石油钻井之所以能够自喷,主要是因为以下几个原因:
地层能量
石油和天然气在地下深埋时,受到上覆地层的重压,与岩石一起受到压缩,从而集聚了大量的弹性能量,形成高温高压区。
当油井钻开油层时,原有的压力平衡被破坏,由于压力降低,岩石和流体发生弹性膨胀,使得原油被驱向井中,并在压力足够的情况下将原油举升到井口以上,形成自喷采油。
气体膨胀能量
原油中含有溶解气,随着井筒中压力的降低,这些气体从原油中分离出来并膨胀,推动原油在井筒中上升。
滑脱损失
当油气在井筒中上升时,压力不断降低,当压力低于饱和压力时,溶解在油中的气体就会从油中析出,形成气泡。这些气泡随油气压力降低而体积增大,最终从油管中心突破,形成气液两相流动,这一现象称为滑脱。
油层压力和渗透率
自喷采油的油田通常油层压力较大,驱油能量充足,油层渗透率较高。这些因素使得原油容易从油层中自行喷出。
井筒与油层之间的压力降
钻井和完井射开油层后,井筒内的压力低于油层内部的压力,形成指向井筒方向的压力降。这种压力降不仅将原油驱入井底,还能将原油从井底举升到地面。
综上所述,石油钻井能够自喷的主要原因是油层本身具有足够的能量,以及气体在油管中的膨胀能量和滑脱损失等因素的综合作用。在油层压力足够且地层渗透率较高的情况下,原油能够依靠自身能量从井口喷出,形成自喷采油。