氣田采氣速度對生產(chǎn)動態(tài)的影響實驗研究

何夢瑩，孫晨祥，許博文，祁麗莎

（1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北武漢430100;2.中國石油新疆油田勘探開發(fā)研究院,新疆克拉瑪依834000）

氣田采氣速度對生產(chǎn)動態(tài)的影響實驗研究

何夢瑩1，孫晨祥1，許博文1，祁麗莎2

（1.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北武漢430100;2.中國石油新疆油田勘探開發(fā)研究院,新疆克拉瑪依834000）

氣藏生產(chǎn)速度會影響氣井產(chǎn)量和采出程度。先通過氣驅(qū)水實驗，研究巖心中可動水隨采氣速度的變化情況，然后進行室內(nèi)實驗模擬定容氣藏衰竭開采過程，研究了蘇里格氣田采氣速度對生產(chǎn)動態(tài)的影響。

采氣；生產(chǎn)動態(tài)；衰竭開采

蘇里格氣田蘇75區(qū)塊儲層為低孔低滲定容彈性驅(qū)動氣藏。在低滲透氣藏開采過程中，采氣速度大小會影響巖石特征、流體特征以及流體分布特征，進而對氣藏的采出程度和出水量有很大影響。合理制定氣井產(chǎn)量至關重要。一般認為，應在滿足生產(chǎn)需要的情況下盡量維持較小的采氣速度，力求穩(wěn)產(chǎn)多產(chǎn)［1］。

郭平等［2］研究了在不同注氣速度下儲層可動水，認為采氣過程出水是因為束縛水的速度敏感性。國內(nèi)對氣藏衰竭開采過程的研究多采用長巖心物理模擬裝置［3-5］。本文通過室內(nèi)實驗模擬定容氣藏在不同采氣速度下的生產(chǎn)過程，研究氣藏生產(chǎn)速度對產(chǎn)水量、剩余含水飽和度以及采出程度的影響，為蘇里格氣田合理設計采氣速度提供依據(jù)。

1 實驗設計

使用蘇里格氣田天然巖心和長巖心夾持器進行氣驅(qū)水實驗和定容氣藏衰竭開采過程，裝置流程圖如圖1所示。首先，使用巖心組合進行氣驅(qū)水實驗研究巖心中可動水隨采氣速度的變化情況。由于該氣藏巖心孔隙度滲透率低，對于孔隙體積很小的單個巖心，實驗中測量數(shù)據(jù)較困難，因此將相同層位的實驗巖心串聯(lián)起來放入巖心夾持器中進行實驗，可提高模擬氣藏實驗中氣體體積，以減小實驗裝置系統(tǒng)誤差的影響。然后，在建立模擬束縛水飽和度的條件下，模擬定容氣藏衰竭開采過程，研究定壓降生產(chǎn)過程中產(chǎn)水產(chǎn)氣情況。進行此室內(nèi)物理模擬實驗可以模擬氣藏的開發(fā)過程，避免建模數(shù)據(jù)的錯誤、誤差和開發(fā)初期地質(zhì)認識的局限產(chǎn)生的地質(zhì)模型與實際情況的偏差。室內(nèi)實驗模擬參數(shù)值根據(jù)研究氣藏的實際地層參數(shù)選擇，在壓力、束縛水飽和度等方面都做到與地層真實情況相近，以保證實驗結(jié)果的可比性。實驗模擬地層壓力為30.0 MPa，模擬束縛水飽和度為50%，模擬地層水選擇礦化度80 000 mg/L的標準鹽水。

圖1 定容氣藏衰竭開采模擬實驗流程圖Fig.1 Flow chart of depletion-drive constant-volume gas reservoir simulation experiment

2 實驗步驟

2.1 氣驅(qū)水實驗

1）篩選已經(jīng)使用孔滲聯(lián)測儀測得孔隙度和氣測滲透率的巖心，將選擇的干燥、潔凈巖心通過加壓飽和裝置充分飽和模擬地層水；

2）根據(jù)巖心飽和前后重量變化，測定巖心孔隙體積。將數(shù)塊巖心按一定組合順序，組合放入長巖心夾持器中測定原始水相滲透率；

3）在巖心兩端壓力相等的條件下，控制回壓與巖心出口端壓力也相等，在該壓力下以一定速度將氣體驅(qū)入巖心，使氣體在出口端也恒速流出。測量在該氣流速度下巖心出口端產(chǎn)出水量，并記錄巖心入口端壓力變化情況，直至入口端壓力穩(wěn)定不變出口端產(chǎn)水量基本不再增加。

