數(shù)值模擬研究原油脫氣對(duì)混相壓力的影響

賴文君 郭 平

西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 610500

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數(shù)值模擬研究原油脫氣對(duì)混相壓力的影響

賴文君 郭 平

西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 610500

在注氣驅(qū)油中，最小混相壓力MMP是確定注入氣體和原油是否能夠?qū)崿F(xiàn)混相的重要參數(shù)之一。MMP通常采用細(xì)管實(shí)驗(yàn)法來(lái)確定，花費(fèi)較大，耗時(shí)較長(zhǎng)，且必須在壓力高于飽和壓力條件下進(jìn)行。而針對(duì)驅(qū)替壓力小于飽和壓力的情況，由于需考慮地層原油脫氣的影響，情況較為復(fù)雜，目前還沒(méi)有開(kāi)展對(duì)應(yīng)的細(xì)管實(shí)驗(yàn)，因此如何獲取準(zhǔn)確的MMP成為關(guān)鍵。在對(duì)地層流體PVT性質(zhì)進(jìn)行擬合的基礎(chǔ)上，建立一維數(shù)值模型模擬細(xì)管實(shí)驗(yàn)確定MMP，最后，模擬預(yù)測(cè)不同脫氣程度下原油和注入氣MMP。結(jié)果表明：在準(zhǔn)確擬合流體PVT參數(shù)場(chǎng)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬方法建立的細(xì)管實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌虻玫娇煽康腗MP；當(dāng)驅(qū)替壓力大于MMP時(shí)，原油采收率隨驅(qū)替壓力的增加并無(wú)太大變化；原油脫氣程度對(duì)MMP有一定的影響，原油脫氣越嚴(yán)重，MMP越低。

細(xì)管實(shí)驗(yàn)；數(shù)值模擬；原油脫氣；混相壓力

0 前言

隨著油藏的開(kāi)發(fā)，地層壓力必然下降，當(dāng)壓力降到低于飽和壓力時(shí)，原油脫氣，此時(shí)是否適合開(kāi)展注氣驅(qū)需要進(jìn)一步研究。確定油藏是否能夠開(kāi)展混相驅(qū)的一個(gè)重要的參數(shù)是最小混相壓力MMP。而最小混相壓力的確定方法主要有理論計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)定法。理論計(jì)算法有經(jīng)驗(yàn)公式法、狀態(tài)方程法、系線預(yù)測(cè)法、數(shù)值模擬法和多級(jí)接觸法，實(shí)驗(yàn)測(cè)定法主要有細(xì)管實(shí)驗(yàn)法、蒸氣密度法、升泡儀法以及界面張力消失法等[1-10]。目前國(guó)內(nèi)外通用和公認(rèn)的測(cè)定方法是細(xì)管實(shí)驗(yàn)法。但是它需要消耗大量的時(shí)間和較大的投入。而且，針對(duì)驅(qū)替壓力低于飽和壓力的情況，需要考慮原油脫氣的影響，目前尚未形成成套的實(shí)驗(yàn)體系。

因此，本文在室內(nèi)細(xì)管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上采用數(shù)值模擬方法建立細(xì)管實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑥亩_定最小混相壓力。并在此基礎(chǔ)上對(duì)驅(qū)替壓力低于飽和壓力下注入氣體和原油的最小混相壓力進(jìn)行研究，分析原油脫氣程度對(duì)最小混相壓力的影響。該方法成功的關(guān)鍵在于地層流體PVT擬合質(zhì)量。

1 室內(nèi)細(xì)管實(shí)驗(yàn)測(cè)試

在地層溫度為85 ℃的條件下，參照標(biāo)準(zhǔn)SY/T6573-2003《最低混相壓力細(xì)管實(shí)驗(yàn)測(cè)定法》[11]，采用事先配置好的原油和注入伴生氣(表1)進(jìn)行細(xì)管實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)試5個(gè)不同的驅(qū)替壓力條件下注入1.2倍孔隙體積時(shí)對(duì)應(yīng)的原油采收率(表2、圖1)。從細(xì)管實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)分析可得到該地層原油與注入伴生氣最小混相壓力為26.65MPa。

