油藏流體高壓物性參數現場測定應用技術

劉樹鞏 劉海波 劉海涅 張興延 李 揚

(中海油田服務股份有限公司油田技術事業部 河北燕郊)

油藏流體高壓物性參數現場測定應用技術

劉樹鞏 劉海波 劉海涅 張興延 李 揚

(中海油田服務股份有限公司油田技術事業部 河北燕郊)

油藏流體高壓物性參數是油藏儲量計算、開發方案設計、油藏工程和采油工藝研究的基礎數據。建立了現場測定油藏流體高壓物性參數的技術,在保證測量精度滿足油藏工程需要的前提下,減小設備在鉆井平臺上的體積,縮短測量時間,降低樣品發生變化的風險,做到快速準確地提供油藏流體高壓物性參數,以滿足海上油田生產要求,提高油藏描述的速度和精度。

油藏流體;高壓物性參數;PVT設備

0 引 言

油藏流體的高壓物性參數包括流體的密度、粘度、飽和壓力、體積系數、壓縮系數等,這些參數是評價油藏產能、研究油田類型、確定油田開采方式、計算油田儲量、選擇油井制度的基礎數據[1～4]。油藏流體高壓物性參數的有效性和準確性對于油藏勘探的前期指導和油藏開發期間的調整等都有著重要的影響。

油藏流體高壓物性的研究可以追溯到20世紀30年代[6],美國、前蘇聯等國家在從事油田開發的過程中注意到油藏流體特性以及影響,初步進行了流體性質的測試以及測定方法的研究。1949年美國人M.麥斯蓋特匯總了20世紀上半葉,關于儲層巖石油氣水流體性質的研究與實踐資料,概括并提升到物理學的高度予以描述與解釋。20世紀50年代以后油藏流體物性的研究已經基本走向專業化和成熟化,并且從采油工程中獨立出來,建立了油層物理的學科分支。我國在20世紀50年代就有了從事油藏物理教學和研究的專業人員,并隨著東部大油田的相繼發現和開發,使我國油藏流體性質的研究不斷推進。目前,油氣藏高壓物性測試在國內外是一項相對成熟的技術。

獲得井下油藏流體高壓(PVT)樣品主要有兩種方法,一種是在DST測試過程中在井下取樣;另一種是用電纜式地層測試器在井下取樣,如斯倫貝謝的MDT、貝殼休斯的RCI以及中海油田服務股份有限公司的ERCT都可以獲取PVT樣品。

針對海上特殊條件,高壓物性參數在室內分析存在以下幾方面的不足:1)如果分析認為采集的PVT樣品不合格,已經失去重新采集樣品的時機;2)在樣品的運輸過程中,由于樣品的溫度、壓力等條件的改變,樣品的組成可能發生不可逆的變化,使其代表性變差;3)樣品分析用時太長,不能滿足海上油藏快速評價及勘探階段快速決策的要求。

隨著電纜式地層測試器井下取樣技術的日益成熟,急需在鉆井平臺上進行油藏流體高壓物性參數測試技術,以便克服室內分析存在不足并滿足海上勘探階段對高壓物性參數的需求。

1 油藏流體高壓物性參數現場測定設備

該系統由三套主要設備組成,包括原油PVT釜、自動氣體體積計量計、高壓毛細管粘度計。

原油PVT釜體分為上下兩部分,上釜體積為100 cm3,主要進行氣體(凝析氣)實驗,并與自動氣體體積計量計連接。下釜體積為30 cm3,主要進行黑油實驗。兩個釜體中間設有光纖探頭,探測原油中產生的氣泡,確定泡點壓力。下釜底端配有震動攪拌設備,該釜體獨特的設計,有效的減少了儀器占據的體積,使儀器在現場應用更加方便。

該套原油PVT釜能夠完成原油樣品的恒質膨脹、原油脫氣等實驗,可獲得氣油比、泡點壓力、體積系數、壓縮系數、膨脹系數等PVT參數。

高壓毛細管粘度計如圖1所示,工作原理是基于Poiseuille定律。

圖1 高壓毛細管粘度計

式中,μ為測定樣品的粘度;r為毛細管半徑;L為毛細管長度;ΔP為毛細管兩端壓差;Q為毛細管內體積流量,cm3/min;π為數學常數等于3.14159;k為常數通過標定毛細管確定。

