凝析氣藏生產(chǎn)過程中氣油比異常原因分析

摘 要

摘要：在凝析氣藏的衰竭式開發(fā)過程中，當(dāng)井底壓力高于露點(diǎn)壓力時(shí)，生產(chǎn)氣油比應(yīng)恒定不變，當(dāng)井底壓力降低至露點(diǎn)壓力后，地層中流體發(fā)生反凝析現(xiàn)象，生產(chǎn)氣油比會(huì)增大。但是，在日本的Yufu
摘要：在凝析氣藏的衰竭式開發(fā)過程中，當(dāng)井底壓力高于露點(diǎn)壓力時(shí)，生產(chǎn)氣油比應(yīng)恒定不變，當(dāng)井底壓力降低至露點(diǎn)壓力后，地層中流體發(fā)生反凝析現(xiàn)象，生產(chǎn)氣油比會(huì)增大。但是，在日本的Yufutsu凝析油氣田、中國(guó)的雅克拉和大澇壩凝析氣藏的開發(fā)中，當(dāng)井底壓力下降至露點(diǎn)壓力以下時(shí)，部分氣井的生產(chǎn)氣油比并沒有增大，反而出現(xiàn)了大幅度下降的現(xiàn)象。針對(duì)這一異?，F(xiàn)象，分析了可能造成此異?，F(xiàn)象的因素(水侵、組分梯度、組分異常、儲(chǔ)層物性、毛細(xì)管數(shù)效應(yīng)以及界面張力)，通過數(shù)值模擬，對(duì)凝析氣藏的氣油比進(jìn)行了預(yù)測(cè)。認(rèn)為在凝析氣藏的開發(fā)中，氣油比的下降只是暫時(shí)的，隨著壓力的繼續(xù)降低，地層中反凝析污染加重，凝析氣井的生產(chǎn)氣油比會(huì)迅速增大。
關(guān)鍵詞：凝析油氣田；開采；氣油比；異常；原因；分析；數(shù)學(xué)模型
   對(duì)于凝析氣藏衰竭式開采而言，當(dāng)壓力高于露點(diǎn)壓力時(shí)，儲(chǔ)層中凝析氣以單一氣相形式存在[1]，生產(chǎn)氣油比應(yīng)恒定不變；而當(dāng)壓力低于露點(diǎn)壓力后，流體發(fā)生反凝析現(xiàn)象，生產(chǎn)氣油比增大[2]。然而，日本的Yufutsu凝析油氣田[3～4]、中國(guó)的雅克拉凝析氣藏和大澇壩凝析氣藏的氣油比特征卻有些異常，隨著壓力的降低，當(dāng)井底壓力低于露點(diǎn)壓力后，大部分氣井的生產(chǎn)氣油比并沒有升高，部分氣井的生產(chǎn)氣油比甚至大幅降低。針對(duì)這一異?，F(xiàn)象，筆者首次全面分析了可能造成這種異?，F(xiàn)象的原因，認(rèn)為造成生產(chǎn)氣油比下降的主要因素有水侵、組分梯度、組分異常、儲(chǔ)層物性以及毛細(xì)管數(shù)效應(yīng)。
1 水侵對(duì)氣油比的影響
   基于對(duì)氣油比異常氣井的動(dòng)態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣井受到水侵影響的時(shí)候，其生產(chǎn)氣油比都會(huì)出現(xiàn)不同程度的下降，認(rèn)為出水會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)氣油比的下降。
   從雅克拉凝析氣藏某氣井的生產(chǎn)曲線可看出：當(dāng)氣井產(chǎn)地層水后，產(chǎn)氣量有所下降，而產(chǎn)油量不會(huì)降低甚至有所增加，這就導(dǎo)致了生產(chǎn)氣油比的降低(圖1)。

