縫洞型凝析氣藏衰竭開(kāi)采影響因素實(shí)驗(yàn)

李?lèi)?ài)芬，范新昊，高占武，初君峰，崔仕提

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266000；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710018；3.中國(guó)石油塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

0 引 言

塔里木盆地縫洞型碳酸鹽巖凝析油氣資源十分豐富，約占全國(guó)探明凝析氣總量的40%[1-4]?？p洞型凝析氣藏通常采用衰竭式開(kāi)發(fā)或注氣保壓開(kāi)采方式[5-6]，衰竭式開(kāi)發(fā)由于其具有投資費(fèi)用低、投資回收期短等特點(diǎn)，成為中國(guó)凝析氣藏的主要開(kāi)發(fā)方式[7]。但縫洞型凝析氣藏采用衰竭式開(kāi)發(fā)存在凝析油損失大、氣井產(chǎn)能低等問(wèn)題，因此，縫洞型凝析氣藏衰竭開(kāi)采的影響因素及開(kāi)發(fā)規(guī)律研究是目前迫切需要解決的難題。前人針對(duì)凝析氣藏的開(kāi)發(fā)方式和相態(tài)分析開(kāi)展了大量實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)大多在PVT筒或通過(guò)人工造洞造縫在全直徑巖心和拼接的長(zhǎng)巖心中進(jìn)行，王娟[8]、郭平等[9]向縫洞中填入砂礫，研究了充填程度對(duì)凝析油采收率的影響；鄧興梁等[10]研究了縫洞不同連通方式對(duì)凝析油采收率的影響；肖陽(yáng)等[11]研究了底水對(duì)凝析油采收率的影響；史林祥[12]、隋淑玲[13]、郭平等[14]研究了衰竭速度對(duì)凝析油采收率的影響。上述研究中降壓速度對(duì)凝析油采收率影響程度缺乏準(zhǔn)確的結(jié)論，且沒(méi)有開(kāi)展縫洞位置、氣油比及采出氣組分變化規(guī)律等方面的研究。因此，文中通過(guò)制作不同縫洞位置的長(zhǎng)巖心模型，開(kāi)展了衰竭開(kāi)采條件下降壓速度、縫洞位置對(duì)凝析油及天然氣采收率影響的實(shí)驗(yàn)研究，以期更好地指導(dǎo)縫洞型凝析氣藏的開(kāi)發(fā)實(shí)踐。

1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

(1) 實(shí)驗(yàn)流體配制。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26981—2011[15]，按照分離器氣油比為1 527 m3/m3、地層溫度為134.6 ℃、原始地層壓力為65.00 MPa、露點(diǎn)壓力為55.45 MPa，配制凝析氣(采用現(xiàn)場(chǎng)取得的某區(qū)塊油樣及氣樣)；實(shí)驗(yàn)用水為研究區(qū)地層水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析資料在室內(nèi)自行配制，總礦化度為5 901 mg/L，水型為CaCl2型。

(2) 實(shí)驗(yàn)巖心處理。將研究區(qū)碳酸鹽巖巖石放入巖心鉆取機(jī)中鉆取巖心；并利用切割機(jī)切平斷面，將制備好的巖心放入恒溫箱中烘干12 h；烘干后對(duì)天然巖心進(jìn)行滲透率、孔隙度等基礎(chǔ)物性測(cè)試(表1)。

表1 長(zhǎng)巖心基礎(chǔ)物性

利用線(xiàn)切割機(jī)將各塊巖心沿縱向均勻切成兩半，用電鉆對(duì)巖心進(jìn)行人工造洞，洞直徑為6.5 mm，深度為2 mm，間隔為1 cm。抽真空飽和地層水，計(jì)算其總縫洞孔隙體積為2.114 cm3。用墊片模擬縫，縫寬為0.1 cm，熱縮套固定，開(kāi)展衰竭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)流程

