CN113863903A - 一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法 - Google Patents

一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，包括如下过程：根据二氧化碳驱前油井最大气油比，确定溶解气前缘分界线所对应的气油比；根据油井流压确定自由气前缘所对应的气油比；根据区块单井产油量、油价和二氧化碳价格计算经济极限气油比，利用济极限气油比确定边际前缘对应的气油比；根据实际油井生产气油比与溶解气前缘分界线所对应的气油比、自由气前缘所对应的气油比以及边际前缘对应的气油比之间的关系，对二氧化碳驱注气阶段进行划分。本发明可在未进行注气前获得该油藏开展二氧化碳驱的注气阶段划分，实现注气阶段划分，提高了气窜防治措施的针对性和时效性。

Description

一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法
技术领域
本发明涉及油气田开发中气驱提高采收率技术领域，具体为一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法。
背景技术
二氧化碳驱油提高采收率技术作为温室气体资源化利用的一种有效方法日益收到重视，该技术在低渗透、特低渗透油藏开发中具有良好的应用前景。注气阶段划分是气驱动态调整的关键依据之一。目前注气阶段划分通常是在注气后期根据油藏油井生产动态和采出气量的关系进行统计获得，导致注气阶段划分具有一定的滞后性，无法实现注气阶段的提前制定，导致气窜防治措施的针对性和时效性不足，影响气驱提高采收率相关的换气率等关键指标。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，本发明可在未进行注气前获得该油藏开展二氧化碳驱的注气阶段划分，实现注气阶段划分，提高了气窜防治措施的针对性和时效性。
本发明采用的实数方案如下：
一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，包括如下过程：
根据二氧化碳驱前油井最大气油比，确定溶解气前缘分界线所对应的气油比；
根据油井流压确定自由气前缘所对应的气油比；
根据区块单井产油量、油价和二氧化碳价格计算经济极限气油比，利用济极限气油比确定边际前缘对应的气油比；
根据实际油井生产气油比与溶解气前缘分界线所对应的气油比、自由气前缘所对应的气油比以及边际前缘对应的气油比之间的关系，对二氧化碳驱注气阶段进行划分。
优选的，根据二氧化碳驱前油井最大气油比，确定溶解气前缘分界线所对应的气油比的过程包括：
在二氧化碳驱前，测试目标油藏油井产出气量和产油量，计算不同油井的气油比，对比不同油井的气油比值，选取最大气油比值作为溶解气前缘分界线所对应的气油比。
优选的，根据油井流压确定自由气前缘所对应的气油比的过程包括：
根据油井的流压以及二氧化碳在油藏温度不同压力下地层原油中的溶解气油比，确定自由气前缘所对应的气油比。
优选的，根据油井的流压以及二氧化碳在油藏温度不同压力下地层原油中的溶解气油比，确定自由气前缘所对应的气油比的过程包括：
获取目标油层原油全烃组分数据及基础物性参数；
利用目标油层原油全烃组分数据将原油组分进行劈分，得到若干拟组分的劈分原油模型；
对劈分原油模型进行原油物性拟合，所述特征参数包括分子量、临界温度、临界压力和偏差因子；
利用各拟组分的特征参数，获得不同含量二氧化碳与地层原油的泡点压力，该泡点压力下对应的原油中的CO2含量为地层原油的最大溶解气量，根据最大溶解气量得到溶解不同二氧化碳气量的地层原油新组成，地层原油新组成指预设压力下原油溶解二氧化碳后形成的新原油(也可简化为原油加气膨胀后的新组分)；
根据溶解不同二氧化碳气量的地层原油新组成，设定地面脱气温度和压力，开展对应饱和压力下的地面脱气实验，得到不同压力下二氧化碳在地层原油中的溶解气油比；
根据油井生产流压和不同压力下二氧化碳在地层原油中的溶解气油比，确定在流压下的溶解气油比值，该溶解气油比值为自由气前缘分界线所对应的气油比。
优选的，原油基础物性参数包括原油粘度、密度、体积系数和压缩系数。
