凝析气藏开发.ppt

凝析气藏的开发 凝析气藏概论凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏开发工程论证凝析气藏开采中有关参数的确定方法凝析气藏开采动态 凝析气藏的开发 凝析气藏概论 凝析气藏是 种既不同于一般气藏也不同于油藏的特殊类型气藏 其开采技术比一般气藏和油藏复杂得多 因为 开发凝析气田时除考虑天然气采收率外 更重要的还需考虑提高凝析油采收率的问题 国外从30年代初至今对凝析气田开发已有七十年的历史和经验 我国从50年代起 陆续发现不少凝析气田 并相继投入了开发 当地层温度大于80 地层压力大于15MPa时 地下的液态石油变成气态 当开采时 由于温度和压力的下降 气态石油变成液态石油 具有这种特性的气藏叫凝析气藏 定义 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏判断方法带油环的凝析气藏判断方法凝析气藏分类 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏判断方法 目前世界各国已发现的凝析气藏的埋藏深度一般都在1500 5000m的范围 在不同的埋藏深度其压力和温度也不相同 而压力和温度对烃类流体性质及其相态影响很大 例如在2500 5000m范围内多为凝析油饱和度不高的凝析气藏 而在1500 3000m的凝析气藏则凝析油饱和度较高 一般具有较大的油环 在勘探阶段对凝析气藏的正确判断是非常重要的 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏判断方法 油气藏按流体性质分类可以分为 黑油油藏 挥发油油藏 凝析气藏 湿气气藏和干气气藏 因此 首先应该识别凝析气藏与这些类型的油气藏的不同之点 根据它们的气油比进行判断 按摩尔组成进行判断 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏判断方法 根据前苏联持列平 对150多个油气藏的研究认为烃类分子量与地层流体密度和不同油气藏有密切关系 由此进行判断 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏判断方法 除上述特征外 凝析气藏在原始地层条件下 为单相气相状态 生产后在地面可以同时产出天然气和凝析油 而凝析油一般为无色或浅黄 黄褐色 相对密度为0 72 0 80左右 综合上述特点即可对凝析气藏加以正确地判断 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏判断方法 在勘探阶段查明是带油环的凝析气藏或者不带油环的凝析气藏不仅对开发这类油气藏具有重要价值 同时对指导勘探也具有十分重要的意义 近些年来苏联的研究人员根据流体样品分析 应用数理统计法对凝析气藏具有或不具油环进行多种方法的判断 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类带油环的凝析气藏判断方法 1 C5 含量法根据储层流体分析结果 用C5 含星作为标志 判断凝析气藏是否带有油环 即C5 含星大于1 75 为带油环的凝析气藏 而C5 含量小于1 75 时 为不带油环的凝析气藏 用这个方法对苏联100个凝析气藏进行检验 结果符合率为86 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类带油环的凝析气藏判断方法 2 C1 C5 比值法这个方法是用Cl与C5 的摩尔含量比值来判断的 该比值小于52为带油环的凝析气藏 大于52则为不带油环的凝析气藏 根据前苏联100个凝析气藏检验 其符合率为83 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类带油环的凝析气藏判断方法 3 根据储层流体组份的组合判断法4 秩类法5 Z因子法6 势函数法7 准数法8 摩尔油气比与采出的摩尔数之和判断法 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类带油环的凝析气藏判断方法 油气藏分类的目的是便于在勘探与开发中应用 主要按以下分类原则进行分类 1 按地质特点分类原则进行分类 1 按储层类型分类 可以分为层状 块状和透镜体的凝析气藏判断法 2 按圈闭特点分类 分为构造型 地层型 岩性圈闭型和混合型 3 按气水关系和驱动条件分类 分为边水型 底水型 无边水或底水型 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏分类 2 按流体分布情况分类 1 不带油环的凝析气藏 2 带油环的凝析气藏 但油环不具有工业价值 3 带油环的凝析气藏 油环具有工业价值 4 