縫洞型凝析氣藏衰竭開(kāi)采動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究

郭 平 王 娟 劉 偉 杜建芬 汪周華

（1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·西南石油大學(xué)，四川成都 610500；2.中國(guó)石油玉門(mén)油田分公司，甘肅酒泉 735000）

縫洞型碳酸鹽巖凝析氣藏是經(jīng)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)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(chǔ)集體控藏為主的復(fù)雜氣藏系統(tǒng)，它是一種特殊類(lèi)型的氣藏［1-3］。該類(lèi)氣藏具有儲(chǔ)集空間類(lèi)型多樣化、埋藏深、構(gòu)造復(fù)雜、儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)、連通性差、各儲(chǔ)集體間天然能量差異大等特點(diǎn)，具有網(wǎng)絡(luò)狀油氣藏的特征，是當(dāng)前最復(fù)雜特殊的氣藏之一［4-5］。但是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外對(duì)縫洞型凝析氣藏方面的研究還處于起步階段，了解這類(lèi)凝析氣藏在開(kāi)采過(guò)程中的變化規(guī)律是世界各國(guó)油氣公司最關(guān)心的重大問(wèn)題之一［6-7］。但此類(lèi)氣藏其儲(chǔ)層的雙重介質(zhì)屬性決定了油氣在儲(chǔ)層中滲流的特殊性，而凝析氣在多孔介質(zhì)中復(fù)雜相態(tài)特征進(jìn)一步增大了高效開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性［8-11］。因此，為了合理高效開(kāi)發(fā)此類(lèi)氣藏，有必要對(duì)此類(lèi)氣藏的衰竭開(kāi)采動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

巖心衰竭實(shí)驗(yàn)是在加拿大Hycal 全直徑巖心驅(qū)替裝置上完成。實(shí)驗(yàn)流程如圖1 所示。

圖1 全直徑巖心衰竭實(shí)驗(yàn)流程

2 實(shí)驗(yàn)條件

2.1 實(shí)驗(yàn)巖心

實(shí)驗(yàn)采用碳酸鹽巖露頭巖心在室內(nèi)經(jīng)過(guò)人工造縫造洞技術(shù)人工制成的縫洞型全直徑巖心進(jìn)行研究。縫洞型全直徑巖心滲透率48.26 mD，巖心長(zhǎng)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(jù)中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5543—2002 “凝析氣藏流體物性分析方法［12］”，利用現(xiàn)場(chǎng)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(jiàn)表1。在地層溫度140.6 ℃和地層壓力58 MPa 下進(jìn)行閃蒸分離測(cè)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(shí)測(cè)得凝析油含量為532 g/m3。

表1 地層流體組成

實(shí)驗(yàn)用地層水為根據(jù)取樣氣藏氣井地層水樣分析數(shù)據(jù)，在室內(nèi)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(jiàn)表2。

表2 地層水離子含量組成

3 實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)巖心抽真空，對(duì)于無(wú)水體的實(shí)驗(yàn)將干氣注入到全直徑巖心中，建立系統(tǒng)壓力；對(duì)于有水體的實(shí)驗(yàn)將地層水注入到全直徑巖心中，建立系統(tǒng)壓力。然后用配制好的凝析氣驅(qū)替：對(duì)于無(wú)水體實(shí)驗(yàn)，用配制好的凝析氣，幾倍于孔隙體積的量進(jìn)行驅(qū)替。出口端流體在室內(nèi)條件下分離為氣樣和凝析油樣，用玻璃瓶收集凝析油并稱(chēng)重，采出氣量用全自動(dòng)氣量計(jì)計(jì)量。在出口端取油氣進(jìn)行氣譜分析和氣油比計(jì)算，當(dāng)出口端的氣體組成與驅(qū)替氣的組成、氣油比等參數(shù)基本一致時(shí)，完成原始狀態(tài)建立過(guò)程。對(duì)于有水體實(shí)驗(yàn)，用配制好的凝析氣，驅(qū)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(shí)，完成原始狀態(tài)建立過(guò)程。

