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      不飽和油藏存在氣頂?shù)目赡苄蕴接?/h1>
      2016-12-20 05:05:24李卓林
      特種油氣藏 2016年5期
      關(guān)鍵詞:飽和壓力氣油稠油

      李卓林

      (中海油研究總院,北京 100027)

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      不飽和油藏存在氣頂?shù)目赡苄蕴接?/p>

      李卓林

      (中海油研究總院,北京 100027)

      通過油藏流體物性實(shí)驗(yàn)及帶氣頂稠油油藏特征研究,明確了M油田的流體性質(zhì)及油藏特征,從而建立稠油氧化帶模式,確定該油藏為帶氣頂、底水的不飽和特稠油油藏。研究結(jié)果表明,在長期油水氣相互作用的過程中,油藏邊緣形成了類似殼體的氧化帶,其中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高,并具有封隔作用,使原油氧化產(chǎn)生的伴生氣難以回溶到地層原油中,在一定的儲蓋條件下形成氣頂。該研究成果打破常規(guī)流體分析的思路,明確了油藏流體特征,可為油藏開發(fā)策略提供重要的參考。

      特稠油;氧化帶;飽和壓力;氣油比;油藏特征;遼東灣地區(qū)

      0 引 言

      渤海某油田(下稱M油田)是典型的特稠油油藏,勘探評價(jià)過程未取得合格的地下含氣原油樣品,故對原油性質(zhì)認(rèn)識不清。

      通過對國內(nèi)外諸多類似稠油油藏的深入研究,結(jié)合M油田具有底水的特點(diǎn),最終確定M油田的油藏類型為帶氣頂、底水的特稠油油藏。在原油稠化成藏過程中,逐漸形成具有封隔作用的殼狀氧化帶,從而阻斷了氣頂中天然氣向原油的回溶。這一觀點(diǎn)深入了對M油田地層原油性質(zhì)的認(rèn)識,同時(shí)為油田的開發(fā)決策提供了重要參考。

      1 M油田流體取樣概況

      M油田位于遼東灣地區(qū)遼西低凸起南端東斜坡帶,油藏埋深為1 200 m,地層溫度為49.5 ℃,地層壓力為11.4 MPa,在區(qū)域中屬于正常溫壓系統(tǒng),目標(biāo)儲層為館陶組。

      1993至2013年,完鉆3口探井兼評價(jià)井,落實(shí)了含油構(gòu)造,分別進(jìn)行了天然氣、原油的流體取樣。通過對取樣過程記錄及化驗(yàn)結(jié)果分析,最終確定該油田脫氣油和天然氣性質(zhì)(表1、2)。M油田原油黏度大,第1、2口井測試時(shí)沒有持續(xù)穩(wěn)定的冷采產(chǎn)能,直到第3口井測試過程注入熱流體才取得比較充足的流體樣品,同時(shí)進(jìn)行了原油黏溫曲線測試、特殊巖心實(shí)驗(yàn)等研究。

      表1 M油田脫氣原油分析數(shù)據(jù)

      表2 M油田天然氣分析數(shù)據(jù)

      由表1可知,原油屬特稠油范圍。其中,含硫量與含蠟量均較低[1],但膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高,凝固點(diǎn)高,若不進(jìn)行加熱,難以流動。這與測試過程的表現(xiàn)一致。

      由表2可知,M油田天然氣中氮?dú)鉂舛群枯^高,遠(yuǎn)大于周圍油田水平。氮?dú)夂康耐蝗辉黾樱f明此油田氣頂?shù)奶烊粴鈽O有可能是稠油被氧化后的產(chǎn)物[2-3]。此外,通過計(jì)算,M油田稠油干燥系數(shù)高達(dá)207,參考前人研究[4-5]的分類標(biāo)準(zhǔn),也可說明此油田氣頂?shù)奶烊粴饪赡転槌碛蜕锝到獾漠a(chǎn)物。

      2 地層原油高壓物性分析

      由于M油田沒有取到合格的PVT原油樣品,因此,類比溶解氣油比進(jìn)行地下樣品復(fù)配,從而測試原油的高壓物性。

      2.1 氣油比

      M油田地層原油黏度大、流動性差,在冷采測試失敗后,采用注多元熱流體方法測試產(chǎn)能。測試結(jié)果表明,因測試過程時(shí)間短,井口產(chǎn)出氣體為溫度較高的混合氣(汽),因此,未成功計(jì)量氣油比。

