凝析氣藏黑油產量劈分方法

傅 英，王惠芝，王書彬

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海油田勘探開發研究院，天津塘沽 300452；2.中海石油能源發展采油技術服務公司）

凝析氣藏衰竭開發過程中，受地層能量衰竭以及生產壓差等多因素影響，黑油從油環區向氣區侵入［1］、錐進并突破至井底后以混合物形式與凝析油一起產出至地面。在氣藏生產管理工作中，往往需要將黑油與凝析油產量劈分開來，如油氣藏生產開發指標評價、油氣藏動態儲量計算等。

一般而言，對于凝析油含量高于200 g／m3的凝析氣藏，衰竭開發天然氣采收率在60%～80%，凝析油采收率在20%～45%；保壓開采天然氣采收率能達到95%以上，凝析油采收率可以達到50%～80%［2－4］。無論何種方式開發，凝析油采收率均較天然氣采收率低。對于黑油突破的氣藏，如不對黑油產量進行劈分，就會導致凝析油采收率偏高。以錦州20－2中斷塊異常高壓凝析氣藏為例，在氣藏開采早期階段，天然氣采出程度12.0%時，凝析油采收率為8.0%；在開采中后期，黑油錐進突破，油水干擾較嚴重，氣藏采出程度為31.4%時，在不劈分黑油產出情況下，計算凝析油采出程度達33.6%，高于天然氣采出程度，不符合氣藏開發規律。

此外，在進行氣藏動態儲量計算時，需要將凝析油折回到地層狀態下的凝析氣量，若不進行黑油劈分，就會使得折算氣量偏大，進而導致動態儲量偏大。

由此可見，黑油產量的劈分在氣藏生產管理中尤為重要。原油密度法與氣油比法因其計算簡單、快捷、可靠，為最常用的黑油產量劈分方法。

1 黑油產量劈分方法

1.1 原油密度法

原油密度法基本原理就是利用黑油與凝析油之間的密度差異（凝析油密度較小，而黑油密度較大），利用密度關系可確定黑油在混合油所占的體積比例系數ξo，進而確定黑油產出。其具體計算方法為：

（1）首先，假設采出混合油（黑油與凝析油）的地面體積為單位1，其中，黑油體積為ξo，凝析油體積為ξc，則有：

根據取樣分析可確定地面黑油密度ρc，地面凝析油密度ρo及地面混合油密度為ρm，則有：

式中：ρo——黑油地面密度，g／cm3；ρc——凝析油地面密度，g／cm3；ρm——（黑油與凝析油）混合油地面密度，g／cm3。

（2）其次，將（1）式與（2）式聯立求解，得到：

（3）最后，根據上式計算的ξo即可將黑油產量Vo從實際地面采出總油量Vm中劈分出來，即：

式中：Vo——黑油產量，104m3／a；Vc——凝析油產量，104m3／a；Vm——（黑油與凝析油）混合油產量，104m3／a。

原油密度法計算簡單、快捷，所需計算參數均易獲取，可用于氣藏開發各階段，為本文之推薦方法。

1.2 氣油比法

其基本原理就是利用了氣藏相態變化特點：相同地層壓力水平下，氣藏內各處凝析氣相變行為一致，體現生產動態上就是各處生產凝析氣油比也應基本一致。

假設有A、B兩口氣井同時開采同一氣藏，井間連通關系較好，同期內壓力水平基本一致。A井為黑油突破井，井口同時采出天然氣（因量小，溶解氣采出量忽略不計）、（凝析油與黑油）混合油，體積分別為Vg和Vm；B井為正常生產氣井，井口采出天然氣、凝析油。A、B兩口井生產氣油比分別為GORA、GORB。

對于A井，有：

式中：Vg——天然氣產量，104m3／a；GORA——黑油突破氣井生產氣油比，m3／m3。

假設A井采出混合油中黑油所占體積為Vo，凝析油所占體積為Vc，則有：

因為A、B兩口氣井生產同一氣藏，假設A井未出黑油（Vo＝0），其生產氣油比應與B井一致，即：

式中：GORB——黑油未突破氣井生產氣油比。

聯立求解（5）式、（6）式及（7）式，得到：

（8）式可改寫為：

令λ＝GORA／GORB，（9）式可簡化為：

需要補充的是，如果氣藏所有生產氣井均存黑油突破，這種情況下，就無法直接得到GORB，可以采用氣藏動態分析方法，如PVT相態分析、地層壓力及生產數據回歸分析等，確定GORB。

