0 引 言
油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段。渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义。渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数。渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点。随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11]。为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征。
1 渤海油田油藏流体PVT分析
油气藏流体相态特征PVT分析是以油藏流体(油、气)为研究对象,在室内环境下,通过还原地层流体条件和改变地层流体的体积、压力等参数,模拟油藏流体的开发过程,研究油藏流体的相态变化,主要包括油气藏流体取样、样品检查、样品分析、仪器设备的检定校准、实验结果比对5部分。
采用2005-2017年渤海油田的五大开发体系120口探井中的108支黑油样品进行分析。按照黑油油藏的地层原油粘度分类,其中低粘度油样品61支,中粘度油样品18支,高粘度油样品3支,稠油样品26支,可见稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点。本次研究主要针对稠油进行PVT分析。
取得PVT样品之后,由于实验室对海上的具体情况以及在运输过程中是否发生泄漏等都无法清楚地了解,实验室的检测工作只对来样负责,因此,在进行样品分析之前,必须检查样品质量,确保来样为合格样品。PVT样品主要分为井下取样和地面分离器取样。井下PVT样品主要检查取样点压力、含水量和泡点压力;分离器样品主要检查气瓶内压和油样泡点压力,分离器油、气样分别检查合格后,还需进行分离平衡和取样质量检查。
对于已取得的井下样品,经检查合格后,可以直接通过转样将样品转入PVT釜中进行各项分析;对于分离器样品,在进行分析之前,需要通过样品复配将分离器油和分离器气按照一定的比例配制成与地层流体具有相同性质的复合流体,通过高温高压配样器使之混合均匀,以此来模拟地层条件下的地层流体,之后将其转入PVT釜中进行各项分析。对于黑油样品,主要分析实验项目包括单次脱气、多次脱气、恒质膨胀、热膨胀、地层油粘度测定等。
PVT相态分析所用设备除PVT仪外,还需要大量的附属设备,包括高压计量泵、高温高压落球粘度计、高温高压毛细管粘度计、气体流量计、分析天平、大气压力表、气相色谱仪等,可归纳分为五组:高压流体PVT测试装置、动力设备、样品准备装置、高温高压粘度计、GOR测试部分。各种设备的温度、压力、体积等参数的准确度都有特定要求,使用之前均需进行检定、校准。
2 渤海油田稠油油藏流体相态特征实验
根据SY/T 6169-1995《油藏分类》规定:地层原油粘度小于5 mPa·s,属于低粘度油;地层原油粘度在5~20 mPa·s之间,属于中粘度油;地层原油粘度在20~50 mPa·s之间,属于高粘度油;地层原油粘度大于50 mPa·s,属于稠油。本次流体相态特征实验研究只针对渤海油田稠油油藏进行。
2.1 稠油油藏地层原始井流物特征
通过对渤海油田26口稠油油藏原始井流物进行统计分析发现,原始井流物组成特征明显,其中轻质组分C1+N2含量在5.51%~41.66%之间,中间烃(C2-C6)+CO2含量在0.03%~22.81%之间,重质组分 含量在58.01%~91.80%之间。原始井流物特征表现为轻组分含量较高、中间烃含量低、重质组分含量较高的稠油油藏流体组成特征。
将地层流体组成C1+N2、(C2-C6)+CO2、 的数据划在储集层流体三元组成三角图上,如图1所示。全部样品均显示出典型的稠油油藏特征,样品组成点较为集中,说明流体组成具有相似性。
2.2 稠油油藏地层原油单次脱气特征
通过单次脱气实验表明,渤海油田稠油油藏溶解气油比为4.1~37.7 m3/m3(小于250 m3/m3),除JX-C(Ed 3)井、SZ-A(Ed 2)井、PL-A(NmL)井三支样品外,大部分样品的地面油密度分布在0.942 0~0.974 9 g/cm3范围内(介于0.83~0.98 g/cm3之间),体积系数为1.019 0~1.094 0(小于2)。参照GB/T 26981-2011《油气藏流体物性分析方法》分类,该类油藏属于典型的稠油油藏。
