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      數(shù)值模擬研究原油脫氣對(duì)混相壓力的影響

      2015-04-21 09:09:06賴文君
      天然氣與石油 2015年6期
      關(guān)鍵詞:飽和壓力混相細(xì)管

      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

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