丘東氣田反凝析污染評(píng)價(jià)及解除方法研究

高建軍,韓繼凡,郝 巍,倉(cāng) 輝,徐建紅

(中油吐哈油田公司,新疆 哈密 839009)

丘東氣田反凝析污染評(píng)價(jià)及解除方法研究

高建軍,韓繼凡,郝 巍,倉(cāng) 輝,徐建紅

(中油吐哈油田公司,新疆 哈密 839009)

凝析氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中,地層壓力降低到露點(diǎn)壓力以后,不可避免發(fā)生反凝析現(xiàn)象。凝析液在井筒附近產(chǎn)生附加表皮系數(shù),增加地層中液相的飽和度,降低氣相滲透率,造成反凝析污染,從而使氣井產(chǎn)能下降,影響凝析油、天然氣的采收率。定量評(píng)價(jià)近井地帶反凝析污染對(duì)氣井產(chǎn)能的影響,對(duì)消除近井地帶反凝析污染的方法進(jìn)行了探討。針對(duì)吐哈低滲凝析氣藏開(kāi)發(fā)特點(diǎn),現(xiàn)階段采用水力壓裂可以有效解除丘東氣田反凝析傷害。

凝析氣藏;反凝析污染;表皮系數(shù);飽和度;氣相滲透率;氣井產(chǎn)能;丘東氣田

引 言

由于凝析氣藏中含有以氣態(tài)形式存在的凝析油,在凝析氣井開(kāi)采過(guò)程中,當(dāng)?shù)貙訅毫π∮诼饵c(diǎn)壓力時(shí),將在地層中發(fā)生反凝析現(xiàn)象。隨著凝析氣從儲(chǔ)層深部向井底的連續(xù)流動(dòng),會(huì)在井底附近地層不斷產(chǎn)生反凝析現(xiàn)象,反凝析液積聚在近井地帶而使凝析油飽和度上升,從而使流體流動(dòng)的有效孔隙空間減少,增加氣液滲流阻力,使氣體相對(duì)滲透率降低。同時(shí),凝析液在井筒附近產(chǎn)生附加表皮系數(shù),導(dǎo)致產(chǎn)氣量下降[1-2]。反凝析污染評(píng)價(jià)和解除反凝析污染的方法研究對(duì)有效開(kāi)發(fā)低滲凝析氣藏顯得尤為重要。

1 丘東氣田反凝析污染評(píng)價(jià)

1.1 氣藏概況

丘東氣田是一個(gè)完整的背斜構(gòu)造,自下而上由4套流體性質(zhì)相近、儲(chǔ)層物性相似的氣水系統(tǒng)組成。主力氣藏儲(chǔ)集層巖性主要為含粉砂細(xì)砂巖及中—細(xì)砂巖,較致密,平均孔隙度為 l1.5%,平均滲透率為 12.6×10-3μm2,屬低孔、特低滲儲(chǔ)層。氣藏流體具有以下特點(diǎn):凝析油含量中等,平均為226.3g/cm3;最大反凝析液量較小,平均為4.44%;地露壓差小,為 0.12～2.53 MPa;不含硫,非烴含量少,低于 1.56%。該氣田天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量為 71.35×108m3,凝析油地質(zhì)儲(chǔ)量為 159.93×104t。

丘東氣田開(kāi)發(fā)始于 1998年,采用衰竭方式開(kāi)發(fā)。截至 2009年底,共有采氣井 15口,目前日產(chǎn)氣為 60×104m3/d,累計(jì)產(chǎn)氣 18.55×108m3,采氣速度為 2.93%,采出程度為 26.0%;累計(jì)產(chǎn)油 30.8×104t,凝析油采出程度為 19.26%。

1.2 生產(chǎn)中存在的問(wèn)題

對(duì)于凝析氣藏,當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆抵谅饵c(diǎn)壓力后,將會(huì)出現(xiàn)反凝析現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)單井高壓物性的分析,作出各井定容衰竭過(guò)程中反凝析液量隨壓力變化曲線 (圖 1)。從圖 1中可以看出,隨著壓力下降,反凝析液量占孔隙體積的比例增加,當(dāng)壓力分別為 11、12、13MPa時(shí),各氣井凝析液體積最大,分別為 6.77%、3.90%、3.75%,在此壓力下,凝析油損失將達(dá)最大。丘東氣田最大反凝析壓力在 10～15 MPa左右,凝析液損失率較高。

圖 1 丘東氣田反凝析液量隨壓力變化曲線

丘東氣田經(jīng)過(guò) 10 a的衰竭式開(kāi)發(fā),地層壓力已下降至 13.68MPa,總壓降達(dá) 18.56MPa,已進(jìn)入最大反凝析污染。由于反凝析污染的存在,造成該氣田無(wú)阻流量由最高時(shí)的 177×104m3/d下降為98 ×104m3/d。

1.3 丘東氣田反凝析污染評(píng)價(jià)