表1 實(shí)驗(yàn)用細(xì)管相關(guān)參數(shù)

表2 細(xì)管實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

圖1 驅(qū)替壓力和采收率的關(guān)系曲線圖

2 細(xì)管實(shí)驗(yàn)?zāi)M

2.1 地層流體PVT擬合

表3 地層流體組成

圖2 地層流體p-T相圖

圖3 CCE實(shí)驗(yàn)相對(duì)體積擬合

表4 單次閃蒸氣油比和飽和壓力的實(shí)驗(yàn)、模擬數(shù)據(jù)對(duì)比

圖4 多級(jí)脫氣實(shí)驗(yàn)氣油比擬合

圖5 注氣膨脹實(shí)驗(yàn)飽和壓力擬合

2.2 數(shù)值模型建立和擬合

表5 注入氣體組成

圖6 細(xì)管實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

3 原油脫氣程度對(duì)MMP的影響

室內(nèi)細(xì)管實(shí)驗(yàn)的驅(qū)替壓力一般都大于飽和壓力，而針對(duì)驅(qū)替壓力小于飽和壓力的情況，由于該條件下需考慮地層原油的脫氣，情況較為復(fù)雜，目前還沒(méi)有開(kāi)展對(duì)應(yīng)的細(xì)管實(shí)驗(yàn)。然而數(shù)值模擬的出現(xiàn)為這一問(wèn)題的解決提供了方法。在上述細(xì)管模型基礎(chǔ)上，筆者分別模擬了驅(qū)替壓力為8、6、5、4、3、2MPa時(shí)對(duì)應(yīng)的采收率，運(yùn)用相同的方法得到地層原油和注入氣體的MMP(表6)。從表6分析得到，在求取MMP時(shí)，當(dāng)驅(qū)替壓力與飽和壓力間差值越大，得到的MMP越小。究其緣由，主要包括兩個(gè)方面：一方面，當(dāng)壓力低于飽和壓力時(shí)，地層原油開(kāi)始脫氣，二者差距越大，原油脫氣越嚴(yán)重，當(dāng)井開(kāi)始生產(chǎn)時(shí)，隨著脫氣程度的增加，地層中氣體更易形成連續(xù)相，較早突破，影響原油流動(dòng)；另一方面，當(dāng)壓力低于飽和壓力時(shí)，較輕氣體首先脫出，而原油中的較重組分比例相對(duì)增加，注入氣體需要與更多的原油接觸，才能與原油達(dá)到混相，使得混相帶形成的時(shí)間滯后，影響驅(qū)替效果。

表6 模擬預(yù)測(cè)結(jié)果

4 結(jié)論

1)細(xì)管實(shí)驗(yàn)是確定最小混相壓力的公認(rèn)方法，但它耗時(shí)長(zhǎng)，花費(fèi)大。采用數(shù)值模擬的方法建立細(xì)管實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蚩煽康仡A(yù)測(cè)最小混相壓力。

2)最小混相壓力是能否實(shí)現(xiàn)混相的重要參數(shù)之一。當(dāng)驅(qū)替壓力小于最小混相壓力時(shí)，采收率隨驅(qū)替壓力的增加而急劇增加，屬非混相驅(qū)；當(dāng)驅(qū)替壓力大于最小混相壓力時(shí)，采收率隨驅(qū)替壓力的增加并無(wú)太大的變化，屬混相驅(qū)。

3)當(dāng)壓力低于飽和壓力時(shí)，原油開(kāi)始脫氣，影響注入氣體和原油的最小混相壓力。原油脫氣程度越嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)的最小混相壓力越低，因此對(duì)于可以實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)開(kāi)發(fā)的油藏應(yīng)盡量在地層壓力高于飽和壓力的情況下開(kāi)展注氣驅(qū)，對(duì)于地層壓力低于飽和壓力的油藏，建議先恢復(fù)地層壓力到一定程度再注氣開(kāi)發(fā)。

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2015-08-20

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“考慮毛管壓力和吸附影響的CO2-原油非平衡擴(kuò)散理論及分子動(dòng)力學(xué)研究”(51374179)

賴文君(1990-)，女，四川綿陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事油氣田開(kāi)發(fā)方面的研究。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.013