凝析氣樣品飽和完成后,在地層溫度140.6 ℃下進(jìn)行9 組全直徑巖心實(shí)驗(yàn)，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(shí)垂直上部衰竭；⑤巖心未填砂存在5 倍水體時(shí)垂直上部衰竭；⑥巖心未填砂存在10 倍水體時(shí)垂直上部衰竭；⑦巖心未填砂存在10 倍水體時(shí)開(kāi)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 未填砂無(wú)水體衰竭實(shí)驗(yàn)

開(kāi)展了垂直上部衰竭、水平衰竭、垂直下部衰竭3 組未填砂無(wú)水體衰竭實(shí)驗(yàn)，3 組衰竭實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒沙龀潭取庥捅葘?duì)比如圖2。

圖2 凝析油采出程度、采出流體氣油比衰竭實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yuǎn)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(dāng)凝析油從頂部采出時(shí)，凝析油參與流動(dòng)相對(duì)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(shí)，凝析油參與流動(dòng)相對(duì)水平衰竭時(shí)容易，同時(shí)凝析油存積到縫洞底部，也會(huì)被攜帶出來(lái)，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(shí)。

4.2 填砂和未填砂衰竭實(shí)驗(yàn)

在縫洞型全直徑巖心的洞中填充粒徑較大的礫石，進(jìn)行垂直上部衰竭和水平衰竭實(shí)驗(yàn)，衰竭實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒沙龀潭取庥捅葘?duì)比如圖3。

圖3 填砂和未填砂巖心衰竭實(shí)驗(yàn)對(duì)比

從圖3 可以看出：無(wú)論是垂直上部衰竭還是水平衰竭，巖心填砂后衰竭實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒沙龀潭雀哂谕N衰竭巖心未填砂時(shí)，這是因?yàn)樘钌昂螅捎诙嗫捉橘|(zhì)界面現(xiàn)象如界面吸附、潤(rùn)濕性等的影響，同時(shí)析出的凝析油被阻擋難以存降到縫洞底部，使各級(jí)壓力下凝析油采出更易。

4.3 未填砂有水體衰竭實(shí)驗(yàn)

縫洞型全直徑巖心存在2、5、10 倍水體時(shí)進(jìn)行垂直上部衰竭實(shí)驗(yàn)，衰竭實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒沙龀潭取庥捅葘?duì)比如圖4。

圖4 未填砂有水體衰竭實(shí)驗(yàn)結(jié)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?yàn)榇嬖谒w時(shí)，在衰竭過(guò)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(jù)部分孔隙空間，對(duì)凝析油和氣都有一個(gè)頂替作用，有利于凝析油的采出，且水體越大，在整個(gè)衰竭過(guò)程中兩種作用越大，每一級(jí)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(shí)采用兩種衰竭速度進(jìn)行垂直上部衰竭實(shí)驗(yàn)，衰竭實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒沙龀潭取庥捅葘?duì)比如圖5。

圖5 相同水體不同衰竭速度凝析氣衰竭實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)的各級(jí)壓力下氣油比和凝析油的采出程度相差不大。可見(jiàn)衰竭速度對(duì)氣油比和凝析油采出程度影響不大。這是因?yàn)榻祲汉螅鲇秃芸炀湍龀鰜?lái)，相態(tài)變化幾乎瞬間完成，所以開(kāi)采速度對(duì)凝析油采出程度無(wú)明顯影響。

5 結(jié)論

（1）全直徑巖心填砂后衰竭實(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒沙龀潭雀哂谖刺钌埃梢?jiàn)多孔介質(zhì)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(dá)到流動(dòng)飽和度后凝析油參與流動(dòng)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(yuǎn)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(shí)驗(yàn)?zāi)鲇筒沙龀潭染哂跓o(wú)水體時(shí)衰竭，而且水體越大，凝析油采出程度越大，可見(jiàn)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(shí)驗(yàn)的凝析油采出程度幾乎相同，可見(jiàn)提高速度對(duì)于提高凝析油的采出程度效果不大。

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