長(zhǎng)巖心衰竭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示，共設(shè)計(jì)2個(gè)降壓速度(10.00、6.50 MPa/h)、3種縫洞位置(上部、側(cè)部、下部)的6組實(shí)驗(yàn)，研究壓降速度、縫洞位置對(duì)采收率的影響。

圖1 衰竭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)流程圖

實(shí)驗(yàn)步驟為：①高壓容器盛滿(mǎn)水，接好實(shí)驗(yàn)流程，并恒溫至地層溫度；保持氣體壓力在露點(diǎn)壓力以上，用注氣排水法，把凝析氣及干氣分別轉(zhuǎn)入高壓容器中。②用干氣排除巖心上游管線(xiàn)中的水，氣驅(qū)造束縛水，通過(guò)累計(jì)產(chǎn)出水量計(jì)算束縛水飽和度(至少每小時(shí)記錄1次)。③關(guān)閉巖心出口閥(回壓增至65.00 MPa)，逐漸增加環(huán)壓及巖心中干氣壓力，使孔隙壓力增至65.00 MPa；用凝析氣驅(qū)替巖心中的干氣，直至產(chǎn)出氣油比與凝析氣一次脫氣氣油比相等。④控制回壓閥，以恒定速度降壓，通過(guò)分離器及集氣袋記錄累計(jì)產(chǎn)油量、累計(jì)產(chǎn)氣量及產(chǎn)出氣組分(至少每小時(shí)記錄1次)，當(dāng)壓力降低至枯竭壓力(7.00 MPa)時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)。⑤重復(fù)步驟③、④，記錄不同降壓速度、縫洞位置下的累計(jì)產(chǎn)油量、累計(jì)產(chǎn)氣量及產(chǎn)出氣組分。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 縫洞位置對(duì)凝析油采收率的影響

表2為不同縫洞位置、降壓速度下長(zhǎng)巖心衰竭開(kāi)采的凝析油采收率。由表2可知：相同降壓速度下，縫洞在目的層上部時(shí)凝析油采收率最大，在側(cè)部時(shí)次之，在下部時(shí)最小。造成這種差異是油氣重力差異和裂縫孔洞位置關(guān)系導(dǎo)致的，當(dāng)孔洞在裂縫下部時(shí)，析出的凝析油由于重力作用會(huì)沉降在洞的底部保持靜止，不利于被氣體攜帶采出，凝析油滯留情況最為嚴(yán)重；而孔洞在裂縫上部或側(cè)部時(shí)，析出的凝析油不利于附著在洞內(nèi)部，有利于被氣體攜帶采出，采收率較高。相同縫洞位置時(shí)，降壓速度越快，凝析油的采收率越高，說(shuō)明降壓速度快時(shí)巖心中部分凝析油還未析出便被采出。6組衰竭實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒墒章是€(xiàn)如圖2所示。

表2 衰竭實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒墒章?/p>

圖2 衰竭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒墒章?/p>

2.2 縫洞位置對(duì)天然氣采收率的影響

表3為不同縫洞位置、降壓速度下長(zhǎng)巖心衰竭開(kāi)采的天然氣采收率。由表3可知：相同降壓速度下，縫洞在目的層上部時(shí)天然氣采收率最大，在側(cè)部時(shí)次之，在下部時(shí)最小，與凝析油采收率規(guī)律相同。其原因?yàn)槟鲇偷木奂瘯?huì)影響天然氣的流動(dòng)能力，析出的凝析油隨著壓力的降低逐漸膨脹，由于裂縫孔洞位置關(guān)系的影響，凝析油滯留量越多，可采出的天然氣將變少。因此，孔洞在裂縫上部時(shí)，天然氣的流動(dòng)性能最好，天然氣采收率最高?？p洞位置相同時(shí)，降壓速度越快，天然氣采收率越高，與凝析油采收率規(guī)律相同，且天然氣采收率明顯高于凝析油采收率(圖3)。由圖3可知，天然氣采收率在衰竭壓力為30.00～40.00 MPa時(shí)出現(xiàn)增幅變緩的趨勢(shì)，這與現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)定容衰竭實(shí)驗(yàn)測(cè)得最大反凝析液量的壓力范圍一致，可作為判斷凝析氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中是否達(dá)到最大反凝析壓力的依據(jù)。

