基于油气相平衡的气顶底水油藏水平井垂向井位优化_韩啸.pdf
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1、ISSN 1008-9446CN13-1265/TE承 德 石 油 高 等 专 科 学 校 学 报Journal of Chengde Petroleum College第 25 卷第 1 期,2023 年 2 月Vol 25,No 1,Feb 2023基于油气相平衡的气顶底水油藏水平井垂向井位优化韩啸,江文博,唐斌,周晋冲,黄家曦(中国石油大学(北京),北京102249)摘要:气顶底水油藏油气水三相同时赋存,水平井垂向位置不合理,则极易发生气窜和水锥,导致油井产能下降。为了有效控制气窜和底水锥进,延长水平井稳产时间,基于热力学相平衡理论,结合气顶底水油藏流体分布特点,校正了状态方程计算逸度误
2、差,计算了油气体系相平衡闪蒸模型,利用天然气状态方程和物质平衡方程进一步推导出了气顶指数、底水倍数与地层压力的垂向水平井布井位置评价模型,总结了水平井开发过程中随油藏地层压力下降油气相间传质规律。经实例计算及数值模拟验证,采用本方法得到的布井位置可以有效延长水平井稳产时间,为气顶底水油藏水平井部署提供一定的借鉴意义。关键词:相平衡;气顶底水;油环;水平井;垂向位置;稳产时间中图分类号:TE243文献标志码:B文章编号:1008-9446(2023)01-0008-05Vertical Well Position Optimization in Gas Cap andBottom Water e
3、servoirs Based on Oil-gas Phase EquilibriumHAN Xiao,JIANG Wen-bo,TANG Bin,ZHOU Jin-chong,HUANG Jia-xi(China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249,China)Abstract:When three phases of gas,oil and water exist simultaneously in gas cap and bottom waterreservoirs,gas channeling and water cone a
4、re easy to occur if the vertical position of horizontal wellsis not proper,which can result in decline of oil well production Based on thermodynamic phase e-quilibrium theory and combined with fluid distribution characteristics of gas cap and bottom waterreservoir,this paper regulates the fugacity e
5、rror calculated by the equation of state and calculatesgas-oil system phase equilibrium flash model Based on the equation of state of natural gas and the e-quation of material balance,the evaluation model of vertical well position of gas cap index,bottomwater multiple and formation pressure are furt
6、her derived,and the gas-oil interphase mass transferlaw is summarized according to the decline of reservoir formation pressure during the developmentprocess The example calculation and numerical simulation show that this method is effective in wellplacement and can effectively control gas channeling
7、 and water cone The stable production time ofhorizontal well is prolonged through this method,which provides further reference for horizontal welldeployment in gas cap and bottom water reservoirsKey words:phase equilibrium;gas cap and bottom water;oil ring;horizontal well;vertical posi-tion;stable p
8、roduction time收稿日期:2021-07-07第一作者简介:韩啸(1995-),男,河北衡水人,硕士,主要从事非常规油气藏开发以及油气藏数值模拟的研究,E-mail:1032163428 qq com。气顶底水油藏油气水三相共存,处于统一的动力系统,不断进行相间传质达到动态平衡。根据多年的矿场实践,此类油藏更适合采用水平井进行开发1-5。而开发过程中地层压力下降,一方面导致初始相平衡被打破,引起油气两相组分含量发生改变;另一方面油井发生气窜、水侵,导致产能下降(见图 1),两者共同造成了相界面运移复杂的特点。因此,为了有效地控制气窜和水锥,需要准确判断水平DOI:10.13377/
9、ki.jcpc.2023.01.010韩啸,等:基于油气相平衡的气顶底水油藏水平井垂向井位优化井的合理垂向布井位置。目前主要采用临界产能法6-9 与数值模拟方法10-11,近年来有学者提出了利用气顶和底水的相对能量大小来确定垂向布井位置12-13。但以上方法均未考虑相平衡移动引起的油气两相组分变化。为此,本文首先利用热力学相平衡理论探究了气顶底水油藏开发过程中油气两相传质规律,并利用天然气状态方程及物质平衡方程,建立了基于相平衡理论的水平井垂向布井位置的确定方法。1气-油体系闪蒸计算模型气顶油藏油气界面处露点压力等于泡点压力,随着开发过程地层压力下降,流体各组分在气、油两相的含量发生改变,不断
10、形成新的传质动态平衡。由热力学相平衡理论14-15,油气两相达到相平衡时各组分在两相的逸度相等,即:fYi=fXi(1)式中:fYi、fXi分别表示 i 组分在气相和油相的逸度,i=1,2,3,n。在油藏初始压力下,气、油两相各组分的逸度表达式为:fYi=yiYiP1fXi=xiXiP1(2)式中:yi、xi分别为 i 组分在气相和油相的摩尔分数;Yi、Xi为 i 组分在气相和油相的逸度因子;P1为初始地层压力。气-油体系的相平衡常数可表示为:KXYi=yixi=XiYi(3)结合气顶油藏流体分布特点,通过井流物测定实验可测得气顶、油环两相各组分的摩尔分数(不考虑重力分异作用),结合油藏的孔隙
11、度及含油气的体积可以计算得到流体各组分的总体组成。油藏初始条件下 yi/xi已知,即 KXYi初值确定,通常利用状态方程计算逸度因子,为了弱化计算误差,通过引入校正系数 对状态方程计算得到的 iY/iX进行校正,得到校正后的气液平衡常数表达式为:KXYi=yixi=iXiYi(4)式中:为利用状态方程计算得到的逸度因子;i为 i 组分的校正系数。根据物质平衡原理,设气顶与油环各组分摩尔总数为 1 mol,得到气、油两相物质平衡方程:X+Y=1Xxi+Yyi=Zini=1yi=ni=1xi=ni=1Zi=1(5)综合式(4)、式(5),进而推导出气-油体系相平衡闪蒸计算模型如下所示:ni=1yi
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