大慶徐深氣田氣藏相態(tài)與滲流機(jī)理研究

曲立才 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)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(diǎn)［1～6］，該次流體相態(tài)［7］及物理化學(xué)性質(zhì)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(zhì)。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(qū)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(yīng)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(shù)、滲透率變化情況等［9，10］。

1 氣田流體相態(tài)及物理化學(xué)性質(zhì)研究

1.1 天然氣PVT性質(zhì)

對升平區(qū)塊、昌德區(qū)塊、汪家屯區(qū)塊共15口井進(jìn)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(xiàn)場提供的天然氣組成較為一致，雙方測試結(jié)果對比性好；15口井中，天然氣組成中CO2含量高的井對應(yīng)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?jǐn)?shù)分別高達(dá)81.95%、86.88%，其次是A8井、B6井，CO2體積分?jǐn)?shù)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(shù) 天然氣偏差系數(shù)的大小主要受地層溫度、壓力、天然氣組成（包括重?zé)N含量和非烴含量）的影響。對15口井進(jìn)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(guān)系測試，得到15口井天然氣偏差系數(shù)對比（見圖1）。由圖1可見，常規(guī)天然氣偏差系數(shù)和酸性天然氣偏差系數(shù)隨壓力的降低，其變化趨勢是一致的，即偏差系數(shù)都是先降低后增加，當(dāng)壓力趨于0時，均有收斂為1的趨勢。同時，天然氣偏差系數(shù)受溫度、壓力、天然氣組成的共同作用，CO2體積分?jǐn)?shù)越高，對應(yīng)的偏差系數(shù)越低，而溫度越高，偏差系數(shù)則越大。由于B9井和B701井天然氣組成中CO2體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他13口井，因此這2口井對應(yīng)的天然氣偏差系數(shù)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(jìn)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(jī)化方法計算得到天然氣飽和含水量，與實際產(chǎn)生數(shù)據(jù)存在較大偏差，因此在條件允許的情況下應(yīng)盡可能進(jìn)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(shù)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(qū)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(diǎn)含水飽和度59%～81%；兩相區(qū)范圍28%～52%；水驅(qū)氣效率58%～79%。

2.2 流速敏感性

通過對各井巖樣進(jìn)行速敏試驗，可以得出：巖樣驅(qū)替速度增加到一定值以后，滲透率都呈現(xiàn)下降趨勢?？傮w上，各井巖樣速敏效應(yīng)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(guān)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(shù)關(guān)系。

2.4 啟動壓力梯度與束縛水飽和度關(guān)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??；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(shù)關(guān)系（見圖2）。

2.5 應(yīng)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(yīng)力敏感性強(qiáng)；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(yīng)力敏感性弱；應(yīng)力敏感性與井深沒有直接關(guān)系?？傊摯卧囼炈脦r樣的滲透率應(yīng)力敏感性均較強(qiáng)（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(guān)系

1）改變圍壓 當(dāng)凈上覆巖壓第2次達(dá)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(jié)果主體表現(xiàn)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(xiàn)為隨升降壓次數(shù)的增加，應(yīng)力敏感性變?nèi)酰?0MPa以上變化更小。因此在開發(fā)過程中可以不考慮裂縫的影響，但是滲透率的值應(yīng)當(dāng)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(yīng)的滲透率值。

2）改變內(nèi)壓 當(dāng)凈上覆巖壓第2次達(dá)到40MPa時，17號樣品砂礫巖巖樣滲透率降到第1次降內(nèi)壓40MPa時的39.8%～53.5%；當(dāng)凈上覆巖壓第2次達(dá)到58MPa時，17號樣品砂礫巖巖樣滲透率降到第1次降內(nèi)壓40MPa時的29.16%～46.32%。所有巖樣試驗結(jié)果主體表現(xiàn)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(fā)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。

圖3 變內(nèi)壓與變圍壓測試滲透率與應(yīng)力變化對比

3 認(rèn)識與結(jié)論

1）大慶徐深氣田部分井區(qū)含有較高的CO2，其天然氣分子量、偏差系數(shù)、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)等都與不含CO2的常規(guī)天然氣性質(zhì)有明顯的不同。

2）大慶徐深氣田天然氣飽和含水量在3.6～5.88g／m3之間，并且測試得出8口井天然氣飽和含水量均隨著壓力升高而降低，溫度越高，氣中含水量越高。測試的8口井地層水飽和含氣量最高的是A8井，總體表現(xiàn)出CO2含量越高，水中含氣量越高，此外還與水礦化度大小有關(guān)。

3）分析了水驅(qū)氣過程中，氣水相滲曲線的一般特征和特殊性，以及影響因素，該氣藏為親水巖石，束縛水飽和度較高，水驅(qū)氣效率大。

4）速敏性評價試驗得到火成巖儲層和砂礫巖儲層都屬于弱速敏性。

5）束縛水飽和度、空氣滲透率與啟動壓力的關(guān)系均呈冪函數(shù)關(guān)系，即隨滲透率的增加和束縛水飽和度的降低，可使啟動壓力大大降低。

6）大慶徐深氣田絕大部分全直徑砂礫巖和火成巖巖樣的應(yīng)力敏感性較強(qiáng)，相對來講，改變內(nèi)壓的應(yīng)力敏感性更強(qiáng)一些。

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