高压物性取样和分析方法介绍ppt课件.ppt

油气藏流体高压物性的勘探开发研究院2013年4月,前 言,油气藏流体高压物性分析的目的是研究和确定模拟开采条件下油气藏流体的相态和性质。为达此目的，首先要针对不同类型的油气藏，以合适的方法取得能代表地层流体的样品，然后在实验室模拟各种开采过程，以得到准确可靠的高压物性数据。这些数据是合理管理油气藏的基础，评价油气藏、计算油气藏的储量、制订最佳开发方案、采油工艺研究都需要这些数据。,前 言,实验室进行油气藏流体高压物性取样、分析和数据处理的主要依据是石油天然气行业标准: SY/T5154-1999油气藏流体取样方法 SY/T5542-2000地层原油物性分析方法 SY/T5543-2002凝析气藏流体物性分析方法。,提 纲,1 油气藏流体的类型2 油气藏流体取样3 油气藏流体高压物性分析4 油气藏流体物性资料的应用,1 油气藏流体的类型,在地层及地面条件下，油气藏流体的性质决定于其组成和体系的温度、压力。其中，油气藏流体的组成是决定其性质的内在的、根本性的原因，体系的温度和压力是决定其性质的外部原因。,1 油气藏流体的类型,根据地层温度在油气藏流体相图中的位置，可以把油气藏流体分为干气、湿气、凝析气、挥发油和黑油。 地层温度高于临界温度的油气藏属于气藏，否则属于油藏。,1 油气藏流体的类型,油气藏流体的典型相图,1 油气藏流体的类型,地层温度高于临界凝析温度的气藏为干气藏或湿气藏。干气的分离器条件位于气相区。湿气的分离器条件位于相包络线以内的两相区，分离器内会形成一些凝析液。 地层温度介于临界温度和临界凝析温度之间的气藏为凝析气藏。在衰竭式开采过程中，当地层压力降到露点压力以下时会在地层中反凝析出液体，采出井流物的气油比增加。地层中形成的这部分凝析液流动性差，难以开采。,1 油气藏流体的类型,挥发性油藏的地层温度略低于流体的临界温度，因此又称为近临界油藏。由于在临界点附近，等液量线相当密集，地层压力略低于泡点压力时就会有大量油挥发，收缩性很大。其典型的分离器条件位于低等液量线上。 黑油油藏是最常见的油藏类型。其分离器条件位于较高的等液量线上。,2 油气藏流体取样及样品检查,在油气田开发过程中，油气藏流体的取样越早越好。当地层压力降到原始饱和压力以下地层中的油气藏流体就形成了油、气两相。这时，流入井中的油、气两相的摩尔比，一般不会等于地层中形成的两相的摩尔比，从而无法取到有代表性的样品。,2 油气藏流体取样及样品检查,应尽量选取符合下列条件的井取样：1)井底压力高于预计的原始饱和压力。2)不产水或产水率不超过5%。3)油气流稳定，没有间歇现象。4)采油（气）指数在周围井中相对较高，在较小生产压差下能达到稳定生产。5)气油比及地面原油密度在周围井中有代表性。6)井口量油测气设备齐全可靠，流程符合取样要求。7)水泥封固井段层间无串槽。8)最好为自喷井。,2.1 取样井的选择条件,2 油气藏流体取样及样品检查,对预计的油气藏流体原始饱和压力低于地层压力而高于正常生产时的井底压力的油气藏，当井底流动压力降到饱和压力以下时，流体将在井筒周围脱气(凝析)，形成以井筒为中心的脱气(凝析)区。 通过改变油（气）井的工作制度（油嘴），使油（气）井的产量逐步降低到井底流动压力高于地层流体原始饱和（泡点、露点）压力，从而使油（气）藏地层远处的有代表性的原始油（气）藏单相流体能取代井筒周围地层没有代表性的两相油（气）藏流体。,2.2 取样井调整的目的,2 油气藏流体取样及样品检查,2.2.1 油井的调整,对于勘探新区块凡有工业油流的探井和评价井，油层射孔后用合理油嘴排替掉井筒内及附近的污物和被污染的原油（排替时间根据油井产量和井中污染物数量而定，一般23天比较合理），待井底替净后立即换用小油嘴控制流压进行试油生产，待油(气)产量、井口压力和井底压力趋于稳定后应该立即进行取样。 尽量不用大油嘴长时间放产后再进行取样，对于饱和程度高的油藏、挥发性油藏及带气顶的油藏，使用大油嘴长时间放产非常容易使地层原油脱气而形成两相，根据我们的经验，此时再使用小油嘴控制生产一定时间，即使地层压力恢复起来了，地层流体也很难再恢复成单相。