一種新型氣驅(qū)特征曲線的推導(dǎo)及其應(yīng)用研究

李 珂 向祖平 張金慶 郭 勝

(1. 中海油研究總院， 北京 100028； 2. 重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院， 重慶 401331)

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一種新型氣驅(qū)特征曲線的推導(dǎo)及其應(yīng)用研究

李 珂1向祖平2張金慶1郭 勝1

(1. 中海油研究總院， 北京 100028； 2. 重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院， 重慶 401331)

通過調(diào)研渤海地區(qū)不同類型油氣田的氣油相對滲透率試驗(yàn)結(jié)果，分析氣油兩相相對滲透率曲線的非指數(shù)式特征，并討論目前由指數(shù)式Krg/Kro推導(dǎo)的常規(guī)氣驅(qū)特征曲線的局限性。提出一種可以同時(shí)表征指數(shù)型和非指數(shù)型氣油相對滲透率曲線的表達(dá)式，并推導(dǎo)出新的非指數(shù)型氣驅(qū)特征曲線。油田實(shí)例應(yīng)用表明，此新型氣驅(qū)曲線適用性廣，擬合精度均較高，不同時(shí)期預(yù)測的可采儲量結(jié)果一致性較好。

相對滲透率；氣驅(qū)特征曲線；可采儲量

目前的氣驅(qū)特征曲線種類較少，且各曲線通常由基于指數(shù)式的相對滲透率曲線推導(dǎo)而來[1-3]。實(shí)際上，氣油相對滲透率曲線的形態(tài)反映了氣驅(qū)油的滲流特征。對氣油相滲曲線形態(tài)的描述是否準(zhǔn)確，基本決定了相應(yīng)的氣驅(qū)曲線表達(dá)式是否能夠很好地?cái)M合氣驅(qū)油藏生產(chǎn)規(guī)律。通過分析渤海地區(qū)不同油氣田的氣油相對滲透率試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)氣油相對滲透率曲線中的KrgKro值往往只是在兩相滲流區(qū)的中間部分才能用指數(shù)式表示；同時(shí)，由于巖石孔隙結(jié)構(gòu)和滲流特性的不同，油相相對滲透率Kro可能并非呈指數(shù)式下降 ，而是呈先“凸”型下降、后“凹”型下降的規(guī)律。此時(shí)，KrgKro值并不符合指數(shù)式規(guī)律。應(yīng)用常規(guī)氣驅(qū)特征曲線進(jìn)行油氣田生產(chǎn)動態(tài)分析，結(jié)果顯示出生產(chǎn)前期(低氣油比時(shí))無直線段、預(yù)測精度低、擬合效果差以及生產(chǎn)后期(中高氣油比時(shí))曲線上翹等特點(diǎn)，與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)偏差較大。因此，亟待研究一種可以準(zhǔn)確擬合不同氣油比時(shí)期生產(chǎn)數(shù)據(jù)的氣驅(qū)曲線，以更有效地進(jìn)行生產(chǎn)動態(tài)分析和開發(fā)指標(biāo)預(yù)測。

本次研究中，提出一種可以較好描述兩相滲流全過程的相對滲透率曲線，并據(jù)此推導(dǎo)出適用性較廣的新型氣驅(qū)特征曲線。

1 新型氣驅(qū)特征曲線推導(dǎo)

根據(jù)相關(guān)研究[4-7]和實(shí)測相滲分析，認(rèn)為氣油相對滲透率比值隨出口端含氣飽和度的變化可表示為式(1)所示混合三角函數(shù)式：

(1)

其中：

Sgd=[Sge-(Swi+Sgi)][1-(Swi+Sgi)-Sor]

(2)

式中：Kg—— 氣相滲透率，10-3μm2；

Ko—— 油相滲透率，10-3μm2；

Krg—— 氣相相對滲透率,小數(shù)；

Kro—— 油相相對滲透率，小數(shù)；

(Swi+Sgi) —— 包含束縛水飽和度的氣水兩相飽和度，小數(shù)；

Sge—— 出口端含氣飽和度，小數(shù)；

Sor—— 殘余油飽和度，小數(shù)；

Qg—— 產(chǎn)氣量，m3d；

Qo—— 產(chǎn)油量，m3d；

C1、C2、a、b—— 常數(shù)。

式(1)可用于表述圖1所示的非指數(shù)相滲形態(tài)，亦可用于表述原有的指數(shù)式相滲形態(tài)。

圖1 渤海地區(qū)海上油氣田不同類型氣油相對滲透率曲線

在氣驅(qū)穩(wěn)定滲流條件下，氣油兩相滲透率比與氣油產(chǎn)量之間的關(guān)系如式(3)所示[8-10]：

(3)

式中：μo—— 油黏度，mPa·s；

μg—— 氣黏度，mPa·s；

Bo—— 油體積系數(shù)，小數(shù)；

Bg—— 氣體積系數(shù)，小數(shù)。

將式(3)代入式(1)，得到產(chǎn)氣量：

(4)

油田的出口端含氣飽和度、產(chǎn)油量可分別表示為：

(5)

(6)

式中：Boi—— 原油初始體積系數(shù)，小數(shù)；

No—— 原油地質(zhì)儲量，m3；

Np—— 累計(jì)產(chǎn)油量，m3；

J1、J2—— 常數(shù)。

油田的累計(jì)產(chǎn)氣量Gp可表示為：

(7)

將式(2)、(4)、(6)代入式(7)，并進(jìn)行積分，得式(8)：

(8)

式(8)中，C3、C4為常數(shù)。式(8)可改寫為式(9)：

(9)

將式(5)代入式(9)，且兩邊取對數(shù)，得到：

(10)

式(10)中，C3為常數(shù)。當(dāng)C3取值為0時(shí)，可得式(11)：

(11)

