劉學(xué)利, 解慧, 陳勇, 劉煌, 郭平, 杜建芬

(1.中國石化西北油田分公司, 烏魯木齊 830000; 2. 西北油田分公司,中國石化縫洞型油藏提高采收率重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830000; 3. 西南石油大學(xué), 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 成都 610500)

縫洞型油藏普遍具有埋藏深,裂縫、孔洞發(fā)育,非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)[1-3]。中國縫洞型油藏主要分布在塔里木盆地,有代表性的包括塔河油田、輪古油田、哈拉哈塘油田、富滿油田、順北油田,其中順北油田作為中國石化西北局穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的主要來源地[4],地層壓力為54～88 MPa、地層溫度為120～170 ℃,流動通道以裂縫為主,油氣水分布復(fù)雜,原油性質(zhì)差異大,屬于典型的高溫(超)高壓的縫洞型油氣藏[5-7]。這類油藏面臨水驅(qū)注入壓力高、水驅(qū)效率低、開發(fā)效果差的難題;注氣驅(qū)、泡沫驅(qū)在重力分異的作用下,有效擴(kuò)大波及體積、提高采收率,在縫洞型油藏中具備良好的可行性。原油相態(tài)特征很大程度上影響著注氣驅(qū)、泡沫驅(qū)的開發(fā)效果,充分認(rèn)識原油性質(zhì)及相態(tài)特征,是獲得更好開發(fā)效果和更高采收率的必要前提[8]。

近幾年,中石化西北局對順北油田已進(jìn)行了系列開發(fā)和研究工作,指出原油儲集空間為斷層附近的洞穴、裂縫[9-11],油藏發(fā)育了7個裂縫帶,目前主要對1、5條帶油藏進(jìn)行了開發(fā),其中順北1條帶以高氣油比未飽和揮發(fā)性油藏為主,原油顏色淺、透明度高、密度小;順北5條帶賦存未飽和輕質(zhì)油藏,原油顏色深、透明度差、密度稍大[12-13],整體呈現(xiàn)出由西向東原油密度變小,從東向西成熟度逐漸減小的趨勢[14-21]。但沒有對油田整體原油相態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行分析和認(rèn)識,原油相態(tài)變化規(guī)律對于后續(xù)油藏動態(tài)分析、提采方案建立具有重要的意義。

現(xiàn)以順北高溫超高壓縫洞型油田為研究對象,對1、5號斷裂帶中油藏原油開展系統(tǒng)相態(tài)實(shí)驗(yàn)研究,分析3 000 m深以內(nèi)取得井下樣品的代表性,整體掌握兩個斷裂帶中原油相態(tài)性質(zhì)特征及變化規(guī)律。

1 相態(tài)實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26981—2020“油氣藏流體物性分析方法”,對從順北1號帶、5號帶取得井下樣品進(jìn)行相態(tài)分析,相態(tài)實(shí)驗(yàn)在法國Sanchez Technologies公司產(chǎn)“油氣藏流體PVT(壓力、體積、溫度)分析裝置”(圖1)中進(jìn)行,該裝置最大工作壓力為150 MPa,最大工作溫度為200 ℃。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

從順北1號帶、5號帶上取得的24個井下樣品,其中1號帶上樣品13個,對應(yīng)井深為7 305～8 011 m,取樣深度1 500～4 500 m;5號帶上樣品11個,對應(yīng)井深為7 635～8 424 m,取樣深度3 000～4 800 m。

圖1 ST相態(tài)裝置Fig.1 ST phase device

2 相態(tài)結(jié)果分析

順北油田1號帶為北東向主干斷裂,具有直線平移、壓隆與拉分的特征,延伸長度為28 km,西南延伸至與5號帶相交;5號帶以走滑或擠壓破碎斷裂形式為主,活動強(qiáng)度強(qiáng)、規(guī)模大,延伸長度250 m。針對1、5號帶上取得的24口井下樣品開展PVT相態(tài)分析,選擇部分代表性樣品結(jié)果進(jìn)行展示說明。

2.1 原油樣品單脫實(shí)驗(yàn)及井流物分析

在實(shí)驗(yàn)室首先將取得的樣品恢復(fù)到儲層條件,再開展單次脫氣實(shí)驗(yàn),并對獲得脫氣油和單脫氣進(jìn)行色譜分析,獲得原油部分基礎(chǔ)相態(tài)性質(zhì)及井流物組成,表1給出了2個條帶上12個樣品的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)順北1號帶上取得原油樣品的脫氣油顏色為淺黃色、透明度好,而5號帶樣品脫氣油的顏色多為暗褐色-黑色、透明度低;1號帶上原油氣油比均值為379 m3/m3,高于5條帶上均值225 m3/m3;1號帶樣品脫氣原油密度分布區(qū)間0.795 4～0.800 4 g/cm3,5號帶樣品脫氣原油密度分布區(qū)間0.798 7～0.806 2 g/cm3,兩個條帶脫氣原油密度均0.8 g/cm3左右,表現(xiàn)出具有很好的一致性,初步說明兩條帶上油藏原油可能來自同一油源。

