CN104234677B - 一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法 - Google Patents

Abstract

一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法，属于凝析气田开发技术领域；依据注气物理模型实验及生产实际，优选的注入气与气藏流体在地层条件下密度比小于0.75时重力分异现象明显，据此选定合适的注入气；采用注入气微元体运动力学分析方法确定注采井位置、射孔段、井型及井距，以便在注气过程中能更好的形成人工气顶；按照临界产量修正公式确定防止由于注入气锥进造成气油比上升的临界产气量；该方法能够使注入气在构造高部位形成人工气顶并垂直向下驱替凝析气，使得注入气的波及系数接近100%，可显著提高注入气的利用率及凝析油的最终采收率。

Description

一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法

技术领域

本发明涉及一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法，属于凝析气田开发技术领域。

背景技术

二十世纪三十年代美国最早开发凝析气藏，初期采用衰竭式开采，四十年代逐步探索实施注气开采；我国凝析气藏的开采比美国晚了40多年，在上个世纪七十年代初开始陆续发现四川八角场、大港板桥、辽宁盘锦、新疆柯克亚、牙哈等凝析气藏后才开始起步；初期凝析气田基本都采用衰竭式开采；在凝析气田采用衰竭式开采过程中，地层压力逐渐下降，当地层压力降至露点压力以下时，储层流体便会发生反凝析，析出大量凝析油；由于析出的凝析油很难被采出地面，故采用衰竭式开采的凝析气田其凝析油最终采收率比较低，一般低于40%。

目前在国内外的大型凝析气田如挪威的Ty凝析气田、中国的牙哈、柯克亚凝析气田均使用注气开采，其中注气的作用主要有两个，第一，补充地层能量，保持地层压力，减少反凝析液的析出；第二，当地层压力已经降至露点压力以下时，注气能够将凝析液反蒸发，使其成为流动性更好的气相，从而更容易被采出；注气开采能够将凝析油采收率提高至50%左右。

在采用注气开采的凝析气田中都存在以下问题：

1.在目前注气开采的凝析气藏中，注入气在地层的波及系数不高，大量注入气过早到达生产井井底，造成气油比过高，影响了注入气的利用率；

2.注入气与地层凝析气之间存在较大的物性差异，目前的注气开采方式没有考虑流体物性上的差异，更没有考虑利用此差异来增大注气波及体积，使注入气发挥更大的作用；

3.常规注气开采比衰竭式开采能够提高凝析油采收率10个百分点以上，但在注入气未波及区域仍有大量凝析油残留在地下。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法。

本发明旨在提供一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法，能够有效防止注入干气过早到达生产井井底，并能够利用注入气与地层凝析气的物性差异及储层构造特征提高注入气的波及系数，可将凝析油的最终采收率提高至70%以上。

一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法，含有以下步骤；

依据注气物理模型实验及生产实际，优选的注入气与气藏流体在地层条件下密度比小于0.75时重力分异现象明显，据此选定合适的注入气；采用注入气微元体运动力学分析方法确定注采井位置、射孔段、井型及井距，以便在注气过程中能更好的形成人工气顶；按照临界产量修正公式确定防止由于注入气锥进造成气油比上升的临界产气量；该方法能够使注入气在构造高部位形成人工气顶并垂直向下驱替凝析气，使得注入气的波及系数接近100%，可显著提高注入气的利用率及凝析油的最终采收率。

对注入气微元体进行运动力学分析，微元体所受重力为G，浮力为F_浮，将其垂直向下的重力与流体密度差产生的垂直向上浮力之差定义为垂直向上的压力梯度dp₁/dL₁，则微元体上压力梯度为：

对微元体进行质点化处理，则微元体处压力梯度为：

注入气微元体在水平方向上压差为Δp，垂直向上的压差Δp’；再结合渗流力学理论，便可以得到t时刻注入气微元体在水平方向、垂直方向上位移：

若要使注入气能够顺利在气藏构造顶部形成人工气顶，需满足当注入气微元体水平位移达到二分之一注采井距时，其垂直方向上位移应该不小于射孔段顶部到储层顶部之间的距离，令D_射孔表示射孔段顶部到构造高点的距离，即需满足当S_水平=0.5D_注采时，S_竖直≮D_射孔；若直井不能满足此条件，可改为水平井注气，并使水平段方向与注采井连线方向垂直，以降低注气造成的横向压差，减小注入气的水平运动速度；如此便可使注入气能够很好地在气藏构造顶部形成人工气顶；

在形成人工气顶后，对有注入气气顶的凝析气藏开采时，需要充分考虑顶部注入气的流动特征，合理选择生产井射孔位置及产量，从而防止注入气锥进导致生产气油比升高；利用压力梯度对比法建立防注入气气顶锥进临界产量计算修正公式；

