凝析氣頂油藏復雜氣竄問題研究

喻 蓮，趙文琪，陳 禮，王 桐

(1.中石化石油勘探開發研究院，北京 100083;2.中油勘探開發研究院，北京 100083)

引 言

在開發凝析氣頂油藏時，采用油氣界面屏障注水法單獨開發油氣區，可以減緩油氣互竄，且有利于保持地層壓力，減少凝析油損失。但油氣藏投入開發以后，若平衡狀態一旦破壞，油井便極易發生氣竄［1］。目前，已有少數人研究計算凝析油氣藏的氣竄量，但幾乎都采用適用于凝析油氣藏的生產氣油比動態法［2］。此方法從單井的氣油比、產氣量變化研究計算氣竄量，對于發生2次復雜氣竄的凝析油氣藏已不再適用。為此，進行了解決復雜氣竄問題的新方法研究。

1 油氣藏概況

某區域凝析油氣藏是1個帶凝析氣頂和邊底水的復雜碳酸鹽巖油氣藏。該油氣藏氣頂指數為0.73，原始地層壓力為 29.7 MPa，飽和壓力為25.76 MPa，原始溶解氣油比為248.4 m3/t，露點壓力為28.04 MPa，地飽壓差和地露壓差小，平均滲透率為104.23×10－3μm2，為中等滲透率儲層。

自1983年投入開發以來，該凝析油氣藏主要經歷了4個階段:①1983年至1991年，氣頂膨脹驅油階段;②1992年至1998年，采用在油氣界面附近屏障注水，油環內行列式注水和點狀注水相結合的方式開發油環;③1999年至2001年5月，降低屏障注水量充分利用氣頂膨脹能量驅油;④2001年6月至今，恢復氣頂屏障注水量，油環內部繼續采用水驅的開發方式。油藏開采過程中，從第4階段開始發生氣竄。

2 氣竄特征

油氣藏開發進入第4階段后，地層壓力下降至24.52 MPa，此后屏障注水量又出現了幾次較大波動，因此氣頂膨脹油井先后發生2次氣竄:①2002年10月至2004年8月，屏障注水減弱，地層壓力下降，在無屏障注水井和屏障注水量大幅度降低的區域，氣區侵入油區，油井氣油比很快上升至2000～3000 m3/t，氣竄速度快，氣竄量大，氣竄井共有8口(圖1);②2007年2月至2010年5月，屏障注水量連續3 a大量減少，氣頂持續向外擴張，至2008年，氣竄井共17口(包括發生2次氣竄的油井8口)，但由于此時氣頂的膨脹能量減弱，氣油比最終達到1000 m3/t以上，氣竄速度較慢。

通過分析油井的氣油比變化發現，第1次氣竄特征表現為“局部區域氣竄，來得快，去得快”;第2次氣竄特征表現為“普遍氣竄，速度慢，時間長”。同時，由于凝析氣頂氣竄后采出的地面油混有密度較小的凝析油，因此氣竄后地面油的密度減小［3－4］。

圖1 氣竄井生產氣油比變化舉例

3 氣竄類型分析

復雜油氣藏的氣竄分類需結合考慮氣竄的油水氣流動特征及凝析油氣藏的反凝析特征，一般可劃分為3種類型:垂向竄、側向竄、混向竄［5］。

研究區位于1個較大的背斜構造單元上，油井只射開了下部油層，當氣頂膨脹時，由于氣區和油區連通性好，隔夾層不發育，氣體首先向下竄流，油井多發生垂向竄［6］。此次氣竄特征為:移動距離短，氣竄速度快，氣竄量大，這也和生產氣油比分析得到的氣竄特征吻合。該油氣藏注水開發歷程較長，當油井發生2次氣竄時，進入氣區的水形成水封氣［7－8］，受氣體和水的密度差影響，氣體很難產生通暢的垂向竄流，因此在氣體的流通過程中，沿著隔層推進的側向竄流若遇到層間斷層或隔層斷裂，則氣體發生復雜的混向竄流，這2種氣竄類型復雜交錯;在該油藏開發中后期，地層壓力已經開始下降到凝析壓力以下，凝析氣在竄流過程中可能出現反凝析現象，反凝析油滯留在孔隙通道處，也使得氣體竄流更加復雜，氣竄類型也復雜多變。

