塔里木盆地超深油气藏流体相行为变化特征.pdf
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1、第 44 卷 第 4 期2023 年 8 月OIL&GAS GEOLOGY塔里木盆地超深油气藏流体相行为变化特征胡伟1,2,徐婷2,杨阳1,2,伦增珉1,2,李宗宇3,康志江2,赵瑞明3,梅胜文3(1.页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 102206;2.中国石化 石油勘探开发研究院,北京 102206;3.中国石化 西北油田分公司,新疆 乌鲁木齐 830011)摘要:超深储层复杂的地质条件导致流体相态特征呈现多样性和多变性,为勘探开发带来了极大挑战。以塔里木盆地顺北地区为例,通过建立超深油气藏流体相态研究方法,采用等时间间隔井下取样方法,在获取不同生产阶段地层流体样品的基础上,研
2、究了典型油气井地层流体的相行为变化特征,并通过开展两期充注流体混合开发沥青质沉积实验,揭示了凝析气井发生沥青质沉积的原因,从流体相变角度提出了合理开采建议。研究结果表明,顺北4号断裂带D1井钻遇的断溶体存在深部原油供给,垂向上呈现上气下油的组分梯度变化,开采过程中地层流体类型由凝析气向近临界态凝析气、再向挥发油转变。反凝析后的凝析油来源于两期充注流体,一是凝析气中自含的凝析油,另一小部分来自于深部原油被凝析气抽提出的轻质组分。而D2井钻遇断溶体为单一封闭凝析气藏,其相态变化规律与常规凝析气相近。D1井出现的沥青质沉积与上部凝析气和深部原油被同时动用有关,当凝析气与深部原油混合开采时,会导致沥青
3、质沉积起始压力和沉积量大幅增加,加剧沥青质在储层和井筒中沉积。建议采用先油藏后气藏、保压方式开采上气下油型断溶体油气藏。取得的成果为超深油气藏高效勘探开发提供了参考和借鉴。关键词:沥青质;两期充注;相行为;断溶体;凝析气;超深层;塔里木盆地中图分类号:TE372 文献标识码:AFluid phases and behaviors in ultra-deep oil and gas reservoirs,Tarim BasinHU Wei1,2,XU Ting2,YANG Yang1,2,LUN Zengmin1,2,LI Zongyu3,KANG Zhijiang2,ZHAO Ruiming3
4、,MEI Shengwen3(1.State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development,Beijing,102206,China;2.Petroleum Exploration and Production Research Institute,SINOPEC,Beijing 102206,China;3.Northwest Oil Field Company,SINOPEC,Urumqi,Xinjiang 830011,China)Abstract:The compl
5、ex geological conditions of ultra-deep reservoirs lead to the diversity and variability of fluid phase characteristics,imposing great challenges to oil and gas exploration and development.This study established a method for studying the fluid phase behaviors of ultra-deep oil and gas reservoirs in t
6、he Shunbei area of Tarim Basin through the equal-time-interval downhole sampling to obtain formation fluid samples at different production stages.During the process,the causes of asphaltene deposition in gas condensate wells were revealed by experiments of asphaltene deposition during commingled rec
7、overy of hydrocarbon fluids charged in two stages,and suggestions for optimal recovery scheme were put forward from the point of view of fluid phase change.The results show that the fault-karst bodies encountered by Well D1 in the Shunbei No.4 fault zone are receivers of deep oil supply,showing a ve
8、rtical composition gradient with gas upon oil.The hydrocarbon fluid phase changes first from condensate gas to gas of near critical condensate saturation and finally to gas condensate(volatile oil),with the latter being the result of mixing of hydrocarbon fluids charged in two stages:the crude conta
