井組注氣提高采收率數(shù)值模擬研究

1、文72-467井組注氣提高采收率數(shù)值模擬研究 摘要：文南油田已動(dòng)用的地質(zhì)儲(chǔ)量中，滲透率小于20×10-3m2的低滲透儲(chǔ)層的地質(zhì)儲(chǔ)量有1747×104t，占全油田儲(chǔ)量的27.24%。這部分儲(chǔ)層注水困難、井況較差、且油井產(chǎn)量低。針對(duì)低滲透油藏，“注氣開發(fā)”是國內(nèi)外最為行之有效的開采方法；本文針對(duì)文南油田文72-467注氣井組的地質(zhì)特征，利用多組分模型軟件，完成了三維地質(zhì)模型的建立，生產(chǎn)歷史擬合和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)等。該油藏通過注天然氣開采，能大幅度地提高該區(qū)塊的原油采收率。關(guān)鍵詞：注氣；提高采收率；數(shù)值模擬；低滲透；組分模型中圖分類號(hào)：TE*.* 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1油田地質(zhì)概況文南油田位于

2、東濮凹陷中央隆起帶文留構(gòu)造南部次級(jí)地塹內(nèi)，是一個(gè)異常高壓、低滲、高飽和的復(fù)雜斷塊油氣藏。主要含油層位為下第三系沙河街組沙二下、沙三上和沙三中亞段，共分28個(gè)砂層組。油藏埋藏深度2210-3800m之間。自1983年以來，陸續(xù)投入開發(fā)了8個(gè)斷塊區(qū)共26個(gè)開發(fā)單元，動(dòng)用含油面積46.2km2，動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量6413×104t，標(biāo)定可采儲(chǔ)量1694×104t，標(biāo)定采收率26.42%。文南油田已動(dòng)用的地質(zhì)儲(chǔ)量中，滲透率大于100×10-3m2的地質(zhì)儲(chǔ)量有1005×104t占全油田儲(chǔ)量的15.67%；大于50×10-3m2的地質(zhì)儲(chǔ)量有1423×

3、;104t，占全油田儲(chǔ)量的21.5%。滲透率在20-50×10-3m2的地質(zhì)儲(chǔ)量有2238×104t，占全油田儲(chǔ)量的34.9%。滲透率小于20×10-3m2的地質(zhì)儲(chǔ)量有1747×104t，占全油田儲(chǔ)量的27.24%。這部分儲(chǔ)量注水難，見效難，井況差，油井產(chǎn)量低，同時(shí)這部分的潛力大。怎樣開發(fā)這部分儲(chǔ)量是個(gè)重大的科研課題。通過反復(fù)論證，最終確定以文72-467井組作為作為其中一個(gè)先導(dǎo)試驗(yàn)井組。數(shù)值模擬研究的區(qū)塊向東北方向延伸到文72-453井，西南方向延伸到接近文72-494井處，如圖1所示。確定注氣井為文72-467井，注氣層位沙三中7-9砂組，注氣井段：

4、3534.2-3684.6米，注氣井段射開油層24層，厚度35.8米。圖1 文72-467井組數(shù)值模擬研究的范圍文72-467井組位于文72塊沙三中油藏的中部，井組主要開發(fā)層位為沙三中7-9砂組，其次為沙三中2、5、6、10砂組，原始地層壓力為4766MPa，壓力系數(shù)為1.381.89之間，目前沙三中7-9砂組地層壓力為44.35MPa，井組包括一線井有文72-461、文72-463、文72-471、文72-483、文72-453井，二線井包括文72-491、文72-473、文72-495等井。2地層流體相態(tài)參數(shù)擬合PVT擬合的目的是用狀態(tài)方程型相態(tài)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)室所做的恒組分膨脹、多次接觸脫

