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1、油气藏流体高压物性的 勘探开发研究院 2013年4月 前 言 油气藏流体高压物性分析的目的是研究和确定 模拟开采条件下油气藏流体的相态和性质。为达此目 的，首先要针对不同类型的油气藏，以合适的方法取 得能代表地层流体的样品，然后在实验室模拟各种开 采过程，以得到准确可靠的高压物性数据。这些数据 是合理管理油气藏的基础，评价油气藏、计算油气藏 的储量、制订最佳开发方案、采油工艺研究都需要这 些数据。 前 言 实验室进行油气藏流体高压物性取样、分析 和数据处理的主要依据是石油天然气行业标准: SY/T5154-1999油气藏流体取样方法 SY/T5542-2000地层原油物性分析方法 SY/T55
2、43-2002凝析气藏流体物性分析方法。 提 纲 1 油气藏流体的类型 2 油气藏流体取样 3 油气藏流体高压物性分析 4 油气藏流体物性资料的应用 1 油气藏流体的类型 在地层及地面条件下，油气藏流体的性 质决定于其组成和体系的温度、压力。其中 ，油气藏流体的组成是决定其性质的内在的 、根本性的原因，体系的温度和压力是决定 其性质的外部原因。 1 油气藏流体的类型 根据地层温度在油气藏流体相图中 的位置，可以把油气藏流体分为干气、 湿气、凝析气、挥发油和黑油。 地层温度高于临界温度的油气藏属 于气藏，否则属于油藏。 1 油气藏流体的类型 油气藏流体的典型相图 温 度 压 力 1：干气 2：湿
3、气 3：凝析气 4：挥发油 5：黑油 C：临界点 AC：露点线 BC：泡点线 Tm：临界凝析温度 Pm：临界凝析压力 油 藏气 藏 C A B 12 3 45 Tm Pm 1 油气藏流体的类型 地层温度高于临界凝析温度的气藏为干气藏 或湿气藏。干气的分离器条件位于气相区。湿气 的分离器条件位于相包络线以内的两相区，分离 器内会形成一些凝析液。 地层温度介于临界温度和临界凝析温度之间的 气藏为凝析气藏。在衰竭式开采过程中，当地层 压力降到露点压力以下时会在地层中反凝析出液 体，采出井流物的气油比增加。地层中形成的这 部分凝析液流动性差，难以开采。 1 油气藏流体的类型 挥发性油藏的地层温度略低于
4、流体的 临界温度，因此又称为近临界油藏。由于 在临界点附近，等液量线相当密集，地层 压力略低于泡点压力时就会有大量油挥发 ，收缩性很大。其典型的分离器条件位于 低等液量线上。 黑油油藏是最常见的油藏类型。其分 离器条件位于较高的等液量线上。 2 油气藏流体取样及样品检查 在油气田开发过程中，油气藏流体的取样 越早越好。当地层压力降到原始饱和压力以下 地层中的油气藏流体就形成了油、气两相。这 时，流入井中的油、气两相的摩尔比，一般不 会等于地层中形成的两相的摩尔比，从而无法 取到有代表性的样品。 2 油气藏流体取样及样品检查 应尽量选取符合下列条件的井取样： 1)井底压力高于预计的原始饱和压力。
5、 2)不产水或产水率不超过5%。 3)油气流稳定，没有间歇现象。 4)采油（气）指数在周围井中相对较高，在较小生产压差 下能达到稳定生产。 5)气油比及地面原油密度在周围井中有代表性。 6)井口量油测气设备齐全可靠，流程符合取样要求。 7)水泥封固井段层间无串槽。 8)最好为自喷井。 2.1 取样井的选择条件 2 油气藏流体取样及样品检查 对预计的油气藏流体原始饱和压力低于地层压力而高于 正常生产时的井底压力的油气藏，当井底流动压力降到饱和 压力以下时，流体将在井筒周围脱气(凝析)，形成以井筒为 中心的脱气(凝析)区。 通过改变油（气）井的工作制度（油嘴），使油（气） 井的产量逐步降低到井底流