凝析气顶油藏 油藏的地下体积大于气顶的地下体积 3 按凝析油含量分类由于各国的凝析气田储量及开发情况 以及外采工艺技术水平不同 各国的分类标准也不尽相同 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏分类 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏分类 3 按凝析油含量分类 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏分类 3 按凝析油含量分类 凝析气藏的开发 凝析气藏判断方法及其分类凝析气藏分类 3 按凝析油含量分类 由上述分类标准可以看出 前苏联的第二种分类与美国的分类比较近似 只是美国又分出 个特高含量类型 因此 建议采用美国这种分类较为适宜 即四种分类级别 对小于7g m3这一级可以删掉 以便于简化和应用 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证开发层系井网及井网密度凝析气田开采方式的论证 当气藏或凝折气藏包括多套含气层时 必需考虑开发层系问题 换句话说 是用一套井网开发多套层系 还是用不同井网分层系进行开采 主要应考虑以下因素 1 气藏和凝析气藏的流体性质是否相同 2 各含气层的原始气一油界面或气一水界面及其压力系统是否一致 3 各含气层的储层性质及产能情况 以及各层的储量分布特点等 4 包括所有含气层在内的含气井段大小 及其对后期改造的影响 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证开发层系 影响井网和井网密度的因素有 技术经济指标气水动力学因素 地质特点如储层性质的均匀程度 含气构造形态 以及储层埋藏深度等 特别当凝析油含量高 储集层厚度大 倾角也大时 则凝析油含量可能呈梯度分布的特点 考虑上述因素 可把凝析气藏的井网系统分为以下几类 1 衰竭式开采时的井网系统2 水驱的气藏或凝析气藏井网系统3 凝析气藏注气的井网系统 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 1 衰竭式开采时的井网系统 1 正方形或三角形均匀布井系统这种井网形式适用于气驱气藏或凝析气藏 并且其储集性质为均质的 该布井系统在开发过程中不形成共同的压降漏斗 换句话说 在开发过程中 每口井的地层压力基本上是近似的 并且等于当时的平均地层压力 因此 均匀布井的优点是 气井产量大于其它布井系统时的产量 气田开发所需要的井数是最少 各井井口压力基本上是相近的 而且在更长的时间里都是不需要增压开采 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 1 衰竭式开采时的井网系统 2 环状布井或线状布井及丛式布井这种井网形式主要取决于含气构造形态 如为圆形或弯状含气构造上 即可采用环状井网 而在长轴背斜上 则可采用线状或排状布井系统 此外 当气藏埋藏较深时 可以采用在地面集中的丛式布井系统 每口井的偏斜角度和方向不同 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 1 衰竭式开采时的井网系统 3 气藏顶部布井不论对砂岩储层或者碳酸盐岩储层 一般在构造顶部都是以储层性质变好为规律 而向构造边缘则逐渐变差 因此 气藏项部往往是高产分布区 把气井布在气藏项部还可以延长无水开采期 但 存在的问题是 在开发后期会出现一明显的压降漏斗 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 1 衰竭式开采时的井网系统 4 不均匀井网对非均质储集层往往来用不均匀的井网系统 实际上对均质的储层来说 由于勘探井的分布情况以及其它因素也会使得本应采用均匀井网而不得不采用不均匀井网 尤其对我国大多数气田或凝析气田的产层为碳酸盐岩裂缝型以及陆相沉积地层 其非均质性是十分明显的 因而 为适应这种储层类型所采用的布井系统多为不均匀井网 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 2 水驱的气藏或凝析气藏井网系统在水驱的气藏或凝析气藏情况下设计最佳的布井方案是很复杂的 因为在早期阶段想取得比较详细的资料是困难的 均匀布井系统 在这种情况下 气藏项部的气井可以射开全部储层厚度 而翼部的气井则应留出一段厚度 这种井网形式的优点是 在开发过程中具有较高的地层压力 而且井的产量也高 所需要的生产井数也是最少的 在气藏顶部相对集中布井 假定气藏顶部的气井全部产层都射开 尽管利用了气顶高产区使气井的产量很快上升 但 在开发过程中气顶区会形成较大的压降漏斗 同时可能会使靠近两翼的气井过早水淹 进而使气田开发变得更加复杂化 