气相色谱分层产量劈分技术在孤东采油厂的应用

气相色谱分层产量劈分技术在孤东采油厂的应用

1分层产量是油藏动态分析的基础油田开发中有许多联合开采井。随着开发的深入，各层之间的矛盾日益突出。例如，在水井中注入主要油层后，流动压力继续上升，所有井的生产压力也越来越小。注水不好的差油层的压力可能与全井的流压相近,因而出油不多或根本不出油。在某些情况下,还会出现高压水层中的水和油向低压层中倒灌的现象。有时确定分层产量很有必要,例如采取卡堵进行剩余油挖潜时需要明确潜力层,因此分层产量劈分是油藏动态分析和油藏数值模拟的基础。本文在广泛调研基础上,着重介绍了智能分层测试和气相色谱法的原理及在孤东采油厂的应用情况。2分段产量开挖技术2.1试验仪器的优点目前在用的分层产量劈分技术主要有试油、生产测井、地质分析以及油藏地球化学等4种方法。其中试油这种方法最直接,但成本较高、耗时较长。孤东11井试油相关情况见表1。生产测井是一种定量化程度较高,成本也较高的常用方法,如张建军等为准确找出油井的出水层段,研究了深抽过泵产液剖面测试技术。该工艺技术在油井检泵作业施工期间进行,在井下2000m以内套管上悬挂空心测试抽汲泵,通过油管驱动深抽产液,测试仪器从油管下入并过泵柱塞到达测试层段,进行不停抽测试,得到产液剖面资料,判断出主产水层,进行有针对性地卡堵水作业。适用于斜井、稠油井、螺杆泵井、电潜泵井、水力泵井等无法进行环空测试的油井。王子荣等研制了产液剖面集流连续测试仪,综合了集流分层测试仪和连续剖面测试仪的优点,一次下井既能完成对定点集流测试又可对大厚层复杂井段进行连续剖面测试,解决了同一支仪器一次下井完成定点集流测试和连续剖面层内细分测试的难题。应用阿特拉斯8200生产测井系列可以直接得到分层产量。刘寿平等研制了HDC集流法产液剖面测井仪,采用涡轮流量计和持水率计一体化设计,金属伞封隔流道,实现流量与持水率2个参数的同时测量。集流测井提高了井筒中流体流速,减小了各相流体间的滑脱速度,改善了流体混合均匀程度,有效地提高了生产测井资料的质量和解释精度。地质分析基于对油藏的精细了解,是一种耗时较短,成本较低的定性到半定量的方法,广为应用。如数值模拟前通常采用流动系数(K·h/μ)劈产,对于阶段采油量比较可行,但对于日产油量,由于未考虑分层压力影响,可能偏差较大,毕竟压力是油田开发的灵魂,地层压力对产出状况影响举足轻重。此外,分层含水对产出状况影响不容忽视。2007年,河南油田研制出油井不停产分层测压技术,研制出同心测压配产器及配套的测试工具,采用纯机械式分层测压和存储式分层测压相结合的方法,实现了一次性井下测试所有层段分层压力,形成了具有井下关层和验封功能的分层测压技术。此外,大庆油田中2-3井在不同油嘴下进行分层测试,结果表明,更换油嘴使流压上升,油层压力高达11.71MPa的萨Ⅱ7-8层,产液百分数由36.4%提高到41.6%;压力与萨Ⅱ7-8层同样高的萨Ⅱ10-11层,产液百分数同样由13%提高到14.3%;而低压层葡1-2层的产液百分数却由23.4%下降到16.9%。由于工作制度不可能完全相同以及层间干扰影响,分层测试的产量之和很可能不同于全井合采时的产量。吴锡令教授指出这些方法的局限是在有杆泵抽油生产条件下,流体的速度和压力都随时间变化,处于非稳定流动状态。然而长期以来,国内外一直采用稳定流动模型对测试资料进行分析,往往导致错误的结果。分析流体非稳定流动的机理,发现其特征是:活塞上冲程的流量随时间逐渐增大,其变化趋势近似于正弦曲线的π/2周期;活塞下冲程流量随时间逐渐减小,其变化趋势近似于指数曲线。由于井内流体波动变化的波长大于流道直径,引用一维连续波方程作为测量分析模型。分析的关键在于如何估计扰动速度,可以根据实际生产工况和测试响应特征,确定分析模型中的有关参数,进而准备计算流体的总平均速度和体积流量。