油气藏流体相态数据现场应用方法研究

王军委

(中国石油长城钻探测试公司，北京 100101)

油气藏流体高压物性实验目的是研究模拟开采条件下油气藏流体的相态和性质变化[1]。对于衰竭式开采油气藏，随着油气藏流体的采出，地层压力逐渐下降。而开采过程中地层温度保持不变，因此在衰竭式开采期间，决定地层中流体性质的主要变量是地层压力。因此可通过改变压力来实验模拟开采过程。首先针对不同类型的油气藏，以合适的方法取得能代表地层流体的样品，然后在实验室模拟各种开采过程，以得到准确可靠的高压物性数据。这些数据是合理开发油气藏的基础，评价油气藏、计算油气藏储量、制订开发方案和采油工艺均需要这些数据。

长城钻探测试公司于2014年从法国ST公司引进全套油气藏流体相态(PVT)分析设备，已在伊拉克成立PVT分析专业实验室，主要用于分析地面分离器和井下取样(含DST、MDT和PDS)的流体样品，能够实现等组分膨胀，等体积膨胀，差异分离，露泡点测定和全组分分析等全套流体相态分析项目,就设备而言，在国内处于领先地位，国际上也是一流设备。但伊拉克是高端技术服务市场，目前PVT分析主要被SLB、SGS和 Corelab等国际化公司占据,与我们的PVT实验室形成直接竞争。由于PVT分析技术含量高，如何解决我们的伊拉克PVT实验室的数据质量控制难题,提高各参数测量精度，是建设标准PVT实验室的一项紧迫任务。

1 问题的提出

油气藏流体高压物性实验主要是等组分膨胀实验、差异分离实验和闪蒸分离实验，目的是获取地层流体饱和压力、相对体积和Y函数、压缩系数、热膨胀系数、单次气油比、溶解气体系数、体积系数、体积收缩率、各级压力下气油比、脱出气的偏差系数以及油气双相体积系数等。这些高压物性实验参数通过相态软件处理，生成大型数值模拟软件所需的参数格式，进行开发方案的编制。但现场却无法将这些参数直接用来指导生产[2]。原因是闪蒸分离得到的高压物性参数是从油藏条件直接放空到大气条件，为一次接触，许多轻组分并未从油中分离，与实际油藏开发情况不符。差异分离实验是6到8次接触，每级平衡后将平衡釜保持恒定压力，排出产生的气体，轻组分充分从原油中脱出，获得残余油组分最重，但同样和实际生产情况有差异。

油藏开发过程中，地层原油从井筒流入地面分离器或者储罐，在这些地面分离设施中充分平衡，通常会有1到3级分离设施，压力范围0.5～2 MPa，和实验条件差异很大，即使在相态实验中增加模拟多级分离器实验，也因为油藏开发是压力逐渐下降过程，而模拟实验是从油藏初始压力直接降至分离器压力，无法表达储层下降后的生产过程，导致高压物性实验获得的参数不能直接应用于现场，给现场生产指导带来不便[3]。

2 解释方法

如何将PVT高压物性实验数据和现场地面分离设施结合起来，使高压物性实验数据能直接应用于现场，目前国内还没有相关文献报道，从外文文献[4]可得到下述公式：

2.1 生产气油比折算

Rsi=Rsbs(Rsbd·Rsdi)(Bobs/Bobd),i=1……n

(1)

式中，Rsi为各级压力下，根据地面设施条件，差异分离实验折算的气油比；Rsbs为泡点压力下，模拟地面分离设施实验的气油比；Rsbd为泡点压力下，差异分离实验气油比；Rsdi为各级压力下，差异分离气油比；Bobs为泡点压力下，模拟地面分离设施实验的油相体积系数；Bobd为泡点压力下，差异分离实验的油相体积系数；为差异分离的实验步数。

2.2 油相体积系数折算

Boi=Bodi(Bobs/Bobd)

(2)