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 3 凝析气藏注气的井网系统根据M Muskat的研究认为当注气井呈线状或排状分布时 其井排距离愈大 驱扫效率也愈大 另外W Hurst与A FVanEverdingen研究了当注入井沿构造轴分布 采气井分布在两翼时 注采井排距愈大 其驱替效率也愈大 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 3 凝析气藏注气的井网系统凝析气藏的注采井网多采用五点井网系统 如图7 2所示A B为注气井 C D E F G H I为生产井 当干气突入生产井时 则残留一部分未被驱替的湿气 如果把原来的生产井G转为注气井时 则可能会把残余的部分进一步驱扫 提高了凝析油采收率 五点法井网注气 当干气突破以前湿气的累积采出量等于用气藏体积表示的累积注入量 而当累积注入量为五点井网单位体积的70 时 即产生干气突破 此后则湿气迅速下降 以致逐渐降到零 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 4 开发井数的确定开发井的类别应包括 生产井 接替井 观察井 注入井 注气井或注水井 气田开发总井数nt取决于气田的生产规模Qt 104m3 d 单井产能qg 104m3 d 及后备系数K之间的关系 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证井网及井网密度 后备系数K主要是考虑开发过程中 设备的腐蚀情况 生产井水淹的可能情况以及某些井部分或全部停产等因素而设的附加系数 对每个凝析气田来说 K值不可能完全相同 因此 K值是根据具体情况来确定的 凝析气井的井距根据国外同类气藏开发的经验一般为800 1000m左右 1 开采方式的选择选择的主要依据有以下几点 1 凝析油的地质储量 凝析油的地质储量大于N万t 即可选择注气开采方式 因此 一般凝析油的注气采收率最低为60 地质储量为N万t时 注气采出0 6N万t 凝析油的采出量与注气地面工程总投资相平衡时 即为注气的界限储量 这个界限在国外一般为30万t 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证凝析气田开采方式的论证 1 开采方式的选择 2 凝析油含量 凝析油含量大于200 250g m3则可采用注气开采方式 实际上各国情况不同 为工业发展状况 采气和注气的工艺水平以及对凝析油的需求现状等的不同 因而各同的标准也不完全一样 有的国家凝析油含量150g m3也进行注气开发 所以 上述数据应根据情况进行全面的论证后才能确定 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证凝析气田开采方式的论证 1 开采方式的选择 3 储层条件及构造条件 储层条件要均质的厚度变化不大的 如果有裂缝发育或者裂缝不均匀分布时 对注气是不利的 构造条件则要求简单的背斜形态 断层少的情况下 对注气是有利的 4 当凝析气藏具有开采价值的油环时 最好采用注气或注水保持压力开采方式 先开采油环 后采凝析气顶 开发过程中 控制气 油界面是个关键问题 作到严格控制是很困难的 对带存油环的凝析气藏进行衰竭式开采 或者是气顶或油环同时衰竭式开采是最下下策 般情况下 是不允许同时衰竭式开采的 因为不仅降低了油环油的最终采收率 而且也降低了凝析油的采收率 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证凝析气田开采方式的论证 2 注气压力的估算注气压力的估算是评价注气方案的重要指标 一般在进行开发设计时 使注气井的注入压力最低 换句话说就是选择最大的井口允许压力进行注气 这样即可取井底压力等于储气层的破裂压力 亦即等于储层岩石的最小主应力 最大井口注气压力即可由下式得出 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证凝析气田开采方式的论证 3 注入流体的选择对注入流体的选择是 项非常重要的课题 目前国外采用的有干气 CO2 N2和烟道气等 如果天然气资源丰富 除供给用户需求外 还可以供注入气之用 那么这是最好的注气方法 但由于天然气工业的发展 一般除供气外 很少能够满足注气的需要 这样 只好采用其它流体作为注气的气源 目的在国外多采用注氮的方法 用空气作原料 进行空冷制氮 其缺点是需要大功率的电器设备 且耗电量很大 此外 还需要有脱氮装置 因而地面建设费用较大 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证凝析气田开采方式的论证 3 注入流体的选择对注入流体的选择是 项非常重要的课题 目前国外采用的有干气 