分别对渤海油田稠油油藏单次脱气实验得到的溶解气油比、地层体积系数、地层油体积收缩率、地层油密度等参数作分布直方图,并通过Gauss(高斯)函数进行拟合,得到各参数分布规律:
(1)稠油油藏单次脱气溶解气油比集中分布在20.0~25.0 m3/m3之间,并在23.8 m3/m3处达到最大频次(图2)。
(2)稠油油藏单次脱气地层体积系数集中分布在1.030 0~1.085 0之间,并在1.047 5处达到最大频次(图3)。
(3)稠油油藏单次脱气地层油体积收缩率集中分布在3.00%~7.50%之间,并在4.43%处达到最大频次(图4)。
(4)稠油油藏单次脱气地层油密度集中分布在0.915 0~0.940 0 g/cm3之间,并在0.923 2 g/cm3处达到最大频次(图5)。
2.3 稠油油藏地层原油恒质膨胀特征
渤海油田稠油油藏恒质膨胀实验结果显示:渤海油田稠油油藏中未发现地饱压差为负值的油井,说明渤海油田稠油油藏中不存在过饱和油藏;共4支样品的地饱压差为0,说明饱和压力等于原始地层压力,该油藏属于饱和油藏,储集层内的流体为泡点液态烃类;除这4支样品之外,其他油井的地饱压差均为正值,属于未饱和油藏,储集层内只储藏着单相液态烃类。
图6和图7分别为渤海油田稠油油藏恒质膨胀实验饱和压力和地饱压差分布直方图,通过Gauss函数进行拟合,得到各参数分布规律:
(1)稠油油藏恒质膨胀实验饱和压力集中分布在9.00~11.00 MPa之间,并在9.84 MPa处达到最大频次。
(2)稠油油藏恒质膨胀实验地饱压差集中分布在0~3.00 MPa之间,并在1.32 MPa处达到最大频次。
以QHD-B井这一典型稠油油藏为例,得出恒质膨胀P-V关系(图8)。由此可知:该油田稠油恒质膨胀P-V关系曲线存在比较明显的拐点,表明其普通黑油性质明显。拐点之前,随着压力的降低,相对体积急剧增大,说明在饱和压力以下,该油田稠油表现出很强的弹性膨胀能力;拐点后曲线走势较为平缓,相对体积随压力的变化趋稳,说明在饱和压力以上,该油田稠油弹性膨胀能力较弱,符合黑油油藏流体普遍特征。
2.4 稠油油藏地层原油粘度特征
分析渤海油田典型稠油油藏QHD-B井粘度与压力变化特征,由粘度-压力曲线可知(图9):从地层压力以上黏度开始降压,到饱和压力之前,随着各级压力的不断降低,粘度呈现均匀降低的趋势,并在泡点压力处达到最低值,这是因为在泡点压力以上,原油呈单一液相存在,粘度降低的现象符合液体降压减粘的普遍规律;然而,当压力降低到泡点压力以下,随着每一级压力的下降,原油粘度急剧增大,这是因为泡点以下油品开始脱气,随着轻质组分的不断分离脱出,原油粘度明显增加。总之,QHD-B井稠油油藏粘度-压力变化趋势符合黑油油藏特征。
据渤海油田稠油油藏地层粘度数据作出分布直方图,并用高斯函数拟合发现,稠油油藏原油粘度集中在55.00 ~500.00 mPa·s,并在208.33 mPa·s处达到最大频次(图10)。同时,依据SY/T 6169-1995《油藏分类》规定,PL-A(NmL)井黑油样品地面脱气原油粘度高达26 980.00 mPa·s(大于10 000 mPa·s),属于特稠油范畴。据渤海油田稠油油藏地层与饱和压力下原油粘度差数据作出分布直方图,并用高斯函数拟合发现,油藏地层与饱和压力下原油粘度差主要集中在0~75 mPa·s,并在38.13 mPa·s处达到最大频次(图11)。
2.5 稠油油藏地层原油典型相图模拟计算
渤海油田QHD-B井属于典型的稠油黑油油藏,基于其一系列PVT参数,并通过PVTsim软件模拟得到相图(图12)。在所有油藏流体中,黑油的相图包络区是最宽的,QHD-B井样品的相图显示出典型的低收缩黑油相图特征:在泡点线附近,等液量线疏而远;临界点C(临界温度为584.78℃,临界压力为62.49 bar)处于包络线右侧,与低粘、中粘、高粘油藏的临界点位置相比,临界压力低而临界温度高;地层温度为51.0℃,处于泡点线一侧,离C点较远,在露点线附近液体含量等值线分布较密、且较均匀。
图12 渤海油田QHD-B井稠油油藏流体P-T相图
3 结 论
渤海油田的稠油油藏分布广泛,通过与其他类型常规油油藏对比,总结渤海油田稠油油藏具有以下特点:
(1)油层埋藏浅,地层压力及温度低。渤海油田稠油样品深度分布在700.6~2 071.0 m之间,由于稠油油藏埋藏浅,其地层压力及温度较低。
