大慶徐深氣田氣藏相態與滲流機理研究

2015-12-04 01:34:48曲立才中石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院黑龍江大慶163712

長江大學學報(自科版) 2015年23期

曲立才（中石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶163712）

針對大慶徐深氣田屬于低滲透礫巖、火成巖氣田特點［1～6］，該次流體相態［7］及物理化學性質試驗研究所用樣品是興城、升平、汪家屯和昌德等氣藏15口井（其中包括2口高含CO2氣井）的天然氣氣樣，研究了其壓力、體積、溫度、飽和水氣量和地層水高壓物性等性質。長井段取心全直徑特殊分析所用樣品取自大慶油田徐深氣田不同區塊，共17個，全直徑巖樣75個，包括火成巖、砂巖以及含砂礫巖。所有巖樣孔隙度為2.15%～18.39%，空氣滲透率是0.0102～27.81mD。全直徑分析主要研究了水氣相對滲透率、流速敏感性、應力敏感性［8］、束縛水條件下氣的啟動壓力梯度和覆壓下的孔隙度、壓縮系數、滲透率變化情況等［9，10］。

1 氣田流體相態及物理化學性質研究

1.1 天然氣PVT性質

對升平區塊、昌德區塊、汪家屯區塊共15口井進行PVT（壓力、體積、溫度）測試。這15口井的地層溫度在105～140oC之間，地層壓力在22～42MPa之間。

1）組成及分子量 15口井PVT測試與現場提供的天然氣組成較為一致，雙方測試結果對比性好；15口井中，天然氣組成中CO2含量高的井對應的天然氣分子量也高；B9井和B701井均為高含CO2氣井，CO2體積分數分別高達81.95%、86.88%，其次是A8井、B6井，CO2體積分數分別為25.07%、14.96%，分子量隨CO2含量的增加而增加。

2）偏差系數天然氣偏差系數的大小主要受地層溫度、壓力、天然氣組成（包括重烴含量和非烴含量）的影響。對15口井進行了3個不同溫度（地層溫度、地層溫度－30℃、地層溫度－60℃）下的壓力體積關系測試，得到15口井天然氣偏差系數對比（見圖1）。由圖1可見，常規天然氣偏差系數和酸性天然氣偏差系數隨壓力的降低，其變化趨勢是一致的，即偏差系數都是先降低后增加，當壓力趨于0時，均有收斂為1的趨勢。同時，天然氣偏差系數受溫度、壓力、天然氣組成的共同作用，CO2體積分數越高，對應的偏差系數越低，而溫度越高，偏差系數則越大。由于B9井和B701井天然氣組成中CO2體積分數遠遠高于其他13口井，因此這2口井對應的天然氣偏差系數明顯低于其他井（見圖1）。

1.2 飽和含水、氣量測試

對興城、升平、汪家屯和昌德等氣藏8口井，即C2－1井、A1－1井、A902井、A8井、B6井、B5井、D1井、A6－2井進行了天然氣飽和含水、氣量的測試。

在原始地層溫度、壓力下，8口井中天然氣飽和含水量最高的是A902井為5.88g／m3；其次為 A6－2井、B6井，分別為5.74、5.32g／m3；最低的是 D1 井為3.60g／m3。這主要是因為A902井在這8口井中地層溫度最高為151℃，地層水礦化度最低。8口井天然氣飽和含水量均隨著壓力的升高而降低。同時，筆者還采用基于水蒸汽的飽和蒸汽壓法和基于算圖的計算機化方法計算得到天然氣飽和含水量，與實際產生數據存在較大偏差，因此在條件允許的情況下應盡可能進行試驗測試。

地層水中天然氣含量受儲層溫度、壓力、天然氣組成、地層水含鹽量等因素的綜合影響，徐深氣田地層水礦化度較低，飽和含氣量均相對較高，在3.68～11.61m3／m3之間，CO2含量高的井，水中溶解氣量也相對較高。

圖1 15口井天然氣偏差系數的對比

2 長井段取心全直徑特殊分析

2.1 水氣相對滲透率

礫巖和火成巖主要相滲特征基本相似，束縛水飽和度26%～53%，水驅氣束縛氣飽和度11%～25%；束縛水下的氣相相對滲透率較低，為0.1～0.2mD，束縛氣下的水相相對滲透率0.2～0.6mD；等滲點含水飽和度59%～81%；兩相區范圍28%～52%；水驅氣效率58%～79%。

2.2 流速敏感性

通過對各井巖樣進行速敏試驗，可以得出：巖樣驅替速度增加到一定值以后，滲透率都呈現下降趨勢。總體上，各井巖樣速敏效應不明顯，由速敏造成的滲透率損害率范圍為1.29%～19.73%，滲透率損失較小，因此速敏性弱。

2.3 空氣滲透率與啟動壓力梯度關系

由50塊全直徑巖樣試驗研究表明，儲層滲透率對啟動壓力梯度有明顯的影響。隨著巖石空氣滲透率的降低，啟動壓力梯度增大；隨著巖石空氣滲透率越小，啟動壓力梯度越大，空氣滲透率與啟動壓力梯度呈冪函數關系。

2.4 啟動壓力梯度與束縛水飽和度關系

全直徑巖樣試驗研究表明，束縛水飽和度對啟動壓力梯度有明顯的影響。隨著巖石束縛水飽和度增大，啟動壓力梯度增大；隨著巖石束縛水飽和度減小，啟動壓力梯度也減小；由試驗研究可以得到束縛水飽和度與啟動壓力梯度的冪函數關系（見圖2）。

2.5 應力敏感性研究

隨著凈上覆巖層壓力的增加，巖樣的滲透率明顯下降，特別是在凈上覆巖層壓力變化初始階段，滲透率下降的速度很快，滲透率應力敏感性強；而在凈上覆巖層壓力變化后期，滲透率的下降趨于平緩，滲透率應力敏感性弱；應力敏感性與井深沒有直接關系。總之，該次試驗所用巖樣的滲透率應力敏感性均較強（見圖3）。

圖2 全直徑巖樣束縛水飽和度與啟動壓力梯度的關系

1）改變圍壓當凈上覆巖壓第2次達到40MPa時，53號火成巖巖樣滲透率降到第1次加壓時的4.1%～67.3%。所有巖樣試驗結果主體表現為兩類：一類是滲透率越高者越敏感，說明高滲的主要原因是裂縫；另一類滲透率越高者越不敏感，說明主要是孔隙大造成的。均表現為隨升降壓次數的增加，應力敏感性變弱，30MPa以上變化更小。因此在開發過程中可以不考慮裂縫的影響，但是滲透率的值應當選用試井滲透率的值，即在原始條件下已有30MPa以上的凈上覆壓力對應的滲透率值。

2）改變內壓當凈上覆巖壓第2次達到40MPa時，17號樣品砂礫巖巖樣滲透率降到第1次降內壓40MPa時的39.8%～53.5%；當凈上覆巖壓第2次達到58MPa時，17號樣品砂礫巖巖樣滲透率降到第1次降內壓40MPa時的29.16%～46.32%。所有巖樣試驗結果主體表現為兩類：一類是滲透率越高者越敏感，說明高滲的主要原因是孔隙發育，顆粒小而均勻；另一類滲透率越高者越不敏感，說明主要是顆粒大而存在大孔洞造成的。