縫洞型凝析氣藏衰竭開采動態實驗研究

郭 平 王 娟 劉 偉 杜建芬 汪周華

（1.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室·西南石油大學，四川成都 610500；2.中國石油玉門油田分公司，甘肅酒泉 735000）

縫洞型碳酸鹽巖凝析氣藏是經多期構造運動與古巖溶共同作用形成的、以巖溶縫洞為主控因素、以縫洞儲集體控藏為主的復雜氣藏系統，它是一種特殊類型的氣藏［1-3］。該類氣藏具有儲集空間類型多樣化、埋藏深、構造復雜、儲層非均質性極強、連通性差、各儲集體間天然能量差異大等特點，具有網絡狀油氣藏的特征，是當前最復雜特殊的氣藏之一［4-5］。但是現在國內外對縫洞型凝析氣藏方面的研究還處于起步階段，了解這類凝析氣藏在開采過程中的變化規律是世界各國油氣公司最關心的重大問題之一［6-7］。但此類氣藏其儲層的雙重介質屬性決定了油氣在儲層中滲流的特殊性，而凝析氣在多孔介質中復雜相態特征進一步增大了高效開發的復雜性［8-11］。因此，為了合理高效開發此類氣藏，有必要對此類氣藏的衰竭開采動態進行研究。

1 實驗裝置

巖心衰竭實驗是在加拿大Hycal 全直徑巖心驅替裝置上完成。實驗流程如圖1 所示。

圖1 全直徑巖心衰竭實驗流程

2 實驗條件

2.1 實驗巖心

實驗采用碳酸鹽巖露頭巖心在室內經過人工造縫造洞技術人工制成的縫洞型全直徑巖心進行研究。縫洞型全直徑巖心滲透率48.26 mD，巖心長度為11.117 cm，直徑9.965 cm，總孔隙體積145.8 cm3。

2.2 凝析氣樣和地層水

根據中國石油天然氣行業標準SY/T 5543—2002 “凝析氣藏流體物性分析方法［12］”，利用現場取得的分離器油和分離器氣按照地層溫度140.6 ℃和飽和壓力55.4 MPa 配制。地層流體組成見表1。在地層溫度140.6 ℃和地層壓力58 MPa 下進行閃蒸分離測試，得到地層流體地面閃蒸分離氣油比為1 348 m3/m3，閃蒸凝析油密度0.744 6 g/cm3，同時測得凝析油含量為532 g/m3。

表1 地層流體組成

實驗用地層水為根據取樣氣藏氣井地層水樣分析數據，在室內自行配制的，地層水的總礦化度為137 900 mg/L，水型為CaCl2型。地層水的組成見表2。

表2 地層水離子含量組成

3 實驗方法

對巖心抽真空，對于無水體的實驗將干氣注入到全直徑巖心中，建立系統壓力；對于有水體的實驗將地層水注入到全直徑巖心中，建立系統壓力。然后用配制好的凝析氣驅替：對于無水體實驗，用配制好的凝析氣，幾倍于孔隙體積的量進行驅替。出口端流體在室內條件下分離為氣樣和凝析油樣，用玻璃瓶收集凝析油并稱重，采出氣量用全自動氣量計計量。在出口端取油氣進行氣譜分析和氣油比計算，當出口端的氣體組成與驅替氣的組成、氣油比等參數基本一致時，完成原始狀態建立過程。對于有水體實驗，用配制好的凝析氣，驅替巖心中的水，使巖心存留的水體體積是巖心中凝析氣的N（N 為2、5、10）倍時，完成原始狀態建立過程。

凝析氣樣品飽和完成后,在地層溫度140.6 ℃下進行9 組全直徑巖心實驗，包括：①巖心未填砂水平衰竭；②巖心未填砂垂直上部衰竭；③巖心未填砂垂直下部衰竭；④巖心未填砂存在2 倍水體時垂直上部衰竭；⑤巖心未填砂存在5 倍水體時垂直上部衰竭；⑥巖心未填砂存在10 倍水體時垂直上部衰竭；⑦巖心未填砂存在10 倍水體時開采速度增加1 倍垂直上部衰竭；⑧巖心填砂水平衰竭；⑨巖心填砂垂直上部衰竭。

