趙曉亮 廖新維 趙倫 李捷

1.中國石油大學(xué)石油工程教育部重點實驗室 2.中國石油勘探開發(fā)研究院

一種新的計算油氣界面移動距離的方法

趙曉亮1廖新維1趙倫2李捷2

1.中國石油大學(xué)石油工程教育部重點實驗室 2.中國石油勘探開發(fā)研究院

判斷油氣界面移動狀況,對于確定開發(fā)方案、保護好氣頂、防止油田開發(fā)中油氣互竄等均具有十分重要的意義。以氣體狀態(tài)方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)出了一種估算油氣界面下移距離的計算方法,通過定義并計算氣體體積綜合膨脹系數(shù)來計算油氣界面的下移距離?，F(xiàn)場實例表明,該方法不僅計算簡單,而且具有實用性和一定的可靠性,適用于氣頂油藏。

氣頂油藏 油氣界面 開發(fā)方案 移動距離 狀態(tài)方程 膨脹系數(shù) 方法

氣頂油藏投入開發(fā)后,就會破壞原有的平衡狀態(tài),當(dāng)氣區(qū)壓力高于油區(qū)壓力時,氣頂氣就會向外擴張,并依靠氣頂前緣的推進而驅(qū)油,在油井井底附近形成氣錐或氣舌,隨之油井發(fā)生氣竄,導(dǎo)致油氣界面參差不齊,油井減產(chǎn);氣頂減壓,開發(fā)工作陷于被動,當(dāng)油區(qū)壓力高于氣區(qū)壓力時,油會侵入氣頂,造成回采困難而損失資源。因此及時判斷油氣界面移動狀況,對于確定開發(fā)方案、保護好氣頂、防止油田開發(fā)中油氣互竄等均具有十分重要的意義。筆者以氣體狀態(tài)方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)了一種油氣界面下移距離的估算方法[1-3]。

1 油氣界面下移距離計算方法

讓納若爾油田是目前中國海外擁有的最大碳酸鹽巖油氣田,讓納若爾油氣藏分為南北兩高點,均有氣頂和油環(huán),并具有統(tǒng)一的油氣界面和油水界面,原始油氣界面為-2 560 m,屬于飽和油氣藏。由于讓納若爾油氣藏的氣頂和油區(qū)是一個統(tǒng)一的水動力系統(tǒng),開發(fā)前處在一種壓力平衡狀態(tài)。當(dāng)油藏含油區(qū)投入生產(chǎn)以后,由于氣頂與油區(qū)形成了一定的壓降,氣頂氣向外擴張,油氣界面產(chǎn)生了下移。

現(xiàn)以氣體狀態(tài)方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)氣體體積綜合膨脹系數(shù)表達式。

已知氣體狀態(tài)方程:

考慮油氣藏開采過程為等溫降壓過程,則得:

式中:p1、p2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下的地層壓力, MPa;V1、V2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下氣頂?shù)捏w積,m3; Z1、Z2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下天然氣的壓縮因子。

式(2)中的 Z值可由下式求得[4]:

其中:a=1.39(Tpr-0.29)0.5-0.36 Tpr-0.101 b=(0.62-0.23 Tpr)ppr+

式中:ppr為擬對比壓力,M Pa,ppr=p/ppr;Tpr為擬對比溫度,K,Tpr=T/Tpr;ppc為天然氣的擬臨界壓力, M Pa,ppr= ∑yipci;Tpc為天然氣的擬臨界溫度,K, Tpr= ∑yiTci;pci為組分 i的臨界壓力,M Pa;Tci為組分i的臨界溫度,K;yi為天然氣中組分i的摩爾分數(shù)。

根據(jù)讓納若爾A層氣頂試井資料可知,自油氣藏投入開發(fā)以來,氣頂壓力由原始29.15 M Pa下降為目前的23.5 M Pa。在原始狀態(tài)即 p1=29.15 M Pa時, ppr=6.415,Tpr=1.38 ,將 ppr、Tpr值帶入上式計算,可得 Z1=0.862 8;當(dāng) p2=23.5 M Pa時,ppr=5.062, Tpr=1.38,同理計算得到 Z2=0.7598。將 Z1、Z2值代入式(2)即可計算出由于氣頂壓力的變化而引起的氣頂體積膨脹倍數(shù)。

在氣頂區(qū)降壓過程中考慮到孔隙體積隨氣頂壓力降低孔隙體積收縮,因此還需引入孔隙體積壓縮系數(shù)[5-6]:

式中:p1、p2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下的凈上覆壓力, M Pa;φ1、φ2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下的孔隙度;cp為孔隙壓縮系數(shù),M Pa-1。

根據(jù)讓納若爾氣藏已有數(shù)據(jù)可計算得:

定義k為氣頂體積綜合壓縮系數(shù)。將孔隙膨脹公式代入式(2),即可得到壓力變化時k值。即

故

也就是說氣頂壓力由原始29.15 M Pa下降為目前的23.5 M Pa時,氣頂體積膨脹了1.121倍。下面分別計算讓納若爾A南和A北油氣界面下移距離。

A南構(gòu)造是個穹隆,因此假設(shè)A南氣頂為一個圓錐體,則氣頂體積可表示為:

已知A南氣頂?shù)脑細獠馗叨葹?30 m(2 560～2 330 m),含氣面積48.43 km2,則

假設(shè)氣頂體積膨脹后氣藏高度下降了 h(m),根據(jù)地層傾角α=10°,可得氣頂膨脹后的半徑為:

式中:r1為原始氣頂半徑。

膨脹后氣頂高度為:h2=h1+h,則目前壓力下膨脹后的體積V2可表示為:

由式(5)、(7)和式(9)即可計算得A南氣頂體積膨脹后氣藏高度下降了15.99 m。同理可計算A北氣頂體積膨脹后氣藏高度下降了15.67 m。

綜上所述,A層油氣界面平均下移了約16 m,即估算目前油氣界面約為-2 576 m。

2 應(yīng)用效果分析

現(xiàn)在將該估算法與壓力參數(shù)法進行比較[1],圖1為讓納若爾測得的壓力梯度圖,由于壓力梯度反映流體密度,因此不同流體所測的壓力梯度存在不同的斜率,這樣在某一深度就會出現(xiàn)折點,該點即為兩種流體的界面位置。由圖1可以看出,油氣界面深度約為-257 4 m,與估算法計算值較接近,該估算方法具有一定的可靠性。

圖1 壓力梯度曲線圖

3 結(jié)論

通過及時判斷油氣界面移動狀況,對保護氣頂、及時發(fā)現(xiàn)油氣互竄具有十分重要的意義。筆者以氣體狀態(tài)方程為基礎(chǔ),根據(jù)氣體綜合膨脹系數(shù)推導(dǎo)油氣界面的下移距離,具有很好的實際意義,通過實例計算,所采用的油氣界面下移距離估算法不僅計算簡單,而且具有一定的實用性,適用于氣頂油藏。

[1]大慶石油管理局勘探開發(fā)研究院.SY/T 6313.1-1998油氣水界面確定方法——油氣、油水界面[S]∥中國石油天然氣總公司,北京:[出版者不詳],1998.

[2]華永川.川東北飛仙關(guān)組鮞灘氣藏氣水界面預(yù)測方法[J].天然氣工業(yè),2004,24(8):76-78.

[3]馮青平,宋朝輝.同向斜域水井資料在確定氣水界面中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),2003,23(9):26.

[4]袁自學(xué).計算偏差系數(shù)經(jīng)驗公式的優(yōu)化選擇[J].新疆石油地質(zhì),1996,27,(6):163-168.

[5]高博禹,周涌沂,彭仕宓.儲層孔隙度應(yīng)力敏感性研究[J].石油實驗地質(zhì),2005,43(4):197-202.

[6]郭平.張俊.杜建芬.等.采用兩種實驗方法進行氣藏巖心應(yīng)力敏感研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報,2007,29(2):7-9.

A new method to calculate the oil-gas contact moving range

Zhao Xiaoliang1,Liao Xinwei1,Zhao Lun2,Li Jie2
(1.Key L ab of Petroleum Engineering,M inistry of Education,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.PetroChina Petroleum Ex p loration &Development Research Institute,Beijing 100083, China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 1,pp.59-60,1/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

The judgmentof theoil-gas contactmoving status isof important significance fo r determining the development p lan,defending the gas cap and p reventing the coning of oil and gas.According to the equation of state,a new method for calculating the oil-gas contactmoving range is derived in this paper,w hich can be used to calculate the oil-gas contactmoving range through the definition and calculation of the gas volume comp rehensive expansion coefficient.Field examp les show that themethod has a certain reliability.

gas cap reservoir,oil-gas contact,development p lan,moving range,equation of state,expansion coefficient,method

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)(編號:2006CB705801)和“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”。

趙曉亮,1978年生,博士研究生;從事油氣田開發(fā)工程研究工作。地址:(102249)北京市昌平區(qū)中國石油大學(xué)229信箱。電話:(010)89734599,13718711154。E-mail:zxl@cup.edu.cn

趙曉亮等.一種新的計算油氣界面移動距離的方法.天然氣工業(yè),2010,30(1):59-60.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.01.016

(修改回稿日期 2009-11-16 編輯 韓曉渝)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.001.016

Zhao Xiaoliang,bo rn in 1978,is studying fo r a Ph.D degree,being engaged in oil and gas development research.

Add:Mail Box 229,Changping District,Beijing 102249,P.R.China

Tel:+86-10-8973 4599Mobile:+86-13718711154E-mail:zxl@cup.edu.cn