由此可知，氣竄特征表現為:移動距離長，速度慢，氣竄量小，這也和421井、445井、463井等2次氣竄的氣油比變化情況得到的氣竄特征相符合(圖1)。

4 凝析油氣藏的物質平衡法推導

若將常規的物質平衡法［9］采出液態烴中的原油和凝析油區分開來，可得到計算凝析油氣藏的氣竄量的物質平衡法，該方法強調整個油藏的整個過程的產油、產氣量的變化，因此不必分開考慮2次氣竄，適用于計算此類復雜油氣藏的氣竄量。

根據物質平衡原理，溶解氣累計產出量為:

其中，對于溶解在地下剩余油中的溶解氣量為:

式中:Gps為溶解氣累計產量，104m3;Gs為油藏溶解氣儲量，104m3;G's為地下剩余油溶解氣量，104m3;G滯留為滯留在地層中的游離氣量，104m3;N為原油儲量，104t為地面原油產量，104t;Rs為地層剩余油的氣油比，m3/t，可以通過原油PVT分析資料得到［10］。

凝析油氣藏的伴生氣產量等于溶解氣產量與凝析氣干氣產量之和，即:

式中:Gp為伴生氣產量，104m3;為凝析干氣產氣量，104m3。

累計產油量分為2個部分，一部分是原油產量，另一部分是凝析油產量，即:

式中:Np為累計產油量，104t為凝析油產量，104t;Rc為凝析氣油比，m3/t;ρ為凝析油密度，kg/m3;Mo為凝析油含量，kg/m3。

由式(1)～(5)得到:

用容積法儲量計算公式估算滯留在油層中的游離氣量:

式中:Ao為含油面積，km2;h為油層平均有效厚度，m;φ為油層平均孔隙度，%;Bg為滯留氣體的體積系數;sgc為游離氣開始流動時的含氣飽和度，%。

將式(2)、(6)、(7)代入式(1)，即可得到計算凝析干氣產氣量即凝析氣頂的總氣竄量公式為:

其中，Bg和Rc可以通過油、氣PVT分析資料求取。

5 凝析氣藏物質平衡法準確性對比

在預測油氣藏的生產動態和估算相關值時，一般運用Eclipse數值模擬方法，通過對地層壓力、含水率、單井產氣量以及油氣藏氣油比等的較好擬合后(圖2)，得到相對準確的油氣藏氣竄量，經計算約為15.30×108m3。使用該物質平衡法計算得到該凝析油氣藏的總氣竄量為14.43×108m3，與數值模擬結果對比誤差為5.6%。若僅考慮為普通氣藏，用普通物質平衡法計算氣竄量［9－10］，其計算結果為13.77×108m3，與數值模擬結果對比誤差為10%，由此證明了該計算方法的相對準確性。

圖2 油氣藏的氣油比及累計產氣量擬合曲線

由式(8)也可以發現，凝析油氣藏的凝析油含量越大，用該種方法計算的氣竄量越大，越能反應油氣藏的反凝析特征，計算值越貼近于油氣藏真實的氣竄量。再一次證明，該方法對計算中高凝析油油氣藏的氣竄量很有效。

6 結束語

對于凝析氣頂油藏的2次復雜氣竄，可以結合油氣生產動態、油氣水流動特征以及油氣藏的地質特征、油氣藏的反凝析特征等綜合分析其氣竄特征及氣竄類型。在分析和計算氣竄量時，將采出的地面油分為原油和凝析油2個部分，推導出適合于這類凝析油氣藏的物質平衡法方法，此種方法適用于計算氣竄過程復雜的油氣藏的氣竄量，且從推導出的公式中還可以看出，當凝析油氣藏的凝析油含量越高，用此方法更能真實反應油氣藏的氣竄情況。

對于此類氣頂油藏的后期開發，由于接近油氣邊界附近的第1排油井幾乎全部氣竄，建議恢復并加大相應屏障注水井的注入量，對于此種方法無效的氣竄井可將其轉變為屏障注水井，防止其外側油井氣竄，同時為保護氣竄井在不竄層位的正常生產，應采取下封隔器卡封氣竄井段或擠水泥封堵氣竄井段等措施。

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