4）適當提高氣流速度，在該速度下重復步驟3。

2.2 定容氣藏衰竭開采實驗

1）篩選已經(jīng)使用孔滲聯(lián)測儀測得孔隙度和氣測滲透率的巖心，將選擇的干燥、潔凈巖心通過加壓飽和裝置充分飽和模擬地層水；

2）根據(jù)巖心飽和前后重量變化，測定巖心孔隙體積。將數(shù)塊巖心按一定組合順序，組合放入長巖心夾持器中測定原始水相滲透率；

3）在一定壓力下以一恒定速度將氣體注入巖心，氣驅(qū)水建立氣藏初始含水飽和度；

4）在巖心夾持器出口端利用回壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)出口壓力，該壓力可當作生產(chǎn)井井底流壓。保持回壓一直略高于巖心出口端壓力的條件下，向巖心中注氣，使巖心飽和高壓氣體，待巖心初始條件達到穩(wěn)定狀態(tài)（氣藏壓力穩(wěn)定且進氣端與采氣端壓力一致）后，記錄注入氣量（原始儲氣量），關閉巖心夾持器入口端閥門，模擬定容氣藏；

5）以地層壓力為初值以恒定步長降低回壓，使回壓低于巖心內(nèi)壓力，讓巖心內(nèi)的氣體在一定速度下產(chǎn)出，記錄不同時刻產(chǎn)出氣量，以及產(chǎn)出水量，分析不同產(chǎn)氣速度（或者不同生產(chǎn)壓差）下的巖心含水飽和度的變化關系。

3 實驗結(jié)果

3.1 氣驅(qū)水實驗

在一系列不斷增大的氣流速度下連續(xù)進行氣驅(qū)水實驗，記錄得到巖心出口端氣體和水的累積產(chǎn)量如表1所示。

從表中數(shù)據(jù)可知，巖心滲透率大小對實驗中含水飽和度變化情況有一定影響。同一氣流速度下，2號試驗組合巖心(0.335×10-3μm2)含水飽和度均低于1號試驗組合巖心(0.111×10-3μm2)。對于滲透率為某一定值的巖心組合，在驅(qū)替速度從1mL/min增至4mL/min時，隨著驅(qū)替氣體的流速的增大，巖心內(nèi)含水飽和度不斷降低，在低氣流速度下原本不能被帶出的水在較高的氣流速度下隨著驅(qū)替壓差增大隨氣體產(chǎn)出，一部分束縛水變?yōu)榱舜紊蓜铀?。?qū)替速度增大至5 mL/min時產(chǎn)水量少，出口端氣體流量大，產(chǎn)水率接近于零，再增大驅(qū)替速度至6mL/min，巖心含水飽和度無明顯變化。

表1 巖心試驗組合在不同氣流速度下產(chǎn)水產(chǎn)氣情況Table1 Result of gas drive experiment in core test combination with different gas velocity

可知，在真實氣藏滲流過程中地層含水飽和度不是個定值，含水飽和度存在速度敏感性，隨氣流速度增大，含水飽和度下降。由于毛細管阻力的存在，大孔道和微小孔隙中的水流動需要的氣體驅(qū)替壓差不同。因此在實驗初期氣流速度小，驅(qū)替壓差小時，巖心內(nèi)大孔道的水先被驅(qū)替出來，而實驗后期氣流速度大，驅(qū)替壓差達到一定值時，巖心內(nèi)微孔隙的少量水才被驅(qū)替出來。

3.2 定容氣藏衰竭開采實驗

定容氣藏衰竭開采模擬實驗中實驗中首先建立了50%的含水飽和度不再是100%含水飽和度，更接近于地層真實情況。根據(jù)蘇里格氣田蘇75區(qū)塊儲層資料，模擬原始地層壓力為25 MPa，氣藏衰竭壓力為10MPa，采用恒壓降開采方法，相鄰兩個記錄測量點之間ΔP分別為0.5、1、1.5 MPa，模擬不同的采氣速度。分別繪制不同采氣速度下累積產(chǎn)水量、氣體采出程度與衰竭壓力關系曲線見圖2-3。

根據(jù)圖2-3分析可知，在定容氣藏衰竭開采模擬實驗中，建立模擬地層含水飽和度（50%）的條件下，在孔隙壓力從原始地層壓力（25 MPa）衰竭到設定的廢棄壓力（10 MPa）的過程中，3組實驗中累積產(chǎn)水量均隨著壓力降低而持續(xù)增加，巖心中含水飽和度持續(xù)降低，氣體采出程度持續(xù)增大。實驗中可明顯觀測到氣水同產(chǎn)現(xiàn)象。隨著氣藏壓力降低，巖心中高壓氣體的膨脹能量大于水的膨脹能量，巖心中部分水被帶出巖心。

圖2 不同采氣速度下累積產(chǎn)水量與衰竭壓力關系Fig.2 Relationship between cumulative water and pressure with different gas production rate

圖3 不同采氣速度下氣體采出程度與衰竭壓力關系Fig.3 Relationship between gas recovery degree and pressure with different gas production rate