2.2测试注意事项孤东采油厂于1999年研发了智能分层测试技术。其原理是安装一套具有防砂功能的井下智能开关,配合多级封隔器,一次作业下井,进行分层测试或轮替采油(见图1)。配合地面测试,可以完整地录取油井分层产量、含水、分层压力、流体性质及储层参数的变化等资料。井下开关工具每层对应一个,上下由封隔器与其他层隔开,下入工具时,应洗井通井,保证工具和封隔器下井。必须作业、采油、监测紧密配合,保证测试程序设计切实可行,并且整个测试过程严格按程序操作。设计时,要了解出砂情况,底层要有防砂措施。封隔器坐封位置要准确,坐封效果保证不窜。压力计在上层开关之上,尽量接近地层。各层测试过程中,液量应保持稳定。各层测试过程中应有一定时间的压力恢复阶段。例如,1999年在GD10-13井进行智能分层测试,Ng上53+4为第一层,Ng下13为第二层,Ed2为第三层。9月7日下三级三段智能分层测试管柱,带封隔器3套及测试仪3套,下$56mm泵,下带存储式电子压力计,冲程为3m,冲次为6次/min。智能开关设置,9月7日8:00先开底层,关上2层,6d为一个阶段;9月13日8:00再开中层,关上、下层;9月19日8:00开上层,关下2层,6d为一个阶段。测得分层产量见表2。发现Ed2和Ng上53+4层为高含水,而Ng下13含水只有41.5%。经过灰封Ed2以下,封堵Ng上53+4后卡封,单采Ng下13层,日产油23.2t/d,含水50.5%,累计产油5910t(见图2)。自井下智能开关应用以来,共测试15井次。2005年,对井下智能开关进行改进,实现了分层防砂和各层压力恢复测试,提高了资料准确性。2.3油藏合采井单层贡献油藏地球化学方法是一种新兴的地球化学分支学科,该方法是基于油藏流体的差异,通过对色谱指纹的辨别和对比,进行合采井单层产出贡献的计算方法。油藏地球化学方法的优点是成本低、耗时短,但受油藏条件的限制较多。根据油藏中石油注入方式、期次和通过对全球许多油田的观察中发现,在某个连通的储层中,原油的烃类组成基本上都是一样的;在相互独立的储层中,原油在组成上总是存在着可测量得到的差异。尽管不同层位原油组成的差异有时非常小,但利用高灵敏检测器(如GC、GC/MS等)可以将原油中成千上百种组分逐一分离、并且测定其含量,从而根据不同储层原油的成分差别确定其对合采层系的贡献(见图3)。新滩油田垦东18块发育3套含油层系,部分井单采,大部分井多层合采。各单层对总产量的贡献一直是未知数,影响着对油藏的分层管理和针对各油层具体的地质特点采取相应的开发方案和增油措施。为此,建立了油藏合采井单层产量计算的实验技术,编制了相应的计算程序,进行了实验室配比实验,绘制了原油混合的物理模型图版。通过高分辨气相色谱、紫外光谱和荧光光谱等方法,分析了垦东18块大量的原油和油砂抽提物样品,建立了相应的指纹参数数据库。对垦东18块油藏馆陶组油层的单层标准谱图进行了研究,对馆上段53砂层、61砂层、61+2等单油层选取了标准图谱,计算了合采井单层贡献。例如KDX181井合采53和61层,两单砂层的标准图谱是KD18-14-7井和KD18-15-8井原油标准紫外光谱图(见图4)。分别选择色谱峰高4/6和26/30等为特征比值。计算结果表明,KDX181井原油约有27%来自53砂层,有73%来自61砂层。目前日产油3.3t/d,则来自53和61砂层的日产原油分别为0.9t/d和2.4t/d(见表3)。此外,KD18-2井61砂层和62砂层贡献分别为84%和16%;KD18-19x11井65砂层和Ngx1砂层贡献分别为89%和11%。3井-水-空气井共建层井(1)分层产量劈分技术中试油最直接,但成本较高、耗时较长;生产测井定量化程度较高,成本也较高;地质分析基于对油藏的精细了解,耗时较短,成本较低,定性到半定量,