SX油田PVT相態(tài)特征實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究

馬慶 呂蓓 侯思偉 宋勝軍

摘要：指出了CO2驅(qū)油及埋存技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)化石能源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)的結(jié)合，既實(shí)現(xiàn)了CO2氣的補(bǔ)集與利用，又使實(shí)施區(qū)域的原油采收率提高，在經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)上展現(xiàn)出雙贏。SX油田探索并建立了一套適應(yīng)SX油田地質(zhì)開(kāi)發(fā)特征的CO2驅(qū)油與埋存油藏工程設(shè)計(jì)技術(shù)，促進(jìn)了油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)一步提高原油采收率和實(shí)現(xiàn)溫室氣體埋存的開(kāi)發(fā)工程技術(shù)發(fā)展。在油藏工程設(shè)計(jì)技術(shù)中原油的相態(tài)特征對(duì)CO2驅(qū)油與埋存有重要影響，通過(guò)PVT相態(tài)特征實(shí)驗(yàn)對(duì)SX油田MB2026井的相態(tài)研究，得出了該油藏的相態(tài)特征，進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果展開(kāi)了分析，獲得了測(cè)試樣品的高壓物性特征，為SX油田CO2驅(qū)油與埋存的下一步研究提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：相態(tài);CO2;組分;PVT;物性;相圖

中圖分類(lèi)號(hào)：X701

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1674-9944（2020）14-0238-03

1?引言

環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越受到重視，綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展、節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)是實(shí)現(xiàn)人民對(duì)優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需求的方法和途徑，是中國(guó)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)廣大油田公司積極探索CO2的捕集、利用、埋存，在提升油田效益同時(shí)也減輕了大氣環(huán)境的污染，它的實(shí)質(zhì)是部分解決了資源利用和資源消耗引起的環(huán)境污染矛盾，實(shí)現(xiàn)了溫室氣體減排、城市生活質(zhì)量提升、企業(yè)利潤(rùn)增加的共贏局面[1～6]。而流體的PVT相態(tài)特征實(shí)驗(yàn)測(cè)試是油田CO2驅(qū)油與埋存油藏工程設(shè)計(jì)技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，烴類(lèi)PVT相態(tài)特征實(shí)驗(yàn)可獲得流體高壓物性資料，該實(shí)驗(yàn)資料是計(jì)算本區(qū)塊使用不同開(kāi)發(fā)方式時(shí)對(duì)原油采收率影響的關(guān)鍵參數(shù)[7]。

2?目標(biāo)儲(chǔ)層特征

本次目標(biāo)油藏是SX油田MB2井區(qū)，油藏儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)粒巖屑砂巖和中粒巖屑砂巖，含部分不等粒巖屑砂巖及部分砂礫巖。儲(chǔ)層的平均孔隙度位13.4%、平均滲透率為8.01×10-3 μm2，屬于低孔、特低滲儲(chǔ)層，且非均質(zhì)性較強(qiáng)。儲(chǔ)層表現(xiàn)為中等偏強(qiáng)水敏、中等偏強(qiáng)鹽敏、中等速度敏感性。屬于受構(gòu)造控制的帶邊底水和氣頂?shù)臉?gòu)造油氣藏。油藏原始地層壓力38.33 MPa，壓力系數(shù)0.97，飽和壓力38.33 MPa，油藏溫度102.3 ℃。

3?地層原油體系PVT相態(tài)特征實(shí)驗(yàn)

3.1?油藏基本參數(shù)

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中所研究的SX油田的代表樣品為MB2026井油氣樣。井下取樣工作前開(kāi)展油層中部靜壓測(cè)試、井底流壓測(cè)試以及地層溫度測(cè)試，為PVT相態(tài)特征實(shí)驗(yàn)提供擬油藏環(huán)境條件數(shù)據(jù)。SX油田的油藏物性基本參數(shù)如表1所示。