    水侵導(dǎo)致氣油比下降的機(jī)理為：當(dāng)壓力低于露點(diǎn)壓力后，凝析油析出，吸附于巖石的表面形成油膜，而巖石是親水的，當(dāng)邊水入侵后，地層水會(huì)填充角隅和微小孔隙，這樣一方面可以使吸附、滯留于巖石表面的凝析油發(fā)生流動(dòng)；另一方面邊水的入侵使氣相的滲透率大幅度減小，阻礙氣相的流動(dòng)，這樣就造成了部分氣井產(chǎn)氣量驟降，而產(chǎn)油量變化不大，氣油比減小的情況。
2 組分梯度對(duì)氣油比的影響
    由于重力分離的作用，凝析氣藏在縱向上存在組分梯度，即隨深度的增加，凝析氣藏的組分會(huì)發(fā)生變化，流體變重。而某些凝析氣藏的組分梯度很明顯，如雅克拉和大澇壩凝析氣藏。而在對(duì)氣井進(jìn)行射孔時(shí)，為了減小邊、底水的影響，一般選擇對(duì)儲(chǔ)層的上部進(jìn)行射孔，這就造成氣井剛開始生產(chǎn)的凝析氣主要為深度較淺的流體，這些凝析氣相對(duì)于更深的凝析氣來說組分較輕，因此剛開始生產(chǎn)時(shí)的氣油比較高，而隨著開采的繼續(xù)，將采出更多的深層較重的凝析氣，這就造成生產(chǎn)氣油比的下降。
    建立理想的徑向模型如下：網(wǎng)格數(shù)為14×10×3，每層厚度18m，孔隙度為16%，平面滲透率為50mD，縱向滲透率為5mD。射孔時(shí)只射開頂層，以此來研究組分梯度對(duì)氣油比的影響。

    從模擬的結(jié)果來看(圖2)，當(dāng)射孔層位在頂層時(shí)，由于組分梯度的影響，生產(chǎn)氣油比會(huì)降低，但隨著壓力的繼續(xù)降低，氣油比會(huì)迅速增大。
3 流體組分異常對(duì)氣油比的影響
某些凝析氣藏在形成時(shí)，由于自然對(duì)流和熱擴(kuò)散的作用[5]，導(dǎo)致流體重組分含量隨深度的增加而減小，即氣藏頂部的流體最重，隨深度的增加，重組分含量逐漸減小，如日本的Yufutsu凝析油氣田。該氣田部分直井選擇在儲(chǔ)層的下部進(jìn)行射孔，這就造成剛開始生產(chǎn)時(shí)的流體較輕，氣油比較高，而隨著開采的繼續(xù)，將采出更多的淺層較重的凝析氣，這就造成生產(chǎn)氣油比的下降(圖3)。
 

建立前述的理想模型，流體重組分含量隨深度的減小而增大，射孔位置為最底層，模擬氣井的氣油比變化如圖4所示?？梢钥闯觯弘S著氣井的開采，氣油比會(huì)降低，但隨著反凝析的發(fā)生，氣油比最終會(huì)迅速增大。
4 儲(chǔ)層物性對(duì)氣油比的影響
部分凝析氣井為上下合采，而上下氣層的流體組分差異以及儲(chǔ)層物性差異也會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)氣油比的下降。假設(shè)某儲(chǔ)層分為上下兩層，由于重力分離作用，下氣層的流體重于上氣層的流體，若上氣層的地層系數(shù)遠(yuǎn)大于下氣層的地層系數(shù)，則會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)氣油比的下降，其原因在于如下分析。
氣井的總產(chǎn)量為：
    Q=C上(pe上2-pwf2)+C下(pe下2-pwf2)
   系數(shù)C的大小主要由地層系數(shù)所決定，當(dāng)上氣層的地層系數(shù)遠(yuǎn)大于下氣層的地層系數(shù)時(shí)，則總產(chǎn)量呈現(xiàn)上氣層產(chǎn)量占主導(dǎo)，剛開始產(chǎn)出的流體較輕。同時(shí)，由于上氣層產(chǎn)量較高，導(dǎo)致上氣層地層壓力下降速度遠(yuǎn)高于下氣層，則△p上2＜△p下2，且差距越來越大，這就導(dǎo)致下氣層的產(chǎn)量所占總產(chǎn)量的比例不斷增大，即采出物中的重組分含量增多，生產(chǎn)氣油比降低。
   建立理想的徑向模型，該模型共有3層，頂層地層系數(shù)為5000mD·m，中間為隔層，底層的地層系數(shù)為100mD·m，對(duì)儲(chǔ)層的頂層和底層同時(shí)射孔，以此來研究?jī)?chǔ)層物性對(duì)氣油比的影響。
   從氣油比的變化曲線可以看出(圖5)，隨著氣井的開采，氣油比會(huì)降低，但最終氣油比會(huì)迅速增大。
 