(2)气油比低,饱和压力低。渤海油田稠油样品气油比分布在4.1~37.7 m3/m3,饱和压力分布在1.33~14.90 MPa。因为稠油油藏在形成过程中产生了生物降解作用和氧化作用,并在次生运移过程中天然气和轻质组分逸散,所以一般稠油油藏具有饱和压力低和气油比低的特点。
(3)重质组分含量高,密度大,粘度高。渤海油田稠油与低粘油的重要区别是其烃类组分上的差异。渤海油田稠油的 组分含量为58.01%~91.80%,因此密度大、粘度高。渤海油田稠油的原油密度分布在0.900 2~0.966 5 g/cm3,原油粘度分布在55.37~8 024.30 mPa·s范围内。
本研究基于渤海油田已发现和在生产油气藏类型,选择具有代表性的黑油稠油油藏对其进行相态特征PVT实验研究,可为渤海油田勘探、开发和生产服务提供科学依据。
The authors have declared that no competing interests exist.
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2013
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
渤海油田稠油油藏开发现状和技术发展方向
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2013
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
组分模型在高挥发性油藏中的应用:以渤海S油田为例
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2010
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
组分模型在高挥发性油藏中的应用:以渤海S油田为例
1
2010
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
渤海稠油油田高含水期储层物性变化规律研究
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2014
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
渤海稠油油田高含水期储层物性变化规律研究
1
2014
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
大庆油田F区块油藏流体物性及产能影响因素分析
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2015
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
大庆油田F区块油藏流体物性及产能影响因素分析
1
2015
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
F 区块挥发性油藏流体特征及影响因素分析
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2015
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
F 区块挥发性油藏流体特征及影响因素分析
1
2015
... 油藏流体相态的实验研究,对油藏储量计算、油田开发设计、动态分析、油井管理、提高采收率和油藏的数值模拟都有非常重要的意义[1,2,3],是认识油藏、管理油藏乃至改造油藏的重要手段.渤海油田是目前我国海上最大的油田[4,5],研究油藏流体相态特征,对于高效开发渤海油田具有重要的意义.渤海油田主要以黑油油藏为主,挥发油油藏和凝析气藏占少数.渤海油田黑油油藏的原油粘度跨度较大,低粘油、中粘油、高粘油、稠油均有涉及[6,7,8],稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点.随着渤海油田的勘探开发,油气当量已经上产3 000×104 m3,而在油田勘探开发阶段,油藏流体PVT实验测试数据对油田储量计算、油藏数值模拟等起到重要的作用[9,10,11].为更好地服务于渤海油田勘探、开发和生产,采用油藏流体PVT分析技术,分析渤海油田稠油油藏相态特征. ...
