数值模拟研究原油脱气对混相压力的影响

赖文君 郭 平

西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室， 四川 成都 610500



数值模拟研究原油脱气对混相压力的影响

赖文君 郭 平

西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室， 四川 成都 610500

在注气驱油中，最小混相压力MMP是确定注入气体和原油是否能够实现混相的重要参数之一。MMP通常采用细管实验法来确定，花费较大，耗时较长，且必须在压力高于饱和压力条件下进行。而针对驱替压力小于饱和压力的情况，由于需考虑地层原油脱气的影响，情况较为复杂，目前还没有开展对应的细管实验，因此如何获取准确的MMP成为关键。在对地层流体PVT性质进行拟合的基础上，建立一维数值模型模拟细管实验确定MMP，最后，模拟预测不同脱气程度下原油和注入气MMP。结果表明：在准确拟合流体PVT参数场的基础上，利用数值模拟方法建立的细管实验模型能够得到可靠的MMP；当驱替压力大于MMP时，原油采收率随驱替压力的增加并无太大变化；原油脱气程度对MMP有一定的影响，原油脱气越严重，MMP越低。

细管实验；数值模拟；原油脱气；混相压力

0 前言

随着油藏的开发，地层压力必然下降，当压力降到低于饱和压力时，原油脱气，此时是否适合开展注气驱需要进一步研究。确定油藏是否能够开展混相驱的一个重要的参数是最小混相压力MMP。而最小混相压力的确定方法主要有理论计算方法和实验测定法。理论计算法有经验公式法、状态方程法、系线预测法、数值模拟法和多级接触法，实验测定法主要有细管实验法、蒸气密度法、升泡仪法以及界面张力消失法等[1-10]。目前国内外通用和公认的测定方法是细管实验法。但是它需要消耗大量的时间和较大的投入。而且，针对驱替压力低于饱和压力的情况，需要考虑原油脱气的影响，目前尚未形成成套的实验体系。

因此，本文在室内细管实验数据的基础上采用数值模拟方法建立细管实验模型，从而确定最小混相压力。并在此基础上对驱替压力低于饱和压力下注入气体和原油的最小混相压力进行研究，分析原油脱气程度对最小混相压力的影响。该方法成功的关键在于地层流体PVT拟合质量。

1 室内细管实验测试

在地层温度为85 ℃的条件下，参照标准SY/T6573-2003《最低混相压力细管实验测定法》[11]，采用事先配置好的原油和注入伴生气(表1)进行细管实验，分别测试5个不同的驱替压力条件下注入1.2倍孔隙体积时对应的原油采收率(表2、图1)。从细管实验测试结果数据分析可得到该地层原油与注入伴生气最小混相压力为26.65MPa。

表1 实验用细管相关参数

表2 细管实验测试结果

图1 驱替压力和采收率的关系曲线图

2 细管实验模拟

2.1 地层流体PVT拟合

表3 地层流体组成

图2 地层流体p-T相图

图3 CCE实验相对体积拟合

表4 单次闪蒸气油比和饱和压力的实验、模拟数据对比

图4 多级脱气实验气油比拟合

图5 注气膨胀实验饱和压力拟合

2.2 数值模型建立和拟合

表5 注入气体组成

图6 细管实验模拟结果和实验结果对比图

3 原油脱气程度对MMP的影响

室内细管实验的驱替压力一般都大于饱和压力，而针对驱替压力小于饱和压力的情况，由于该条件下需考虑地层原油的脱气，情况较为复杂，目前还没有开展对应的细管实验。然而数值模拟的出现为这一问题的解决提供了方法。在上述细管模型基础上，笔者分别模拟了驱替压力为8、6、5、4、3、2MPa时对应的采收率，运用相同的方法得到地层原油和注入气体的MMP(表6)。从表6分析得到，在求取MMP时，当驱替压力与饱和压力间差值越大，得到的MMP越小。究其缘由，主要包括两个方面：一方面，当压力低于饱和压力时，地层原油开始脱气，二者差距越大，原油脱气越严重，当井开始生产时，随着脱气程度的增加，地层中气体更易形成连续相，较早突破，影响原油流动；另一方面，当压力低于饱和压力时，较轻气体首先脱出，而原油中的较重组分比例相对增加，注入气体需要与更多的原油接触，才能与原油达到混相，使得混相带形成的时间滞后，影响驱替效果。

表6 模拟预测结果

4 结论

1)细管实验是确定最小混相压力的公认方法，但它耗时长，花费大。采用数值模拟的方法建立细管实验模型能够可靠地预测最小混相压力。

2)最小混相压力是能否实现混相的重要参数之一。当驱替压力小于最小混相压力时，采收率随驱替压力的增加而急剧增加，属非混相驱；当驱替压力大于最小混相压力时，采收率随驱替压力的增加并无太大的变化，属混相驱。

3)当压力低于饱和压力时，原油开始脱气，影响注入气体和原油的最小混相压力。原油脱气程度越严重，对应的最小混相压力越低，因此对于可以实现混相驱开发的油藏应尽量在地层压力高于饱和压力的情况下开展注气驱，对于地层压力低于饱和压力的油藏，建议先恢复地层压力到一定程度再注气开发。

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2015-08-20

国家自然科学基金项目“考虑毛管压力和吸附影响的CO2-原油非平衡扩散理论及分子动力学研究”(51374179)

赖文君(1990-)，女，四川绵阳人，硕士研究生，主要从事油气田开发方面的研究。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.013