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        凝析氣頂油藏復(fù)雜氣竄問題研究

        2013-10-17 07:30:16趙文琪
        特種油氣藏 2013年4期
        關(guān)鍵詞:氣油凝析氣凝析油

        喻 蓮,趙文琪,陳 禮,王 桐

        (1.中石化石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083;2.中油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)

        引 言

        在開發(fā)凝析氣頂油藏時(shí),采用油氣界面屏障注水法單獨(dú)開發(fā)油氣區(qū),可以減緩油氣互竄,且有利于保持地層壓力,減少凝析油損失。但油氣藏投入開發(fā)以后,若平衡狀態(tài)一旦破壞,油井便極易發(fā)生氣竄[1]。目前,已有少數(shù)人研究計(jì)算凝析油氣藏的氣竄量,但幾乎都采用適用于凝析油氣藏的生產(chǎn)氣油比動態(tài)法[2]。此方法從單井的氣油比、產(chǎn)氣量變化研究計(jì)算氣竄量,對于發(fā)生2次復(fù)雜氣竄的凝析油氣藏已不再適用。為此,進(jìn)行了解決復(fù)雜氣竄問題的新方法研究。

        1 油氣藏概況

        某區(qū)域凝析油氣藏是1個(gè)帶凝析氣頂和邊底水的復(fù)雜碳酸鹽巖油氣藏。該油氣藏氣頂指數(shù)為0.73,原始地層壓力為 29.7 MPa,飽和壓力為25.76 MPa,原始溶解氣油比為248.4 m3/t,露點(diǎn)壓力為28.04 MPa,地飽壓差和地露壓差小,平均滲透率為104.23×10-3μm2,為中等滲透率儲層。

        自1983年投入開發(fā)以來,該凝析油氣藏主要經(jīng)歷了4個(gè)階段:①1983年至1991年,氣頂膨脹驅(qū)油階段;②1992年至1998年,采用在油氣界面附近屏障注水,油環(huán)內(nèi)行列式注水和點(diǎn)狀注水相結(jié)合的方式開發(fā)油環(huán);③1999年至2001年5月,降低屏障注水量充分利用氣頂膨脹能量驅(qū)油;④2001年6月至今,恢復(fù)氣頂屏障注水量,油環(huán)內(nèi)部繼續(xù)采用水驅(qū)的開發(fā)方式。油藏開采過程中,從第4階段開始發(fā)生氣竄。

        2 氣竄特征

        油氣藏開發(fā)進(jìn)入第4階段后,地層壓力下降至24.52 MPa,此后屏障注水量又出現(xiàn)了幾次較大波動,因此氣頂膨脹油井先后發(fā)生2次氣竄:①2002年10月至2004年8月,屏障注水減弱,地層壓力下降,在無屏障注水井和屏障注水量大幅度降低的區(qū)域,氣區(qū)侵入油區(qū),油井氣油比很快上升至2000~3000 m3/t,氣竄速度快,氣竄量大,氣竄井共有8口(圖1);②2007年2月至2010年5月,屏障注水量連續(xù)3 a大量減少,氣頂持續(xù)向外擴(kuò)張,至2008年,氣竄井共17口(包括發(fā)生2次氣竄的油井8口),但由于此時(shí)氣頂?shù)呐蛎浤芰繙p弱,氣油比最終達(dá)到1000 m3/t以上,氣竄速度較慢。

        通過分析油井的氣油比變化發(fā)現(xiàn),第1次氣竄特征表現(xiàn)為“局部區(qū)域氣竄,來得快,去得快”;第2次氣竄特征表現(xiàn)為“普遍氣竄,速度慢,時(shí)間長”。同時(shí),由于凝析氣頂氣竄后采出的地面油混有密度較小的凝析油,因此氣竄后地面油的密度減?。?-4]。

        圖1 氣竄井生產(chǎn)氣油比變化舉例

        3 氣竄類型分析

        復(fù)雜油氣藏的氣竄分類需結(jié)合考慮氣竄的油水氣流動特征及凝析油氣藏的反凝析特征,一般可劃分為3種類型:垂向竄、側(cè)向竄、混向竄[5]。

        研究區(qū)位于1個(gè)較大的背斜構(gòu)造單元上,油井只射開了下部油層,當(dāng)氣頂膨脹時(shí),由于氣區(qū)和油區(qū)連通性好,隔夾層不發(fā)育,氣體首先向下竄流,油井多發(fā)生垂向竄[6]。此次氣竄特征為:移動距離短,氣竄速度快,氣竄量大,這也和生產(chǎn)氣油比分析得到的氣竄特征吻合。該油氣藏注水開發(fā)歷程較長,當(dāng)油井發(fā)生2次氣竄時(shí),進(jìn)入氣區(qū)的水形成水封氣[7-8],受氣體和水的密度差影響,氣體很難產(chǎn)生通暢的垂向竄流,因此在氣體的流通過程中,沿著隔層推進(jìn)的側(cè)向竄流若遇到層間斷層或隔層斷裂,則氣體發(fā)生復(fù)雜的混向竄流,這2種氣竄類型復(fù)雜交錯(cuò);在該油藏開發(fā)中后期,地層壓力已經(jīng)開始下降到凝析壓力以下,凝析氣在竄流過程中可能出現(xiàn)反凝析現(xiàn)象,反凝析油滯留在孔隙通道處,也使得氣體竄流更加復(fù)雜,氣竄類型也復(fù)雜多變。

