凝析气藏循环注气过程流体相态特征

凝析气藏循环注气过程流体相态特征
焦玉卫;谢伟;邸宝智;梁涛;刘立炜
【摘要】Fluid composition, temperature, porous media, and non-equilibrium effect are the main factors affecting clew-point pressure. In process of gas injection development of gas condensate reservoir, the fluid composition in formation is of great difference in distribution due to sweep efficiency effect. Before cyclic gas injection or during depletion development, the fluid in formation appears gas phase behavior when the formation pressure is higher than the clew-point pressure, and such a fluid could be approximately regarded as a gas phase behav- ior. Under the cyclic gas injection, the change of the fluid composition in the formation is very complicated, and the fluid phase behavior will change with fluid composition, formation pressure and temperature. Based on the theory of equation of state, the typical fluid samples from a real gas condensate reservoir are selected in this paper, three changing trends of phase behavior in the process of cyclic dry-gas in- jection are presented, and the PVT test results from the real samples are compared. Finally, the distribution characteristics of dew-point pressure is given, integrated with studies of simulation and calculation for the gas condensate reservoir.%影响露点压力的主要因素是流体组成、温度、多孔介质、非平衡效应等，凝析气藏注气开发过程中受注气波及的影响，流体组成分布在地层中差别较大，是影响地层中露点压力分布的关键因素。

凝析气藏注气开发之前，或者衰竭开发过程中，当地层压力高于露点压力时，地层中流体为气相状态，可以近似用一个相态来代表地层中
的流体。

循环注气开发条件下地层中流体组成的变化极为复杂，流体相态特征随流体组成及压力温度而变化。

以状态方程为理论基础，选取某实际凝析气藏有代表性的流体样品，总结了凝析气藏循环注气过程中的3种相态变化趋势，对比了实际取样流体的PVT实验结果，结合实际开发的凝析气藏进行模拟计算，研究了其露点压力在地层中的分布特征。

【期刊名称】《新疆石油地质》
【年(卷),期】2012(033)006
【总页数】4页(P704-707)
【关键词】凝析气藏;循环注气;相态特征;露点压力
【作者】焦玉卫;谢伟;邸宝智;梁涛;刘立炜
【作者单位】中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;中国石油大港油田分公司采油三厂,天津061023;中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000【正文语种】中文
【中图分类】TE372
高含凝析油凝析气藏通常采用循环注气保持地层压力的开发方式[1，2]，以提高凝析油、气采收率。

循环注气过程中相态变化复杂，地层压力低于露点压力时，地层出现反凝析，因此进行开发过程中相态特征研究尤为重要。

文献[3-5]的实验研究表明，多孔介质通过注气均可使部分凝析油反蒸发而采出。

文献[6]通过实验证实，不同注入介质对凝析气露点压力、凝析油饱和度及采收率
有明显不同的影响。

注氮气使露点压力上升最多，干气上升较少，注二氧化碳则使露点压力下降。

文献[7]通过实验研究分析了影响露点压力的因素主要有流体组分、多孔介质、非平衡效应和温度。

不同组成对流体露点压力的影响程度不尽相同，其中C3、C4、H2S等组分影响明显，当气油比低于某一数值时，露点压力随气油比增大而增加；当高于此值时，露点压力又随气油比增大而减小。

关于多孔介质对流体露点压力的影响的认识还存在差异。

很多学者也对凝析气藏露点压力的计算方法进行了研究，早在1967年，文献[8]
就提出了用流体组成和温度来计算露点压力的关系式。

文献[9]提出了根据可用的
生产数据，如油藏温度、拟对比压力和温度，预测露点压力的新经验关系式。

2007年，文献[10]提出了用人工神经网络来估算凝析气露点压力的方法。

2008年，文献[11]提出了应用遗传算法-正交最小二乘算法来建立露点压力模型来计算
露点压力。

文献[12]用经验公式根据实际凝析气藏取样流体研究了不同注入介质及不同注入孔隙体积条件下的露点压力变化特征。

众多学者指出，影响露点压力的主要因素是地层压力、温度及流体组成。

本文以状态方程为理论基础，选取实际凝析气藏有代表性的流体样品，总结了凝析气藏循环注气过程中的3种相态变化趋势，用实际取样流体的PVT进行验证，研究了循环
注气过程中的相态变化特征，以期为提高凝析油采收率措施的制定提供依据。