5、氣實(shí)驗(yàn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算擬合，得到可代表真實(shí)儲(chǔ)層流體特性的狀態(tài)方程參數(shù)1。這些參數(shù)是組分模型中油、氣性質(zhì)計(jì)算的基礎(chǔ)，用于組分模擬研究27。本次研究利用多組分模型的相態(tài)模擬分析軟件對(duì)文72-467井組的高壓PVT實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算。其井流物組份組成見表1，單次閃蒸實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)見表2。恒組成膨脹實(shí)驗(yàn)和擬合數(shù)據(jù)對(duì)比見表3、圖2和圖3?？梢钥闯鼋祲哼^程中體系和液相的相對(duì)體積變化擬合程度良好。表1 文72-467井原始井流物組份組成表組分名稱摩爾組成組分名稱摩爾組成N20.0011iC40.0092CO20.0024nC50.0127C10.6580iC50.0124C20.0693C60.0147C30

6、.0371C7+0.1641nC40.0190表2 文72-467井單次閃蒸實(shí)驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)參 數(shù)實(shí)驗(yàn)擬合誤差氣油比(m3/m3)451.8451.6940.00235%地層原油密度(g/cm3)0.54370.553771.85212%地面脫氣油密度(g/cm3)0.80730.805212.58887%飽和壓力(MPa)43.9343.9290.00023%圖1 恒組成膨脹實(shí)驗(yàn)體系相對(duì)體積擬合表3 恒組成膨脹實(shí)驗(yàn)和擬合數(shù)據(jù)對(duì)比表壓力（MPa）體系相對(duì)體積液相相對(duì)體積實(shí)驗(yàn)值擬合值實(shí)驗(yàn)值擬合值65.350.93370.9425100.00100.0062.760.93940.9480100.001

7、00.0060.800.94400.9523100.00100.0058.840.94890.9569100.00100.0056.880.95470.9616100.00100.0054.920.96010.9666100.00100.0052.960.96640.9719100.00100.0050.990.97270.9774100.00100.0048.030.97940.9863100.00100.0047.070.98690.9894100.00100.0045.110.99480.9959100.00100.0043.931.00001.0000100.00100.0043.88

8、1.00031.000399.0499.7143.841.00101.000597.9199.4743.311.00451.003794.7596.5642.191.01301.010890.0091.4240.251.02961.024382.2384.5836.501.07191.056372.7675.0434.381.09831.078868.5770.6831.551.14131.115563.4365.3628.631.19741.164258.2860.1425.611.27191.231254.2054.7222.621.36881.322349.1049.1320.961.4

9、4001.388449.5545.88圖2 恒組成膨脹實(shí)驗(yàn)液相相對(duì)體積擬合圖3 等容衰竭實(shí)驗(yàn)氣相壓縮因子擬合等容衰竭實(shí)驗(yàn)和擬合數(shù)據(jù)對(duì)比見表4、圖4和圖5。可以看出衰竭過程中氣相的壓縮因子和液相的相對(duì)體積變化擬合程度良好。多次接觸脫氣實(shí)驗(yàn)和擬合數(shù)據(jù)對(duì)比見表5、圖6和圖7?？梢钥闯雒摎膺^程中體系的氣油比和原油體積系數(shù)擬合程度良好。圖4 等容衰竭實(shí)驗(yàn)液相相對(duì)體積擬合圖5 多次接觸脫氣實(shí)驗(yàn)氣油比擬合圖6 多次接觸脫氣實(shí)驗(yàn)原油體積系數(shù)擬合表4 等容衰竭實(shí)驗(yàn)和擬合數(shù)據(jù)對(duì)比表壓力（MPa）氣相壓縮因子液相相對(duì)體積實(shí)驗(yàn)值擬合值實(shí)驗(yàn)值擬合值43.93-1.0020100.00100.00038.251.0296

10、0.912380.6582.28532.380.96120.847273.3373.51326.520.91550.803567.6867.43620.590.89030.783363.2862.35314.710.88670.794459.6457.7419.810.90030.832256.4653.9865.910.92240.880854.1350.9492.940.94640.928452.5148.4431.440.96130.956451.3046.962表5 多次接觸脫氣實(shí)驗(yàn)和擬合數(shù)據(jù)對(duì)比表壓力（MPa）氣油比（m3/m3）原油體積系數(shù)實(shí)驗(yàn)值擬合值實(shí)驗(yàn)值擬合值43.93460.