      此前,有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[6],脫氣原油黏度與氣油比之間符合式(1),即原油的溶解氣油比與脫氣原油黏度的自然對數(shù)呈線性規(guī)律。

      GOR=Alnμo+B

      (1)

      式中:GOR為地層溫度下原油的溶解氣油比,m3/m3;μo為地層溫度下脫氣原油的黏度,mPa·s;A為斜率;B為截距。

      收集中國陸上40個(gè)稠油油樣高壓物性數(shù)據(jù)[7],通過回歸實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)(圖1),確定式(1)中的系數(shù)A、B。

      GOR=-5.063lnμo+58.3

      (2)

      上述規(guī)律表明,溶解氣油比越小,脫氣原油黏度越大,可以從原油的組分組成來解釋這個(gè)現(xiàn)象。原油黏度大,主要有2種原因:一方面是原油中含有較高比例的膠質(zhì)、瀝青質(zhì);另一方面是原油中含有較高比例的高碳數(shù)石蠟族烴。這2類原油組成均難以溶解較多的天然氣,因而高黏度原油的氣油比一般較小。

      圖1 陸地40個(gè)稠油油田脫氣原油黏度與溶解氣油比關(guān)系

      將M油田脫氣原油黏度(19 624 mPa·s)代入式(2),可計(jì)算出M油田溶解氣油比約為8.3 m3/m3。

      2.2 飽和壓力和地下原油黏度

      取M油田脫氣原油樣品及鄰近油田相似性質(zhì)的天然氣樣品,在地層壓力、溫度條件下配置模擬油,通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試模擬油的飽和壓力、黏度等參數(shù)(表3)。

      表3 M油田模擬地層原油高壓物性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

      2.3 油藏類型不確定性分析

      室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試M油田原油氣油比為8.5 m3/m3時(shí),地層原油黏度約為10 491 mPa·s。根據(jù)已開發(fā)稠油油田初期冷采測試經(jīng)驗(yàn),此黏度下稠油很難在孔隙中流動,這與M油田在冷采條件下無自然穩(wěn)定油流的試采結(jié)果相吻合。另外,地面原油性質(zhì)分析中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高,會造成原油黏度增加,氣油比較低,說明氣油比取值的合理性,也證明了飽和壓力計(jì)算的準(zhǔn)確性。

      根據(jù)教科書的定義[8],在原始地層壓力和溫度條件下,原油中溶解了最大量天然氣的油藏稱為飽和油藏。因此,若某油藏存在氣頂,則理論上該油藏為飽和油藏,且飽和壓力與地層壓力相等。M油田是存在氣頂?shù)挠筒兀貙訅毫εc飽和壓力之差高達(dá)7.63 MPa。這與經(jīng)典油藏工程理論和經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)識均有不符,需要給出一個(gè)合理的解釋。

      3 不飽和油藏存在氣頂?shù)目赡苄蕴接?/h2>

      3.1 相似油藏案例

      為了對上述矛盾給出合理的解釋,通過對國內(nèi)外稠油油藏全面的調(diào)研發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外均存在類似案例。

      遼河油田是國內(nèi)最典型的稠油油田,其中遼河斷陷冷東地區(qū)、歡喜嶺油田上臺階稠油油藏、遼河曙一區(qū)杜84、杜239塊館陶組超稠油油藏、歡623塊館陶組特稠油油藏等均屬于帶氣頂卻不飽和的稠油油藏。研究[9]認(rèn)為,此類油藏的形成大多是因?yàn)椋涸驮诔刹剡^程受水的影響發(fā)生稠化,生成大量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)。這類油藏大多受巖性控制,形態(tài)為圓形或橢圓形[10]。

      北海B油田也存在相似的油藏(圖2)。由圖2可知,油水界面處生物降解發(fā)生最劇烈,降解的伴生氣在油水界面生成,一部分伴生氣向上溢出封閉性差的蓋層[11-12],另一部分伴生氣在蓋層條件良好的高部位形成氣頂。