國(guó)內(nèi)外普遍采用室內(nèi)長(zhǎng)巖心衰竭實(shí)驗(yàn)、試井解釋和單井?dāng)?shù)值模擬等方法來(lái)進(jìn)行反凝析污染評(píng)價(jià),本次研究采用試井解釋方法。

截至 2009年底,丘東氣田共取得 21井次不穩(wěn)定試井資料,結(jié)合對(duì)反凝析污染發(fā)生的一般性認(rèn)識(shí)可以斷定,目前已投入生產(chǎn)的 14口井均不同程度見(jiàn)到反凝析污染現(xiàn)象。其中,測(cè)試資料齊全可對(duì)比的 3口井因反凝析污染,近井帶氣相滲透率降低37.5%～44.0%,供氣半徑降低 66.17%～88.61%,說(shuō)明丘東氣田已見(jiàn)到明顯的反凝析污染現(xiàn)象。

2 反凝析油飽和度分布規(guī)律及對(duì)產(chǎn)能的影響

2.1 單井模擬近井地帶反凝析油飽和度分布

凝析氣井近井地層凝析污染程度主要決定于反凝析油飽和度的分布[3],通過(guò)建立單井?dāng)?shù)值模型進(jìn)行研究。根據(jù)凝析油氣體系滲流理論,以丘東7井西山窯下氣藏 X4砂組作為代表性儲(chǔ)層,建立單井徑向模型。在歷史擬合基礎(chǔ)上,對(duì)丘東 3井反凝析油飽和度動(dòng)態(tài)分布特征進(jìn)行計(jì)算研究 (圖 2)。計(jì)算結(jié)果表明,近井地帶明顯形成反凝析油飽和度動(dòng)態(tài)分布帶,距井底 10 m以內(nèi)凝析油飽和度達(dá)到7.11%,反凝析污染最嚴(yán)重;距井底 26 m以外凝析油飽和度已降至 2%以下。反凝析污染主要在離井筒 0～10 m區(qū)域內(nèi)。

圖 2 丘東 3井凝析油飽和度與供氣半徑關(guān)系曲線

2.2 反凝析對(duì)氣井產(chǎn)能的影響

氣井生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生反凝析現(xiàn)象時(shí),可用氣井?dāng)M穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能公式計(jì)算未反凝析污染情況下的氣井產(chǎn)能。

氣井生產(chǎn)過(guò)程中在近井地帶發(fā)生反凝析,析出凝析油增加液相飽和度,降低氣相滲透率[4],降低以后氣相的滲透率 (Kgd)。根據(jù) Hawkins表皮系數(shù)定義,當(dāng)氣井存在反凝析動(dòng)態(tài)污染時(shí),可以用反凝析污染表皮系數(shù) so表示:

式中:Kg為無(wú)反凝析污染有效滲透率,10-3μm2;Kgd為反凝析污染有效滲透率,10-3μm2;ra為反凝析污染帶半徑,m;so為反凝析污染表皮系數(shù)。

當(dāng)氣井存在反凝析動(dòng)態(tài)污染時(shí),其產(chǎn)能計(jì)算公式為:

用未發(fā)生反凝析的氣井?dāng)M穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)產(chǎn)能公式與式 (2)相除,可以得到:

式中:qsc為無(wú)反凝析污染時(shí)產(chǎn)氣量,104m3/d;qscd為反凝析污染產(chǎn)時(shí)氣量,104m3/d;pr為地層壓力,MPa;pwf為井底流壓,MPa;Kg為有效滲透率,10-3μm2;h為氣層有效厚度,m;re為泄油半徑,m;rw為井筒半徑,m;T為地層溫度,K;μ為氣相平均黏度,mPa·s;Z為氣相平均壓縮因子;s’為視表皮系數(shù)。

根據(jù)資料齊全可對(duì)比的 3口井測(cè)試資料分析,由于丘東 7井、丘東 25井進(jìn)行壓裂措施改造,因此只對(duì)丘東 3井產(chǎn)能進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明,反凝析污染對(duì)氣井產(chǎn)能的影響比較嚴(yán)重。丘東 3井近井地帶產(chǎn)能僅為無(wú)反凝析動(dòng)態(tài)污染產(chǎn)能的 0.541 2倍,即氣井產(chǎn)能下降 55.88%。

3 解除反凝析污染方法

對(duì)于衰竭式開(kāi)發(fā)凝析氣藏,反凝析污染主要表現(xiàn)為凝析油在地層中滯留,引起地層氣相相對(duì)滲透率大幅度降低。因此,解除近井帶反凝析污染的關(guān)鍵技術(shù)是使凝析油由液相變成氣相,從地層流向井筒,達(dá)到既解除凝析油污染,又提高凝析油采收率的目的。