1 相态计算模型
PVT状态方程是多组分烃类体系气液平衡计算和相态研究的基础，SRK方程[13，14]为
Soave状态方程中引入了温度函数α（T），用于改善烃类等实际复杂分子体系对PVT相态特征的影响。

用（1）式拟合不同物质的实测蒸汽压力数据，得到不同的纯组分物质的函数形式
式中，m对不同偏心程度的物质具有不同的数值，借助Pitzer偏心因子概念，Soave进一步把m关联为物质偏心因子的函数，得到的关联式为
引入温度函数，特别是引入偏心因子，可使方程中引力项随不同分子偏心力场变化加以调整，使SRK方程用于非极性分子及其混合物气液平衡计算取得较为满意的
结果。

而气液平衡和相态研究则是确定初始凝析压力、不同开发方式下生产井井流物流体相态特征变化的基础，气液相平衡模型[15]为
2 注干气过程中相态变化特征
本次研究所选流体样品取自国内实际开发的某凝析气藏，通过对PVT实验结果的
研究以及实验结果与开发过程中相态变化的对比分析认为样品具有代表性。

表1
列出了原始流体组成。

表1 流体原始组成（C11+摩尔质量294.35，相对密度0.868 2）%组分值组分
值组分值CO2 N2 C1 C2 C3 0.64 3.24 77.75 8.91 2.31 iC4 nC4 iC5 nC5 C7
C8C9 C6 0.54 0.76 0.36 0.39 0.43 C10 C11+0.45 0.76 0.29 0.31 2.86
在凝析气藏循环注入干气开发过程中，流体组分的变化主要由3个因素造成：①
注入干气与原始凝析气流体混合；②由于压力下降，凝析油析出；③凝析气井近井区域的高速流动携带部分的凝析油。

以下分别针对这3个因素进行计算，并分析
相态如何变化。

2.1 第一个因素
众多学者通过实验证明，注入干气会使地层流体露点压力升高。

从图1可以看出，通过混入不同体积的干气进行相态计算发现，注入一定体积干气后的确会使露点压力升高，但持续注入后露点压力出现下降趋势，根据注入的干气组成以及原始凝析
气流体组成的不同，最大露点压力值以及相应的混入干气体积也不同。

根据所取样品，当混入约0.4摩尔干气时露点压力升高幅度最大。

露点压力升高幅度有一定限制，随着干气组分的差异而不同，CH4使露点压力升高幅度最大，随着回注干气中其他烃类组分的增加，注入干气使露点压力升高的幅度也逐渐减小，直至使露点压力下降。

图1 混入干气后凝析气流体相态变化
在凝析气藏实际开发过程中露点压力升高的现象确实存在，如某凝析气田的TY2-10井，初期生产气油比稳定，投产5年后生产气油比升高逐渐加快，同时通过示踪剂监测认为发生气窜。

通过2002年与2005年2次流体取样PVT实验分析，相图变化特征与上述模拟结果相吻合，表现为露点压力升高、相图右侧收缩（图2）。

图2 TY2-10井取样相态变化
2.2 第二个因素
随着开发的进行，当地层压力低于流体露点压力之后，凝析气流体发生反凝析，其中的重质组分首先析出为液体。

通过代表性样品的等容衰竭实验分析，得出衰竭过程中气相的流体组成变化，受反凝析的影响，轻质组分如C1含量逐渐升高，而重质组分如C11+呈减少的趋势。

根据表2中的流体组成，计算得到相对应的相图（图3）。

计算结果表明，等容衰竭变化过程中，凝析气流体露点下降，相包络线均匀收缩。

图3 等容衰竭相态变化
TY1-H1井中气油比上升较缓，反映出这口井并没有受到注入干气突破的影响，其凝析油生产效果较好，产量最高可达169 t/d.图4中实际取样PVT实验结果与这一变化特征相吻合。