优选的，劈分原油模型包括CO2、N2、CH4、C2-C6、C6-C10、C10-C20和C20+，对劈分原油模型进行原油物性拟合时，通过调整各拟组分基础物性参数，使原油饱和压力、原油粘度曲线、体积系数和压缩系数与通过实验获得的实验值的误差不大于5％，得到各拟组分的特征参数。
优选的，利用各拟组分的特征参数，按照二氧化碳相对二氧化碳-地层原油混合体系的物质的量为不同含量时，开展不同含量原油加气膨胀实验，得到不同含量二氧化碳与地层原油的泡点压力。
优选的，当气窜量导致的投入和产油量的、收入相同时，达到注气经济极限，此时的气油比为经济极限气油比。
优选的：产油量收入为：
Io＝Qo×Po
其中，Io为产油量收入，Qo为单井日产油量，Po为油价；
气窜得投入为：
Ig＝Qg×Pg
其中，Ig为产气量投入，Qg为单井日产气量，Pg为气价。
优选的：当实际油井生产气油比小于等于溶解气前缘的分界线所对应的气油比时，二氧化碳驱注气阶段为未见气阶段；
当实际油井生产气油比大于溶解气前缘的分界线所对应的气油比、且小于边际前缘对应的气油比时，二氧化碳驱注气阶段为见溶解气阶段；
当实际油井生产气油比大于边际前缘对应的气油比、且小于自由气前缘分界线所对应的气油比时，二氧化碳驱注气阶段为自由气前缘突破阶段；
当实际油井生产气油比大于等于自由气前缘分界线所对应的气油比时，二氧化碳驱注气阶段为边际前缘突破阶段。
本发明具有如下有益效果：
本发明二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，综合考虑技术和经济双重指标对二氧化碳驱注气阶段进行定量划分，本发明根据定量的溶解气前缘、自由气前缘和边际前缘对应的气油比，能够把注气阶段划分为不同的阶段。本发明仅需要油藏流体组分及基础物性、原油和天然气价格这些参数，可在未进行注气前获得该油藏开展二氧化碳驱的注气阶段划分，实现注气阶段划分由经验统计向理论计算的过渡。该方法为二氧化碳驱矿场试验判断气窜和进行注采参数调整提供有利的支撑，实现油井的差异化管理，对提高注入二氧化碳利用率，提高CO2驱开发效果具有积极意义。
附图说明
图1为本发明注气阶段定量划分示意图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做详细说明。
参照图1，本发明二氧化碳驱注气阶段定量划分方法是一种综合考虑技术和经济双重指标的二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，包括如下步骤：
步骤一，根据二氧化碳驱前油井最大气油比，明确溶解气前缘分界线所对应的气油比；
步骤二，从技术维度考虑，在获得地层原油组分和基础物性的基础上，利用高压流体相态模拟方法计算二氧化碳在油藏温度不同压力下地层原油中的溶解气油比，根据油井流压明确自由气前缘所对应的气油比(又称临界技术气窜极限气油比)；
步骤三，从经济角度考虑，根据区块单井产油量、注气增油量、油价和二氧化碳价格等因素，计算经济极限气油比，明确边际前缘对应的气油比；步骤四，进行注气阶段定量划分，制定注气阶段划分表。
本发明二氧化碳驱注气阶段定量划分方法的具体详细步骤如下：
(1)根据二氧化碳驱前油井最大气油比，明确溶解气前缘分界线所对应的气油比：
在二氧化碳驱前，测试目标油藏油井产出气量和产油量，计算不同油井的气油比，对比不同油井气油比值，选取最大气油比值作为溶解气前缘的分界线所对应的气油比，记作Ri。
(2)从技术维度考虑，利用高压流体相态模拟方法计算二氧化碳在油藏温度不同压力下地层原油中的溶解量和不同压力下饱和CO2原油在地面条件脱气后气油比，再根据油井流压和该气油比确定自由气前缘分界线所有对应的气油比(又称临界技术气窜极限)。
步骤(2)的具体过程如下：
a)获取目标油层原油全烃组分数据及基础物性参数，其中，基础物性参数包括原油粘度、密度、体积系数和压缩系数；
b)进行原油组分劈分：把原油全烃组分按照CO2，N2，CH4，C2-C6，C6-C10，C10-C20，C20+进行劈分，得到7拟组分的劈分原油模型；
c)对劈分原油模型进行原油物性拟合，不断调整各特征组分基础物性参数，实现原油饱和压力、原油粘度曲线、体积系数和压缩系数物性参数与高温高压测试结果的误差小于5％为止，获取各拟组分特征参数(即劈分后的新组分)，包括分子量、临界温度、临界压力和偏差因子；
