劉樹鞏 劉海波 劉海涅 李 揚 張興延

(中海油田服務(wù)股份有限公司)

油藏流體的高壓物性參數(shù)包括油藏流體的密度、粘度、飽和壓力、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)等,這些參數(shù)是評價油藏產(chǎn)能、研究油田類型、確定油田開采方式、計算油田儲量、選擇油井制度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[1-5]。油藏流體高壓物性參數(shù)的有效性和準(zhǔn)確性對于油藏勘探的前期指導(dǎo)和油藏開發(fā)期間的調(diào)整等都有著重要的影響。

目前相對成熟的油藏流體高壓物性測試設(shè)備占用空間都比較大,這就使得海上油田油藏流體高壓物性參數(shù)的測定工作基本都是在陸地實驗室完成。然而,由于海上條件特殊,在陸地實驗室分析海上油田地層流體高壓物性參數(shù)存在以下幾方面的不足:①如果分析認(rèn)為采集的 PV T樣品不合格,已經(jīng)失去重新采集樣品的時機;②在樣品的運輸過程中,由于溫度、壓力等條件的改變,樣品的組成可能發(fā)生不可逆的變化,使其代表性變差;③樣品分析用時太長,不能滿足海上油藏快速評價及勘探階段快速決策的要求。

因此,研究與開發(fā)在海洋鉆井平臺上直接進行油藏流體高壓物性參數(shù)測試技術(shù)對海上油氣勘探開發(fā)具有重要意義。針對需求,設(shè)計了海上油田油藏流體高壓物性參數(shù)現(xiàn)場快速測定系統(tǒng),對系統(tǒng)測量準(zhǔn)確度進行了檢驗,并進行了現(xiàn)場應(yīng)用,取得了良好的效果。

1 系統(tǒng)組成

海上油田油藏流體高壓物性參數(shù)現(xiàn)場快速測定系統(tǒng)由氣體體積計量計、PV T釜、毛細(xì)管粘度計等3臺主要儀器組成,另外配有加壓泵、真空泵、空氣壓縮機等,以及相應(yīng)儀器的操作軟件,系統(tǒng)主要儀器組成如圖1所示。

圖1 海上油田油藏流體高壓物性參數(shù)現(xiàn)場測定系統(tǒng)示意圖

1.1 氣體體積計量計

氣體體積計量計用于測定原油脫氣過程中脫出氣體的體積,其最大容積為5 L。測量時通過電動馬達拉動釜體內(nèi)活塞上下移動,從而精確控制釜體內(nèi)氣體的體積或壓力,記錄原油脫氣過程中脫出氣體的體積。釜體配有加熱保溫系統(tǒng),最高加熱溫度為50℃,釜體承受的最大工作壓力為0.2 M Pa。

1.2 PVT釜

PV T釜為海上油田油藏流體高壓物性參數(shù)現(xiàn)場測定系統(tǒng)的核心部分,能夠完成樣品的恒質(zhì)膨脹、單次脫氣等實驗,可獲得氣油比、泡點壓力、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)、膨脹系數(shù)等參數(shù)。為了滿足既能對凝析氣又能對黑油進行測量,本系統(tǒng)選用的 PV T釜體分為上下兩部分,由電動馬達控制上下釜體內(nèi)物質(zhì)的體積,上下釜體通過自動閥門連接,上釜容積為100 cm3,主要用于進行氣體(凝析氣)測量,下釜容積為30 cm3,主要用于進行黑油實驗。2個釜體中間設(shè)有光纖探頭,用于探測油氣界面、確定飽和壓力,并且下釜底端配有震動攪拌設(shè)備。釜體設(shè)有加熱保溫系統(tǒng),最高加熱溫度為200℃,冷卻系統(tǒng)通過水循環(huán)方式降溫,可通過軟件精確控制釜體的溫度。整個釜體的最大工作壓力設(shè)計為 100 M Pa。該PV T釜設(shè)計獨特,有效減小了測定系統(tǒng)儀器的體積,使測定系統(tǒng)得以在海上平臺應(yīng)用。

1.3 毛細(xì)管粘度計

利用毛細(xì)管粘度計測定流體粘度時,由電動馬達帶動釜體內(nèi)活塞上下移動,使被測流體在毛細(xì)管內(nèi)流動,通過測定毛細(xì)管兩端壓差和毛細(xì)管內(nèi)的流速得出流體的粘度值。毛細(xì)管粘度計釜體容積為12 cm3,通過更換不同型號的毛細(xì)管,測量原油粘度范圍為0.1～5000 m Pa·s。粘度計的加熱保溫系統(tǒng)和PV T釜一致。