通過測定毛細管兩端的壓差和毛細管的流量就可以測得流體的粘度值。

該系統的最大工作壓力100 MPa,最大加熱溫度200℃,壓力表精度0.1%FS,體積精度0.0001 cm3,溫度精度0.1℃。

2 測定原油高壓物性參數對比分析

首先對該系統進行了調試和標定,并根據中華人民共和國石油天然氣行業標準“地層原油物性分析方法”(SY/T5542-2000)編寫操作規范。為了檢驗本系統的測量準確度,用不同地區、不同性質的樣品,與具有國家計量認證的陸地大型原油高壓物性分析實驗儀器的分析結果進行對比。

2.1 驗證系統重復性和穩定性

相同實驗條件下,對同一樣品進行三次以上測試,利用測得的數據來驗證儀器的穩定性和重復性。經多次驗證,儀器測定的各項PVT參數均滿足行業標準對實驗儀器精度的要求,該系統重復性和穩定性較好。

2.2 實驗數據準確性對比

三個樣品進行兩次以上分析實驗,測量結果重復性較好,用第一次測量結果與陸地大型實驗儀器測量結果進行對比分析。分析對比結果見表1。

表1 泡點壓力(MPa)對比表

2.2.1 泡點壓力對比

結果分析:測量結果比陸地大型實驗儀器分析結果都偏小。分析原因認為測量結果與相平衡時間、用油量等因素有關,本系統作為小型化快速分析系統,平衡時間較短,用油量少。

根據以上分析,表明此誤差為系統誤差。于是對本實驗測量結果與陸地大型實驗儀器分析數據進行線性回歸,如圖2所示。

圖2 實驗測量結果與陸地大型實驗儀器分析數據進行線性回歸

從而得到一個校正公式:y=0.981x+0.996 1。經過校正后的結果比較滿意,見表2。

表2 校正后泡點壓力(MPa)對比表

2.2.2 氣油比、體積系數、地層原油密度

氣油比、體積系數、地層原油密度和脫氣原油密度對比表見表3。

表3 氣油比、體積系數、地層原油密度、脫氣原油密度對比表

結果分析:氣油比、體積系數、地層原油密度、脫氣原油密度測量結果較好。

2.2.3 地層原油粘度

地層原油粘度(mPa·s)對比表見表4。

表4 地層原油粘度(mPa·s)對比表

分析結果:測量粘度值相對誤差均小于2%,表明儀器測量結果較好,準確度較高。

分析以上數據我們可以看到:測定參數中的氣油比、體積系數、地層原油密度、脫氣原油密度、地層原油粘度的測定結果是準確可靠的,在測量泡點壓力參數時,建立了系統的校正公式,消除本系統的系統誤差,校正結果較好。

3 現場應用

海上某井用電纜地層測試器ERCT在2 720 m處取得地層流體PVT樣品,應用本系統對該樣品進行了有效性檢測和高壓物性分析實驗。

1)對樣品進行實驗分析,測得并校正樣品的泡點壓力為10.36 MPa。ERCT電纜地層測試在泵抽取樣過程中的流動壓力高于25.86 MPa,如圖3所示,并且樣品到達地面的打開壓力32.35 MPa,均高于樣品的泡點壓力,說明在泵抽開始到實驗分析之前,樣品未脫氣,因此該樣品為合格的PVT樣品。

2)對該樣品,嚴格按照操作規程進行了實驗測量,在5 h之內測得氣油比、體積系數、地層原油粘度、地層原油密度、脫氣原油密度等參數,在8 h之內完成恒質膨脹實驗,測得了泡點壓力、Y函數、壓縮系數等參數。實驗期間系統運作良好,實驗過程順利,無異常情況,實驗結果準確可靠。

4 結 論

該技術能夠快速準確地提供地層流體的高壓物性參數,使其應用到勘探階段,提高油藏描述的速度和精度,在海上油氣藏快速評價及勘探階段快速決策方面發揮重要的作用。應用該技術通過對地層樣品的有效性檢測和高壓物性分析,效果良好。

[1] 李瑞琪.地層原油高壓物性參數預測方法[J].油氣田地面工程,2009,28(9)

[2] 朱化蜀.油氣藏流體高壓物性參數及相態特征預測方法研究[D].西南石油大學,2006

[3] 李其朋.黑油高壓物性參數模擬方法及應用[J].油氣地質與采收率,2009,16(3)

[4] 王允誠.油層物理學[M].成都:四川科學技術出版社.2006

TE375

B

1004-9134(2011)01-0074-03

劉樹鞏,1963年生,男,高級工程師,1984年畢業于大慶石油學院石油地質專業,現在中海油田服務股份有限公司油田技術事業部,從事測井資料解釋及應用工作。郵編:065201

2010-09-20編輯:梁保江)