9、ined in condensate gas and the light components extracted by gas from deep crude.The fault-karst body penetrated by Well D2 contains only a closed gas reservoir with hydrocarbon fluid phase changing in a way similar to that of a conventional condensate gas reservoir.The asphaltene deposition in Well
10、 D1 is suggested to be related to its commingled production with deep crude,which could lead to the significant increase in initiation pressure and volume of asphaltene deposition within the reservoir and the wellbore.A production scheme that extracts oil before gas with reservoir pressure 文章编号:0253
11、-9985(2023)04-1044-10doi:10.11743/ogg20230419收稿日期:2022-12-05;修回日期:2023-05-26。第一作者简介:胡伟(1988),男,博士、副研究员,非常规油气流体相态表征。E-mail:。基金项目:国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目(U19B6003-02-06);中国石化科技部攻关项目(P22030)。well controlled is therefore recommended for such gas-over-oil fault-karst reservoirs.The results are of great refe
12、rence value for the exploration and production of ultra-deep oil and gas reservoirs.Key words:asphaltene,two-stage charging,phase behavior,fault-karst body,condensate gas,ultra-deep layer,Tarim Basin引用格式:胡伟,徐婷,杨阳,等.塔里木盆地超深油气藏流体相行为变化特征 J.石油与天然气地质,2023,44(4):1044-1053.DOI:10.11743/ogg20230419.HU Wei,X
13、U Ting,YANG Yang,et al.Fluid phases and behaviors in ultra-deep oil and gas reservoirs,Tarim Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(4):1044-1053.DOI:10.11743/ogg20230419.埋深超过6 000 m的陆地超深新层系逐渐成为石油工业发展最具战略性的领域之一,也是中国引领未来油气勘探与开发最重要的战略现实领域1。超深油气藏具有温度高、埋藏深、岩石类型多、次生孔隙发育和压力异常等特征。由于异常高压、断裂和深部热度活动等原因,深层多期流体交互现象频发,导
14、致其蕴藏的流体相态类型多且复杂2-4。以塔里木盆地的顺北地区为例,该区位于顺托果勒低隆起中部,属于奥陶系超深断溶体油气藏,储层发育主要受走滑断裂带控制,油气沿断裂带富集。该区油气藏类型涵盖了黑油、挥发油、凝析气和湿气气藏,不同断裂带甚至同一断裂带不同区域的地层流体高压物性参数差异很大。中国石化西北油气分公司通过开展大量地层流体样品取样分析工作,已基本明确了该地区平面流体相态分布整体呈“西油东气”的特点。但由于对地层成藏以及断溶体连通性方面缺乏有效认识,开发过程中频繁出现地层流体组成与相行为不匹配的问题。以 4号断裂带为例,从北向南地层流体类型由高含凝析油的凝析气向低含凝析油的凝析气(或湿气)变
15、化,但在生产过程中却有沥青质堵塞现象。此外,部分凝析气井在同一取样时间、不同取样深度(取样点压力均远高于露点压力)获取的井下样品的高压物性参数存在较大差异,仅依赖一次稳定的取样无法真实反映实际油气藏流体相态特征,这给油气藏类型定性、储量计算以及开发方案制定带了极大干扰。地层流体相态类型的多样性和多变性严重困扰着现场开发。然而,目前国内外对于超深储层流体相态的研究方法主要是延用常规油气藏流体相态的研究方法,而已经公开的关于超深储层流体相态的研究成果更是少之又少。Qi等5 在开展富含气态地层水凝析气PVT相态实验的基础上,建立了考虑储层形变和水影响下的露点压力预测模型和反凝析液量预测模型。Chen
16、等6 采用将PVT相态模拟与盆地建模相结合的方法,研究了塔里木盆地两个轻质油藏在深部环境成藏过程中的相态演化历史。Murgich等7 采用分子模拟研究了微量水存在下沥青质聚集的相行为,认为水会加速沥青质的聚集速度。Tharanivasan等8 通过实验发现,在沥青质沉积前,乳化水对沥青质的溶解度没有明显影响。而当沥青质开始沉积时,沥青质会被吸附在乳化液滴表面,形成“水沉淀”。综上可知,由于对(超)深层流体相态缺乏有效的实验研究方法,加之实验仪器很难达到超高温高压的条件,导致大部分研究方法以模拟计算为主,由于缺乏有效的实验支撑,导致模拟结果存在很大局限性。鉴于此,笔者提出采用等时间间隔连续井下取
17、样方法,在获取不同生产阶段地层流体样品的基础上,研究了多次取样样品的高压物性参数、相图及反凝析液量的变化特征,明确了超深层流体相行为的变化特征,并通过开展两期充注流体混合开发沥青质沉积实验,揭示了凝析气井发生沥青质沉积的原因,对开采方式提出了建议,为超深层油气藏流体相态研究提供了方法和依据。1超深油气藏流体相态研究方法1.1等时间间隔井下取样通常,在开发过程中,随着储层压力和开发时间的不断变化,地层流体的相态参数也会随之发生变化。对于超深巨厚型断溶体储层,储层厚度在百米以上,地层流体组分重力分异明显,开发过程中地层流体的物性参数更容易受到压力变化的影响。因此,理论上而言,根据井底流压的变化来进