6、动压力高于地层流体原始饱和（ 泡点、露点）压力，从而使油（气）藏地层远处的有代表性 的原始油（气）藏单相流体能取代井筒周围地层没有代表性 的两相油（气）藏流体。 2.2 取样井调整的目的 2 油气藏流体取样及样品检查 2.2.1 油井的调整 对于勘探新区块凡有工业油流的探井和评价井，油层射孔后用合 理油嘴排替掉井筒内及附近的污物和被污染的原油（排替时间根据油 井产量和井中污染物数量而定，一般23天比较合理），待井底替净 后立即换用小油嘴控制流压进行试油生产，待油(气)产量、井口压力 和井底压力趋于稳定后应该立即进行取样。 尽量不用大油嘴长时间放产后再进行取样，对于饱和程度高的油 藏、挥发性油藏
7、及带气顶的油藏，使用大油嘴长时间放产非常容易使 地层原油脱气而形成两相，根据我们的经验，此时再使用小油嘴控制 生产一定时间，即使地层压力恢复起来了，地层流体也很难再恢复成 单相。 2 油气藏流体取样及样品检查 2.2.2 凝析气井的调整 凝析气井的调整采用逐级降产法，以便排除井筒和近井 带中无代表性的烃类气体。调整过程中每次降产约一半，并 使气井生产到气油比稳定（波动小于5%）。调整过程中气油 比一般随产量变化而降低，当气油比不再随产量变化而下降 时，气井调整完毕。 和一般油井的调整不同，不能认为产量控制越小越 好。取样时应保持足够高的产量，以防发生间歇生产和 井筒中的凝析物沉降。 2 油气藏
8、流体取样及样品检查 2.3 取样方式的选择 n 井下取样 n 地面分离器取样 取样方式 2 油气藏流体取样及样品检查 对于一般未饱和黑油油藏、稠油油藏和挥发性油藏，如果能 调整到井底压力高于预计的原始饱和压力，采取井下取样方式。 对于饱和油藏，井底流动压力肯定低于饱和压力，无法直接在井 下取得有代表性的样品。这时可在井下取得已脱气的样品，或者 在地面分离器中取得油、气样品，按饱和压力对样品进行配制； 对于凝析气藏、湿气藏，可在地面分离器中取得油、气样品 ，按气油比对样品进行配制。不提倡对凝析气藏进行井下取样； 对于油气藏（气顶油藏或油环气藏），则需要根据实际情况 ，选择井下取样、地面分离器取样
9、或同时进行两种方式取样。 2.3 取样方式的选择 2 油气藏流体取样及样品检查 2.3 取样方式的选择井下取样 适 应 范 围：生产气油比较低的常规油井、挥发性油井 优 点：不受地面量油测气精度的影响 取样点选择：油层中部油管鞋以上20米处。 取样前油井参数测量 压力测量：在井下取样前要进行油层中部静压和流压测试，目的是 为了检验样品的合格性，为PVT分析提供依据。 温度测量：在井下取样前要进行油层中部和取样点温度测试，目的 是为了检验样品的合格性，为PVT分析提供依据。 2 油气藏流体取样及样品检查 具有正常井下测压的井口装置就可以进行井下取样。 一般井下取样时的井口装置见图2。实验室采用的
10、井下取 样器是挂壁式取样器。下取样器到取样部位，停留冲洗 10min后上提。 样品送到实验室后，测定各支样品的开阀压力和饱和 压力。有两支以上饱和压力相差不超过2%时，就可以判断 取得的样品合格。 2.3 取样方式的选择井下取样 2 油气藏流体取样及样品检查 井下取样时的井口装置示意图 1防喷管 2油管 3井下取样器 2.3 取样方式的选择井下取样 2 油气藏流体取样及样品检查 2.3 取样方式的选择地面分离器取样 适 应 范 围：凝析气井、挥发油井、高气油比油井 优 点：便于实施，适于近饱和稳定生产状态取样 取样点选择：地面油气水三相分离器油气出口处 分离器压力：Ps =用于实验室配样计算
11、分离器温度：Ts =用于实验室配样计算 天然气产量：Qg =用于计算生产气油比 稳定油产量：Qo =用于计算生产气油比 生产气油比：GORf =实验室配样计算 油罐油相对密度：ro = 用于计算油罐油分子量 井场测气用条件：Pa,Ta,Zgf,rgf = 配样计算 取样过程参数测取 2 油气藏流体取样及样品检查 2.3 取样方式的选择地面分离器取样 取样流程示意图 气样 油样 分离器 油气井 Ps Ts 2 油气藏流体取样及样品检查 对于凝析气藏，井筒中析出的凝析液以气中液 滴和井壁液膜两种形式存在，井流物的流动也不可 能完全稳定，井下取样得不到有代表性的样品。但 只要取样井的产量不是太低，井