定义人工气顶底部的注入气与凝析气的密度差异而产生的压力梯度为dp₂/dL₂；令dp₂/dL₂等于气井以某产量生产时在气顶底部所产生的压力梯度，假设注入气气顶底部与该采气井射孔段顶部的距离为D，可得到防止由于注入气锥进造成气油比上升的临界产气量Q_临界；

生产时需满足采气井产气量小于Q_临界；当直井临界产气量与无阻流量之比小于0.2时，以小于临界产气量生产无法合理利用气井产能时，将直井改为水平井生产，并使水平段方向与注采井连线方向垂直，使得气井以相同产量生产时，在井底产生较小的压降；

以上Q_临界—临界产量，m³/d；

D—射孔井段顶端与气藏构造高点之间的距离，m；

D_气顶厚—注入气气顶底部与气藏构造高点之间的距离，m；

h_总—注入气与凝析气总厚度，m；

K_垂直—凝析气的垂向渗透率，D；

μ_注入气—注入气的粘度，mPa·s；

B_注入气—注入气的体积系数，m³/m³；

r_e—气井的泄流半径，m；

r_w—气井的井半径，m。

本发明的优点是利用气体密度差形成的重力分异作用，在储层高部位形成注入气气顶，通过注入气气顶的膨胀实现垂向驱替，该方法可显著提高注入气的利用率及凝析油的最终采收率。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点；但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分；本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1注入气微元体运动力学分析示意图；

图2为注入干气运移规律示意图；

图3为本发明的气藏垂深与垂深点以上气藏孔隙体积关系曲线图；

图4为本发明的D井垂深与MDT测试气油比交汇图；

图5为生产井射孔位置优化图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1、图2、图3、图4及图5所示，一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法，

针对以上采用注气开采凝析气藏的三大问题，提供一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法；该方法能够合理利用注入气与地层凝析气之间流体物性差异，提高注入气在地层中的波及系数并能够有效降低气窜的发生，最终能够显著提高注入气利用率及凝析油的最终采收率。

以某气藏一注采井组Y为例，该注采井组目前有一口注气井A井，两口生产井分别位于其东600m的B井和西580m的C井；分析注气井A井与采气井B井之间注入气运动情况，注气井井底流压为47.1MPa，采气井井底流压为43.3MPa；目前其构造顶部已经形成人工气顶，现欲关闭A井，利用本技术对该注采井组重新设计注采方案，形成南北方向一注一采井组生产；根据气藏工程研究，该注采井组主要参数如下：ρ_注入气=246.3kg/m³，ρ_凝析气=349.6kg/m³，K_水平=183mD，K_垂直=61mD，Z_注入气=1.26，Z_凝析气=1.38，B_注入气=3.7368×10^-3m³/(标)m³，B_凝析气=3.4363×10^-3m³/(标)m³，μ_注入气=0.0156mPa·s，μ_凝析气=0.0172mPa·s，h_总=50m，r_e=462m，r_w=0.1m；

取直径为L的干气微元体为研究对象，如图1；其所受垂直向上的压力梯度为：

t时刻注入气微元体在水平方向、垂直方向位移：

需满足当S_水平=0.5D_注采时，S_竖直≮D_射孔；A井B井的注采井距为600m，即S_水平=0.5×600=300m，则注入气从注气井运移至二分之一注采井距所需要时间t=4×10⁶s，在该时间内，注入气在纵向上运移距离为S_竖直=0.4×10^-5×4×10⁶=16m，即需要保证注气井射孔段与气藏构造高点距离不超过16m。

结合该注采井组实际生产情况，决定关闭注气井A井，在A井南560m处布置一采气井D，在A井北520m处布置一注气井E；

根据Y注采井组地质特征，计算不同垂深所对应该垂深点以上的气藏孔隙体积，并建立二者的关系曲线，如图3；

计算注气井A井的累积注入气量3.8×10⁸m³，折算到地层条件下体积为：

从图3中可以查找到，该值对应气藏垂深为4166.5m，即在海拔-4166.5m点之上区域即为注入气气顶区域；

在采气井D井的钻井过程中，在储层不同深度进行了MDT取样，得到了气藏不同垂深的气油比变化曲线，如图4；

在垂深4165m处，流体气油比为2805m³/m³，可判断该处流体富含凝析油，属于富气；在垂深4165m之下，气油比从2805 m³/m³，逐渐降低至1665 m³/m³，凝析油含量随垂深增大而逐渐增大；而在垂深4165m之上，气油比迅速增加至95000 m³/m³；在仅高于4165m处1.7m的4166.7m处，气油比就已经达到7000m³/m³，表现为注入气的特征，故可以判断该井垂深4165m至4166.7m处存在一混合带，在此混合带之上就是注入气气顶区，其注入气气顶厚度D_气顶厚在15m左右；

