溶解氣能量是指存在於溶解於油藏中的天然氣所具有的能量。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。
基本介紹
- 中文名：溶解氣能量
- 外文名：Dissolved gas energy
- 學科：石油工程
- 釋義：溶解氣所具有的能量
- 評價方法：油藏能量指數
- 釋放條件：油藏壓力出現下降
溶解氣,形成機理和釋放條件,受控因素,評價方法,
溶解氣
溶解氣是以溶解狀態存在於原油或水中的天然氣。任一油藏的原油，總是溶有數量不等的天然氣。每噸油中溶解氣的量，少則幾立方米、幾十立方米，多者可達數百、乃至數千立方米。地下水中溶解氣，有低壓水溶氣和高壓地熱型水溶氣。前者含量少，每噸水中溶解幾立方米；後者含量很高，每噸水中可溶解數十至數百立方米，具有開採價值。溶解量取決於天然氣及溶劑的成分、氣體的壓力，它們之間的關係符合亨利公式(Henry'sLaw)
Q=α·P
式中
Q——為溶解量；
α——為溶解係數；
P——為氣體壓力。
天然氣在水中的溶解度還取決於水的溫度和含鹽度。
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。
當油層壓力下降到低於飽和壓力時，隨著壓力的降低，溶解狀態的氣體從原油中分離出來，形成氣泡，氣泡膨脹而將石油推向井底。就驅動原理來說，溶解氣驅動屬於彈性驅動的一種，但其彈性能主要來自氣泡的膨脹，而不是來自液體和岩石的膨脹。
形成溶解氣驅動的油藏應無邊水（底水或注入水），不活躍，地層壓力低於飽和壓力。如圖1所示，由於地層壓力急劇下降，井底附近嚴重脫氣，油層孔隙中很快形成兩相流動，隨著壓力的降低，逸出的氣量增加，相應的含油飽和度和相對滲透率則不斷減少，使油的流動更加困難；同時，原油中的溶解氣逸出後，使原油的黏度增加，因而油井產量和累積採油量開始以較快的速度下降。如圖1所示，開發初期壓降較小時，汽油比急劇增加，地層能量大大消耗，最後枯竭，所以氣油比開始上升很快，然後又以很快的速度下降。
圖1
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。由於氣體釋放的膨脹能分散作用給被驅原油，而氣體的流動性又比原油大得多，其驅油能量不能充分利用；另一方面，由於分離出的氣體降低了地層原油飽和度，使油相滲透率降低，原油粘度增加，從而增加了原油的流動阻力。因此，在這種驅動方式下，壓力下降迅速，氣油比上升很快，到達一定限度後，隨著溶解氣的大量消耗，又迅速下降到最低限度；驅油效率低，採收率一般不超過30%。
評價方法
溶解氣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。
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。