3.2?取樣配樣

實(shí)驗(yàn)取樣方式采用聯(lián)合站分離器流體PVT取樣，并在實(shí)驗(yàn)室依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行合格性檢查，樣品經(jīng)檢驗(yàn)合格后依據(jù)地層原油物性分析方法在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展配樣工作。實(shí)驗(yàn)室配樣方法一般有兩種：一種是按照油藏開(kāi)發(fā)至當(dāng)前條件下的配樣，另一種是按原始地層條件配樣。按當(dāng)前油藏條件配樣的目的是為了獲得正在開(kāi)發(fā)的地層流體的相態(tài)特征，實(shí)驗(yàn)要求獲取除油樣以外的地層壓力、生產(chǎn)氣油比等實(shí)驗(yàn)用擬油藏環(huán)境數(shù)據(jù);按原始地層條件配樣要求油藏原始數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確，油氣實(shí)驗(yàn)樣品按油藏原始飽和壓力和原始地層溫度配樣，同時(shí)針對(duì)目前流體樣品結(jié)合油藏特點(diǎn)作進(jìn)一步分析，對(duì)比初始樣品環(huán)境降壓、降溫到目前油藏條件時(shí)流體高壓物性的差異，并以此來(lái)確定樣品恢復(fù)是否成功[8，11]。

SX油田的地層原油樣品按原始地層條件配樣方式復(fù)配。考慮到該油藏開(kāi)發(fā)至今油氣樣組成變化十分小，所以按原始油藏條件配樣亦能代表當(dāng)前條件下的地層流體。實(shí)驗(yàn)室參照油藏原始條件采用MB2026井脫水原油配制本次實(shí)驗(yàn)樣品，樣品用于進(jìn)行PVT分析實(shí)驗(yàn)及后續(xù)注CO2氣測(cè)試。配樣數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

3.3?井流物組成的確定

在本次井流物組成測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，對(duì)MB2026井按原始地層條件配樣的樣品采用單次脫氣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行井流組物成計(jì)算，根據(jù)油氣藏流體物性分析方法進(jìn)行，計(jì)算公式如下：

在完成配樣后，通過(guò)色譜分析井流物組成計(jì)算，得到MB2026井流物組分、組成數(shù)據(jù)，見(jiàn)表3。從井流物組成可以看出，輕烴組分及中間烴組分含量為64.496%，重?zé)N組分含量為27.096%，該井流物屬于普通黑油流體組成。

3.4?單次脫氣及PV關(guān)系

單次脫氣實(shí)驗(yàn)是為了獲取對(duì)氣液混相影響較大的幾個(gè)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括不同地層條件下原油密度、體積系數(shù)、氣油比等數(shù)據(jù);本次研究對(duì)SX油田MB2026進(jìn)行了地層流體樣品的原油物性分析實(shí)驗(yàn)，表4列出了MB2026井的單次脫氣和部分PV關(guān)系數(shù)據(jù)。

由單次脫氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到如下認(rèn)識(shí)：

（1）MB2026井油樣氣油比較高，泡點(diǎn)壓力較高，原始地層原油體積系數(shù)較大，反映出其在高飽和壓力條件下溶解氣量較大，導(dǎo)致地面原油脫氣量大。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際油藏流體的情況是相對(duì)應(yīng)的。

（2）從原油密度看，地層原油和地面脫氣油的密度差為0.1365 g/cm3，脫氣后原油密度及分子量增幅明顯，表明由于輕烴組分含量的原因，地下原油組成較輕，粘度較小，原油體積膨脹能量較大（圖1）。MB2026井的PV關(guān)系測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