,2 油气藏流体取样及样品检查,2.2.2 凝析气井的调整,凝析气井的调整采用逐级降产法，以便排除井筒和近井带中无代表性的烃类气体。调整过程中每次降产约一半，并使气井生产到气油比稳定（波动小于5%）。调整过程中气油比一般随产量变化而降低，当气油比不再随产量变化而下降时，气井调整完毕。和一般油井的调整不同，不能认为产量控制越小越好。取样时应保持足够高的产量，以防发生间歇生产和井筒中的凝析物沉降。,2 油气藏流体取样及样品检查,2.3 取样方式的选择,井下取样 地面分离器取样,取样方式,2 油气藏流体取样及样品检查,对于一般未饱和黑油油藏、稠油油藏和挥发性油藏，如果能调整到井底压力高于预计的原始饱和压力，采取井下取样方式。对于饱和油藏，井底流动压力肯定低于饱和压力，无法直接在井下取得有代表性的样品。这时可在井下取得已脱气的样品，或者在地面分离器中取得油、气样品，按饱和压力对样品进行配制； 对于凝析气藏、湿气藏，可在地面分离器中取得油、气样品，按气油比对样品进行配制。不提倡对凝析气藏进行井下取样； 对于油气藏（气顶油藏或油环气藏），则需要根据实际情况，选择井下取样、地面分离器取样或同时进行两种方式取样。,2.3 取样方式的选择,2 油气藏流体取样及样品检查,2.3 取样方式的选择井下取样,适 应 范 围：生产气油比较低的常规油井、挥发性油井优 点：不受地面量油测气精度的影响取样点选择：油层中部油管鞋以上20米处。,取样前油井参数测量,压力测量：在井下取样前要进行油层中部静压和流压测试，目的是 为了检验样品的合格性，为PVT分析提供依据。温度测量：在井下取样前要进行油层中部和取样点温度测试，目的 是为了检验样品的合格性，为PVT分析提供依据。,2 油气藏流体取样及样品检查,具有正常井下测压的井口装置就可以进行井下取样。一般井下取样时的井口装置见图2。实验室采用的井下取样器是挂壁式取样器。下取样器到取样部位，停留冲洗10min后上提。 样品送到实验室后，测定各支样品的开阀压力和饱和压力。有两支以上饱和压力相差不超过2%时，就可以判断取得的样品合格。,2.3 取样方式的选择井下取样,2 油气藏流体取样及样品检查,井下取样时的井口装置示意图1防喷管 2油管 3井下取样器,2.3 取样方式的选择井下取样,2 油气藏流体取样及样品检查,2.3 取样方式的选择地面分离器取样,适 应 范 围：凝析气井、挥发油井、高气油比油井优 点：便于实施，适于近饱和稳定生产状态取样取样点选择：地面油气水三相分离器油气出口处,分离器压力：Ps =用于实验室配样计算分离器温度：Ts =用于实验室配样计算天然气产量：Qg =用于计算生产气油比稳定油产量：Qo =用于计算生产气油比生产气油比：GORf =实验室配样计算,油罐油相对密度：ro = 用于计算油罐油分子量井场测气用条件：Pa,Ta,Zgf,rgf = 配样计算,取样过程参数测取,2 油气藏流体取样及样品检查,2.3 取样方式的选择地面分离器取样,取样流程示意图,气样,油样,分离器,油气井,Ps,Ts,2 油气藏流体取样及样品检查,对于凝析气藏，井筒中析出的凝析液以气中液滴和井壁液膜两种形式存在，井流物的流动也不可能完全稳定，井下取样得不到有代表性的样品。但只要取样井的产量不是太低，井流物有足够的携液能力，处在相对稳定的流动条件下，可以认为从井底流入井筒的流体与从井筒流入分离器的流体成分相同，在分离器中取得的样品能代表地层流体。,2.3 取样方式的选择地面分离器取样,2 油气藏流体取样及样品检查,油井调整好且流量稳定后应尽快取样。选取合适的工作制度取样，选取的工作制度下的油、气样均应取两个以上。 采用气体冲洗法取气样，采用排气取液法取油样。,2.3 取样方式的选择地面分离器取样,2 油气藏流体取样及样品检查,初检 对于取得的分离器样品，应检查气样的内压和油样的泡点压力。折算的气样内压、油样的泡点压力和分离器压力相差不超过5为合格。详检 检查分离器的油气平衡情况。根据相平衡原理，如果分离器油气平衡，分离器油和分离器气的组分从甲烷到己烷的lg(yi/xi)psep和-bi(1/Tbi-1/Tsep)应成线性关系。