[科普中国]-气顶驱动

气顶驱动是气顶中的天然气压力沿生产井方向向上驱动石油的一种天然的驱动方式。依靠气顶膨胀能开采石油时，由于气顶具有容易膨胀的特性，当油藏压力出现下降后，气顶即开始产生驱油作用。气顶的大小和气顶压力的高低是气顶驱动能量的参数。这类油藏的石油采收率由气顶指数(气顶体积与油区体积之比)决定。气顶驱动原油的最终采收率可达到20%～30%，一般高于溶解气驱油藏。

油田开采：气顶驱与重力分离驱气顶驱这一开采过程，通常与发现时即存在原始气顶的油藏有关。地层的垂向渗透率通常都很低，一般小于50mD。随着流体的采出，油层内的压力下降，引起原始气顶膨胀。由于气顶膨胀得到的采收率要比溶解气驱的大。然而，这种采收率的增加值，通常只是原始石油储量的百分之几。这种开采机理的典型采收率范围是原始石油储量的20%～50%。如果气顶气被大量采出，使气顶消耗，会使采收率降低。通常采取的措施是关闭高气油比井。向气顶注气往往可以提高这类油藏的采收率，特别是气顶体积小于含油带体积的情况下更是如此。

重力分离驱油井生产引起油层压力下降，释放出的气运移到构造顶部，而同时把油排驱到构造下部。在严格的气顶驱条件下，油层内释放出的游离气一般是沿横向运移到最近的生产井，而不会出现大量的垂向运移。重力分离驱并不一定要有原始气顶。向上运动的气不是进人原始气顶就是形成次生气顶。重力分离过程需要有较大的垂向渗透率，至少要50mD。

重力分离驱一般不会立即起作用。首先，必须建立起足够大的气相相对渗透率。当然，在生产开始时，油层中没有游离气。随后，由于生产导致油层内压力下降，并且随着气从油中释放出来，游离气饱和度开始增长。开始，这些游离气只是以随机的方式形成许多不连续的小气泡。在这些游离气积聚合并，并在油层中形成连续通道以前，对气的流动无论是垂向还是横向都没有渗透性。游离气相具有渗透性所需的最小含气饱和度称为“平衡”气饱和度，其值约为百分之四到百分之六。上述重力分离驱机理很重要，其石油采收率实际上可以超过溶解气驱采收率。重力分离驱采收率范围，通常达原始石油储量的30%～60%。这种采油机理在相对平的厚层油藏中也是有效的，特别是当垂向渗透率与水平渗透率近似相等时。Tracy认为，如果油藏开采速度很低，即使在低渗透地层中，亦能出现重力分离驱动。有若干个老油藏的例子，其油的生声能力虽然很低，但在相对平稳的水平上维持了多年。比较典型的是，这些油藏最初以溶解气驱开采。溶解气驱油藏中的油井，在油藏开采的大部分时间中，其产量往往以恒定的百分数衰减。但是，当油藏变老，生产能力变得较低(低于高峰生产能力的5%)时，衰减曲线一般要变得较为平缓。在这种情况下，油藏以较低的水平采油，已完钻的井继续生产。油的开采使油的相对渗透率维持在一定水平。虽然游离气饱和度可能已很高，但大部分游离气已分离到油藏构造的较高部位。这些气的存在，减缓了油藏压力的下降速度，并且往往可使井的生产在低的水平上维持多年。1

改善气顶驱动的因素因气顶膨胀得以采出更多原油的油藏特征是：

(1)油粘度低；

(2)油的API重度高；

(3)地层渗透率高；

(4)构造高差大；

(5)油和气之间的密度差大。

注意，这些因素申的每一个，都有使油更容易向下运动的作用。因此，这些因素都有利于在构造低部位提高采油量。从根本上说，改善重力排泄的任一因素都将提高最终采收率。1

气顶驱动油藏对于有较大的气顶而水驱作用很小或没有水驱的油藏，可判断为气顶驱动油藏。由于气顶具有容易膨胀的能力，因此这类油藏与相同大小的消耗驱动油藏相比具有压降较缓的特征。气顶驱动油藏的其他特征是：不产水，以及由于气顶膨胀进入含油区而引起构造较高部位井的泊气比急刚增加。气顶膨胀采油的机理，实际上是依靠气体前缘的推进而驱油：由于气体饱和度在油藏各个部分不会同时形成，因此气顶驱动油藏的采收率一般比消耗驱动油藏的要高得多。

随着气顶体积的增加，最终原油采收率也愈高，垂直渗透率和地层原油粘度也是决定开采效率的重要因素。良好的垂直渗透率使得原油向下移动时具有较小的气体窜流。随着原油粘度的增加，气体窜流量也同样增加。为了保存气体以提高最终原油采收率，应当关闭那些产气过·多的油井。在实行配产的区域或在采矽‘主认为不合理的地区，通常希望把那些高油气比生产的井的许可产量转移到低油气比的生产井来负担。这种作法可以收到不降低采油量却降低了产气量的理想效果。

作为驱替流体的气体，其驱油效率主要因两种因素而受到限制：(1)不利的粘度比会助长气体的指进，并随之发生气体早期的突进；(2)气体通常是非润湿相，将先行通过较大的孔隙空间，而使原油滞留在较小的孔隙空间之中。一旦这一部分原油被气绕过，则其绝大部分就采不出来了。气顶驱动油藏的最终原油采收率与消耗驱动油藏相较要高。采收率的变化取决于原始气顶的大小、垂直渗透率、地层原油粘度以及气体保存的程度等各种因素，但根据经验来看，最终采收率从原始地质储量的20%到40%的范围内变化。在原始气顶的体积不大时，随着油、气不断采出油藏压力急剧下降，整个含油区会因溶解气从原油中分离出来而形成气体饱和度。整个含油区一经出现均—的气体饱和度，就增加了保持气体驱油“前缘”的困啦。气体甚至在仪低的泡和度下就容易流动：因此， 如果要抑制油气比过高，汕减压力就必须尽可能地化持在饱和压力附近。开采效率的高低在很大程度上取决于能否土油藏压力保持在饱和压力附近。

由于油藏压力下降的结果引起气顶的膨胀，随之一部分溶解气亦会从地层原油中分离出来。如果这一气体饱和度由于连续的压力下降，而增加到使含油区内的自由气发生流动的程度，则要产生两个重要的结果：(1)由于气体饱和度增加，则原油的有效渗透率将要降低； (2)气体的有效渗透率将要增加，从而增加了气体的流量。这可能导致实际上是溶解气驱的开采机理了。不采取压力保持措施，就不可能防止含油区内自由气饱和度的形成。因此，为了使气顶驱动开采机理发挥最大的功效，必须把含油区内的气体饱和度控制在绝对最低限度。这可以利用流体的重力分离作用来实现。实际上，一个有效开发的气顶驱动油藏也须有一个有效的重力分离驱动。随着气体饱和度在含油区内的形成，必然沿构造向上运移到气顶。因此，气顶驱动油藏实际上是综合驱动油藏，尽管人们通常并不这样认为。较低的采油速度会使含油区内的自由气最大限度地运移到气顶。由于较低的采油速度通常能使采收率得以提高，因此气顶驱动油藏对速度是敏感的。

在大多数情况下，为了保持油藏压力，安装气体回注装置是一种比较理想的办法。由于油藏的某些构造特性而不可能控制油气比时，这种办法尤其有用。安装气体回注装置主要是一种经济上的措施，其是否有必要首先要确定增设压力保持装置所需的费用是否能被增产的采油量所补偿。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学