從原油井流物組成來看,5號帶上油藏原油中C1含量明顯低于1號帶上油藏原油,這與1號帶上原油氣-油比相對更高是匹配的。由于氣油比更高,使得1號帶上油藏原油的體積系數(shù)相對于5號帶更高而黏度更低。圖2進(jìn)一步展示了兩個條帶上12個代表性原油中C7+含量,對于1號帶從西南往東北方向走(SHB1-15—SHB1-3)原油中C7+含量(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))從26.39%降低至18.72%,5號帶從南往北走(SHB501—SHB5-7),原油中C7+含量從29.88%降低至23%,原油逐漸變輕。整體來看1號帶上原油中C7+平均含量為19.34%,遠(yuǎn)小于5號帶中的25.83%。

表1 順北1、5條帶原油物性參數(shù)及井流物組成Table 1 Crude oil physical parameters and well flow composition in Shunbei Belt 1 and 5

圖2 順北1、5號斷裂帶中代表性油藏原油C7+含量Fig.2 C7+ content of crude oil in representative reservoirs in Shunbei 1 and 5 fault bel

2.2 原油代表性分析

雖然獲得了1、5號裂縫帶上12個油藏原油的基礎(chǔ)相態(tài)性質(zhì),但由于順北油田埋藏深、儲層溫度壓力高,給流體取樣造成了很大的麻煩,目前所開展的井下取樣基本在3 000 m以內(nèi)完成,因此這些樣品的相態(tài)結(jié)果在應(yīng)用前需要確定其是否具有代表性。這里綜合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26981—2020“油氣藏流體物性分析方法”和SY/T 5154—2014“油氣藏流體取樣方法”,總結(jié)出了油藏井下樣品代表性的幾個評價準(zhǔn)則:①取樣條件檢查:取樣點(diǎn)壓力≥取樣點(diǎn)溫度對應(yīng)的原油飽和壓力,確保取得的樣品是單一油相;②在實(shí)驗(yàn)室將取樣器加熱至取樣溫度,取樣器打開壓力與取樣點(diǎn)壓力偏差小于3%,確保樣品運(yùn)輸過程沒發(fā)生泄露;③取樣時油藏生產(chǎn)穩(wěn)定,生產(chǎn)氣油比不隨產(chǎn)量變化而明顯波動,確保取樣時儲層中沒有發(fā)現(xiàn)相變現(xiàn)象,且從儲層進(jìn)入井底的流體和從井中取得的流體一直,同時要確保取得樣品中含水率小于5%;④條件允許情況下應(yīng)取3支樣品,至少有兩支樣品泡點(diǎn)壓力相對偏差小于3%,確保樣品的重復(fù)性。

結(jié)合井下樣代表性評價準(zhǔn)則,分析明確順北1、5號帶上取得的27個井下樣品均具備代表性,所測得相態(tài)性質(zhì)可由于后續(xù)應(yīng)用。以SHB1-9井和SHB5-7井樣品為例(相關(guān)取樣條件及參數(shù)見表2),SHB1-9井樣品取樣深度為3 000 m,取樣壓力(57.34 MPa)遠(yuǎn)高于儲層溫度下飽和壓力(35.6 MPa),并且飽和壓力低于地層壓力(86.24 MPa),地飽壓差為50.64 MPa,說明取得SHB1-9井下樣品為單一油相。SHB5-7井取樣深度為3 000 m,取樣壓力(54.24 MPa)同樣遠(yuǎn)高于飽和壓力(30.14 MPa),低于地層壓力(82.26 MPa),因此從SHB5-7井下取得的樣品同樣為單一油相,具備代表性。

表2 順北1、5號帶上SHB1-9井和SHB5-7 井原油取樣條件Table 2 Crude oil sampling conditions of SHB1-9 and SHB5-7 Wells in Shunbei belt 1

2.3 相態(tài)變化規(guī)律

掌握了單個原油樣品的相態(tài)性質(zhì)同時確保了樣品代表性后,接下來從油田整體角度對這些油藏原油之間的共性和特性進(jìn)行分析,主要考察氣-油體積比、飽和壓力、黏度和密度這幾個重要的相態(tài)參數(shù)。

2.3.1 氣油比和飽和壓力變化規(guī)律

1、5號帶上12個油藏原油氣油比、飽和壓力與生產(chǎn)井段關(guān)系見圖3和圖4,可以看出,隨著生產(chǎn)井段變深,兩個條帶上原油的飽和壓力和氣-油比均呈現(xiàn)近線性減小,這歸因于流體組分的重力差異作用,隨著生產(chǎn)井底變深,原油中重質(zhì)組分含量升高(見表1)。同時,1號帶原油氣油比、飽和壓力明顯高于5號帶,如從SHB1-8H井到SHB52A井,氣油比由457 m3/m3逐漸降低至146 m3/m3,原油的飽和壓力從36.03 MPa降至22.48 MPa。

