一種新的計算油氣界面移動距離的方法

摘 要

摘要：判斷油氣界面移動狀況，對于確定開發(fā)方案、保護好氣頂、防止油田開發(fā)中油氣互竄等均具有十分重要的意義。以氣體狀態(tài)方程為基礎，推導出了一種估算油氣界面下移距離的計算方
摘要：判斷油氣界面移動狀況，對于確定開發(fā)方案、保護好氣頂、防止油田開發(fā)中油氣互竄等均具有十分重要的意義。以氣體狀態(tài)方程為基礎，推導出了一種估算油氣界面下移距離的計算方法，通過定義并計算氣體體積綜合膨脹系數(shù)來計算油氣界面的下移距離?，F(xiàn)場實例表明，該方法不僅計算簡單，而且具有實用性和一定的可靠性，適用于氣頂油藏。
關鍵詞：氣頂油藏；油氣界面；開發(fā)方案；移動距離；狀態(tài)方程；膨脹系數(shù)；方法
    氣頂油藏投入開發(fā)后，就會破壞原有的平衡狀態(tài)，當氣區(qū)壓力高于油區(qū)壓力時，氣頂氣就會向外擴張，并依靠氣頂前緣的推進而驅(qū)油，在油井井底附近形成氣錐或氣舌，隨之油井發(fā)生氣竄，導致油氣界面參差不齊，油井減產(chǎn)；氣頂減壓，開發(fā)工作陷于被動，當油區(qū)壓力高于氣區(qū)壓力時，油會侵入氣頂，造成回采困難而損失資源。因此及時判斷油氣界面移動狀況，對于確定開發(fā)方案、保護好氣頂、防止油田開發(fā)中油氣互竄等均具有十分重要的意義。筆者以氣體狀態(tài)方程為基礎，推導了一種油氣界面下移距離的估算方法[1～3]。
1 油氣界面下移距離計算方法
    讓納若爾油田是目前中國海外擁有的最大碳酸鹽巖油氣田，讓納若爾油氣藏分為南北兩高點，均有氣頂和油環(huán)，并具有統(tǒng)一的油氣界面和油水界面，原始油氣界面為-2560m，屬于飽和油氣藏。由于讓納若爾油氣藏的氣頂和油區(qū)是一個統(tǒng)一的水動力系統(tǒng)，開發(fā)前處在一種壓力平衡狀態(tài)。當油藏含油區(qū)投入生產(chǎn)以后，由于氣頂與油區(qū)形成了一定的壓降，氣頂氣向外擴張，油氣界面產(chǎn)生了下移。
   現(xiàn)以氣體狀態(tài)方程為基礎，推導氣體體積綜合膨脹系數(shù)表達式。
   已知氣體狀態(tài)方程：
    pV=ZnRT    (1)
    考慮油氣藏開采過程為等溫降壓過程，則得：
 
式中：p1、p2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下的地層壓力，MPa；V1、V2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下氣頂?shù)捏w積，m3；Z1、Z2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下天然氣的壓縮因子。
式(2)中的Z值可由下式求得[4]：
 
式中：ppr為擬對比壓力，MPa，ppr=p/ppr；Tpr為擬對比溫度，K，Tpr=T/Tpr；ppr為天然氣的擬臨界壓力，MPa，ppr=∑yipci；Tpc為天然氣的擬臨界溫度，K，Tpr=∑yiTci；pci為組分i的臨界壓力，MPa；Tci為組分i的臨界溫度，K；yi為天然氣中組分i的摩爾分數(shù)。
    根據(jù)讓納若爾A層氣頂試井資料可知，自油氣藏投入開發(fā)以來，氣頂壓力由原始29.15MPa下降為目前的23.5MPa。在原始狀態(tài)即p1=29.15MPa時，ppr=6.415，Tpr=1.38，將ppr、Tpr值帶入上式計算，可得Z1=0.8628；當p2=23.5MPa時，ppr=5.062，Tpr=1.38，同理計算得到Z2=0.7598。將Z1、Z2值代入式(2)即可計算出由于氣頂壓力的變化而引起的氣頂體積膨脹倍數(shù)。
在氣頂區(qū)降壓過程中考慮到孔隙體積隨氣頂壓力降低孔隙體積收縮，因此還需引入孔隙體積壓縮系數(shù)[5～6]：
 
式中：p1、p2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下的凈上覆壓力，MPa；φ1、φ2分別為狀態(tài)1和狀態(tài)2下的孔隙度；cp為孔隙壓縮系數(shù)，MPa-1。
    根據(jù)讓納若爾氣藏已有數(shù)據(jù)可計算得：
    cp=6.654×10-4MPa-1
定義k為氣頂體積綜合壓縮系數(shù)。將孔隙膨脹公式代入式(2)，即可得到壓力變化時k值。即
 
故    V2=1.121V1    (5)
    也就是說氣頂壓力由原始29.15MPa下降為目前的23.5MPa時，氣頂體積膨脹了1.121倍。下面分別計算讓納若爾A南和A北油氣界面下移距離。
    A南構(gòu)造是個穹隆，因此假設A南氣頂為一個圓錐體，則氣頂體積可表示為：
 
    已知A南氣頂?shù)脑細獠馗叨葹?30m(2560～2330m)，含氣面積48.43km2，則
 
    假設氣頂體積膨脹后氣藏高度下降了h(m)，根據(jù)地層傾角α=10°，可得氣頂膨脹后的半徑為：
    r2=r1+h/(tgα)    (8)
式中：r1為原始氣頂半徑。
    膨脹后氣頂高度為：h2=h1+h，則目前壓力下膨脹后的體積V2可表示為：
 
    由式(5)、(7)和式(9)即可計算得A南氣頂體積膨脹后氣藏高度下降了15.99m。同理可計算A北氣頂體積膨脹后氣藏高度下降了15.67m。
    綜上所述，A層油氣界面平均下移了約16m，即估算目前油氣界面約為-2576m。
2 應用效果分析
    現(xiàn)在將該估算法與壓力參數(shù)法進行比較[1]，圖1為讓納若爾測得的壓力梯度圖，由于壓力梯度反映流體密度，因此不同流體所測的壓力梯度存在不同的斜率，這樣在某一深度就會出現(xiàn)折點，該點即為兩種流體的界面位置。由圖1可以看出，油氣界面深度約為-2574m，與估算法計算值較接近，該估算方法具有一定的可靠性。
 
3 結(jié)論
    通過及時判斷油氣界面移動狀況，對保護氣頂、及時發(fā)現(xiàn)油氣互竄具有十分重要的意義。筆者以氣體狀態(tài)方程為基礎，根據(jù)氣體綜合膨脹系數(shù)推導油氣界面的下移距離，具有很好的實際意義，通過實例計算，所采用的油氣界面下移距離估算法不僅計算簡單，而且具有一定的實用性，適用于氣頂油藏。
參考文獻
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(本文作者：趙曉亮1 廖新維1 趙倫2 李捷2 1.中國石油大學石油工程教育部重點實驗室；2.中國石油勘探開發(fā)研究院)