气田采气速度对生产动态的影响实验研究

何梦莹，孙晨祥，许博文，祁丽莎

（1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北武汉430100;2.中国石油新疆油田勘探开发研究院,新疆克拉玛依834000）

气田采气速度对生产动态的影响实验研究

何梦莹1，孙晨祥1，许博文1，祁丽莎2

（1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北武汉430100;2.中国石油新疆油田勘探开发研究院,新疆克拉玛依834000）

气藏生产速度会影响气井产量和采出程度。先通过气驱水实验，研究岩心中可动水随采气速度的变化情况，然后进行室内实验模拟定容气藏衰竭开采过程，研究了苏里格气田采气速度对生产动态的影响。

采气；生产动态；衰竭开采

苏里格气田苏75区块储层为低孔低渗定容弹性驱动气藏。在低渗透气藏开采过程中，采气速度大小会影响岩石特征、流体特征以及流体分布特征，进而对气藏的采出程度和出水量有很大影响。合理制定气井产量至关重要。一般认为，应在满足生产需要的情况下尽量维持较小的采气速度，力求稳产多产［1］。

郭平等［2］研究了在不同注气速度下储层可动水，认为采气过程出水是因为束缚水的速度敏感性。国内对气藏衰竭开采过程的研究多采用长岩心物理模拟装置［3-5］。本文通过室内实验模拟定容气藏在不同采气速度下的生产过程，研究气藏生产速度对产水量、剩余含水饱和度以及采出程度的影响，为苏里格气田合理设计采气速度提供依据。

1 实验设计

使用苏里格气田天然岩心和长岩心夹持器进行气驱水实验和定容气藏衰竭开采过程，装置流程图如图1所示。首先，使用岩心组合进行气驱水实验研究岩心中可动水随采气速度的变化情况。由于该气藏岩心孔隙度渗透率低，对于孔隙体积很小的单个岩心，实验中测量数据较困难，因此将相同层位的实验岩心串联起来放入岩心夹持器中进行实验，可提高模拟气藏实验中气体体积，以减小实验装置系统误差的影响。然后，在建立模拟束缚水饱和度的条件下，模拟定容气藏衰竭开采过程，研究定压降生产过程中产水产气情况。进行此室内物理模拟实验可以模拟气藏的开发过程，避免建模数据的错误、误差和开发初期地质认识的局限产生的地质模型与实际情况的偏差。室内实验模拟参数值根据研究气藏的实际地层参数选择，在压力、束缚水饱和度等方面都做到与地层真实情况相近，以保证实验结果的可比性。实验模拟地层压力为30.0 MPa，模拟束缚水饱和度为50%，模拟地层水选择矿化度80 000 mg/L的标准盐水。

图1 定容气藏衰竭开采模拟实验流程图Fig.1 Flow chart of depletion-drive constant-volume gas reservoir simulation experiment

2 实验步骤

2.1 气驱水实验

1）筛选已经使用孔渗联测仪测得孔隙度和气测渗透率的岩心，将选择的干燥、洁净岩心通过加压饱和装置充分饱和模拟地层水；

2）根据岩心饱和前后重量变化，测定岩心孔隙体积。将数块岩心按一定组合顺序，组合放入长岩心夹持器中测定原始水相渗透率；

3）在岩心两端压力相等的条件下，控制回压与岩心出口端压力也相等，在该压力下以一定速度将气体驱入岩心，使气体在出口端也恒速流出。测量在该气流速度下岩心出口端产出水量，并记录岩心入口端压力变化情况，直至入口端压力稳定不变出口端产水量基本不再增加。

