一种新的计算油气界面移动距离的方法

赵晓亮 廖新维 赵伦 李捷

1.中国石油大学石油工程教育部重点实验室 2.中国石油勘探开发研究院

一种新的计算油气界面移动距离的方法

赵晓亮1廖新维1赵伦2李捷2

1.中国石油大学石油工程教育部重点实验室 2.中国石油勘探开发研究院

判断油气界面移动状况,对于确定开发方案、保护好气顶、防止油田开发中油气互窜等均具有十分重要的意义。以气体状态方程为基础,推导出了一种估算油气界面下移距离的计算方法,通过定义并计算气体体积综合膨胀系数来计算油气界面的下移距离。现场实例表明,该方法不仅计算简单,而且具有实用性和一定的可靠性,适用于气顶油藏。

气顶油藏 油气界面 开发方案 移动距离 状态方程 膨胀系数 方法

气顶油藏投入开发后,就会破坏原有的平衡状态,当气区压力高于油区压力时,气顶气就会向外扩张,并依靠气顶前缘的推进而驱油,在油井井底附近形成气锥或气舌,随之油井发生气窜,导致油气界面参差不齐,油井减产;气顶减压,开发工作陷于被动,当油区压力高于气区压力时,油会侵入气顶,造成回采困难而损失资源。因此及时判断油气界面移动状况,对于确定开发方案、保护好气顶、防止油田开发中油气互窜等均具有十分重要的意义。笔者以气体状态方程为基础,推导了一种油气界面下移距离的估算方法[1-3]。

1 油气界面下移距离计算方法

让纳若尔油田是目前中国海外拥有的最大碳酸盐岩油气田,让纳若尔油气藏分为南北两高点,均有气顶和油环,并具有统一的油气界面和油水界面,原始油气界面为-2 560 m,属于饱和油气藏。由于让纳若尔油气藏的气顶和油区是一个统一的水动力系统,开发前处在一种压力平衡状态。当油藏含油区投入生产以后,由于气顶与油区形成了一定的压降,气顶气向外扩张,油气界面产生了下移。

现以气体状态方程为基础,推导气体体积综合膨胀系数表达式。

已知气体状态方程:

考虑油气藏开采过程为等温降压过程,则得:

式中:p1、p2分别为状态1和状态2下的地层压力, MPa;V1、V2分别为状态1和状态2下气顶的体积,m3; Z1、Z2分别为状态1和状态2下天然气的压缩因子。

式(2)中的 Z值可由下式求得[4]:

其中:a=1.39(Tpr-0.29)0.5-0.36 Tpr-0.101 b=(0.62-0.23 Tpr)ppr+

式中:ppr为拟对比压力,M Pa,ppr=p/ppr;Tpr为拟对比温度,K,Tpr=T/Tpr;ppc为天然气的拟临界压力, M Pa,ppr= ∑yipci;Tpc为天然气的拟临界温度,K, Tpr= ∑yiTci;pci为组分 i的临界压力,M Pa;Tci为组分i的临界温度,K;yi为天然气中组分i的摩尔分数。

根据让纳若尔A层气顶试井资料可知,自油气藏投入开发以来,气顶压力由原始29.15 M Pa下降为目前的23.5 M Pa。在原始状态即 p1=29.15 M Pa时, ppr=6.415,Tpr=1.38 ,将 ppr、Tpr值带入上式计算,可得 Z1=0.862 8;当 p2=23.5 M Pa时,ppr=5.062, Tpr=1.38,同理计算得到 Z2=0.7598。将 Z1、Z2值代入式(2)即可计算出由于气顶压力的变化而引起的气顶体积膨胀倍数。

在气顶区降压过程中考虑到孔隙体积随气顶压力降低孔隙体积收缩,因此还需引入孔隙体积压缩系数[5-6]:

式中:p1、p2分别为状态1和状态2下的净上覆压力, M Pa;φ1、φ2分别为状态1和状态2下的孔隙度;cp为孔隙压缩系数,M Pa-1。

根据让纳若尔气藏已有数据可计算得:

定义k为气顶体积综合压缩系数。将孔隙膨胀公式代入式(2),即可得到压力变化时k值。即

故

也就是说气顶压力由原始29.15 M Pa下降为目前的23.5 M Pa时,气顶体积膨胀了1.121倍。下面分别计算让纳若尔A南和A北油气界面下移距离。

A南构造是个穹隆,因此假设A南气顶为一个圆锥体,则气顶体积可表示为:

