英東油氣田氣油比定量計(jì)算

英東油氣田氣油比定量計(jì)算

英東氣田位于柴達(dá)木盆地以西的英東氣田上。這是近年來在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)的四大常規(guī)氣田中的第二個(gè)。它具有含油量長、油氣層垂直厚度大、單層薄的特點(diǎn)。由于英東油氣田斷裂非常發(fā)育,多套油氣水系統(tǒng)在縱向上相互疊置,油氣難以準(zhǔn)確區(qū)分,常出現(xiàn)氣層當(dāng)做油層誤射,給地面輸油管線造成巨大壓力;同時(shí)由于高氣油比儲層的開采,導(dǎo)致油氣藏地層壓力下降太快,這些因素都給勘探開發(fā)帶來了諸多不利影響。因此,進(jìn)行儲層油氣區(qū)分及氣油比定量計(jì)算成為英東油氣田目前迫切需要解決的問題。1儲層結(jié)構(gòu)1.1儲層巖心特征儲層具有成分成熟度中等、結(jié)構(gòu)成熟度中—高、碎屑顆粒粒度細(xì)、雜基含量較低、膠結(jié)物含量中—低、成巖作用較弱等基本特征。巖石類型相對穩(wěn)定,主要為巖屑長石砂巖。砂巖粒度較細(xì),主要為中—粉砂巖。膠結(jié)物含量平均為7%,主要為方解石。儲層孔隙較發(fā)育,且分布相對較均勻,孔隙連通性較好。儲集空間以原生粒間孔為主,占81.7%,次為溶蝕孔,占15.5%,少量裂隙孔,占2.8%。儲層巖心孔隙度介于10.0%~23.0%,平均為20.4%;滲透率介于0.1~500mD,平均為124.9mD。1.2地層壓力和海拔地溫梯度為3.08℃/(100m),屬于正常溫度系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)測的26個(gè)溫度和深度數(shù)據(jù),擬合出的溫度與深度關(guān)系式為:式中T為地層溫度,℃;D為地層深度,m。地層壓力梯度為1.07MPa/(100m),屬于正常壓力系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)測的26個(gè)壓力和海拔數(shù)據(jù),擬合出的壓力與海拔關(guān)系式為:式中p為地層壓力,MPa;H為測點(diǎn)海拔,m。1.3常規(guī)油東南角地面原油平均密度為0.842t/m3,平均黏度為9.4mPa·s,平均含蠟量為14.0%,平均汽油含量為10.1%,平均煤柴油含量為28.3%,平均凝固點(diǎn)為30.0℃,平均析蠟點(diǎn)為45.0℃,平均初餾點(diǎn)為144.0℃,屬于輕質(zhì)中黏常規(guī)油。高壓物性油樣分析表明,在原始地層壓力下,溶解氣油比為介于20.7~99.0m3/m3,平均為74.0m3/m3。天然氣平均相對密度為0.638,平均甲烷含量為88.05%,平均乙烷含量為3.78%,平均丙烷含量為1.63%,平均異丁烷以上含量為1.48%,平均氮?dú)夂繛?.65%,平均二氧化碳含量為0.41%。高壓物性天然氣樣分析表明,在原始地層壓力下,天然氣體積系數(shù)介于0.00708~0.01193,密度介于0.061~0.101t/m3,黏度介于0.0137~0.0156mPa·s,偏差系數(shù)介于0.8379~0.8701(平均為0.8540),屬于干氣體系。2油氣測定的分類2.1儲層覆巖導(dǎo)氣質(zhì)和孔隙度常規(guī)測井區(qū)分油、氣常采用的方法主要基于電阻率和補(bǔ)償中子挖掘效應(yīng)這兩類。但當(dāng)儲層含水飽和度相近,油層和氣層的電阻率更多反映儲層的物性特征,而不是油或氣的特性。并且英東油氣田地層水礦化度較高,不同儲層的物性有較大差異,導(dǎo)致淡水鉆井液濾液侵入儲層深度不同,同等飽和度情況下,電阻率主要是物性和侵入特征的反映,油和氣的差異不夠明顯,因此電阻率方法在英東油氣田不適用。