d)利用得到的劈分原油模型特征参数(即各拟组分特征参数)，按照二氧化碳相对二氧化碳-地层原油混合体系的物质的量含量分别为10％、20％……80％、90％，开展不同含量原油加气膨胀实验，得到不同含量二氧化碳与地层原油的泡点压力，该泡点压力下对应的原油中的CO2含量就是地层原油的最大溶解气量，根据该最大溶解气量得到溶解不同二氧化碳气量的地层原油新组成，溶解不同二氧化碳气量的地层原油新组成指一定压力下原油溶解二氧化碳后形成的新原油(也可简化为原油加气膨胀后的新组分)；
e)根据步骤d)中得到的溶解不同二氧化碳气量的地层原油新组成，设定地面脱气温度和压力，开展对应饱和压力下的地面脱气实验，得到不同压力下二氧化碳在地层原油中的溶解气油比；
f)根据油井生产流压和步骤f)得到的不同压力下二氧化碳在地层原油中的溶解气油比，确定该油井生产流压下的溶解气油比值，该溶解气油比值即为自由气前缘分界线所对应的气油比，记作Rz；
(3)从经济角度考虑，根据区块单井产油量、油价和二氧化碳价格因素，计算经济极限气油比，根据经济极限气油比确定边际前缘对应的气油比，边际前缘对应的气油比为根据下面的公式(3)计算的经济极限气油比；
当气窜量导致的投入和产油量的收入相当时，即为注气经济极限，计算边际前缘气油比Rj。其中
产油量收入：Io＝Qo×Po 式(1)
气窜投入：Ig＝Qg×Pg 式(2)边际气油比为：
Figure BDA0003275877920000061
4)进行注气阶段定量划分，制定注气阶段划分表
根据步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中获得的3个参数，及溶解气前缘的分界线所对应的气油比(Ri)、自由气前缘分界线所对应的气油比(Rz)和边际气油比(Rj)，按照表1进行注气阶段定量划分：
表1
Figure BDA0003275877920000062
Figure BDA0003275877920000071
其中，Io为产油量收入，万元；
Ig为产气量投入，万元；
Qo为单井日产油量，吨/天；
Qg为单井日产气量，方/天；
Po为油价，万元/吨；
Pg为气价，万元/方；
Ri为溶解气前缘的分界线所对应的气油比，方/方；
Rz为自由气前缘分界线所对应的气油比，方/方；
Rj为边际气油比，方/方；
Rp为实际油井生产气油比，方/方。
综上，本发明针对目前注气阶段划分通常是在注气后期根据油藏油井生产动态和采出气量的关系进行统计获得，一是导致注气阶段划分具有一定的滞后性，无法实现注气阶段的提前制定，二是导致气窜防治措施的针对性和时效性不足。为此提出了综合考虑技术和经济双重指标的二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，根据定量的溶解气前缘、自由气前缘和边际前缘对应的气油比，把注气阶段划分为未见气、见溶解气、自由气前缘突破、边际前缘突破四个阶段，实现油井的差异化管理。该方法仅仅需要油藏流体组分及基础物性、原油和天然气价格等基础参数，可在未进行注气前获得该油藏开展二氧化碳驱的注气阶段划分，实现注气阶段划分由经验统计向理论计算的过渡。该方法为二氧化碳驱矿场试验判断气窜和进行注采参数调整提供有利的支撑，对提高注入二氧化碳利用率，提高CO2驱开发效果具有积极意义。
本发明为实现注气阶段的定量划分，一是针对二氧化碳驱在油水中的高溶解特性，开展注气前缘突破临界气油比相态模拟计算；二是考虑油价和二氧化碳气价等因素，开展经济极限的边际气油比计算；三是测试获得地层原油中的气油比。综合测试分析、相态计算方法和经济极限计算得到的三个新参数(包括溶解气前缘、自由气前缘和边际前缘对应的气油比)，把注气阶段定量划分为四个阶段，分别为未见气阶段、见溶解气阶段、自由气前缘突破阶段、边际前缘突破阶段，如下图1所示，实现油井的差异化管理，提高注采调控措施的有效性和针对性。

Claims (10)

1.一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于，包括如下过程：
根据二氧化碳驱前油井最大气油比，确定溶解气前缘分界线所对应的气油比；
根据油井流压确定自由气前缘所对应的气油比；
根据区块单井产油量、油价和二氧化碳价格计算经济极限气油比，利用济极限气油比确定边际前缘对应的气油比；
