油井动态的发展是当今石油采集工作的重要议题,油井的动态发展,不仅关乎油井出油的质量问题,更牵扯到资源的可持续利用、环境保护等国际性问题。影响油井动态发展的有内在的因素,也有外在的因素。根据国家地质局的调查报告,地壳的活动对油井的动态发展影响重大,比如强烈地震的发生将直接导致油井的淹埋,浅源地震也对油井油层的分布和石油质量产生不可估量的影响。像这种由外力、人力不可控制的因素所导致的油井动态变化在这里就不作详细阐述。而在油井开发过程中,石油采集的工作和油田注水工作是人为的,具有可控性,因此,从这两个方面来探究对油井动态的影响就显得更有价值。
学术界一致认为,边界层的应力波动对油层的影响作用较大。为了方便理解与探求边界层的应力波动对油层的影响,我们将数学科学中的二维平面坐标模式应用到边界层中。我们将边界层所产生的应力置于坐标模式的原点,那么地层的集中点我们假设是坐标轴的纵轴,由此我们就可以推出边界层在弹性区域内的坐标。根据数学二维平面坐标模式的计算模式,我们可以算出平面中的垂直应力,再通过叠加的计算方法,就能得知,在边界层整体均匀分布的条件下,笛卡尔坐标系中平面的垂直应力。根据上述分析可知,地平应力受负载面积和负载距水平地面的垂直距离共同影响,之间成正相关。即距水平地面的垂直距离的负载面积的增加,将会导致地平应力的增加。因此,在油田采集开始工作中,要尽可能的取负载面积为极限值的地方开展石油开采的工作。
石油是埋藏在地底下的矿物资源,由于时间的积累导致石油资源丰富的油井埋藏在地底较深处。油田采油需要一定的技术支持,石油的开采大致分为四大步骤,即测井工程、钻井工程、采油工程、油气集输工程。其中,钻井工程、采油工程和油气集输工程对油井的动态影响较大。
为了确保油井开采的充分性,提高油田的产油量,石油采集工作者通常会采取油田注水的方法。但是由于水和石油密度的不同以及水分子质量的因素,注水的油井通常会发生油层的波动。因此,在学术中,通常将油田注水归为影响油井动态的原因之一。在油田注水过程中,水流会沿着岩石层的断裂处流入油层,也可能随着油田注水时间的延长,水流会停滞在油层的上下边缘,也有可能以上两种情况并存。在水流沿岩石裂缝流进油层过程也被称为直接渗流过程中,流水会提高地质中各个部分的压力,因此油井出油量就会变高。而随着注水时间的延长,水流停滞在油层上面或下面,由于压力的来源是油层与水层的水平高度差,这就使得油层压力变高,油井出油率就变高。
为了更方便的理解和认知油田注水对油井动态的影响,现引进数学科学中三维立体模型。假定在理想调解下,油层、水层均匀分布并且高度一致。以地面建立坐标轴X、Y轴,垂直于地下的为Z轴。那么根据压力力学的理论可以计算出油田开采和油田注水这两个过程所产生的压力变化较小,而油层与水层之间压力的大小是根据两者之间的高度差决定的,因此,通过压力具备传递性这一性质,我们便可以计算出压力波动在其垂直方向上的波动。再根据流体力学原理便可将沿X、Y两个水平方向上的流水速度作为变量来计算,得出油田注水给油层的内在压力,使得油田出油量提高。
由上可知,在油田注水对油井动态的影响中,油田注水改变了油层的压力,在油层与水层之间建立一个压力衰减的过渡地带,这使得原有的油田内部压力平衡结构发生改变,而为了达到新的压力平衡效果,就使得油层里的石油往上进行流动。因此,油田注水是迫使油层内部压力结构平衡的重组,以此达到加大出油量的效果。
对油井动态的影响的因素有很多,有外界的不可控因素,比如地震。在这里,笔者不对外界作用作过多的叙述,而是着重探究了油田采油和注水对油田动态的影响。笔者通过建立数学空间模拟和运用力学的各种理论,从边界层分析、油田采油和油田注水三个方面,阐述了油田采油和注水对油井中油层内部压力改变的变量换算和油层、水层压力波动表达式的推演,并以此来对油田采油和注水对油田动态的影响作简单的探究。
摘要：自英国工业革命以来,机器生产代替传统的人力生产,极大的提高了生产效率,促进了社会的进步与发展。石油作为机器生产的动力因素,在当今时代,有着极高的经济地位。有着这么一句话,“谁拥有石油,谁就掌控着经济的命脉”。因此,油井的开采和保护就显得尤为重要。据科学考证,油层间隙所导致的压力梯度对油井的动态状况有重大影响,而油井在采油、注水过程中应力应变的改变直接导致压力梯度的改变。在这里,笔者将运用动态力学的相关理论,对油田采油和注水对油井动态的影响进行表述。
关键词：油田采油,油田注水,油井动态
[1] 王可花.油田注水系统技术管理模式研究与应用[J].科技资讯.2007(19)
[2] 代燕.试论油田采油和注水对油井动态的影响[J].中国石油和化工标准与质量.2013(15)