,2.3 取样方式的选择地面分离器取样,2 油气藏流体取样及样品检查,分离器油气平衡检查图,2.3 取样方式的选择地面分离器取样,3 油气藏流体高压物性分析,油气藏流体高压物性分析的目的是研究和确定模拟开采条件下油气藏流体的相态和性质。对于衰竭式开采的油气藏，随着油气藏流体的采出，地层压力逐渐下降。在大部分开采方法中地层温度基本保持不变，因此在衰竭式开采期间，决定地层中流体性质的主要变量是地层压力。这样，可以通过改变压力的实验来模拟开采过程。,3 油气藏流体高压物性分析,一般不考虑水的影响。假定油气藏中各相平衡，以简化油气藏流体的相态实验和研究。忽略流体的表面效应。在致密的孔隙介质中，表面张力可能很大，能影响流体的相态，例如气体在孔隙中的毛管凝析现象。孔隙小于10-8m时，这种影响相当大。凝析气藏一般是亲水的，小孔隙中充满了水，毛管凝析的影响可以忽略。因此，在相态实验和研究中，一般忽略流体的表面效应。,3.1 三个假定,3 油气藏流体高压物性分析,3.2 地层原油高压物性分析分析流程,1、PVT相态分析仪器结构江苏海安华达石油仪器厂2、PVT相态实验测试及数值模拟P-T相图测试；等温恒质膨胀测试；多级脱气实验测试；多级粘度实验测试；地面分离器油气分离测试；注气驱过程膨胀实验测试；混相驱实验测试。,3 油气藏流体高压物性分析,3.2 地层原油高压物性分析恒质膨胀实验和热膨胀实验,定义 恒质膨胀实验又称为P-V关系测试，是指在地层温度下测定恒定质量的地层原油的体积与压力的关系。热膨胀实验是测定恒定质量的地层原油单位温度变化下的体积变化率。实验目的 获得到地层流体的饱和压力、相对体积和Y函数、压缩系数和热膨胀系数。,3 油气藏流体高压物性分析,地层原油P-V关系曲线,3.2 地层原油高压物性分析恒质膨胀实验和热膨胀实验,3 油气藏流体高压物性分析,3.2 地层原油高压物性分析单次脱气实验,定义 将处于地层条件下的单相地层原油瞬间闪蒸到大气条件，测量地层原油体积的减少和闪蒸得到的油、气量，测定油、气的组成、密度和平均分子量。实验目的 获取单次脱气气油比、平均溶解气体系数、体积系数、体积收缩率、地层原油密度及井流物组成。,3 油气藏流体高压物性分析,3.2 地层原油高压物性分析多次脱气实验,定义 在地层温度下，将地层原油分级降压脱气，测量油、气性质和组成随压力的变化。实验目的 由本项实验可以得到各级压力下的溶解气油比、饱和油的体积系数和密度、脱出气的偏差系数、相对密度和体积系数，以及油气双相体积系数。,3 油气藏流体高压物性分析,3.2 地层原油高压物性分析多次脱气实验,地层原油多次脱气实验压力与体积系数关系图,3 油气藏流体高压物性分析,3.2 地层原油高压物性分析多次脱气实验,地层原油多次脱气实验压力与气油比关系图,3 油气藏流体高压物性分析,3.2 地层原油高压物性分析地层油粘度测定,定义 使用高压落球粘度计测定地层油的粘度。在原始饱和压力以上测定三个压力点下的粘度，然后分级降压脱气，测定各脱气压力级下的单相油的粘度。实验目的 得到地层条件、原始饱和压力以及各脱气压力级下的单相油的粘度。由实验数据作出地层原油压力与粘度关系图，见图9。,3 油气藏流体高压物性分析,3.2 地层原油高压物性分析地层油粘度测定,地层原油压力与粘度关系图,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析分析流程,图10 凝析气的高压物性分析流程框图,1、PVT相态分析仪器结构加拿大DBR公司JEFRI无汞油气藏流体PVT分析系统2、PVT相态实验测试及数值模拟P-T相图测试；闪蒸实验；等温等组成膨胀测试；等温定容衰竭实验测试；水合物实验测试；地面轻烃回收计算；注气驱过程膨胀实验测试。,加拿大DBR相态仪,3 油气藏流体高压物性分析,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析地层流体配制,用实验室所测的分离器气相对密度和分离器条件下的偏差系数对现场气油比进行校正，用分离器油体积系数将校正的现场气油比换算成一级分离器的气油比。