大涝坝凝析气藏注气驱相态模拟

摘要：指出了大涝坝高含凝析油凝析气藏衰竭式开发过程中，当地层压力下降至低于露点压力，地层出现反凝析现象，特别是近井地带压降漏斗的存在，析出的凝析油更多，严重污染了井筒周围的储层，造成渗流阻力增大，致使气井产能递减快。结合数值模拟研究表明：注气能有效降低凝析气藏反凝析油的析出，改善其开发效果，为注气提高采收率提供理论依据。

关键词：反凝析；注气；氮气；混相压力

收稿日期：20130617

作者简介：周小平（1979—），女，四川自贡人，硕士，主要从事气藏开发气藏地质方面的科研工作。中图分类号：TE377 文献标识码：A

文章编号：16749944（2013）07028405

1 引言

位于塔里木盆地东北库车坳陷阳霞凹陷南缘的大涝坝构造带上的大涝坝凝析气田属于高含凝析油型凝析气田，具有深层高温、高压、高含蜡、高含盐的特征，呈现高含凝析油凝析气藏衰竭式开采特征。由于大涝坝凝析气田地露压差小，凝析油含量高，边底水能量弱，采用衰竭式开发方式开发两年以来，压力和产量下降较快，反凝析现象严重，严重影响生产的平稳运行及凝析油的最终采收率。鉴于此，采取部分保持压力，注气提高凝析油的采收率。研究表明，大涝坝注入外输气能有效降低凝析气藏反凝析油的析出，改善其开发效果。

2 注入气-目前井流物反凝析相态特征

模拟注入气为来自大涝坝凝析气藏轻烃回收装置的外输气。利用Eclipse[1]软件对DLK1X井地层凝析气流体富含凝析水的高压PVT实验数据进行了拟合计算。为气藏组分模拟提供完整的地层流体相平衡计算状态方程参数场，并在此基础上进行注气驱过程注入气与地层凝析油气体系配伍性相平衡[2]扩展研究。

通过定容衰竭实验模拟得到压力为43MPa下的DLK1X井采出井流物组成，如表1所示。通过注入不同比例的干气或氮气，研究注入气与采出井流物之间的相态特征。

模拟计算向目前井流物中注入一定比例的外输气后反凝析特征如图1所示，注气后露点压力略有降低，反凝析液量明显降低。注入气比例越大，反凝析液饱和度越低。说明注入外输气能有效降低凝析气藏反凝析油的析出，改善其开发效果。

图1 地层压力43MPa下井流物注入外输气和N2后

的反凝析特征

注入N2后的反凝析特征如图图1所示，由图可见，N2的注入也降低了体系的反凝析液量，但同时使体系的露点压力显著增加，这使得注N2气后引起反凝析提前。

3 注入气-地层反凝析油多次接触相平衡模拟研究

DLK1X井反凝析油是指DLK1X井地层流体在地层压力约43MPa下与地层凝析气平衡共存的凝析油。分别进行了DLK1X井地层反凝析油注入干气的膨胀实验模拟，注气P-X相图模拟，注气过程多级接触拟三元相图模拟，注气过程向前接触和向后接触相平衡模拟研究。

通过原始地层流体闪蒸到43MPa地层压力和地层温度条件下，近似得到该压力下的平衡油相组成（表2），利用模拟数据研究注入气对平衡油的相态影响特征[2]。

3.1 注入干气与DLK1X井反凝析油注气膨胀模拟

3.1.1 注外输气

模拟研究了注入外输气含量的增加对平衡油的饱和压力和膨胀系数变化的影响，结果如图2和图3所示。随着膨胀过程注入气摩尔含量的增加，注入气完全溶于地层反凝析油的饱和压力会有较显著增加，表明注入气溶入油中时所需增溶压力较高。

而从图2看出，当注入气摩尔比达到70%以上时，才能与地层反凝析油实现一次接触混相，相应的一次接触理论混相压力约为65MPa，混相压力偏高。因此应在凝析油析出前早期注气保持地层压力开采。图3所给出的膨胀因子变化程度则可看出，当注入气摩尔比超过40%时，反凝析油体积膨胀较为明显，有利于注气驱替反凝析油。

3.1.2 注N2气

注入N2气含量的增加对平衡油的饱和压力和膨胀系数变化的影响结果如图4所示。由图可见，随着膨胀过程注入N2气摩尔含量的增加，注入气完全溶于地层反凝析油的饱和压力会急剧增加，对比表明N2气溶入油中时所需增溶压力远高于注外输气。

从图4所给出的膨胀因子变化程度则可看出，注入N2气过程反凝析油体积增溶膨胀程度也明显低于注外输气。注入N2气与地层反凝析油实现一次接触混相的理论混相压力至少要达到200MPa以上。

