油藏流體高壓物性參數(shù)現(xiàn)場測定應(yīng)用技術(shù)

劉樹鞏 劉海波 劉海涅 張興延 李 揚(yáng)

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部 河北燕郊)

油藏流體高壓物性參數(shù)現(xiàn)場測定應(yīng)用技術(shù)

劉樹鞏 劉海波 劉海涅 張興延 李 揚(yáng)

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部 河北燕郊)

油藏流體高壓物性參數(shù)是油藏儲量計(jì)算、開發(fā)方案設(shè)計(jì)、油藏工程和采油工藝研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。建立了現(xiàn)場測定油藏流體高壓物性參數(shù)的技術(shù),在保證測量精度滿足油藏工程需要的前提下,減小設(shè)備在鉆井平臺上的體積,縮短測量時間,降低樣品發(fā)生變化的風(fēng)險(xiǎn),做到快速準(zhǔn)確地提供油藏流體高壓物性參數(shù),以滿足海上油田生產(chǎn)要求,提高油藏描述的速度和精度。

油藏流體;高壓物性參數(shù);PVT設(shè)備

0 引 言

油藏流體的高壓物性參數(shù)包括流體的密度、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(jià)油藏產(chǎn)能、研究油田類型、確定油田開采方式、計(jì)算油田儲量、選擇油井制度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[1～4]。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。

油藏流體高壓物性的研究可以追溯到20世紀(jì)30年代[6],美國、前蘇聯(lián)等國家在從事油田開發(fā)的過程中注意到油藏流體特性以及影響,初步進(jìn)行了流體性質(zhì)的測試以及測定方法的研究。1949年美國人M.麥斯蓋特匯總了20世紀(jì)上半葉,關(guān)于儲層巖石油氣水流體性質(zhì)的研究與實(shí)踐資料,概括并提升到物理學(xué)的高度予以描述與解釋。20世紀(jì)50年代以后油藏流體物性的研究已經(jīng)基本走向?qū)I(yè)化和成熟化,并且從采油工程中獨(dú)立出來,建立了油層物理的學(xué)科分支。我國在20世紀(jì)50年代就有了從事油藏物理教學(xué)和研究的專業(yè)人員,并隨著東部大油田的相繼發(fā)現(xiàn)和開發(fā),使我國油藏流體性質(zhì)的研究不斷推進(jìn)。目前,油氣藏高壓物性測試在國內(nèi)外是一項(xiàng)相對成熟的技術(shù)。

獲得井下油藏流體高壓(PVT)樣品主要有兩種方法,一種是在DST測試過程中在井下取樣;另一種是用電纜式地層測試器在井下取樣,如斯倫貝謝的MDT、貝殼休斯的RCI以及中海油田服務(wù)股份有限公司的ERCT都可以獲取PVT樣品。

針對海上特殊條件,高壓物性參數(shù)在室內(nèi)分析存在以下幾方面的不足:1)如果分析認(rèn)為采集的PVT樣品不合格,已經(jīng)失去重新采集樣品的時機(jī);2)在樣品的運(yùn)輸過程中,由于樣品的溫度、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(jià)及勘探階段快速決策的要求。

隨著電纜式地層測試器井下取樣技術(shù)的日益成熟,急需在鉆井平臺上進(jìn)行油藏流體高壓物性參數(shù)測試技術(shù),以便克服室內(nèi)分析存在不足并滿足海上勘探階段對高壓物性參數(shù)的需求。

1 油藏流體高壓物性參數(shù)現(xiàn)場測定設(shè)備

該系統(tǒng)由三套主要設(shè)備組成,包括原油PVT釜、自動氣體體積計(jì)量計(jì)、高壓毛細(xì)管粘度計(jì)。

原油PVT釜體分為上下兩部分,上釜體積為100 cm3,主要進(jìn)行氣體(凝析氣)實(shí)驗(yàn),并與自動氣體體積計(jì)量計(jì)連接。下釜體積為30 cm3,主要進(jìn)行黑油實(shí)驗(yàn)。兩個釜體中間設(shè)有光纖探頭,探測原油中產(chǎn)生的氣泡,確定泡點(diǎn)壓力。下釜底端配有震動攪拌設(shè)備,該釜體獨(dú)特的設(shè)計(jì),有效的減少了儀器占據(jù)的體積,使儀器在現(xiàn)場應(yīng)用更加方便。

該套原油PVT釜能夠完成原油樣品的恒質(zhì)膨脹、原油脫氣等實(shí)驗(yàn),可獲得氣油比、泡點(diǎn)壓力、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)、膨脹系數(shù)等PVT參數(shù)。

高壓毛細(xì)管粘度計(jì)如圖1所示,工作原理是基于Poiseuille定律。

圖1 高壓毛細(xì)管粘度計(jì)

式中,μ為測定樣品的粘度;r為毛細(xì)管半徑;L為毛細(xì)管長度;ΔP為毛細(xì)管兩端壓差;Q為毛細(xì)管內(nèi)體積流量,cm3/min;π為數(shù)學(xué)常數(shù)等于3.14159;k為常數(shù)通過標(biāo)定毛細(xì)管確定。

