊底水與外界(通常是地面或淺表水系的湖、河或海)水源有較好的連通時，在油藏投入降壓開發後，外界水源會在壓差作用下源源不斷地流向油藏邊底水區域，釋放出強大的邊底水壓力能量。有外界水源供給的邊底水能量本質上是一種水壓勢能，它的大小取決於外界水源的豐富程度和向油藏水體的補給速度。因此，它比封閉型邊底水的彈性能量要強大得多，因此，也有人稱其為“剛性水驅”能量（右圖）。
氣頂能量
它指油氣藏氣頂中的游離氣由於地層高壓所蓄積的能量。當油氣藏投入降壓開採時，氣頂氣由於降壓產生膨脹，就釋放出這種能量。氣頂能量本質上仍然是彈性能，只是由於氣體的壓縮係數極大(在20℃,6.8MPa壓力下甲烷的等溫壓縮係數達1645X10-4MPa-1)，因而在降壓膨脹時釋放出的彈性能量就十分巨大。
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時所具有的能量。從理論上說，任何油藏流體都具有重力能量。但主要由於以下3個方面的原因，使得這種重力能量在絕大多數實際油藏中毫無意義:
①與地層很高的壓力(一般數十MPa)相比，正常井蹌範圍內的油層高差尤其油層與射孔井段頂界的高差太小，不足以形成像樣的重力驅動。
②流體在油層中的流動遠不能與管道流動相比，油層滲透率即使上千，單靠重力驅動所形成的流量與流速也是十分微弱的。
③油層射孔一般都要努力射開全部油層，以充分裸露油層從而形成較高的產能，這樣，對於傾斜不大的水平油層來說，就難於利用其重力能量。
一般來說，要利用重力能量形成有意義的原油開採，只有以下情況才有可能:
①油藏缺乏其它天然能量，原始能量中只有重力能量，並且難於進行人工補充能量。這種情況只存在於某些重油(稠油)油藏:這類油藏原始溶解氣油比極低((1至幾m3/m3)，注水一般無意義，限於各種條件也難於考慮熱采時，可以考慮利用重力能量進行重力驅。
②如果上述油藏具高陡構造，或具有很厚的油層時，就更增強了套用重力驅的條件。因為這樣就加大了地層原油流向井底的高差，加大了驅動壓力。
③某些水驅效果不佳的稀油油藏，在油藏開發臨近結束時，可以終比注水進行降壓深抽開採(將深井泵下到油層射孔井段底部以下)，這樣就可以利用重力能量以提高採收率。例如，一些注水開發的裂縫性油藏(如多數火山岩變質岩油藏、部分碳酸鹽岩油藏)常常水驅效果很差，在結束注水轉入降壓開採一段時間以後，部分或全部油井進入低能低產的間歇生產階段(關井一定時間，再開井生產一定時間)。此時，原油的重力能量就可能逐漸發揮作用，配合溶解氣驅與彈性驅以盡力采出更多的原油。
但儘管如此，與其它兒種天然能量比較，重力能量仍然少得可憐，它在開發中的作用極為有限。有人認為，重力驅採收率在10%~20%，這顯然是錯誤的，估計重力驅所貢獻的採收率，一般低於1%，極少能達到2%~3%。
評價方法
油藏原始能量可以用油藏能量指數來進行評價。所謂油藏能量的強弱，是指油藏流體流入井筒的難易程度。流動越容易，說明油藏能量越強；反之，則越弱。
油藏能量的強弱，首先取決於油藏壓力的高低。油藏壓力越高，流動則越容易，油藏的能量則越強；反之，則越弱。
油藏能量的強弱，還取決於油井的舉升條件，即井底壓力的高低。井底壓力越高，流動則越困難，油藏的能量則越弱；反之，則越強。
因此，油藏能量的強弱不是絕對的，而是相對的，是油藏壓力高於井底壓力的程度。若油藏壓力與井底壓力相等，則油藏沒有任何能量可言。由於井底壓力隨工作制度和舉升方式而變化，為了便於研究，選取每種舉升方式下油井停止生產時的井底極限壓力作為對比的基礎壓力。例如自噴生產時取停噴流壓，機抽生產時取停抽流壓等。將地層壓力與井底極限壓力的比值定義為油藏的能量指數，即：
式中：Ie——為油藏能量指數，dless；
p——為地層壓力，MPa；
pwfs——為井底極限壓力，MPa。
由上式可以看出，油藏的能量指數隨地層壓力的變化而變化。油藏剛投入生產時，油藏的地層壓力最高，能量指數也最高。隨著開採過程的不斷進行，油藏的地層壓力不斷下降，能量指數也不斷減小。當地層壓力接近井底極限壓力時，油井停止生產，油藏的能量指數降為最小值1。能量指數的變化規律，客觀地反映了油藏能量的本質特性，而傳統指標則扭曲了油藏能量的本質特性。
為了便於對比和分析，能量指數可以分級為：
當Ie<1.1時，油藏能量較弱，油井勉強可以生產；
當Ie>1.3時，油藏能量較強，油井生產能力旺盛；
當Ie=1.1～1.3時，油藏能量中等，油井可以正常生產。
能量指數法不僅適合於油藏，也適合於氣藏；不僅可以評價天然能量，也可以評價人工注入的能量。