两次取样结果看，露点略有下降，相包络线均匀收缩。

图4 TY1-H1井取样相态变化
2.3 第三个因素
当凝析液逐渐聚集，达到临界流动饱和度时，地层中出现气液两相流。

而气体在井底附近流速较高，高流速也易产生剥离效应，高速气流将凝析液携带出来。

在此种情况下取得的样品中重质组分含量偏高，得到的流体相图特征也会有所不同。

因此，将一定比例的凝析油组成与原始流体组成相混合来代表取样流体，并计算其相图。

图5为计算结果对比。

通过计算认为，混入一定比例凝析油后，混合流体露点压
力下降，右侧相包络线右移，相图向挥发油方向移动。

图5 混入凝析油相态变化
某凝析气田在近7年的开发中地层压力虽然有较大幅度下降，并且低于了原始露
点压力，但TY1-6井气油比不但没有较大幅度升高，局部时间内反而呈下降趋势，无注气突破的影响。

图6为TY1-6井的两次实际取样PVT实验相图，其特征与图5极为吻合，露点压力下降，右侧相包络线右移。

图6 TY1-6井取样相态变化
3 气藏露点压力分布特征
在凝析气藏实际注气开发过程中，由于储集层非均质性，注入气优先沿高渗透层位移动。

随着注气开发的进行，流体组分在平面及纵向上的差异也逐渐增大，因此使储集层内凝析气流体的相图特征、露点压力复杂化。

因此，在实施循环注气开发后，任何井点处所取凝析气样品只能是在某一区域具有代表性，对此种类型需要进行辩证、分类的研究。

利用具有代表性的凝析气样品以及注入气组成，分别建立了一注一采的剖面模型和气藏三维模型，对循环注气相态变化进行了模拟。

模拟干气驱替过程中，考虑因素较多，地层中组分扩散、混合持续存在，凝析与反蒸发作用也时刻进行，以便能较为准确地分析露点压力变化、分布特征。

剖面模型模拟过程中采取注采平衡的方式，图7为剖面模型中甲烷（CH4）含量
分布，受干气与原始凝析气密度的差异作用，注入干气趋向于向上移动。

图8为
与图7组分分布对应的露点压力分布，可以看出注入干气后露点压力有升高趋势，原始露点压力为53.2 MPa，露点压力最高达到56.4 MPa，升高幅度为6.02%.
图7 剖面模型注气过程CH4分布
图8 剖面模型注气过程露点压力分布
4 结论
（1）混入干气后凝析气流体露点压力升高，达到一定注入体积后露点压力出现下降趋势，变化幅度根据注入的干气组成以及原始凝析气流体组成的不同而不同。

（2）等容衰竭变化过程中，凝析气相图包络线呈均匀收缩趋势，凝析气流体露点下降，趋向于干气包络线形态。

（3）通过计算认为，混入一定体积凝析油后，凝析气流体露点压力下降，右侧相包络线右移，相图趋向于挥发油相图变化。

（4）在实际凝析气藏开发过程中，流体相态变化既受回注干气的影响，露点压力有升高趋势，同时又受凝析油析出及流动影响，使露点压力下降，地层中某一点相态、露点压力如何变化取决于多种因素的综合作用。

符号注释
a——引力参数；
b——斥力参数；
、——组分i在气相、液相中的逸度；
Ki——组分i的相平衡常数；
Nc——组分数；
p——流体压力，MPa；
T——流体温度，K；
Tr——拟临界温度，K；
V——流体体积，m3；
xi——组分i在液相中的摩尔分数；
yi——组分i在气相中的摩尔分数；
α（T）——温度函数；
ω——偏心因子。

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