4 實驗結果與討論

4.1 未填砂無水體衰竭實驗

開展了垂直上部衰竭、水平衰竭、垂直下部衰竭3 組未填砂無水體衰竭實驗，3 組衰竭實驗凝析油采出程度、氣油比對比如圖2。

圖2 凝析油采出程度、采出流體氣油比衰竭實驗結果

從圖2 可以看出：巖心垂直上部衰竭與水平衰竭凝析油采出程度和氣油比差別不大，而垂向下部衰竭的凝析油采出程度遠高于垂直上部衰竭和水平衰竭。主要是由于重力影響，析出的凝析油落入孔洞和裂縫中，當凝析油從頂部采出時，凝析油參與流動相對水平衰竭而言更難，所以垂直上部衰竭凝析油采出程度低于巖心水平衰竭；凝析油從下部采出時，凝析油參與流動相對水平衰竭時容易，同時凝析油存積到縫洞底部，也會被攜帶出來，所以垂直下部衰竭凝析油采出程度高于全直徑巖心水平衰竭時。

4.2 填砂和未填砂衰竭實驗

在縫洞型全直徑巖心的洞中填充粒徑較大的礫石，進行垂直上部衰竭和水平衰竭實驗，衰竭實驗凝析油采出程度、氣油比對比如圖3。

圖3 填砂和未填砂巖心衰竭實驗對比

從圖3 可以看出：無論是垂直上部衰竭還是水平衰竭，巖心填砂后衰竭實驗凝析油采出程度高于同種衰竭巖心未填砂時，這是因為填砂后，由于多孔介質界面現象如界面吸附、潤濕性等的影響，同時析出的凝析油被阻擋難以存降到縫洞底部，使各級壓力下凝析油采出更易。

4.3 未填砂有水體衰竭實驗

縫洞型全直徑巖心存在2、5、10 倍水體時進行垂直上部衰竭實驗，衰竭實驗凝析油采出程度、氣油比對比如圖4。

圖4 未填砂有水體衰竭實驗結果

從圖4可以看出：縫洞型全直徑巖心中存在不同水體凝析氣衰竭的凝析油的采出程度是10 倍水體的最高，2 倍水體的最低。因為存在水體時，在衰竭過程中能一是能減緩壓力下降；二是由于壓力下降，水體體積變大，占據部分孔隙空間，對凝析油和氣都有一個頂替作用，有利于凝析油的采出，且水體越大，在整個衰竭過程中兩種作用越大，每一級采出的凝析油越多，最終凝析油采出程度越高。

縫洞型全直徑巖心存在10 倍水體時采用兩種衰竭速度進行垂直上部衰竭實驗，衰竭實驗凝析油采出程度、氣油比對比如圖5。

圖5 相同水體不同衰竭速度凝析氣衰竭實驗結果

從圖5可以看出：縫洞型全直徑巖心中相同倍水體不同衰竭速度凝析氣衰竭實驗的各級壓力下氣油比和凝析油的采出程度相差不大。可見衰竭速度對氣油比和凝析油采出程度影響不大。這是因為降壓后，凝析油很快就凝析出來，相態變化幾乎瞬間完成，所以開采速度對凝析油采出程度無明顯影響。

5 結論

（1）全直徑巖心填砂后衰竭實驗凝析油采出程度高于未填砂，可見多孔介質的存在有利于提高凝析油的采出程度。

（2）由于重力和凝析油達到流動飽和度后凝析油參與流動的影響，縫洞縱向連通上部衰竭采氣的凝析油采出程度小于橫向連通，也遠小于縱向連通下部衰竭采氣。

（3）含有水體的全直徑巖心凝析氣垂直上部衰竭實驗凝析油采出程度均高于無水體時衰竭，而且水體越大，凝析油采出程度越大，可見水體的存在有利于提高凝析油的采出程度。

（4）不同衰竭速度的全直徑巖心凝析氣衰竭實驗的凝析油采出程度幾乎相同，可見提高速度對于提高凝析油的采出程度效果不大。

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