11、7480.512.4362.35734.25314.1272.271.9651.79332.38235.4246.331.7861.72426.52192.9181.631.6491.55520.59131.8130.501.5411.42214.7191.388.241.4531.3129.8158.357.181.3751.2305.9135.234.171.3191.1682.9415.916.511.2791.1193油藏模型及儲(chǔ)量擬合根據(jù)地質(zhì)研究成果，本次模擬研究的主要對(duì)象是砂三中7號(hào)層、砂三中8號(hào)層和砂三中9號(hào)層三個(gè)主力層位，其中：砂三中7號(hào)層分為兩個(gè)小層，砂三中8號(hào)層分為兩個(gè)小層

12、，砂三中9號(hào)層分為三個(gè)小層。為此，在數(shù)值模擬網(wǎng)格劃分中，縱向上劃分為七個(gè)網(wǎng)格，并形成一套變深度的網(wǎng)格系統(tǒng)。平面上網(wǎng)格方向基本與構(gòu)造長(zhǎng)軸保持一致，網(wǎng)格數(shù)目總計(jì)為68×46×7=21896。網(wǎng)格參數(shù)場(chǎng)是根據(jù)地質(zhì)研究成果提供的地質(zhì)模型參數(shù)經(jīng)插值得到，其中有效滲透率參數(shù)場(chǎng)通過數(shù)值模擬歷史擬合研究工作而被修正。模型中初始化形成的參數(shù)場(chǎng)是否能代表實(shí)際油氣藏情況，儲(chǔ)量是重要標(biāo)志之一。多組分模型綜合地質(zhì)、測(cè)井和油藏工程分析資料，對(duì)某些不確定參數(shù)進(jìn)行修正，計(jì)算的儲(chǔ)量與原始地質(zhì)儲(chǔ)量等各項(xiàng)參數(shù)都有比較好的吻合，見表6。表6 文72-467井組數(shù)值模擬區(qū)域儲(chǔ)量擬合參數(shù)層位原油地質(zhì)儲(chǔ)量擬合儲(chǔ)量（10

13、4×m3）（104×t）（104×m3）砂三中716.039719.868319.86827砂三中88.296810.277210.27719砂三中940.793550.530850.53080合計(jì)65.130080.676380.676264油田開發(fā)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)在完成油氣藏地質(zhì)模型的建立，流體PVT相態(tài)計(jì)算，油、氣、水三相相對(duì)滲透率和毛細(xì)管壓力的確定，儲(chǔ)量擬合和歷史擬合以后，就可以展開針對(duì)不同的開發(fā)方式，開發(fā)速度，開發(fā)井網(wǎng)和開發(fā)層系進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模擬工作。從數(shù)值模擬研究的任務(wù)出發(fā)，針對(duì)文南油田文72-467注氣井組，設(shè)計(jì)了20個(gè)注富化天然氣驅(qū)開采方案；開始注氣時(shí)間為2

14、002年1月1日，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)至2015年12月31日。文72-467注氣井的日注氣水平分別為：2、3、4和5萬方，注富化天然氣的組成見表7。預(yù)測(cè)方案編號(hào)分別為F01F20，具體參數(shù)見表6，其模擬計(jì)算結(jié)果見表8。表7 富化天然氣的組成擬組分名稱擬組分組成加入液化氣摩爾百分?jǐn)?shù)開封氣液化氣02468N2 toC190.53500.430090.535088.732986.930885.128783.3266CO2toC28.332019.11008.33208.54768.76318.97879.1942C3 toNC41.072073.77001.07202.52603.97995.43396.88

15、78FC5toFC60.05406.69000.05400.18670.31940.45220.5849C07toC170.00700.00000.00700.00690.00670.00660.0064C18+0.00000.00000.00000.00000.00000.00000.0000對(duì)各方案的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合分析之后，建議以方案F016的開發(fā)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)文南油田文72-467注氣井組進(jìn)行開發(fā)；在方案F016中，日注氣量為5萬方，注入氣源為“開封氣”。表8 文72-467井組數(shù)值模擬開發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)方案編號(hào)累積產(chǎn)油（104×m3）采出程度（%）增加富化度增產(chǎn)油量（104