式(11)即為新型氣驅(qū)特征曲線表達(dá)式，其中A、B、n為常數(shù)。該氣驅(qū)特征曲線方便實(shí)用，可以較好地描述從低氣油比到高氣油比時(shí)期的氣驅(qū)規(guī)律。

由式(11)推導(dǎo)氣油比Rgo的表達(dá)式：

(12)

(13)

式中:Rgo—— 氣油比，小數(shù)；

式(1) — (11)所提出的思路同樣適用于水驅(qū)或注氣驅(qū)油田的特征曲線推導(dǎo)[11]。具體過程不再贅述。

2 實(shí)例應(yīng)用

B油田位于渤海遼西低凸起中北段，主要含油層系為第三系，屬帶氣頂?shù)膶訝钣筒?。該油田相關(guān)指標(biāo)中，氣頂指數(shù)為2.1，油層滲透率為285×10-3μm2，孔隙度為26.8%，地層原油黏度為0.7 mPa·s。油藏利用氣頂能量開發(fā)，其中典型生產(chǎn)井B-16井自投產(chǎn)以來，累計(jì)產(chǎn)油量為13.04×104m3，含水率小于10%，氣油比為1 596。圖2所示為B-16井生產(chǎn)曲線。

圖2 B-16井生產(chǎn)曲線

低氣油比時(shí)期(2011年，氣油比小于500)，將新型氣驅(qū)曲線與文獻(xiàn)[3]中的常規(guī)氣驅(qū)曲線進(jìn)行擬合效果對比(見圖3(a)、(c))。常規(guī)氣驅(qū)曲線由于尚未出現(xiàn)明顯的直線段，擬合相關(guān)系數(shù)R比較低，預(yù)測至2015年的實(shí)際累計(jì)產(chǎn)油量誤差也較大(見表1、圖3)，預(yù)測可采儲量效果有限。

采用新型氣驅(qū)特征曲線進(jìn)行分析，從表1中可以看出，B-16井在低氣油比時(shí)期的相關(guān)系數(shù)較高(氣油比小于500，n=0.001)，采用低氣油比時(shí)期的數(shù)據(jù)擬合目前累計(jì)產(chǎn)油量的精度較高。由實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)(見圖3(b)、(d))預(yù)測某氣油比條件下可采儲量的效果也相對較好。

圖3 不同氣驅(qū)特征曲線、不同氣油比時(shí)期擬合效果對比圖

氣驅(qū)曲線類型Np∕(104m3)(從低氣油比預(yù)測至氣油比1596)Np∕(104m3)(實(shí)際累計(jì)產(chǎn)油量)NP誤差∕%(從低氣油比預(yù)測至氣油比1596)Nr∕(104m3)(從低氣油比預(yù)測至氣油比20000)Nr∕(104m3)(從目前全生產(chǎn)數(shù)據(jù)預(yù)測至油氣比20000)Nr誤差∕%(低∕高GOR時(shí)期預(yù)測)新型氣驅(qū)曲線12.3文獻(xiàn)[3]氣驅(qū)曲線7.513.05.723.524.02.142.512.620.538.5

3 結(jié) 語

本次研究中，基于氣油兩相相對滲透率試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了氣油相對滲透率KrgKro的非指數(shù)特性，提出一種新型的氣驅(qū)特征曲線，并給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過程。該氣驅(qū)曲線適用性較廣，在天然氣驅(qū)油藏開發(fā)應(yīng)用中，可以較好地對不同相滲形態(tài)下的累計(jì)產(chǎn)氣量、累計(jì)產(chǎn)油量、氣油比等生產(chǎn)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行線性表征。

實(shí)例應(yīng)用表明，新型氣驅(qū)特征曲線可以較好地分析天然氣驅(qū)油及單井的氣驅(qū)開發(fā)全過程。氣驅(qū)表達(dá)式在低氣油比時(shí)即可出現(xiàn)直線段，擬合精度高，預(yù)測效果好。中、高氣油比時(shí)期線性規(guī)律亦比較明顯，不會出現(xiàn)上翹等偏離直線段的現(xiàn)象；低氣油比及中、高氣油比時(shí)期的可采儲量預(yù)測結(jié)果也具有較好的一致性。該氣驅(qū)曲線對此類油田單井生產(chǎn)動態(tài)分析和可采儲量預(yù)測具有較好的參考和應(yīng)用價(jià)值。

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Introduction of a New Type of Gas Flooding Characteristic Curve and Its Application in the Development of Natural Gas Flooding Reservoir

LIKe1XIANGZuping2ZHANGJinqing1GUOSheng1

(1.CNOOC Research Institute, Beijing 100028, China; 2.School of Petroleum and Natural Gas Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China)

In this paper, the non-exponential characteristics of gas oil relative permeability curves are analyzed, and the limitation of theKrgKroconventional exponential gas flooding characteristic curves is also discussed based on the investigation of gas-oil relative permeability tests of different gas-oil fields in Bohai Bay. Then, a kind of expression that can describe exponential or non-exponential relationship is put forward and a new type of non-exponential gas flooding characteristic curve is proposed. Application example shows, this new type of gas flooding characteristic curve is widely adaptable and can forecast the dynamic recoverable reserves with high accuracy in gas-oil fields.

relative permeability; gas flooding characteristic curve; recoverable reserves

2016-10-20

國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題“致密氣滲流規(guī)律與氣藏工程方法”(2016ZX05047-004)；中國石油科技創(chuàng)新基金研究項(xiàng)目“基于裂縫變形機(jī)理的頁巖氣藏體積壓裂水平井流體流動規(guī)律研究”(2015D-5006-0207)

李珂(1980 — )，男，四川南充人，博士，高級工程師，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)。

TE341

A

1673-1980(2017)02-0018-04