數值模擬研究原油脫氣對混相壓力的影響

賴文君 郭 平

西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室， 四川 成都 610500

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數值模擬研究原油脫氣對混相壓力的影響

賴文君 郭 平

西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室， 四川 成都 610500

在注氣驅油中，最小混相壓力MMP是確定注入氣體和原油是否能夠實現混相的重要參數之一。MMP通常采用細管實驗法來確定，花費較大，耗時較長，且必須在壓力高于飽和壓力條件下進行。而針對驅替壓力小于飽和壓力的情況，由于需考慮地層原油脫氣的影響，情況較為復雜，目前還沒有開展對應的細管實驗，因此如何獲取準確的MMP成為關鍵。在對地層流體PVT性質進行擬合的基礎上，建立一維數值模型模擬細管實驗確定MMP，最后，模擬預測不同脫氣程度下原油和注入氣MMP。結果表明：在準確擬合流體PVT參數場的基礎上，利用數值模擬方法建立的細管實驗模型能夠得到可靠的MMP；當驅替壓力大于MMP時，原油采收率隨驅替壓力的增加并無太大變化；原油脫氣程度對MMP有一定的影響，原油脫氣越嚴重，MMP越低。

細管實驗；數值模擬；原油脫氣；混相壓力

0 前言

隨著油藏的開發，地層壓力必然下降，當壓力降到低于飽和壓力時，原油脫氣，此時是否適合開展注氣驅需要進一步研究。確定油藏是否能夠開展混相驅的一個重要的參數是最小混相壓力MMP。而最小混相壓力的確定方法主要有理論計算方法和實驗測定法。理論計算法有經驗公式法、狀態方程法、系線預測法、數值模擬法和多級接觸法，實驗測定法主要有細管實驗法、蒸氣密度法、升泡儀法以及界面張力消失法等[1-10]。目前國內外通用和公認的測定方法是細管實驗法。但是它需要消耗大量的時間和較大的投入。而且，針對驅替壓力低于飽和壓力的情況，需要考慮原油脫氣的影響，目前尚未形成成套的實驗體系。

因此，本文在室內細管實驗數據的基礎上采用數值模擬方法建立細管實驗模型，從而確定最小混相壓力。并在此基礎上對驅替壓力低于飽和壓力下注入氣體和原油的最小混相壓力進行研究，分析原油脫氣程度對最小混相壓力的影響。該方法成功的關鍵在于地層流體PVT擬合質量。

1 室內細管實驗測試

在地層溫度為85 ℃的條件下，參照標準SY/T6573-2003《最低混相壓力細管實驗測定法》[11]，采用事先配置好的原油和注入伴生氣(表1)進行細管實驗，分別測試5個不同的驅替壓力條件下注入1.2倍孔隙體積時對應的原油采收率(表2、圖1)。從細管實驗測試結果數據分析可得到該地層原油與注入伴生氣最小混相壓力為26.65MPa。

表1 實驗用細管相關參數

表2 細管實驗測試結果

圖1 驅替壓力和采收率的關系曲線圖

2 細管實驗模擬

2.1 地層流體PVT擬合

表3 地層流體組成

圖2 地層流體p-T相圖

圖3 CCE實驗相對體積擬合

表4 單次閃蒸氣油比和飽和壓力的實驗、模擬數據對比

圖4 多級脫氣實驗氣油比擬合

圖5 注氣膨脹實驗飽和壓力擬合

2.2 數值模型建立和擬合

表5 注入氣體組成

圖6 細管實驗模擬結果和實驗結果對比圖

3 原油脫氣程度對MMP的影響

室內細管實驗的驅替壓力一般都大于飽和壓力，而針對驅替壓力小于飽和壓力的情況，由于該條件下需考慮地層原油的脫氣，情況較為復雜，目前還沒有開展對應的細管實驗。然而數值模擬的出現為這一問題的解決提供了方法。在上述細管模型基礎上，筆者分別模擬了驅替壓力為8、6、5、4、3、2MPa時對應的采收率，運用相同的方法得到地層原油和注入氣體的MMP(表6)。從表6分析得到，在求取MMP時，當驅替壓力與飽和壓力間差值越大，得到的MMP越小。究其緣由，主要包括兩個方面：一方面，當壓力低于飽和壓力時，地層原油開始脫氣，二者差距越大，原油脫氣越嚴重，當井開始生產時，隨著脫氣程度的增加，地層中氣體更易形成連續相，較早突破，影響原油流動；另一方面，當壓力低于飽和壓力時，較輕氣體首先脫出，而原油中的較重組分比例相對增加，注入氣體需要與更多的原油接觸，才能與原油達到混相，使得混相帶形成的時間滯后，影響驅替效果。

表6 模擬預測結果

4 結論

1)細管實驗是確定最小混相壓力的公認方法，但它耗時長，花費大。采用數值模擬的方法建立細管實驗模型能夠可靠地預測最小混相壓力。

2)最小混相壓力是能否實現混相的重要參數之一。當驅替壓力小于最小混相壓力時，采收率隨驅替壓力的增加而急劇增加，屬非混相驅；當驅替壓力大于最小混相壓力時，采收率隨驅替壓力的增加并無太大的變化，屬混相驅。

3)當壓力低于飽和壓力時，原油開始脫氣，影響注入氣體和原油的最小混相壓力。原油脫氣程度越嚴重，對應的最小混相壓力越低，因此對于可以實現混相驅開發的油藏應盡量在地層壓力高于飽和壓力的情況下開展注氣驅，對于地層壓力低于飽和壓力的油藏，建議先恢復地層壓力到一定程度再注氣開發。

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2015-08-20

國家自然科學基金項目“考慮毛管壓力和吸附影響的CO2-原油非平衡擴散理論及分子動力學研究”(51374179)

賴文君(1990-)，女，四川綿陽人，碩士研究生，主要從事油氣田開發方面的研究。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.013