補(bǔ)償中子挖掘效應(yīng)方法認(rèn)為氣層補(bǔ)償中子孔隙度會降低,而聲波和密度視孔隙度會增高,因此氣層的補(bǔ)償中子孔隙度與聲波或密度視孔隙度之間會存在一定差異。然而不同氣層的地層壓力、含氫指數(shù)、密度等是有差別的;同時(shí),泥質(zhì)含量的高低、儲層巖屑成分含量的變化等因素都會影響三孔隙度曲線,從而在一定程度上掩蓋氣的響應(yīng);另外砂泥巖地層中頻繁出現(xiàn)的擴(kuò)徑現(xiàn)象也會導(dǎo)致三孔隙度曲線質(zhì)量降低。圖1為補(bǔ)償測井挖掘效應(yīng)油氣區(qū)分交會圖,在井徑規(guī)則,三孔隙度曲線質(zhì)量合格的井段,有一定效果,但無法區(qū)分油氣同層。2.2情況二—核磁共振測井區(qū)分油氣核磁共振測井在研究儲層孔隙結(jié)構(gòu)、判斷儲層流體性質(zhì)等方面具有獨(dú)特的作用。核磁共振測井觀測到的橫向弛豫時(shí)間(T2)可表示為:式中T2B為流體體積弛豫時(shí)間,ms;D為擴(kuò)散系數(shù),μs2/ms;G為磁場梯度,Gs/cm;TE為回波間隔,ms;S為孔隙表面積,cm2;V為孔隙體積,cm3;ρ2為巖石橫向表面弛豫強(qiáng)度,μm/ms。輕質(zhì)油在大孔隙中的體積弛豫會使T2弛豫時(shí)間很長,即常見的T2譜拖尾現(xiàn)象;天然氣不存在體積弛豫,由于其擴(kuò)散系數(shù)D很大,會使T2弛豫時(shí)間變短,即T2譜前移。圖2為X1井的核磁共振測井油氣區(qū)分圖,M、N層的T2譜具有較明顯的拖尾現(xiàn)象,部分信號超過了1000ms,判別為油層;Y、Z層的T2譜弛豫時(shí)間則基本小于1000ms,判別為氣層。核磁共振測井區(qū)分油氣效果較好,但由于價(jià)格昂貴且測速慢,只有少部分井的重點(diǎn)層段進(jìn)行了核磁共振測井,因此該方法難以廣泛使用。2.3氣測數(shù)據(jù)技術(shù)氣測錄井是通過測定鉆井液中可燃?xì)怏w含量來尋找地下油氣藏的一種錄井方法。色譜氣測技術(shù)利用色譜柱將收集到的氣體進(jìn)行分離、鑒定器測量,可以將C1~C5的各種組分含量連續(xù)記錄。目前,氣測錄井的應(yīng)用主要集中在識別油氣儲層上,有圖版法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法這兩大類方法。常用的圖版法包括:皮克斯勒圖板、烴三角形圖版、烴比值圖版、濕度法圖版等。這些圖版法使用的參數(shù)較少,一般只包含C1~C4,并且沒有區(qū)分正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴組分,氣測數(shù)據(jù)沒有得到充分應(yīng)用。常用的數(shù)理統(tǒng)計(jì)法包括:R型因子分析、模糊模式識別、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Fisher線性判別、馬氏距離判別、歐氏距離判別等。這些數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是利用了較多的數(shù)據(jù)信息,但一般都需要一定數(shù)量的樣本數(shù)據(jù),且使用起來相對繁瑣,不夠方便。綜合來看,無論是圖版法還是數(shù)理統(tǒng)計(jì)法,現(xiàn)有的氣測錄井應(yīng)用主要用于尋找油氣層,側(cè)重于油氣層與水層的區(qū)分,極少有專門區(qū)分油層與氣層的研究。