進(jìn)一步將1、5號帶上12個油藏原油的氣-油比、飽和壓力繪制到同一圖上(見圖5),可以明顯看出所有原油的氣-油比和飽和壓力表現(xiàn)出了很高的線性相關(guān)性,如將所連直線向左下方延申到飽和壓力為0的點(diǎn)(脫氣狀態(tài)),可進(jìn)一步說明這些原油是基于相同的脫氣油在不同的儲層溫度和壓力下溶解了不同量的伴生氣的結(jié)果。進(jìn)一步證實(shí)了1、5號帶上油藏原油來自相同油源這一認(rèn)識,這與文獻(xiàn)報(bào)道基于地化認(rèn)識分析相一致[18]。

圖3 順北1、5號帶原油氣油比與生產(chǎn)井段關(guān)系Fig.3 Relationship between original oil/gas ratio and producing well section in Shunbei belt 1 and 5

圖4 順北1、5號帶原油飽和壓力與生產(chǎn)井段關(guān)系Fig.4 Relationship between oil saturation pressure and producing well section in Shunbei belt 1 and 5

圖5 順北1、5號帶上油藏原油氣油比和飽和壓力關(guān)系圖Fig.5 Diagram of the original oil-oil ratio and saturation pressure of the reservoir in belt 1 and 5

2.3.2 原油密度及黏度變化規(guī)律

進(jìn)一步分析1、5號帶上原油密度、黏度與生產(chǎn)井段的關(guān)系。如圖6和圖7所示,同樣由于原油組分重力分異作用,隨著生產(chǎn)井底變深,兩個條帶上原油的密度和黏度均逐漸升高,且表現(xiàn)出了較好的線性關(guān)系。如1號帶上從SHB1-8H井(生產(chǎn)井段7 315 m)到SHB1-15井(生產(chǎn)井段8 011.13 m),地層原油密度從0.549 3 g/cm3升高到0.587 6 g/cm3、黏度從0.3 mPa·s升高到0.33 mPa·s。再結(jié)合兩個條帶上原油飽和壓力、氣油比隨生產(chǎn)井段的關(guān)系,可以認(rèn)為兩個條帶上的油藏分別具有一定的連通性。

進(jìn)一步結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6169—2021“油藏分類”和實(shí)驗(yàn)測得的原油相態(tài)性質(zhì),對兩個條帶上油藏類型進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)1號帶上油藏原油屬于揮發(fā)性原油、5號帶上油藏原油屬于弱揮發(fā)性原油。

2.3.3 相圖變化規(guī)律

最后將優(yōu)選的12個原油P-T(壓力-溫度)相圖數(shù)據(jù)繪制于一個圖形(圖8)?？梢钥闯鲈蛢訔l件較臨界點(diǎn)較遠(yuǎn);隨著原油變輕,從5號帶上的黑油逐漸變?yōu)?號帶上的弱揮發(fā)油,相圖整體呈現(xiàn)出臨界點(diǎn)左移、臨界壓力逐漸升高和臨界溫度降低的趨勢(見表3),同時相圖兩相區(qū)寬度變窄、高度變高,相圖變化規(guī)律符合常規(guī)認(rèn)識。

圖6 1、5號帶上油藏原油密度與生產(chǎn)井段關(guān)系Fig.6 Relationship between crude oil density and producing well section in belt 1 and 5

圖7 1、5號帶上油藏原油黏度與生產(chǎn)井段關(guān)系Fig.7 Relationship between crude oil viscosity and producing well segments in belt 1 and 5

圖8 順北1、5條帶流體相圖Fig.8 Fluid phase diagram of Shunbei belt 1 and 5

表3 1、5號帶上代表性原油臨界壓力、臨界溫度值Table 3 Critical pressure and temperature values of representative crude oil on belt 1 and 5

3 結(jié)論

(1)測定了順北高溫超高壓縫洞型油田1、5號裂縫帶上24個油藏原油的基礎(chǔ)相態(tài)相態(tài)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)5號帶上油藏原油中重質(zhì)組分含量明顯高于1號帶上油藏原油,原油顏色更深,但采出脫氣油的密度均在0.8 g/cm3左右。

(2)結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn),篩選出了4條判定油藏原油井下樣代表性的準(zhǔn)測,判定1、5號裂縫帶上24個井下原油樣均具備代表性,所測得相態(tài)性質(zhì)可由于后續(xù)應(yīng)用。

(3)從單條帶和油田整體兩方面對取得的24個樣品重要相態(tài)性質(zhì)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)隨著生產(chǎn)井段變深,單一條帶上原油飽和壓力、氣-油比呈近線性減小,密度和黏度呈近線性增加,1、5號裂縫帶原油和飽和壓力和氣-油比表現(xiàn)出了很好的線性變化特征,首次從相態(tài)角度明確1、5號帶上油藏原油來自同一油源。并進(jìn)一步明確了1號帶上油藏原油屬于揮發(fā)性原油,5號帶上油藏原油屬于弱揮發(fā)原油。