      圖2 北海B油田油藏稠油氧化過程示意圖

      圖3為B油田氣頂分布示意圖,圖3a中紫色輪廓表示油田區(qū)域,紅色輪廓圈出含氣區(qū)域,圖3b中東部紅色高亮區(qū)域?yàn)楹瑲獾膹?qiáng)地震響應(yīng),圖3c中綠線為解釋的油藏頂部輪廓,實(shí)際構(gòu)造可能比地震顯示的更加凹凸不平。對原油PVT樣品進(jìn)行測試,地下原油黏度為1 500 mPa·s,且飽和壓力遠(yuǎn)低于地層壓力。針對此現(xiàn)象,進(jìn)行了天然氣在脫氣原油中溶解能力的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在生產(chǎn)過程取得的氣體樣品中,95%以上為甲烷成分,因此,用甲烷代替天然氣進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,將甲烷再回溶到該油田脫氣原油中,需施加的壓力約為35.00 MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地層原油的飽和壓力11.48 MPa。這表明,稠油經(jīng)過一系列化學(xué)作用,逸散出的天然氣并不能輕易地回溶到稠油油藏中[13]。

      圖3 B油田氣頂分布示意圖

      3.2 帶氣頂不飽和稠油油藏的成因分析

      對這種既帶氣頂又不飽和的油藏,可以解釋為:稠油油藏在長期的流體巖石相互作用過程中,形成具有較強(qiáng)封阻能力的氧化帶,致使氣頂中的天然氣難以回溶至稠油內(nèi)。

      原油在成藏過程中,經(jīng)歷長距離運(yùn)移,不斷受到水的氧化、溶解及水洗作用,同時(shí)伴隨著微生物降解作用,原油中輕質(zhì)烴組分大量散失,逐漸形成連續(xù)的氣相;當(dāng)蓋層條件[14-15]滿足烴類聚存的能力時(shí),更多伴生氣經(jīng)過聚集或運(yùn)移,逐漸在構(gòu)造高部位形成氣頂。與此同時(shí),原油中重質(zhì)組分百分含量增大,并發(fā)生相應(yīng)物化改性[16-17],在油水接觸過程中,生成大量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì),聚集后形成具有一定封阻能力的氧化帶,使氣頂中的輕質(zhì)組分難以回溶至原油中。在氧化帶以及物性較差儲層的包圍下,形成了一種特殊的、相對封閉的帶氣頂不飽和稠油油藏。

      稠化后的原油在地層條件下呈塑性,也可在一定程度上增加油層頂部的封阻能力,且封阻能力隨著溫度的升高和原油黏度的降低而逐漸減小??梢酝茢?,M油藏中油層與氣層之間存在一定厚度的氧化帶,氣體向上逸散后,原油進(jìn)一步發(fā)生稠化,氧化帶厚度逐漸增大,封隔作用更加明顯,直至其最小抗壓能力大于將天然氣溶入稠油中的壓力,最終使某油藏同時(shí)具有氣頂和不飽和稠油油藏的特點(diǎn)。

      4 結(jié) 論

      (1) 根據(jù)國內(nèi)40個(gè)稠油油藏原油物性,建立脫氣原油黏度與氣油比間的關(guān)系式,通過M油田脫氣原油黏度(19 624 mPa·s)計(jì)算了地層原油的氣油比為8.3 m3/m3。

      (2) 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對地層油樣進(jìn)行模擬復(fù)配,研究了M油田地層原油的高壓物性。結(jié)合氣油比取值,計(jì)算出地下原油的飽和壓力約為3.77 MPa,實(shí)驗(yàn)測試黏度約為10 491 mPa·s。

      (3) M油田為帶氣頂?shù)某碛陀筒?,但其原油飽和壓力卻遠(yuǎn)小于地層壓力,提出了M油田存在氧化帶的可能性,對存在的矛盾進(jìn)行了合理的解釋。

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      編輯 姜 嶺

      10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.037

      20160119;改回日期:20160720

      海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金“稠油熱采儲層壓縮系數(shù)影響規(guī)律研究”(CCL2013RCPS0236GNN)

      李卓林(1986-),女,工程師,2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)石油工程專業(yè),2012年畢業(yè)于該校油氣田開發(fā)工程專業(yè),獲碩士學(xué)位,現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面的生產(chǎn)、科研工作。

      TE33

      A

      1006-6535(2016)05-0147-04

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