表3 衰竭實(shí)驗(yàn)天然氣采收率

圖3 衰竭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)天然氣采收率

2.3 氣油比變化

6組衰竭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)的單次采出氣油比規(guī)律一致。以洞在上部、降壓速度為10.0 MPa/h為例(圖4)，壓力衰竭過(guò)程中，在露點(diǎn)壓力之上，氣油比曲線(xiàn)呈波動(dòng)狀，無(wú)規(guī)律；氣油比開(kāi)始逐漸減小的點(diǎn)即為露點(diǎn)壓力，圖中從55.00 MPa開(kāi)始?xì)庥捅戎饾u下降，這與現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)測(cè)得的露點(diǎn)壓力54.45 MPa相近；氣油比最低段出現(xiàn)在最大反凝析壓力附近，圖中最低段出現(xiàn)在30.00～40.00 MPa，這與該組實(shí)驗(yàn)天然氣采收率增幅變緩段一致；此后氣油比逐漸增大，說(shuō)明反凝析現(xiàn)象逐漸減弱，采出凝析油逐漸減少，衰竭實(shí)驗(yàn)接近尾聲。

圖4 衰竭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)氣油比曲線(xiàn)

由于孔隙介質(zhì)壁面會(huì)與流體發(fā)生界面相互作用，出現(xiàn)毛細(xì)凝聚現(xiàn)象[16]，而碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙表面粗糙，比表面積大，重?zé)N組分更易在孔隙介質(zhì)表面發(fā)生吸附與聚集，加快凝析液的析出，從而加劇反凝析進(jìn)程，造成凝析氣體系的露點(diǎn)壓力上升[17]。因此，露點(diǎn)壓力與實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果存在誤差，此時(shí)可通過(guò)氣油比曲線(xiàn)得到露點(diǎn)壓力，結(jié)果更準(zhǔn)確。

2.4 采出氣甲烷含量變化

采出氣組分變化也可以反映凝析油和天然氣采收率的變化，由于采出氣中甲烷含量達(dá)到90%以上，故僅對(duì)比6組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采出氣甲烷含量(圖5)。由圖5可知：采出氣中甲烷含量與凝析油采收率負(fù)相關(guān)，采出氣中甲烷含量越高，說(shuō)明采出氣中重組分越少，凝析油采收率越低。

圖5 衰竭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)采出氣中甲烷含量變化

3 結(jié) 論

(1) 降壓速度相同時(shí)，縫洞在目的層上部時(shí)凝析油、天然氣采收率最大，在側(cè)部時(shí)次之，在下部時(shí)采收率最??；縫洞位置相同時(shí)，降壓速度越快，凝析油、天然氣采收率越高?？p洞位置會(huì)影響凝析油在巖心中的剩余量，快速降壓會(huì)導(dǎo)致凝析油還未在巖心中析出便被采出。

(2) 衰竭實(shí)驗(yàn)中氣油比開(kāi)始逐漸減小的點(diǎn)即為露點(diǎn)壓力，氣油比最低段在最大反凝析壓力附近。碳酸鹽巖縫洞孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致凝析氣露點(diǎn)壓力發(fā)生變化，主要原因是重?zé)N組分在孔隙介質(zhì)表面發(fā)生吸附與聚集，加劇反凝析進(jìn)程造成凝析氣體系露點(diǎn)壓力上升。

(3) 采出氣中甲烷含量與凝析油采收率負(fù)相關(guān)，甲烷含量高則凝析油采收率低。