4?地層原油相圖

地層原油相圖是認(rèn)識(shí)油藏流體高壓物性特征及識(shí)別油藏類(lèi)型的重要工具。相圖模擬計(jì)算的任務(wù)是以目標(biāo)井配樣體系測(cè)試多露點(diǎn)壓力局部相圖為模擬目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)模擬來(lái)預(yù)測(cè)油氣體系泡點(diǎn)線(xiàn)、露點(diǎn)線(xiàn)及等液量線(xiàn)等相態(tài)變化規(guī)律。繪制出的相圖可以清晰區(qū)分油氣體系的臨界區(qū)、兩相區(qū)分布范圍。同時(shí)，通過(guò)露點(diǎn)線(xiàn)、泡點(diǎn)線(xiàn)和等液量線(xiàn)在臨界區(qū)的收斂性好壞，可以對(duì)油氣體系—狀態(tài)方程模型—流體PVT實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)—流體熱力學(xué)參數(shù)場(chǎng)之間的物理相容性作出評(píng)價(jià)[9]。

4.1?MB2026井樣品相圖計(jì)算與分析

地層油氣藏流體都屬于多組分混合物，MB2026井樣品組分組成豐富，如果按照單一組分完成相圖非常不現(xiàn)實(shí)且不實(shí)用，因?yàn)楫?dāng)存在兩種或更多種組分時(shí)，在壓力—溫度（P-T）相圖中兩相區(qū)并非局限于一條單線(xiàn)。為滿(mǎn)足實(shí)際需要，必須要找到一條與MB2026井樣品組分等價(jià)的擬組分飽和蒸氣壓曲線(xiàn)。而對(duì)于相包絡(luò)線(xiàn)，則可以計(jì)算樣品組分一系列飽和點(diǎn)來(lái)完成，但如果需要完整的相包絡(luò)線(xiàn)，則不推薦使用該方法，因?yàn)檫@種方法不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且在高溫和接近臨界點(diǎn)（CP）的情況下可能會(huì)引發(fā)收斂性問(wèn)題[10]。此時(shí)可采用Michelsen（1980）所述的方法：在適度的壓力下（<20 bar）從露點(diǎn)或泡點(diǎn)側(cè)啟動(dòng)相包絡(luò)線(xiàn)計(jì)算，由于壓力適度，因此比較容易收斂。第二個(gè)飽和壓力的計(jì)算在稍高一些的壓力下進(jìn)行，第三個(gè)點(diǎn)以及之后的飽和點(diǎn)在計(jì)算時(shí)都要使用前述相包絡(luò)線(xiàn)上兩個(gè)點(diǎn)中任何一點(diǎn)上的K因子、壓力和溫度。這樣可以確保初始估算值的合理性，同時(shí)使用Michelsen所述的方法時(shí)，在確定臨界點(diǎn)位置和通過(guò)臨界點(diǎn)上時(shí)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)也可以按照Michelsen和Heideman（1981）介紹的方法來(lái)確定臨界點(diǎn)（CP）的位置，該方法不僅限于露點(diǎn)線(xiàn)和泡點(diǎn)線(xiàn)，也可用于在相包絡(luò)線(xiàn)中的等液量線(xiàn)[10]。

運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相態(tài)擬合，實(shí)測(cè)飽和壓力為37.86 MPa，擬合飽和壓力為37.88 MPa，與實(shí)測(cè)飽和壓力相符，從相圖可以看出，露點(diǎn)線(xiàn)和泡點(diǎn)線(xiàn)以及內(nèi)線(xiàn)相交于臨界點(diǎn)（CP），當(dāng)溫度處于地層溫度時(shí)屬于飽和油藏，從相圖分析該油藏為普通黑油油藏[11]。

5?結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，MB2026井輕烴組分及中間烴組分含量為64.496%，重?zé)N組分含量為27.096%，重質(zhì)組分含量不高，且原始條件下原油的溶解氣量較大，體積系數(shù)、氣體平均溶解系數(shù)較大，有利于創(chuàng)造CO2氣體混相驅(qū)油的條件。

（2）通過(guò)繪制（P-T）相圖可以觀察出SX油藏的臨界分布情況，判斷不同溫度與壓力條件的流體狀態(tài)，為后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中油藏的注CO2氣開(kāi)發(fā)時(shí)機(jī)提供參考依據(jù)。

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