4）适当提高气流速度，在该速度下重复步骤3。

2.2 定容气藏衰竭开采实验

1）筛选已经使用孔渗联测仪测得孔隙度和气测渗透率的岩心，将选择的干燥、洁净岩心通过加压饱和装置充分饱和模拟地层水；

2）根据岩心饱和前后重量变化，测定岩心孔隙体积。将数块岩心按一定组合顺序，组合放入长岩心夹持器中测定原始水相渗透率；

3）在一定压力下以一恒定速度将气体注入岩心，气驱水建立气藏初始含水饱和度；

4）在岩心夹持器出口端利用回压调节装置调节出口压力，该压力可当作生产井井底流压。保持回压一直略高于岩心出口端压力的条件下，向岩心中注气，使岩心饱和高压气体，待岩心初始条件达到稳定状态（气藏压力稳定且进气端与采气端压力一致）后，记录注入气量（原始储气量），关闭岩心夹持器入口端阀门，模拟定容气藏；

5）以地层压力为初值以恒定步长降低回压，使回压低于岩心内压力，让岩心内的气体在一定速度下产出，记录不同时刻产出气量，以及产出水量，分析不同产气速度（或者不同生产压差）下的岩心含水饱和度的变化关系。

3 实验结果

3.1 气驱水实验

在一系列不断增大的气流速度下连续进行气驱水实验，记录得到岩心出口端气体和水的累积产量如表1所示。

从表中数据可知，岩心渗透率大小对实验中含水饱和度变化情况有一定影响。同一气流速度下，2号试验组合岩心(0.335×10-3μm2)含水饱和度均低于1号试验组合岩心(0.111×10-3μm2)。对于渗透率为某一定值的岩心组合，在驱替速度从1mL/min增至4mL/min时，随着驱替气体的流速的增大，岩心内含水饱和度不断降低，在低气流速度下原本不能被带出的水在较高的气流速度下随着驱替压差增大随气体产出，一部分束缚水变为了次生可动水。驱替速度增大至5 mL/min时产水量少，出口端气体流量大，产水率接近于零，再增大驱替速度至6mL/min，岩心含水饱和度无明显变化。

表1 岩心试验组合在不同气流速度下产水产气情况Table1 Result of gas drive experiment in core test combination with different gas velocity

可知，在真实气藏渗流过程中地层含水饱和度不是个定值，含水饱和度存在速度敏感性，随气流速度增大，含水饱和度下降。由于毛细管阻力的存在，大孔道和微小孔隙中的水流动需要的气体驱替压差不同。因此在实验初期气流速度小，驱替压差小时，岩心内大孔道的水先被驱替出来，而实验后期气流速度大，驱替压差达到一定值时，岩心内微孔隙的少量水才被驱替出来。

3.2 定容气藏衰竭开采实验

定容气藏衰竭开采模拟实验中实验中首先建立了50%的含水饱和度不再是100%含水饱和度，更接近于地层真实情况。根据苏里格气田苏75区块储层资料，模拟原始地层压力为25 MPa，气藏衰竭压力为10MPa，采用恒压降开采方法，相邻两个记录测量点之间ΔP分别为0.5、1、1.5 MPa，模拟不同的采气速度。分别绘制不同采气速度下累积产水量、气体采出程度与衰竭压力关系曲线见图2-3。

根据图2-3分析可知，在定容气藏衰竭开采模拟实验中，建立模拟地层含水饱和度（50%）的条件下，在孔隙压力从原始地层压力（25 MPa）衰竭到设定的废弃压力（10 MPa）的过程中，3组实验中累积产水量均随着压力降低而持续增加，岩心中含水饱和度持续降低，气体采出程度持续增大。实验中可明显观测到气水同产现象。随着气藏压力降低，岩心中高压气体的膨胀能量大于水的膨胀能量，岩心中部分水被带出岩心。

图2 不同采气速度下累积产水量与衰竭压力关系Fig.2 Relationship between cumulative water and pressure with different gas production rate

图3 不同采气速度下气体采出程度与衰竭压力关系Fig.3 Relationship between gas recovery degree and pressure with different gas production rate