已知A南气顶的原始气藏高度为230 m(2 560～2 330 m),含气面积48.43 km2,则

假设气顶体积膨胀后气藏高度下降了 h(m),根据地层倾角α=10°,可得气顶膨胀后的半径为:

式中:r1为原始气顶半径。

膨胀后气顶高度为:h2=h1+h,则目前压力下膨胀后的体积V2可表示为:

由式(5)、(7)和式(9)即可计算得A南气顶体积膨胀后气藏高度下降了15.99 m。同理可计算A北气顶体积膨胀后气藏高度下降了15.67 m。

综上所述,A层油气界面平均下移了约16 m,即估算目前油气界面约为-2 576 m。

2 应用效果分析

现在将该估算法与压力参数法进行比较[1],图1为让纳若尔测得的压力梯度图,由于压力梯度反映流体密度,因此不同流体所测的压力梯度存在不同的斜率,这样在某一深度就会出现折点,该点即为两种流体的界面位置。由图1可以看出,油气界面深度约为-257 4 m,与估算法计算值较接近,该估算方法具有一定的可靠性。

图1 压力梯度曲线图

3 结论

通过及时判断油气界面移动状况,对保护气顶、及时发现油气互窜具有十分重要的意义。笔者以气体状态方程为基础,根据气体综合膨胀系数推导油气界面的下移距离,具有很好的实际意义,通过实例计算,所采用的油气界面下移距离估算法不仅计算简单,而且具有一定的实用性,适用于气顶油藏。

[1]大庆石油管理局勘探开发研究院.SY/T 6313.1-1998油气水界面确定方法——油气、油水界面[S]∥中国石油天然气总公司,北京:[出版者不详],1998.

[2]华永川.川东北飞仙关组鲕滩气藏气水界面预测方法[J].天然气工业,2004,24(8):76-78.

[3]冯青平,宋朝辉.同向斜域水井资料在确定气水界面中的应用[J].天然气工业,2003,23(9):26.

[4]袁自学.计算偏差系数经验公式的优化选择[J].新疆石油地质,1996,27,(6):163-168.

[5]高博禹,周涌沂,彭仕宓.储层孔隙度应力敏感性研究[J].石油实验地质,2005,43(4):197-202.

[6]郭平.张俊.杜建芬.等.采用两种实验方法进行气藏岩心应力敏感研究[J].西南石油大学学报,2007,29(2):7-9.

A new method to calculate the oil-gas contact moving range

Zhao Xiaoliang1,Liao Xinwei1,Zhao Lun2,Li Jie2
(1.Key L ab of Petroleum Engineering,M inistry of Education,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.PetroChina Petroleum Ex p loration &Development Research Institute,Beijing 100083, China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 1,pp.59-60,1/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

The judgmentof theoil-gas contactmoving status isof important significance fo r determining the development p lan,defending the gas cap and p reventing the coning of oil and gas.According to the equation of state,a new method for calculating the oil-gas contactmoving range is derived in this paper,w hich can be used to calculate the oil-gas contactmoving range through the definition and calculation of the gas volume comp rehensive expansion coefficient.Field examp les show that themethod has a certain reliability.

gas cap reservoir,oil-gas contact,development p lan,moving range,equation of state,expansion coefficient,method

国家重点基础研究发展计划(973计划)(编号:2006CB705801)和“新世纪优秀人才支持计划”。

赵晓亮,1978年生,博士研究生;从事油气田开发工程研究工作。地址:(102249)北京市昌平区中国石油大学229信箱。电话:(010)89734599,13718711154。E-mail:zxl@cup.edu.cn

赵晓亮等.一种新的计算油气界面移动距离的方法.天然气工业,2010,30(1):59-60.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.01.016

(修改回稿日期 2009-11-16 编辑 韩晓渝)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.001.016

Zhao Xiaoliang,bo rn in 1978,is studying fo r a Ph.D degree,being engaged in oil and gas development research.

Add:Mail Box 229,Changping District,Beijing 102249,P.R.China

Tel:+86-10-8973 4599Mobile:+86-13718711154E-mail:zxl@cup.edu.cn