5 毛細(xì)管數(shù)效應(yīng)和界面張力對(duì)氣油比的影響
   根據(jù)劉一江、李相方等[6]計(jì)算得出考慮毛細(xì)管數(shù)效應(yīng)的凝析液飽和度分布，考慮高速效應(yīng)后，儲(chǔ)層內(nèi)凝析油飽和度的分布并不像常規(guī)模型所描述的那樣，離井底越近，凝析油的飽和度越高，而是先單調(diào)上升，在離井底10m左右區(qū)域，凝析油飽和度達(dá)到最大值，然后就會(huì)單調(diào)下降，這表明毛細(xì)管數(shù)效應(yīng)有利于近井地帶流體的流動(dòng)。
   當(dāng)井底壓力剛低于露點(diǎn)壓力時(shí)，油氣界面張力較小，此時(shí)的凝析油很容易流動(dòng)[7]。所以，當(dāng)壓力剛低于露點(diǎn)壓力時(shí)，凝析氣井的生產(chǎn)氣油比并不會(huì)立刻增大。但隨著開發(fā)的繼續(xù)，當(dāng)壓力遠(yuǎn)低于露點(diǎn)壓力后，凝析油不斷析出，凝析油損失加重，生產(chǎn)氣油比會(huì)迅速升高。
6 結(jié)論
    1) 凝析氣井產(chǎn)水會(huì)大幅降低天然氣的產(chǎn)量，但對(duì)凝析油的產(chǎn)量影響不大，導(dǎo)致水侵后氣油比下降。
    2) 由于組分梯度的存在，若為了避水在儲(chǔ)層上部進(jìn)行射孔，會(huì)導(dǎo)致氣井的生產(chǎn)氣油比下降。
    3) 對(duì)于與日本的Yufutsu凝析氣田類似的組分異常的氣田，即流體組分上重下輕，若射孔位置位于儲(chǔ)層的下部，則會(huì)導(dǎo)致氣井生產(chǎn)氣油比的下降。
    4) 當(dāng)儲(chǔ)層分為上下氣層，且上氣層地層系數(shù)遠(yuǎn)大于下氣層地層系數(shù)時(shí)，由于組分梯度的存在，若氣井進(jìn)行上下合采，則氣井的生產(chǎn)氣油比會(huì)下降。
   5) 近井帶的毛細(xì)管數(shù)效應(yīng)有利于凝析油的流動(dòng)，特別是壓力剛低于露點(diǎn)壓力時(shí)，油氣界面張力較低，凝析油易流動(dòng)，因此壓力剛低于露點(diǎn)后，氣井生產(chǎn)氣油比并不會(huì)迅速增大。
    6) 隨著壓力的繼續(xù)降低，地層中反凝析加重，氣井的生產(chǎn)氣油比不會(huì)繼續(xù)下降，而呈迅速上升的趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn)
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[2] 戴岑璞，王白明.低滲透凝析氣藏的反凝析特征[J].天然氣工業(yè)，2007，27(11)：79-81.
[3] GHORAYEB K，ANRAKU T，F(xiàn)IROOZABADI A.Interpretation of the fluid distribution and GOR behavior in the Yufutsu Fractured Gas-Condensate Field[C]∥paper 59437-MS presented at the SPE Asia Pacific Conference. 25-26 April 2000，Yokohama，Japan.New York：SPE，2000.
[4] GHORAYEB K，F(xiàn)IROOZABADI A，ANRAKU T.Interpretation of the unusual fluid distribution in the Yufutsu Gas-Condensate Field[C]∥paper 84953-MS presented at the SPE Asia Pacific Conference，25-26 April 2000，Yokohama，Japan.New York：SPE，2000.
[5] DAVID JACQMIN.Interaction of natural convection and gravity segregation in oil/gas reservoirs[C]∥paper 16703-MS presented at the Annual Technical Conference and Exhibition，27-30 September 1987，Dallas，USA.New York：SPE 1987.
[6] 劉一江，李相方，康曉東.凝析氣藏合理生產(chǎn)壓差的確定[J].石油學(xué)報(bào)，2006，27(2)：85-88.
[7] 李騫，李相方，昝克，等.凝析油臨界流動(dòng)飽和度確定新方法[J].石油學(xué)報(bào)，2010，31(5)：825-828.
 
(本文作者：李騫1 李相方1 單江2 戴岑璞3 鄧壘4 殷勇5 1.中國(guó)石油大學(xué)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·北京；2.中國(guó)石油新疆油田公司采氣一廠；3.川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；4.中國(guó)石油西南油氣田公司川中油氣礦；5.川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司)