计算配样条件下分离器油和分离器气的用量，向配样容器中转入所需的分离器油量和分离器气量，在地层条件下充分搅拌并稳定。将适量配制好的地层流体转入PVT筒。,目 的,根据生产气油比，把分离器油、气样品按比例混合配制成适合于PVT测试的地层流体（井流物）样品。,配样气油比校正原因,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析地层流体配制,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析地层流体配制,配样气油比校正计算,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析地层流体配制,配样气油比校正计算,生产气油比=天然气产量/油罐油产量配样气油比=天然气产量/分离器油产量 =GORsep=GORgL分离器油降压后分离为油罐油和油罐气,配样气油比计算,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析原始井流物组成计算,分离器条件气样=实验室常温常压气样=色谱组成yisep分离器条件油样=实验室稳定油、气样=色谱xitk,yitk,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析原始井流物组成计算,计算公式,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析原始井流物组成计算,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析闪蒸实验,定义：模拟凝析气井从地下油气层到地面分离器的生产过程，把高温高压PVT实验装置中地层温度、压力下的一定量的凝析气一次闪蒸到地面分离器常温常压条件下的油气分离过程。,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析闪蒸实验,实验测试,（1）原始地层温度Ti，地层压力Pi，初始地层凝析气体积Vi，剩余地层凝析气体积V。（2）实验室分离温度Ts，压力Ps，分离后的气体体积Vg，凝析油重量Wo，凝析油密度 o，分子量Mo。（3）地面分离器油气组成色谱分析xi、yi。,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析闪蒸实验,计算,定义,设凝析气藏处于未开采的封闭状态，而让其储烃孔隙空间逐渐降压膨胀的PV关系和相态变化过程。实验过程 将一定量的凝析油气体系置于PVT筒中，从某一高于其饱和压力（Pd）的压力点（如Pfi）开始，测定流体样品的体积，然后逐级降压，每降到一个压力点测定体系膨胀后所对应的体积，直至到饱和压力点Pd，并测得相应的体积Vd。然后继续降压测定各级压力下的气液两相体积，从而获得一一对应的PV关系数据。,目的,研究高温高压状态下凝析油气体系弹性膨胀能量的释放。,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析恒质膨胀实验,实验过程示意图,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析恒质膨胀实验,地层流体拟合相图,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析恒质膨胀实验,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析恒质膨胀实验,恒质膨胀过程压力与相对体积关系曲线,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析恒质膨胀实验,恒质膨胀过程压力与凝析液量关系曲线,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,定义,凝析气藏储烃孔隙空间保持不变而逐渐降压开采过程。