1.4 系統(tǒng)控制軟件

在軟件功能設(shè)計上,體現(xiàn)了智能化、自動化和人性化的設(shè)計理念,軟件操作直觀、方便,使軟件具有了虛擬儀器的特點。

2 系統(tǒng)驗證

為了檢驗本系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確度,用不同地區(qū)、不同性質(zhì)的樣品,與具有國家計量認(rèn)證的陸地大型原油高壓物性實驗室的分析結(jié)果進行對比。

2.1 系統(tǒng)重復(fù)性和穩(wěn)定性驗證

選取3個樣品,在相同實驗條件下分別對同一樣品進行3次以上重復(fù)測試,利用測得的數(shù)據(jù)來驗證儀器的穩(wěn)定性和重復(fù)性。經(jīng)多次驗證,測量結(jié)果重復(fù)性較好,并且儀器測定的各項PV T參數(shù)均滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對實驗儀器精度的要求,說明該系統(tǒng)重復(fù)性和穩(wěn)定性較好。

2.2 系統(tǒng)準(zhǔn)確性驗證

選取了3個樣品的第1次測量結(jié)果與陸地大型實驗儀器測量結(jié)果進行對比分析,以檢驗系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確度。

表1為3個樣品的泡點壓力測量結(jié)果對比表。從表1可以看出:本系統(tǒng)的測量結(jié)果比陸地大型實驗儀器分析結(jié)果偏小。分析認(rèn)為,測量結(jié)果與相平衡時間、用油量等因素有關(guān),本系統(tǒng)作為小型化快速分析系統(tǒng),平衡時間較短,用油量少,因此測量結(jié)果偏小。以上分析表明,此誤差為系統(tǒng)誤差。于是,針對泡點壓力,對本實驗測量結(jié)果與陸地大型實驗儀器分析數(shù)據(jù)進行線性回歸(圖2),從而得到一個校正公式:y=0.9814 x+0.9961。經(jīng)過校正后的本系統(tǒng)測量結(jié)果相對誤差較小(表2)。

表1 本系統(tǒng)測量的泡點壓力與陸地實驗室測量結(jié)果的對比

圖2 本系統(tǒng)測定結(jié)果與陸地實驗室結(jié)果關(guān)系曲線

表2 本系統(tǒng)測量的泡點壓力校正值與陸地實驗室結(jié)果的對比

表3為本系統(tǒng)測量的氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度、脫氣原油密度與陸地實驗室結(jié)果的相對誤差表。從表3可以看出:本系統(tǒng)測量的氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度、脫氣原油密度等參數(shù)值相對誤差較小。

表3 本系統(tǒng)測量的氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度、脫氣原油密度與陸地實驗室結(jié)果的相對誤差 (%)

表4為不同壓力下本系統(tǒng)測量的地層原油粘度與陸地實驗室結(jié)果的相對誤差表。從表4可以看出:本系統(tǒng)測量的地層原油粘度值相對誤差均小于2%,表明儀器測量結(jié)果較好,準(zhǔn)確度高。

表4 不同壓力下本系統(tǒng)測量的地層原油粘度與陸地實驗室結(jié)果的相對誤差

以上數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,利用本系統(tǒng)測定的氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度、脫氣原油密度、地層原油粘度等參數(shù)值準(zhǔn)確可靠;在測量泡點壓力參數(shù)時,可以通過建立校正公式來消除本系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差,校正后的泡點壓力測量值結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

海上某井利用電纜地層測試器ERCT在2720 m處取得地層流體樣品,應(yīng)用海上油田油藏流體高壓物性參數(shù)現(xiàn)場測定系統(tǒng)對該樣品進行了有效性檢測和高壓物性分析實驗。

首先對樣品的合格性進行測量分析。測量并校正后得到樣品的泡點壓力為10.36 M Pa。ERCT電纜地層測試在泵抽取樣過程中的流動壓力高于25.86 M Pa,樣品到達地面的打開壓力為 32.35 M Pa,均高于樣品的泡點壓力,說明在泵抽開始到實驗分析之前,樣品未脫氣,因此該樣品為合格的PV T樣品。

然后應(yīng)用本系統(tǒng)對該樣品進行了測量,在5 h之內(nèi)測得氣油比、體積系數(shù)、地層原油粘度、地層原油密度、脫氣原油密度等參數(shù),在8 h之內(nèi)完成恒質(zhì)膨脹實驗,測得了泡點壓力、Y函數(shù)、壓縮系數(shù)等參數(shù)。實驗期間系統(tǒng)運作良好,實驗過程中無異常情況發(fā)生,該測量結(jié)果已用于油藏評價。

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