确定注入气气顶界面处注入气与凝析气密度差异而产生的压力梯度dp₂/dL₂；

令上值等于气井以某产量生产时在注入气气顶界面处所产生的压力梯度；该气藏气层有效厚度50m，注入气气顶厚度15m，则防止由于注入气锥进的临界产气量Q_临界如下：

改变D值，可以得到相应的Q_临界，生产时需满足采气井产气量小于Q_临界，如图5；当直井临界产气量与无阻流量之比小于0.2时，以小于临界产气量生产无法合理利用气井产能时，将直井改为水平井生产，并使水平段方向与注采井连线方向垂直，使得采气井以相同产量生产时，在井底产生较小的压降。

附：当采气井为水平井时，求解相应的临界产气量只需要将上式中的供气半径r_e改变水平井的等效供气半径r_ed即可；令水平井驱动面积为S，水平段长度为L，则有：

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的；因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法，其特征在于含有以下步骤；

依据注气物理模型实验及生产实际，合适的注入气与气藏流体在地层条件下密度比小于0.75时重力分异现象明显，据此选定合适的注入气；采用注入气微元体运动力学分析方法确定注采井位置、射孔段、井型及井距，以便在注气过程中能更好的形成人工气顶；按照临界产量修正公式确定防止由于注入气锥进造成气油比上升的临界产气量，使注入气在构造高部位形成人工气顶并垂直向下驱替凝析气，使得注入气的波及系数接近100％，提高注入气的利用率及凝析油的最终采收率。

2.根据权利要求1所述的一种注气垂直驱替提高凝析气藏凝析油采收率方法，其特征在于含有以下步骤；

对注入气微元体进行运动力学分析，微元体所受重力为G，浮力为F_浮，将其垂直向下的重力与流体密度差产生的垂直向上浮力之差定义为垂直向上的压力梯度dp₁/dL₁，则微元体上压力梯度为：

对微元体进行质点化处理，则微元体处压力梯度为：

注入气微元体在水平方向上压差为Δp，垂直向上的压差Δp’；再结合渗流力学理论，便得到t时刻注入气微元体在水平方向、垂直方向上位移：

若要使注入气能够顺利在气藏构造顶部形成人工气顶，需满足当注入气微元体水平位移达到二分之一注采井距时，其垂直方向上位移不小于射孔井段顶端与气藏构造高点之间的距离，令D_射孔表示射孔井段顶端与气藏构造高点之间的距离，即需满足当S_水平＝0.5D_注采时，S_垂直≮D_射孔；若直井不能满足此条件，改为水平井注气，并使水平段方向与注采井连线方向垂直，以降低注气造成的横向压差，减小注入气的水平运动速度；如此便使注入气能够很好地在气藏构造顶部形成人工气顶；

在形成人工气顶后，对有注入气气顶的凝析气藏开采时，需要充分考虑顶部注入气的流动特征，合理选择生产井射孔位置及产量，从而防止注入气锥进导致生产气油比升高；利用压力梯度对比法建立临界产量计算修正公式；

定义人工气顶底部的注入气与凝析气的密度差异而产生的压力梯度为dp₂/dL₂，令dp₂/dL₂等于气井以某产量生产时在气顶底部所产生的压力梯度，假设注入气气顶底部与所述气井射孔段顶部的距离为D，得到防止由于注入气锥进而造成气油比上升的临界产气量Q_临界；

生产时需满足采气井产气量小于Q_临界；当直井临界产气量与无阻流量之比小于0.2时，以小于临界产气量生产无法合理利用气井产能时，将直井改为水平井生产，并使水平段方向与注采井连线方向垂直，使得采气井以相同产量生产时，在井底产生较小的压降；

以上Q_临界—临界产量，m³/d；

D_射孔—射孔井段顶端与气藏构造高点之间的距离，m；

D_气顶厚—注入气气顶底部与气藏构造高点之间的距离，m；

D_注采—注采井距，m；

D—注入气气顶底部与气井射孔段顶部之间的距离，m；

h_总—注入气与凝析气总厚度，m；

K_垂直—凝析气的垂向渗透率，D；

K_干气—干气的渗透率，D；

μ_注入气—注入气的粘度，mPa·s；

μ_凝析气—凝析气的粘度，mPa·s；

B_注入气—注入气的体积系数，m³/m³；

B_凝析气—凝析气的体积系数，m³/m³；

r_e—气井的泄流半径，m；

r_w—气井的井半径，m；

L—注入气微元体的直径，m；

ρ_凝析气—凝析气的密度，kg/m³；

ρ_注入气—注入气的密度，kg/m³。