18、行等间隔压降取样更加客观和准确。然而在实际生产中,取样井作为代表性油气井,具有高产且背负油田增储上产的重任,很难采用固定的生产制度持续生产若干年。现场开发中取样井的工作制度会被频繁调整(这是不可避免的问题),导致流压和油压也在不断变化。而长期进行井底流压测量不但作业复杂、成本高昂、耗时,更难以长期连续监测,因而很难根据井底流压的变化来确定取样时机。此外,由于超深油气井井筒垂深达到6 000 m以上,井筒内流体会出现各种流态,想要根据油压的变化来反算井底流压也是异常困难的。再者,对于多期充注的超深油气储层,油气井在开发过程中第 4 期胡伟,等.塔里木盆地超深油气藏流体相行为变化特征well co
19、ntrolled is therefore recommended for such gas-over-oil fault-karst reservoirs.The results are of great reference value for the exploration and production of ultra-deep oil and gas reservoirs.Key words:asphaltene,two-stage charging,phase behavior,fault-karst body,condensate gas,ultra-deep layer,Tari
20、m Basin引用格式:胡伟,徐婷,杨阳,等.塔里木盆地超深油气藏流体相行为变化特征 J.石油与天然气地质,2023,44(4):1044-1053.DOI:10.11743/ogg20230419.HU Wei,XU Ting,YANG Yang,et al.Fluid phases and behaviors in ultra-deep oil and gas reservoirs,Tarim Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(4):1044-1053.DOI:10.11743/ogg20230419.埋深超过6 000 m的陆地超深新层系逐渐成为石油工业发展
21、最具战略性的领域之一,也是中国引领未来油气勘探与开发最重要的战略现实领域1。超深油气藏具有温度高、埋藏深、岩石类型多、次生孔隙发育和压力异常等特征。由于异常高压、断裂和深部热度活动等原因,深层多期流体交互现象频发,导致其蕴藏的流体相态类型多且复杂2-4。以塔里木盆地的顺北地区为例,该区位于顺托果勒低隆起中部,属于奥陶系超深断溶体油气藏,储层发育主要受走滑断裂带控制,油气沿断裂带富集。该区油气藏类型涵盖了黑油、挥发油、凝析气和湿气气藏,不同断裂带甚至同一断裂带不同区域的地层流体高压物性参数差异很大。中国石化西北油气分公司通过开展大量地层流体样品取样分析工作,已基本明确了该地区平面流体相态分布整体
22、呈“西油东气”的特点。但由于对地层成藏以及断溶体连通性方面缺乏有效认识,开发过程中频繁出现地层流体组成与相行为不匹配的问题。以 4号断裂带为例,从北向南地层流体类型由高含凝析油的凝析气向低含凝析油的凝析气(或湿气)变化,但在生产过程中却有沥青质堵塞现象。此外,部分凝析气井在同一取样时间、不同取样深度(取样点压力均远高于露点压力)获取的井下样品的高压物性参数存在较大差异,仅依赖一次稳定的取样无法真实反映实际油气藏流体相态特征,这给油气藏类型定性、储量计算以及开发方案制定带了极大干扰。地层流体相态类型的多样性和多变性严重困扰着现场开发。然而,目前国内外对于超深储层流体相态的研究方法主要是延用常规油
23、气藏流体相态的研究方法,而已经公开的关于超深储层流体相态的研究成果更是少之又少。Qi等5 在开展富含气态地层水凝析气PVT相态实验的基础上,建立了考虑储层形变和水影响下的露点压力预测模型和反凝析液量预测模型。Chen等6 采用将PVT相态模拟与盆地建模相结合的方法,研究了塔里木盆地两个轻质油藏在深部环境成藏过程中的相态演化历史。Murgich等7 采用分子模拟研究了微量水存在下沥青质聚集的相行为,认为水会加速沥青质的聚集速度。Tharanivasan等8 通过实验发现,在沥青质沉积前,乳化水对沥青质的溶解度没有明显影响。而当沥青质开始沉积时,沥青质会被吸附在乳化液滴表面,形成“水沉淀”。综上可
24、知,由于对(超)深层流体相态缺乏有效的实验研究方法,加之实验仪器很难达到超高温高压的条件,导致大部分研究方法以模拟计算为主,由于缺乏有效的实验支撑,导致模拟结果存在很大局限性。鉴于此,笔者提出采用等时间间隔连续井下取样方法,在获取不同生产阶段地层流体样品的基础上,研究了多次取样样品的高压物性参数、相图及反凝析液量的变化特征,明确了超深层流体相行为的变化特征,并通过开展两期充注流体混合开发沥青质沉积实验,揭示了凝析气井发生沥青质沉积的原因,对开采方式提出了建议,为超深层油气藏流体相态研究提供了方法和依据。1超深油气藏流体相态研究方法1.1等时间间隔井下取样通常,在开发过程中,随着储层压力和开发时
25、间的不断变化,地层流体的相态参数也会随之发生变化。对于超深巨厚型断溶体储层,储层厚度在百米以上,地层流体组分重力分异明显,开发过程中地层流体的物性参数更容易受到压力变化的影响。因此,理论上而言,根据井底流压的变化来进行等间隔压降取样更加客观和准确。然而在实际生产中,取样井作为代表性油气井,具有高产且背负油田增储上产的重任,很难采用固定的生产制度持续生产若干年。现场开发中取样井的工作制度会被频繁调整(这是不可避免的问题),导致流压和油压也在不断变化。而长期进行井底流压测量不但作业复杂、成本高昂、耗时,更难以长期连续监测,因而很难根据井底流压的变化来确定取样时机。此外,由于超深油气井井筒垂深达到6
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