根据实际油井生产气油比与溶解气前缘分界线所对应的气油比、自由气前缘所对应的气油比以及边际前缘对应的气油比之间的关系，对二氧化碳驱注气阶段进行划分。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于，根据二氧化碳驱前油井最大气油比，确定溶解气前缘分界线所对应的气油比的过程包括：
在二氧化碳驱前，测试目标油藏油井产出气量和产油量，计算不同油井的气油比，对比不同油井的气油比值，选取最大气油比值作为溶解气前缘分界线所对应的气油比。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于，根据油井流压确定自由气前缘所对应的气油比的过程包括：
根据油井的流压以及二氧化碳在油藏温度不同压力下地层原油中的溶解气油比，确定自由气前缘所对应的气油比。
4.根据权利要求3所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于，根据油井的流压以及二氧化碳在油藏温度不同压力下地层原油中的溶解气油比，确定自由气前缘所对应的气油比的过程包括：
获取目标油层原油全烃组分数据及基础物性参数；
利用目标油层原油全烃组分数据将原油组分进行劈分，得到若干拟组分的劈分原油模型；
对劈分原油模型进行原油物性拟合，所述特征参数包括分子量、临界温度、临界压力和偏差因子；
利用各拟组分的特征参数，获得不同含量二氧化碳与地层原油的泡点压力，该泡点压力下对应的原油中的CO2含量为地层原油的最大溶解气量，根据最大溶解气量得到溶解不同二氧化碳气量的地层原油新组成，所述地层原油新组成为预设压力下原油溶解二氧化碳后形成的新原油；
根据溶解不同二氧化碳气量的地层原油新组成，设定地面脱气温度和压力，开展对应饱和压力下的地面脱气实验，得到不同压力下二氧化碳在地层原油中的溶解气油比；
根据油井生产流压和不同压力下二氧化碳在地层原油中的溶解气油比，确定在流压下的溶解气油比值，该溶解气油比值为自由气前缘分界线所对应的气油比。
5.根据权利要求4所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于，原油基础物性参数包括原油粘度、密度、体积系数和压缩系数。
6.根据权利要求4所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于，劈分原油模型包括CO2、N2、CH4、C2-C6、C6-C10、C10-C20和C20+，对劈分原油模型进行原油物性拟合时，通过调整各拟组分基础物性参数，使原油饱和压力、原油粘度曲线、体积系数和压缩系数与通过实验获得的实验值的误差不大于5％，得到各拟组分的特征参数。
7.根据权利要求4所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于，利用各拟组分的特征参数，按照二氧化碳相对二氧化碳-地层原油混合体系的物质的量为不同含量时，开展不同含量原油加气膨胀实验，得到不同含量二氧化碳与地层原油的泡点压力。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于，当气窜量导致的投入和产油量的、收入相同时，达到注气经济极限，此时的气油比为经济极限气油比。
9.根据权利要求8所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于：
产油量收入为：
Io＝Qo×Po
其中，Io为产油量收入，Qo为单井日产油量，Po为油价；
气窜得投入为：
Ig＝Qg×Pg
其中，Ig为产气量投入，Qg为单井日产气量，Pg为气价。
10.根据权利要求1所述的一种二氧化碳驱注气阶段定量划分方法，其特征在于：
当实际油井生产气油比小于等于溶解气前缘的分界线所对应的气油比时，二氧化碳驱注气阶段为未见气阶段；
当实际油井生产气油比大于溶解气前缘的分界线所对应的气油比、且小于边际前缘对应的气油比时，二氧化碳驱注气阶段为见溶解气阶段；
当实际油井生产气油比大于边际前缘对应的气油比、且小于自由气前缘分界线所对应的气油比时，二氧化碳驱注气阶段为自由气前缘突破阶段；
当实际油井生产气油比大于等于自由气前缘分界线所对应的气油比时，二氧化碳驱注气阶段为边际前缘突破阶段。
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