2 計算實例及分析

以M復雜斷塊帶油環凝析氣藏M1井為例。根據該油氣藏特點，采用衰竭方式開發，開發程序為先開采氣頂，后開采油環。氣藏地面凝析油密度為0.76g／cm3，地面黑油密度為0.85g／cm3。M1井于1993年投產，1999年年底觀察井口產出油樣變黑，確定該井出黑油。根據M1井歷史生產數據及各年地面原油取樣分析結果，利用原油密度法劈分黑油歷史產出量，計算參數及結果見表1。

表1 M1井原油密度法劈分黑油產量計算數據

M2井位于M氣藏構造高部位，黑油尚未突破。根據壓力剖面分析可知，兩口氣井井間連通性好。因此，可以參考并借用M2井生產氣油比劈分M1黑油產量。表2為氣油比法計算參數及結果數據表。

根據計算結果分析可知，兩種方法劈分的黑油產量變化趨勢一致：先迅速增加后逐年緩慢遞減，且黑油產量都是在2002年達到最高值，如圖1所示。對比兩條曲線不難看出，原油密度法劈分出來的黑油產量較氣油比法略多。從1999年出黑油至今，原油密度法計算的黑油逐年產量均高于氣油比法計算值；生產十二年，原油密度法計算M1井累計采出黑油13.11×104m3，較氣油比法計算的11.16×104m3多1.95×104m3。

分析黑油體積比例系數變化情況可知，兩種方法確定的黑油體積比例系數均呈現先上升后降低的變化趨勢，但曲線拐點有所不同。如圖2所示，密度法計算曲線上拐點出現在2005年，氣油比法出現2004年。此外，密度法確定的黑油體積比例系數較氣油比法較高。M1井黑油突破后生產時間越長，黑油體積比例系數差異越大。

由于凝析氣井在黑油突破及未突破兩種狀態下井底積液、井筒流態、凝析油氣的微觀與宏觀滲流方式及相態變化過程等均存在一定差異，且隨著生產時間延續，油錐對生產干擾日趨嚴重，這種差異還會更加顯著，進而影響GORM1與GORM2之間的相關性，使得氣油比法計算結果較實際值存在一定偏差。原油密度法計算時只涉及本井原油密度參數，無需參考井，影響因素單一，且適用于任何生產階段，因此，計算結果相對準確。

表2 M1井氣油比法劈分黑油產量計算數據

圖1 M1井原油密度法與氣油比法劈分黑油產量變化曲線

圖2 M1井原油密度法與氣油比法計算黑油體積比例系數變化曲線

3 認識與結論

（1）凝析氣藏衰竭開發過程中，黑油從油環區向氣區逐漸錐進，突破至井底后與凝析油混合在一起產出地面。在進行生產開發指標評價以及動態儲量計算等工作時，黑油產量的劈分顯得尤為重要。

（2）由于計算簡單、快捷、可靠，原油密度法與氣油比法為氣藏生產管理中經常采用的兩種黑油產量劈分方法。因影響因素單一、不受生產階段的限制等特點，原油密度法計算結果較氣油比法更為準確。

（3）計算結果表明，隨著生產時間的推移，黑油產量與黑油在混合油中所占比例均呈現先增后減的變化趨勢。

［1］袁士義，葉繼根，孫志道.凝析氣藏高效開發理論與實踐［M］.北京：石油工業出版社，2003：50－70.

［2］Bourbiaux B.Parametric of gas condensate reservoir behavior during depletion：Guide for development planning［A］∥European Petroleum Conference［C］，London，U K.，25～27Oct，1994.

［3］Donohoe C M，Buchanan Jr.Economic evaluation of cycling gas－condensate reservoir with nitrogen［J］.J of Petro Tech，Feb.1981：263－270.

［4］Lopez J A.Gas injection as a method for improved recovery in gas－condensate reservoirs with active support［A］∥SPE International Petroleum Conference and Exhibition［C］，Villahermosa，Mexico，1～3Feb，2000.