式中，Boi为各级压力下，根据地面设施条件，差异分离实验折算的油相体积系数；Bodi为各级压力下，差异分离油相体积系数。

文献中并未有该公式的适用范围，而该公式计算结果经常出现低压下存在气油比为负值，油相体积系数小于1，也即低于死油的情况，说明该公式并不严谨，结合上百口井的高压物性数据，文献[5]又给出了下述公式：

Rsi=Rsdi(Rsbs/Rsbd)

(3)

Boi=Bobs+[(Bobd-Bodi)/(Bobd-Bodd)]×(Bodd-Bobs)

(4)

式中，Bobs为泡点压力下，模拟地面分离设施实验的油相体积系数；Bobd为泡点压力下，差异分离实验的油相体积系数；Bodi为各级压力下，差异分离的油相体积系数；：Bodd为最后一级分离压力下的油相体积系数。

文献[6]也结合大量实验数据，并进行归纳总结，给出的公式如下：

Rsi=Rsdi(Rsbs/Rsbd)Boi=Bodi(Bobs/Bobd)

上述文献公式都是在大量的实验数据分析基础上，利用数据回归得到，未进行理论证明或实验验证，公式不统一；而对上述情况进行验证，未见文献报道，目前各海外油公司在选择时3篇文献方法都有应用，而究竟如何选择并无理论和实际依据。为解决此问题，本文设计了室内实验，目的是获取有实验支撑的油藏流体PVT数据现场应用方法。

3 实验分析

伊拉克南部油田某井为明确井下流体情况下，在2 796 m用PDS取样器取样。初步分析泡点压力19.4 MPa，样瓶开启压力22.6 MPa,样瓶取样压力27.3 MPa，说明样品合格,可进行PVT实验。进样时确保组分不变，测得样品泡点压力19.7 MPa,气油比131.9 m3/ m3，油相体积系数1.363(见表1)。实验共耗时2 d，得到了储层评价所需参数。

对差异分离数据和地面分离器实验数据按照公式(1)～(4)处理，见图1和图2。

图中公式(1)计算的曲线后半段出现气油比为负值，公式(2)计算的油相体积系数低于死油，说明公式(1)和(2)在低压下不适合，但还无法判断其计算曲线中段及后半段以及公式(3)和(4)是否准确？为继续评价，在11.7，9.0，6.2 MPa压力点分别进行分离器实验，实验方法和常规分离器实验有所区别。

表1 差异分离实验数据

图1 气油比对比

图2 油相体积系数对比

首先对井下高压样品进行前处理和有效性分析，混样到单相状态，然后保持恒温转样，减小压差，保持组分不变，进样后反复搅拌，保持混样均匀后实验，共平行进三次样，分别降压至11.7，9.0，6.2 MPa，然后进行分离器测试，得到的评价结果见表2。

实验发现，公式(3)预测误差低于5%，公式(4)误差低于2%，相同情况下公式(1)误差甚至接近30%，公式(2)误差超过3%。所以公式(3)和(4)与实验数据较为吻合，可作为数据处理的方法。高压相态实验费用高，通常在勘探期间评价储层流体时进行，对油藏流体相态数据方法的研究可延续实验数据的有效性，使得储层压力下降后的开发阶段也能使用勘探期间的实验数据来指导现场实践，节约了大量的实验成本，对现场的重要性不言而喻。

表2 Ismail-1井分离器实验评价结果

4 结论

(1)闪蒸分离和差异分离实验与实际生产情况有差异，通常地层原油经过井筒流入地面分离器或者储罐，在这些地面分离设施中充分平衡，且油藏开发是地层压力不断下降的过程，使得高压物性实验难以描述实际生产过程，获得的高压相态参数不能直接应用于现场。

(2)国外文献对高压相态实验直接应用于现场进行了探讨，但公式都是在大量数据回归分析基础上得到，没有理论证明或实验验证，公式不统一。为此，针对上述情况进行探索和研究，针对性地设计了饱和压力以下三个点进行地面分离器实验模拟，验证了国外文献公式的准确性和差异性。

(3)公式(3)和(4)与实验数据较吻合，可作为数据处理的方法。通过本文研究，选择正确解释高压相态数据方法，在油田生产动态的认识和方案决

策方面起着重要作用。