通過測定毛細(xì)管兩端的壓差和毛細(xì)管的流量就可以測得流體的粘度值。

該系統(tǒng)的最大工作壓力100 MPa,最大加熱溫度200℃,壓力表精度0.1%FS,體積精度0.0001 cm3,溫度精度0.1℃。

2 測定原油高壓物性參數(shù)對比分析

首先對該系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試和標(biāo)定,并根據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“地層原油物性分析方法”(SY/T5542-2000)編寫操作規(guī)范。為了檢驗(yàn)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(jì)量認(rèn)證的陸地大型原油高壓物性分析實(shí)驗(yàn)儀器的分析結(jié)果進(jìn)行對比。

2.1 驗(yàn)證系統(tǒng)重復(fù)性和穩(wěn)定性

相同實(shí)驗(yàn)條件下,對同一樣品進(jìn)行三次以上測試,利用測得的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證儀器的穩(wěn)定性和重復(fù)性。經(jīng)多次驗(yàn)證,儀器測定的各項(xiàng)PVT參數(shù)均滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對實(shí)驗(yàn)儀器精度的要求,該系統(tǒng)重復(fù)性和穩(wěn)定性較好。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性對比

三個樣品進(jìn)行兩次以上分析實(shí)驗(yàn),測量結(jié)果重復(fù)性較好,用第一次測量結(jié)果與陸地大型實(shí)驗(yàn)儀器測量結(jié)果進(jìn)行對比分析。分析對比結(jié)果見表1。

表1 泡點(diǎn)壓力(MPa)對比表

2.2.1 泡點(diǎn)壓力對比

結(jié)果分析:測量結(jié)果比陸地大型實(shí)驗(yàn)儀器分析結(jié)果都偏小。分析原因認(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。

根據(jù)以上分析,表明此誤差為系統(tǒng)誤差。于是對本實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與陸地大型實(shí)驗(yàn)儀器分析數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸,如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與陸地大型實(shí)驗(yàn)儀器分析數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸

從而得到一個校正公式:y=0.981x+0.996 1。經(jīng)過校正后的結(jié)果比較滿意,見表2。

表2 校正后泡點(diǎn)壓力(MPa)對比表

2.2.2 氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度

氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度和脫氣原油密度對比表見表3。

表3 氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度、脫氣原油密度對比表

結(jié)果分析:氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度、脫氣原油密度測量結(jié)果較好。

2.2.3 地層原油粘度

地層原油粘度(mPa·s)對比表見表4。

表4 地層原油粘度(mPa·s)對比表

分析結(jié)果:測量粘度值相對誤差均小于2%,表明儀器測量結(jié)果較好,準(zhǔn)確度較高。

分析以上數(shù)據(jù)我們可以看到:測定參數(shù)中的氣油比、體積系數(shù)、地層原油密度、脫氣原油密度、地層原油粘度的測定結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的,在測量泡點(diǎn)壓力參數(shù)時,建立了系統(tǒng)的校正公式,消除本系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差,校正結(jié)果較好。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

海上某井用電纜地層測試器ERCT在2 720 m處取得地層流體PVT樣品,應(yīng)用本系統(tǒng)對該樣品進(jìn)行了有效性檢測和高壓物性分析實(shí)驗(yàn)。

1)對樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,測得并校正樣品的泡點(diǎn)壓力為10.36 MPa。ERCT電纜地層測試在泵抽取樣過程中的流動壓力高于25.86 MPa,如圖3所示,并且樣品到達(dá)地面的打開壓力32.35 MPa,均高于樣品的泡點(diǎn)壓力,說明在泵抽開始到實(shí)驗(yàn)分析之前,樣品未脫氣,因此該樣品為合格的PVT樣品。

2)對該樣品,嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),測得了泡點(diǎn)壓力、Y函數(shù)、壓縮系數(shù)等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)期間系統(tǒng)運(yùn)作良好,實(shí)驗(yàn)過程順利,無異常情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

4 結(jié) 論

該技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確地提供地層流體的高壓物性參數(shù),使其應(yīng)用到勘探階段,提高油藏描述的速度和精度,在海上油氣藏快速評價(jià)及勘探階段快速決策方面發(fā)揮重要的作用。應(yīng)用該技術(shù)通過對地層樣品的有效性檢測和高壓物性分析,效果良好。

[1] 李瑞琪.地層原油高壓物性參數(shù)預(yù)測方法[J].油氣田地面工程,2009,28(9)

[2] 朱化蜀.油氣藏流體高壓物性參數(shù)及相態(tài)特征預(yù)測方法研究[D].西南石油大學(xué),2006

[3] 李其朋.黑油高壓物性參數(shù)模擬方法及應(yīng)用[J].油氣地質(zhì)與采收率,2009,16(3)

[4] 王允誠.油層物理學(xué)[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社.2006

TE375

B

1004-9134(2011)01-0074-03

劉樹鞏,1963年生,男,高級工程師,1984年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油地質(zhì)專業(yè),現(xiàn)在中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部,從事測井資料解釋及應(yīng)用工作。郵編:065201

2010-09-20編輯:梁保江)