CO2 N2和烟道气等 如果天然气资源丰富 除供给用户需求外 还可以供注入气之用 那么这是最好的注气方法 但由于天然气工业的发展 一般除供气外 很少能够满足注气的需要 这样 只好采用其它流体作为注气的气源 目的在国外多采用注氮的方法 用空气作原料 进行空冷制氮 其缺点是需要大功率的电器设备 且耗电量很大 此外 还需要有脱氮装置 因而地面建设费用较大 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证凝析气田开采方式的论证 3 注入流体的选择选择注入流体时 它们的优缺点详见下表 凝析气藏的开发 凝析气藏开发工程论证凝析气田开采方式的论证 凝析气藏的开发 凝析气藏开采中有关参数的确定方法凝析液的气体当量计算天然气含水汽量计算水化物形成条件计算凝析气井最低允许采气量的确定分离级次计算 凝析气藏在地层条件下为单相气相状态 而采出后则会凝析成凝析油和凝析水 应用物质平衡方程计算时 必须把地面采出的凝析油和凝析水都计算为气体当量 计算时假设烃类液体蒸发时的动态与理想气体相似 这样烃类液体即可折算为气体当量 凝析气藏的开发 凝析气藏开采中有关参数的确定方法凝析液的气体当量计算 凝析气藏的开发 如果天然气中合有CO2和H2S时 则用下式计算天然气含水汽量W 凝析气藏开采中有关参数的确定方法天然气含水汽量计算 一般在地层条件下 天然气都含有一定量的饱和水汽 由于它的存在使天然气井生产过程中不仅会造成积液 而且会与CO2和H2S等结合使油套管腐蚀 同时也可能和气态烃形成固态水化物等等不利影响 饱和含水汽量的大小决定于天然气的温度 压力和天然气的组成 Cs CB分别为密度和盐度校正值 在气井和凝析气井生产过程中 由于天然气中有一定的水汽量存在 它和天然气中某些组分形成水化物晶体 使油管堵塞而影响正常生产 天然气水化物的分子式为CH4 6H2O C2H6 8H2O C3H8 17H20 i C4H10 17H20 n C4H10 17H20 H2S 6H2O CO2 6H20 戊烷和己烷以上烃类一般不形成水化物 水化物形成的临界温度是水化物形成的最高温度 高于临界温度不管压力多大也不会形成水化物 各组分的临界温度如下 凝析气藏的开发 凝析气藏开采中有关参数的确定方法水化物形成条件计算 水化物形成的条件是 天然气处于水汽过饱和状态或有液态水存在 同时具有足够高的压力和足够低的温度条件 以及更重要的是具有压力波动和结晶中心存在时才能形成水化物 所谓最低允许采气量即是在地面得到的凝析油气混合物与从地层进入井筒的凝析油气混合物完全相等 而且在分离器内每一瞬时的组份与处于气相和饱和凝析油的动态平衡中 应该是在长期生产中不变的 这时凝析气井的产量称为最低允许采气量 或称为极限产量 换句话说 即当凝析气在一定温度 压力 密度等情况下 不断从井底带出反凝析液体所必须的天然气流速 并且没有脉动现象 因为当气井产量小于最低允许产量时 液体会周期性地带出 也就是出现了脉动现象 这样 当气井生产时间愈长 凝析液沉降得愈来愈多 最后终将把凝析气井堵塞起来 同时当凝析气井发生脉动现象时 不但凝析液不能回收 而且正常的气液平衡也被破坏了 因此 这时取得的样品是没有代表性的 凝析气藏的开发 凝析气藏开采中有关参数的确定方法凝析气井最低允许采气量的确定 极限产量确定方法有 1 美国JonesPork提出的计算公式如下 凝析气藏的开发 凝析气藏开采中有关参数的确定方法凝析气井最低允许采气量的确定 2 经验公式法 这种方法应用得比较广泛 其方程如下 式中 D 油管内径 m pwf 井底压力 MPa M 气体分子量 Twf 井底温度 K Z 压缩因子 Q 最低允许采气量 m3 s F 油管模截面积 m2 凝析气藏的开发 凝析气藏开采中有关参数的确定方法凝析气井最低允许采气量的确定 凝析气井地面分离通常采用两级或三级分离 大多数三级分离是把油罐当作三级来看 一级分离压力常常由分离器规格或者经济来决定 油罐的压力则为大气压 或接近于大气压 二级分离器的分离压力则由油罐产物最大采收率来决定 当进料的拟相对密度大于1 0时 其相关关系如下 当进料的拟相对密度小1 0时 相关关系如下 凝析气藏的开发 凝析气藏开采中有关参数的确定方法分离级次计算 凝析气藏的开发 凝析气藏开采动态气藏衰竭开采动态气井流入动态垂直管流流动动态 一 干气气藏衰衰竭开采动态干气气藏衰竭开采动态可以归纳为以下两种情况 1 定容的干气气藏衰竭开采动态定容的干气气藏衰竭开采动态的特点是纯体积衰竭 即在衰竭过程中烃孔隙体积保持不变 其物质平衡方程为下 2 水驱干气气藏衰竭开采动态当气藏存在气水界面时 在衰竭式开采过程中即会有水侵入气藏 这时的物质平衡方程为 凝析气藏的开发 凝析气藏开采动态气藏衰竭开采动态 二 凝析气藏衰竭开采动态1 无油环或有小油环定客凝析气藏这种定容凝析气藏衰竭开采时可用摩尔数物质平衡关