16、15;m3）增加注氣量增產(chǎn)油量（104×m3）F00121.2782426.37483-F00221.3744826.494130.09624-F00321.4697226.612180.19148-F00421.5564426.719670.27820-F00521.6164326.794030.33819-F00624.0404929.79870-2.76225F00724.1058229.879680.065332.73134F00824.1886029.982290.148112.71888F00924.2850730.101870.244582.72863F01024.39

17、75830.241320.357092.78115F01126.3152932.61837-5.03705F01226.4533032.789430.138015.07882F01326.6045132.976860.289225.13479F01426.6809933.071660.365705.12455F01526.8217733.246150.506485.20534F01627.7405934.38506-6.46235F01728.0995234.829950.358936.72504F01828.2704635.041840.529876.80074F01928.4316335.

18、241610.691046.87519F02028.5998735.450160.859286.983445數(shù)值模擬研究結(jié)論l 針對(duì)低滲透（和特低滲透）油藏，“注氣開發(fā)”是國內(nèi)外最為行之有效的開采方法；文南油田文72-467注氣井組油藏注富化天然氣驅(qū)開采，能大幅度地提高該區(qū)塊的原油采收率；l 數(shù)值模擬研究結(jié)論表明：隨著注氣強(qiáng)度（或注氣量）的增加，累積產(chǎn)油量和原油的采出程度均會(huì)有較大幅度的增加，即注氣強(qiáng)度（或注氣量）是最為敏感的控制參數(shù)；l 數(shù)值模擬研究結(jié)論還表明：隨著注入天然氣富化度的增加，累積產(chǎn)油量和原油的采出程度只有較小幅度的增加，即注入天然氣富化度不是敏感的控制參數(shù)。參考文獻(xiàn)：1 張茂林

19、，俞高明. 油氣體系擬組分相平衡及物性參數(shù)計(jì)算J. 天然氣工業(yè)，1988, 8（4）：26322 張茂林，吳清松等. 毛細(xì)管壓力影響油氣體系相平衡的理論研究與應(yīng)用J. 天然氣工業(yè)，2000，20（5）：53563 張茂林，俞高明等.凝析油氣藏?cái)M組分?jǐn)?shù)值模擬方法J.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1991，13（2）：38474 梅海燕，孔祥言等. 油氣烴類體系氣液固三相相平衡計(jì)算J. 天然氣工業(yè)，2000，20（3）：75785 梅海燕，孔祥言等. 預(yù)測(cè)石蠟沉積的熱力學(xué)模型J. 石油勘探與開發(fā)，2000，27（1）：84866 張茂林，孫良田等.凝析油氣藏K值多組分模型數(shù)值模擬方法J.石油學(xué)報(bào)，1991，1

20、2（1）：60667 張茂林，孫良田等.分?jǐn)?shù)步長(zhǎng)算法在K值多組分模型中的應(yīng)用J.天然氣工業(yè)，1991，11（4）：5156（編輯 *）文72-467井組注氣提高采收率數(shù)值模擬研究*摘要：文南油田已動(dòng)用的地質(zhì)儲(chǔ)量中，滲透率小于20×10-3m2的低滲透儲(chǔ)層的地質(zhì)儲(chǔ)量有1747×104t，占全油田儲(chǔ)量的27.24%。這部分儲(chǔ)層注水困難、井況較差、且油井產(chǎn)量低。針對(duì)低滲透油藏，“注氣開發(fā)”是國內(nèi)外最為行之有效的開采方法；本文針對(duì)文南油田文72-467注氣井組的地質(zhì)特征，利用多組分模型軟件，完成了三維地質(zhì)模型的建立，生產(chǎn)歷史擬合和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)等。該油藏通過注天然氣開采，能大幅度地提高該區(qū)塊的原油采收率。關(guān)鍵詞：注氣；提高采收率；數(shù)值模擬；低滲透；組分模型The Numerical Simulation Research of Enhancing Oil Recovery by Gas Injectionon Wen 72-467 Well GroupAbstract The low permeable stratum, in which the permeability is lower than 20×10-3m2, contains 1747×104t OOIP, about 27.24 percent of the Wennan