图4 注N2膨胀实验饱和压力与注气量的关系

3.2 注入外输气对反凝析油物性影响的模拟

模拟研究了地层压力43MPa和地层温度141.7℃下，注入不同气量后体系的相态特征，包括油气两相的粘度和密度变化规律等，规律如图5所示。

由模拟结果可知，在地层压力条件下，注入气少量溶于地层反凝析油同时抽提油中中间组分和轻油组分，引起平衡剩余油密度和粘度增加。气继续注入，油气成两相，油相的轻质组分被抽替到气相，故油相密度、粘度增加。

图5 平衡液相、气相粘度及密度变化趋势

3.3 多级接触溶解-抽提相平衡模拟

3.3.1 注外输气拟三元相图

图6给出了地层压力43MPa时注入气与地层油多级接触溶解-抽提气、液两相相平衡变化过程，可知在43MPa条件下气、液两相不能达到混相，组成轨迹显示注入气被加富，反凝析油被重质化。图7给出了43MPa时注入气与地层油多级接触溶解-抽提气、液两相相平衡变化过程，可知在43MPa条件下气、液两相通过多次接触溶解-抽提可达到混相状态[4]。

3.3.2 注N2气拟三元相图

地层压力43MPa时注入N2气与地层油多级接触溶解-抽提气、液两相相平衡变化过程，可知在43MPa条件下气、液两相范围很宽，难以达到混相，组成轨迹显示注入气被加富，反凝析油被重质化（见图8）。

2013年7月 绿 色 科 技 第7期3.4 向前接触相平衡模拟

3.4.1 注入外输气

图9～图13分别给出注入外输气与地层反凝析油向前接触驱替过程平衡气、液两相各组份摩尔含量、密度、粘度、界面张力变化规律。由图可见，随着接触次数的增加，气相中C1和CO2组份降低，C2-C6以及C7+等中间烃和重质组份含量增加，显示出注入气在前缘不断被加富的过程，而液相中C1以及C2-C6含量增加，C7+等重质组份含量降低，显示出气液两相组成逐渐接近的过程。向前多级接触抽提引起液相密度、粘度、气相密度、粘度略有增加，界面张力降低。这有利于注入气蒸发重质组份。增加压力，可达到向前接触混相。

3.4.2 注入N2气

注入N2气与地层反凝析油向前接触驱替过程平衡气、液两相各组份摩尔含量、密度、粘度、界面张力变化规律与注外输气类似，其规律如下：

随着接触次数的增加，气相中C1、C2-C6等轻质烃和中间烃组份含量增加，显示出注入气在前缘不断被加富的过程，而液相中C1、C2-C3以及iC4-nC4等摩尔含量增加。向前多级接触抽提引起液相密度、粘度降低，气相密度、粘度略有增加，油气界面张力降低。整个过程显示出气液两相组成和性质逐渐接近的过程，这说明向前接触有利于注气蒸发重质组份，增加压力，可达到向前接触混相。

3.5 向后接触实验模拟

3.5.1 注入外输气

图14～图18分别给出注入外输干气与地层反凝析油向后接触驱替过程平衡气、液两相密度、粘度、界面张力变化规律曲线。向后多级接触抽提引起气相轻质组份含量增加（如C1等），中间烃和重烃含量降低（如C2-C6，以及C7+等）；液相密度、粘度、界面张力增加；气相密度、粘度略有降低。整个注干气向后接触过程使得油气性质差异更大，不利于注气对油气性质的改变。

图14 向后接触注气量与气相中各组份含含量的关系曲线

3.5.2 注N2气

注N2气向后多级接触模拟的气液两相密度、粘度和界面张力变化结果与注外输气类似。随着注N2气向后接触次数的增加，液相密度增加，气相密度降低；液相粘度增加，气相粘度略有增加；而且，气液界面张力增加。这说明注N2向后接触使得油气的性质向差异更大的方向发展，不利于油气混相。与外输气相比，其效果更不利于油气混相。

4 结语

向大涝坝气藏目前井流物中注入一定比例的外输气后模拟计算的反凝析特征显示，注气后地层流体露点压力降低，反凝析液量明显降低。注入气比例越大，反凝析液饱和度越低。表明注入外输气能有效降低凝析气藏反凝析油的析出，改善其开发效果。

参考文献：

[1] 刘慧卿.油藏数值模拟方法专题[M].东营：石油大学出版社，2001.

[2] 朱自强，姚善泾，金彰礼.流体相平衡原理及其应用[M].杭州：浙江大学出版社，1990.

[3] J.M.普劳斯尼茨.流体相平衡的分子热力学[M].骆赞椿，吕瑞东，译.北京：化学工业出版社，1990.

[4] 郭 平，李士伦，孙 雷，等.不同注入气对凝析气相态的影响[J].新疆石油地质，2001（3）.