在三種不同采氣速度下，壓降恒為ΔP=0.5、1、1.5 MPa時，氣體采出程度有明顯區(qū)別。壓降為ΔP=0.5 MPa衰竭開采時，累積產(chǎn)水量最小，氣體采出程度最大，而壓降為ΔP=1、1.5 MPa衰竭開采時，氣體采出程度較小。由前面氣驅(qū)水實驗可知，采氣速度對氣藏產(chǎn)水量有一定影響。綜合分析，在衰竭開采過程中，生產(chǎn)壓差小采氣速度低時，地層水由于毛細管力作用主要存在于孔隙中，氣體在大孔道中依靠膨脹能力產(chǎn)出并帶出少量的可動水；生產(chǎn)壓差大采氣速度過大時，受到粘滯力作用，大孔道中地層水采出而小孔道中的氣難以流動，導致累計產(chǎn)水量大但氣體采出程度相對較低。

4 結(jié)論

（1）氣藏中的地層含水飽和度不是個定值，存在速度敏感性，隨氣體流速增大含水飽和度下降。

（2）氣藏的滲透率大小對氣藏的產(chǎn)水量有一定影響。在微細裂縫及基質(zhì)巖塊中的氣很難采出,影響氣藏的采收率。

（3）室內(nèi)實驗模擬了不同生產(chǎn)壓差（不同采氣速度）下定容氣藏衰竭開采過程，在恒壓降開采（ΔP=0.5 MPa）下氣藏最終采出程度高于生產(chǎn)壓差大的條件下的氣藏最終采出程度。定容氣藏需要控制合理的采氣速度。

［1］朱海勇,高景濱.含水飽和度和衰竭速度對凝析氣藏油氣采收率的影響[J].石油化工應用,2014,33(1):14-18.

［2］郭平,杜建芬,徐永高,等.低滲致密氣藏開發(fā)機理研究[C].2006中國科協(xié)年會,2006.

［3］蔣光跡,湯思斯,黃元和,等.高含硫碳酸鹽巖氣藏衰竭實驗研究[J].石油化工應用,2013,32(1):60-63.

［4］胡勇,李熙喆,盧祥國,等.高含水致密砂巖氣藏儲層與水作用機理[J].天然氣地球科學,2014,25(7):1072-1076.

［5］溫曉紅,周拓,胡勇,等.致密巖心中氣體滲流特征及影響因素實驗研究[J].石油實驗地質(zhì),2010,32(6):592-595.

板殼式折流板換熱器首次研制成功

2017年3月15日，由中石化洛陽工程公司牽頭組織開發(fā)的“板殼式折流板換熱器工程技術開發(fā)”課題通過了中石化科技部組織的技術鑒定。鑒定會在北京召開，中石化科技部、煉油事業(yè)部、物質(zhì)裝備部、能源管理與環(huán)境保護部及所屬煉化分公司的專家和領導參加了會議。

“板殼式折流板換熱器工程技術開發(fā)”項目，由中石化洛陽工程公司、中國石化工程建設有限公司、中國石化上海高橋石油化工有限公司及撫順化工機械設備制造有限公司組成的課題組合作開發(fā)，板殼式折流板換熱器綜合了管殼式和板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點，課題組通過CFD數(shù)值模擬、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、FEA計算分析、實驗室驗證、制造技術和檢驗措施的實施，開創(chuàng)性研制了一種具有縱橫直通紋板片、折流板和擋流條組合的殼程Z字形流道、外圓內(nèi)方孔形管板、自膨脹型密封結(jié)構(gòu)的新型高效換熱器，并建立了該類型換熱器傳熱及阻力降計算分析模型。通過在高橋石化80萬噸/年1號連續(xù)重整裝置上的脫戊烷塔進料換熱器(E-207C)半年多的工業(yè)應用表明，該新型換熱器運行安全可靠。

Experimental Study on Influence of Gas Recovery Rate on Production Performance in Gas Fields

HE Meng-ying1,SUN Chen-xiang1,XV Bo-wen1,QI Li-sha2
（1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources of Ministry of Education, Yangtze University,Hubei Wuhan 430100，China; 2.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Xinjiang Karamay 834000，China)）

Gas recovery rate can affect the gas well production and recovery degree.In this paper，the change of movable water in cores with gas recovery rate was studied through the gas drive experiment,and depletion-drive development process of constant-volume gas reservoir was simulated by indoor experiments,influence of gas recovery rate on production performance in Sulige gas field was studied.

Gas recovery;Production performance;Depletion-drive development

TE 357

A

1671-0460（2017）03-0454-03

2016-09-21

何夢瑩，女，湖北省潛江市人，碩士研究生，2014年畢業(yè)于長江大學石油工程專業(yè)，研究方向：從事提高采收率與儲層保護方面工作。E-mail：harmonying@126.com。