凝析氣頂油藏復(fù)雜氣竄問(wèn)題研究

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(dòng)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(duì)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(wèn)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(chǔ)層。

自1983年投入開發(fā)以來(lái)，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(guò)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(dòng)，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(wú)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(guò)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(lái)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(zhǎng)”。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(dòng)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(dòng)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(zhǎng)，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(guò)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(guò)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(dòng)距離長(zhǎng)，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(lái)，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(guò)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)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(guò)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(chǔ)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(dòng)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(guò)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(duì)比

在預(yù)測(cè)油氣藏的生產(chǎn)動(dòng)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(guò)對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)比誤差為10%，由此證明了該計(jì)算方法的相對(duì)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(duì)計(jì)算中高凝析油油氣藏的氣竄量很有效。

6 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)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(dòng)態(tài)、油氣水流動(dòng)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(guò)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(duì)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(duì)于此種方法無(wú)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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