12、流物有足够的携液 能力，处在相对稳定的流动条件下，可以认为从井 底流入井筒的流体与从井筒流入分离器的流体成分 相同，在分离器中取得的样品能代表地层流体。 2.3 取样方式的选择地面分离器取样 2 油气藏流体取样及样品检查 油井调整好且流量稳定后应尽快取样。选取合 适的工作制度取样，选取的工作制度下的油、气 样均应取两个以上。 采用气体冲洗法取气样，采用排气取液法取油 样。 2.3 取样方式的选择地面分离器取样 2 油气藏流体取样及样品检查 n初检 对于取得的分离器样品，应检查气样的内压和油样的 泡点压力。折算的气样内压、油样的泡点压力和分离器压 力相差不超过5为合格。 n详检 检查分离器的油气
13、平衡情况。根据相平衡原理，如果分 离器油气平衡，分离器油和分离器气的组分从甲烷到己烷 的lg(yi/xi)psep和-bi(1/Tbi-1/Tsep)应成线性关系。 2.3 取样方式的选择地面分离器取样 2 油气藏流体取样及样品检查 分离器油气平衡检查图 2.3 取样方式的选择地面分离器取样 3 油气藏流体高压物性分析 油气藏流体高压物性分析的目的是研究 和确定模拟开采条件下油气藏流体的相态和 性质。对于衰竭式开采的油气藏，随着油气 藏流体的采出，地层压力逐渐下降。在大部 分开采方法中地层温度基本保持不变，因此 在衰竭式开采期间，决定地层中流体性质的 主要变量是地层压力。这样，可以通过改变 压
14、力的实验来模拟开采过程。 3 油气藏流体高压物性分析 n一般不考虑水的影响。 n假定油气藏中各相平衡，以简化油气藏流体的相态实验 和研究。 n忽略流体的表面效应。在致密的孔隙介质中，表面张力 可能很大，能影响流体的相态，例如气体在孔隙中的毛 管凝析现象。孔隙小于10-8m时，这种影响相当大。凝 析气藏一般是亲水的，小孔隙中充满了水，毛管凝析的 影响可以忽略。因此，在相态实验和研究中，一般忽略 流体的表面效应。 3.1 三个假定 3 油气藏流体高压物性分析 3.2 地层原油高压物性分析分析流程 1、PVT相态分析仪器结构 n江苏海安华达石油仪器厂 2、PVT相态实验测试及数值模拟 nP-T相图测
15、试； n等温恒质膨胀测试； n多级脱气实验测试； n多级粘度实验测试； n地面分离器油气分离测试； n注气驱过程膨胀实验测试； n混相驱实验测试。 3 油气藏流体高压物性分析 3.2 地层原油高压物性分析恒质膨胀实验和热膨胀实验 定义 恒质膨胀实验又称为P-V关系测试，是指在地层温度 下测定恒定质量的地层原油的体积与压力的关系。热膨胀 实验是测定恒定质量的地层原油单位温度变化下的体积变 化率。 实验目的 获得到地层流体的饱和压力、相对体积和Y函数、压 缩系数和热膨胀系数。 3 油气藏流体高压物性分析 地层原油P-V关系曲线 3.2 地层原油高压物性分析恒质膨胀实验和热膨胀实验 3 油气藏流体高压物性分析 3.2 地层原油高压物性分析单次脱气实验 定义 将处于地层条件下的单相地层原油瞬间闪蒸到大气条 件，测量地层原油体积的减少和闪蒸得到的油、气量， 测定油、气的组成、密度和平均分子量。 实验目的 获取单次脱气气油比、平均溶解气体系数、体积系数 、体积收缩率、地层原油密度及井流物组成。 3 油气藏流体高压物性分析 3.2 地层原油高压物性分析多次脱气实验 定义 在地层温度下，将地层原油分级降压脱气，测量 油、气性质和组成随压力的变化。 实验目的 由本项实验可以得到各级压力下的溶解气油比、 饱和油的