        由此可知,氣竄特征表現(xiàn)為:移動距離長,速度慢,氣竄量小,這也和421井、445井、463井等2次氣竄的氣油比變化情況得到的氣竄特征相符合(圖1)。

        4 凝析油氣藏的物質(zhì)平衡法推導(dǎo)

        若將常規(guī)的物質(zhì)平衡法[9]采出液態(tài)烴中的原油和凝析油區(qū)分開來,可得到計(jì)算凝析油氣藏的氣竄量的物質(zhì)平衡法,該方法強(qiáng)調(diào)整個(gè)油藏的整個(gè)過程的產(chǎn)油、產(chǎn)氣量的變化,因此不必分開考慮2次氣竄,適用于計(jì)算此類復(fù)雜油氣藏的氣竄量。

        根據(jù)物質(zhì)平衡原理,溶解氣累計(jì)產(chǎn)出量為:

        其中,對于溶解在地下剩余油中的溶解氣量為:

        式中:Gps為溶解氣累計(jì)產(chǎn)量,104m3;Gs為油藏溶解氣儲量,104m3;G's為地下剩余油溶解氣量,104m3;G滯留為滯留在地層中的游離氣量,104m3;N為原油儲量,104t為地面原油產(chǎn)量,104t;Rs為地層剩余油的氣油比,m3/t,可以通過原油PVT分析資料得到[10]。

        凝析油氣藏的伴生氣產(chǎn)量等于溶解氣產(chǎn)量與凝析氣干氣產(chǎn)量之和,即:

        式中:Gp為伴生氣產(chǎn)量,104m3;為凝析干氣產(chǎn)氣量,104m3。

        累計(jì)產(chǎn)油量分為2個(gè)部分,一部分是原油產(chǎn)量,另一部分是凝析油產(chǎn)量,即:

        式中:Np為累計(jì)產(chǎn)油量,104t為凝析油產(chǎn)量,104t;Rc為凝析氣油比,m3/t;ρ為凝析油密度,kg/m3;Mo為凝析油含量,kg/m3。

        由式(1)~(5)得到:

        用容積法儲量計(jì)算公式估算滯留在油層中的游離氣量:

        式中:Ao為含油面積,km2;h為油層平均有效厚度,m;φ為油層平均孔隙度,%;Bg為滯留氣體的體積系數(shù);sgc為游離氣開始流動時(shí)的含氣飽和度,%。

        將式(2)、(6)、(7)代入式(1),即可得到計(jì)算凝析干氣產(chǎn)氣量即凝析氣頂?shù)目倸飧Z量公式為:

        其中,Bg和Rc可以通過油、氣PVT分析資料求取。

        5 凝析氣藏物質(zhì)平衡法準(zhǔn)確性對比

        在預(yù)測油氣藏的生產(chǎn)動態(tài)和估算相關(guān)值時(shí),一般運(yùn)用Eclipse數(shù)值模擬方法,通過對地層壓力、含水率、單井產(chǎn)氣量以及油氣藏氣油比等的較好擬合后(圖2),得到相對準(zhǔn)確的油氣藏氣竄量,經(jīng)計(jì)算約為15.30×108m3。使用該物質(zhì)平衡法計(jì)算得到該凝析油氣藏的總氣竄量為14.43×108m3,與數(shù)值模擬結(jié)果對比誤差為5.6%。若僅考慮為普通氣藏,用普通物質(zhì)平衡法計(jì)算氣竄量[9-10],其計(jì)算結(jié)果為13.77×108m3,與數(shù)值模擬結(jié)果對比誤差為10%,由此證明了該計(jì)算方法的相對準(zhǔn)確性。

        圖2 油氣藏的氣油比及累計(jì)產(chǎn)氣量擬合曲線

        由式(8)也可以發(fā)現(xiàn),凝析油氣藏的凝析油含量越大,用該種方法計(jì)算的氣竄量越大,越能反應(yīng)油氣藏的反凝析特征,計(jì)算值越貼近于油氣藏真實(shí)的氣竄量。再一次證明,該方法對計(jì)算中高凝析油油氣藏的氣竄量很有效。

        6 結(jié)束語

        對于凝析氣頂油藏的2次復(fù)雜氣竄,可以結(jié)合油氣生產(chǎn)動態(tài)、油氣水流動特征以及油氣藏的地質(zhì)特征、油氣藏的反凝析特征等綜合分析其氣竄特征及氣竄類型。在分析和計(jì)算氣竄量時(shí),將采出的地面油分為原油和凝析油2個(gè)部分,推導(dǎo)出適合于這類凝析油氣藏的物質(zhì)平衡法方法,此種方法適用于計(jì)算氣竄過程復(fù)雜的油氣藏的氣竄量,且從推導(dǎo)出的公式中還可以看出,當(dāng)凝析油氣藏的凝析油含量越高,用此方法更能真實(shí)反應(yīng)油氣藏的氣竄情況。

        對于此類氣頂油藏的后期開發(fā),由于接近油氣邊界附近的第1排油井幾乎全部氣竄,建議恢復(fù)并加大相應(yīng)屏障注水井的注入量,對于此種方法無效的氣竄井可將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠琳献⑺?,防止其外?cè)油井氣竄,同時(shí)為保護(hù)氣竄井在不竄層位的正常生產(chǎn),應(yīng)采取下封隔器卡封氣竄井段或擠水泥封堵氣竄井段等措施。

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