在三种不同采气速度下，压降恒为ΔP=0.5、1、1.5 MPa时，气体采出程度有明显区别。压降为ΔP=0.5 MPa衰竭开采时，累积产水量最小，气体采出程度最大，而压降为ΔP=1、1.5 MPa衰竭开采时，气体采出程度较小。由前面气驱水实验可知，采气速度对气藏产水量有一定影响。综合分析，在衰竭开采过程中，生产压差小采气速度低时，地层水由于毛细管力作用主要存在于孔隙中，气体在大孔道中依靠膨胀能力产出并带出少量的可动水；生产压差大采气速度过大时，受到粘滞力作用，大孔道中地层水采出而小孔道中的气难以流动，导致累计产水量大但气体采出程度相对较低。

4 结论

（1）气藏中的地层含水饱和度不是个定值，存在速度敏感性，随气体流速增大含水饱和度下降。

（2）气藏的渗透率大小对气藏的产水量有一定影响。在微细裂缝及基质岩块中的气很难采出,影响气藏的采收率。

（3）室内实验模拟了不同生产压差（不同采气速度）下定容气藏衰竭开采过程，在恒压降开采（ΔP=0.5 MPa）下气藏最终采出程度高于生产压差大的条件下的气藏最终采出程度。定容气藏需要控制合理的采气速度。

［1］朱海勇,高景滨.含水饱和度和衰竭速度对凝析气藏油气采收率的影响[J].石油化工应用,2014,33(1):14-18.

［2］郭平,杜建芬,徐永高,等.低渗致密气藏开发机理研究[C].2006中国科协年会,2006.

［3］蒋光迹,汤思斯,黄元和,等.高含硫碳酸盐岩气藏衰竭实验研究[J].石油化工应用,2013,32(1):60-63.

［4］胡勇,李熙喆,卢祥国,等.高含水致密砂岩气藏储层与水作用机理[J].天然气地球科学,2014,25(7):1072-1076.

［5］温晓红,周拓,胡勇,等.致密岩心中气体渗流特征及影响因素实验研究[J].石油实验地质,2010,32(6):592-595.

板壳式折流板换热器首次研制成功

2017年3月15日，由中石化洛阳工程公司牵头组织开发的“板壳式折流板换热器工程技术开发”课题通过了中石化科技部组织的技术鉴定。鉴定会在北京召开，中石化科技部、炼油事业部、物质装备部、能源管理与环境保护部及所属炼化分公司的专家和领导参加了会议。

“板壳式折流板换热器工程技术开发”项目，由中石化洛阳工程公司、中国石化工程建设有限公司、中国石化上海高桥石油化工有限公司及抚顺化工机械设备制造有限公司组成的课题组合作开发，板壳式折流板换热器综合了管壳式和板式换热器的结构特点，课题组通过CFD数值模拟、结构创新、FEA计算分析、实验室验证、制造技术和检验措施的实施，开创性研制了一种具有纵横直通纹板片、折流板和挡流条组合的壳程Z字形流道、外圆内方孔形管板、自膨胀型密封结构的新型高效换热器，并建立了该类型换热器传热及阻力降计算分析模型。通过在高桥石化80万吨/年1号连续重整装置上的脱戊烷塔进料换热器(E-207C)半年多的工业应用表明，该新型换热器运行安全可靠。

Experimental Study on Influence of Gas Recovery Rate on Production Performance in Gas Fields

HE Meng-ying1,SUN Chen-xiang1,XV Bo-wen1,QI Li-sha2
（1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources of Ministry of Education, Yangtze University,Hubei Wuhan 430100，China; 2.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Xinjiang Karamay 834000，China)）

Gas recovery rate can affect the gas well production and recovery degree.In this paper，the change of movable water in cores with gas recovery rate was studied through the gas drive experiment,and depletion-drive development process of constant-volume gas reservoir was simulated by indoor experiments,influence of gas recovery rate on production performance in Sulige gas field was studied.

Gas recovery;Production performance;Depletion-drive development

TE 357

A

1671-0460（2017）03-0454-03

2016-09-21

何梦莹，女，湖北省潜江市人，硕士研究生，2014年毕业于长江大学石油工程专业，研究方向：从事提高采收率与储层保护方面工作。E-mail：harmonying@126.com。