在對比上述多種方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及它們在英東油氣田的試用情況后,提出了氣體組分星型圖來區(qū)分油層和氣層,該方法在英東油氣田使用效果最好,它采用C1/C2、C1/C3、C2/C3、C2/iC4、C3/iC4、iC4/nC4、iC5/nC5這7項(xiàng)比值,充分利用了氣測錄井?dāng)?shù)據(jù),能準(zhǔn)確地區(qū)分油層、油氣同層、氣層。通過測試、生產(chǎn)等數(shù)據(jù)的檢驗(yàn),氣體組分星型圖的判別符合率超過90%(圖3)。3氣體組分星型圖與油氣地層結(jié)構(gòu)有關(guān)氣油比定量計(jì)算的研究則更少。2001年,高楚橋?qū)⒛鰵庾鳛榈貙芋w積模型中的一種組分來構(gòu)建常規(guī)測井的響應(yīng)方程,通過多條測井曲線建立超定方程組,求取最優(yōu)解得到氣油比,同時(shí)也指出其結(jié)果受到了鉆井液侵入的影響,需要進(jìn)行校正。2009年李方明利用“中子挖掘效應(yīng)”與氣油比建立了定性關(guān)系,但其研究對象為油藏,生產(chǎn)出的氣全為溶解氣,這些方法并不適合英東這種油氣藏。由于測井定性區(qū)分油氣在英東油氣田的應(yīng)用存在一定局限性,筆者計(jì)算氣油比采用的是定性區(qū)分油氣效果較好的氣測錄井。如圖4所示,氣體組分星型圖中樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)所圍總面積可以分解成兩部分,第一部分以C1/C2、C1/C3、C2/C3及原點(diǎn)所圍成的四邊形,其面積(Sa)與輕質(zhì)組分的含量有關(guān);第二部分是以C2/C3、C2/iC4、C3/iC4、iC4/nC4、iC5/nC5、C1/C2及原點(diǎn)構(gòu)成的七邊形,其面積(Sb)與重質(zhì)組分含量有關(guān),一般而言,面積Sa>Sb。對于氣層,Saue04cSb,即面積Sb非常小;對于油層,面積Sb相對較大;油氣同層則介于油層和氣層之間。氣體組分星型圖分解后可按照式(2)計(jì)算出面積比Sa/Sb,再將其與油氣測試得到的氣油比(GOR)建立擬合關(guān)系(圖5),兩者呈冪函數(shù)關(guān)系,即式(3),面積比Sa/Sb越大,氣油比(GOR)越高。即式中Sa為輕質(zhì)組分含量有關(guān)的四邊形面積,無因次;Sb為重質(zhì)組分含量有關(guān)的四邊形面積,無因次;C1為甲烷含量;C2為乙烷含量;C3為丙烷含量;iC4為異丁烷含量;nC4為正丁烷含量;iC5為異戊烷含量;nC5為正戊烷含量。式中GOR為氣油比,m3/m3。圖6為英東油氣田X2井氣測錄井定量計(jì)算氣油比的實(shí)例。井深1450~1485m,常規(guī)測井“挖掘效應(yīng)”區(qū)分油氣效果較差,無論油層還是氣層密度—中子的“鏡像特征”相差不大。該井投產(chǎn)時(shí),A—F這6個(gè)層一起射開,5mm油嘴自噴,平均日產(chǎn)油9.74m3、氣9602m3、水0.13m3。氣測錄井氣體組分星型圖判別A、B、C為油層—油氣層,其氣油比分別約為36m3/m3、2000m3/m3、180m3/m3;D、E、F為氣層,其氣油比分別約為48000m3/m3、27000m3/m3、37000m3/m3;計(jì)算結(jié)果與超聲波三相流產(chǎn)液剖面基本一致。4氣體組分星型圖和實(shí)際資料處理效果1)受到地層壓力、含氫指數(shù)、泥質(zhì)含量、井眼條件、鉆井液侵入等因素的影響,常規(guī)測井定性區(qū)分油氣效果一般;核磁共振測井區(qū)分油氣效果較好,但受其昂貴價(jià)格的制約難以廣泛使用;氣體組分星型圖區(qū)分油氣效果最