控制凝析氣井近井地層反凝析油的析出和解除反凝析堵塞,是改善凝析氣井開(kāi)采效果的關(guān)鍵。調(diào)研國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),目前,治理反凝析污染,提高氣井產(chǎn)能的方法主要有注干氣單井吞吐、注二氧化碳、注氮?dú)饣虻獨(dú)馀c干氣混合氣、注甲醇 +干氣 (或氮?dú)?吞吐法、電磁感應(yīng)加熱技術(shù)法和水力壓裂穿透“油環(huán) ”等[5]。

由于受氣源及地面工藝的制約,從油田的實(shí)際生產(chǎn)出發(fā),采用水力壓裂穿透“油環(huán)”的方法解除丘東氣田反凝析污染。

通過(guò)丘東氣田地層內(nèi)凝析油飽和度分布規(guī)律研究認(rèn)為,反凝析主要發(fā)生在離井軸徑向 0～10 m左右的范圍內(nèi),壓力主要損失在該區(qū)域[6]。因此,利用水力壓裂技術(shù)[7],改善近井地帶的滲透性,降低凝析油流動(dòng)臨界飽和度,使近井地帶反凝析油流動(dòng),達(dá)到增產(chǎn)的目的。丘東 25井在發(fā)生反凝析污染后,于 2006年 5月進(jìn)行水力壓裂,壓裂后氣油比從 6 731 m3/t下降至 3 939 m3/t,天然氣產(chǎn)能增加3.0倍,凝析油的產(chǎn)量增加 2.54倍 (表 1)。

表1 壓裂效果統(tǒng)計(jì)

根據(jù)壓前和壓后氣油比上升的規(guī)律,回歸氣油比與時(shí)間的關(guān)系曲線 (圖 3),可以計(jì)算出丘東 25井壓后2.5 a內(nèi),采出的凝析油含量均高于該井不重復(fù)壓裂繼續(xù)生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)量。解除反凝析污染后,累計(jì)多產(chǎn)氣0.46×108m3,多產(chǎn)油 1.26×104t,新增產(chǎn)值 4 461×104元。水力壓裂解除反凝析污染效果明顯。

圖 3 丘東 25井重復(fù)壓裂前后氣油比上升規(guī)律

4 結(jié) 論

(1)衰竭式開(kāi)發(fā)的凝析氣田在生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生反凝析污染是必然的,丘東凝析氣田的反凝析主要發(fā)生在近井地帶 10 m的范圍以內(nèi)。

(2)反凝析污染使丘東 3井近井地帶產(chǎn)能僅為無(wú)反凝析動(dòng)態(tài)污染產(chǎn)能的 0.541 2倍,即產(chǎn)能下降55.88%。

(3)水力壓裂可以很好地提高近井地帶的滲透率,降低凝析油臨界流動(dòng)壓力,從而使原來(lái)聚集的凝析油流出,有效提高氣井產(chǎn)能,壓裂有效期可以達(dá)到 2.5 a。

[1]李士倫 .氣田及凝析氣田開(kāi)發(fā)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004:5-9.

[2]鄭小敏,鐘立軍,等 .凝析氣藏開(kāi)發(fā)方式淺析 [J].特種油氣藏,2008,15(6):59-62.

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[4]姜貽偉,畢建霞,等 .凝析氣井反凝析污染對(duì)產(chǎn)能影響研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2005,27(4):37-40.

[5]潘毅,孫雷,李士倫,等 .凝析氣藏解除反凝析污染、提高氣井產(chǎn)能方法[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2007,29(4):37-40.

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[7]王和琴,等 .橋口地區(qū)凝析氣藏壓裂效果影響因素分析[J].特種油氣藏,2004,11(2):53-55.

Study on evaluation and removal of retrograde condensate damage in Qiudong gas filed

GAO Jian-jun,HAN Ji-fan,HAO Wei,CANG Hui,XU Jian-hong
(Tuha O ilfield Company,PetroChina,Ham i,Xinjiang839009,China)

In the processof developmentof gas condensate reservoir,retrograde condensation has always been inevitable after formation pressure reduced to dew point pressure.Condensate liquid would generate additional skin factor nearwellbore to increase liquid saturation and reduce gas phase permeability,resulting in retrograde condensation damage,thus reducing gaswell productivity and the recovery factor of condensate oil and gas.This paper quantitatively evaluates the impact of retrograde condensation damage near wellbore on gaswell productivity and discusses the methods of removing retrograde condensation damage.The damage of retrograde condensation inQiudong gas field can be effectively removed by hydraulic fracturing according to the developmentperformance of low per meability gas condensate reservoir in Tuha oilfield.

gas condensate reservoir;retrograde condensation damage;skin factor;saturation;gas phase permeability;gas well productivity;Qiudong gas field

TE349

A

1006-6535(2010)02-0085-03

20090402;改回日期20100108

中油天然氣股份有限公司科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目 (2008D-1503-06)

高建軍 (1968-),男,助理工程師,1989年畢業(yè)于長(zhǎng)慶石油學(xué)校石油地質(zhì)專業(yè),現(xiàn)從事油氣田開(kāi)發(fā)綜合研究工作。

審稿專家 柴利文

編輯 姜 嶺