,实验测试过程,将一定量的凝析油气体系置于PVT筒中，从饱和压力（Pd）点开始，依次逐级降压，每降一级压力气体膨胀并同时产生反凝析，待气液平衡后使其等压排气并使体积回到原始体积。测定每一级的压力并测定每级排出气体和液体的体积、组成、气油比、Cn+ 的密度和分子量、气体压缩因子和气液两相压缩因子等数据。,目的 研究凝析气藏衰竭式开采过程的开采效率。,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,地层流体定容衰竭过程反凝析液量变化,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,地层流体定容衰竭过程凝析油采收率变化,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,地层流体定容衰竭过程天然气采收率变化,3 油气藏流体高压物性分析,3.3 凝析气的高压物性分析定容衰竭实验,地层流体定容衰竭过程天然气重组分累积采出量变化,一 .气藏工程方面 1、用于油气藏类型的判断； 2、为储量计算提供流体高压物性参数； 3、预测凝析气藏开发阶段； 4、评价凝析气藏开发过程中反凝析液量损失； 5、为确定合理开发方式，提高凝析油采收率提供依据； 6、凝析气井产能及井筒流动状态动态预测； 7、凝析气井试井解释分析。,4 油气藏流体物性资料的应用,4 油气藏流体物性资料的应用,二.油藏模拟方面 1、为凝析气藏和挥发性油藏数值模拟预测提供地层流体相态拟合基础； 2、为注气混相驱数值模拟预测提供地层流体相态拟合基础。三.地面轻烃回收方面 1、用于地面分离器油气最佳分离条件的选择； 2、分馏塔轻烃产品分馏条件预测。,应用范围简介直观判断油气藏类型；预测油气藏开发阶段；预测反凝析液饱和度；预测凝析油采收率；为储量计算提供PVT参数；凝析气井产能评价；凝析气井井筒流动状态动态分析；为数值模拟提供相态拟合参数；混相驱过程相平衡模拟计算；地面油气分离相平衡模拟计算。,4 油气藏流体物性资料的应用,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价,相态研究判别法 根据地层流体相态实验资料来确定油气藏类型。最基本的相态研究判别法是根据相图的形态和储层温度等温降压线所处的位置进行判别。经验统计法 根据现有已知的大量油气藏地层流体组成及特征参数总结出一些经验规律，以指导对未知油气藏类型的判别。这些方法比较简便易行，结果也有一定的可靠性，可以作为判断油气藏类型的辅助方法。,P,T,单组分P-T 相图,气相区,液相区,单组分相图特点：无两相区。,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,多组分P-T相图,C,P,T,临界点,泡点线,露点线,临界凝析温度,临界凝析压力,气相区,液相区,两相区,等液量线,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,C,C,C,C,gas,Condensate gas,Volatile oil,Black oil,P,T,P-T 相图,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价相态研究判别法,图19 地层流体无因次收缩率与无因次压力关系曲线,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价经验统计法,各类油气藏的气油比和油罐油密度,储层流体三元组成三角图判别油气藏标准,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价经验统计法,图20 储层流体三元组成三角图,4 油气藏流体物性资料的应用,4.1 油气藏类型评价经验统计法,4 油气藏流体物性资料的应用,4.2 在试井分析中的应用,实验室可以模拟油气井筒动态，得到井筒中的相态以及各相的性质数据，为凝析气井试井方法研究和节点分析提供参考。,4 油气藏流体物性资料的应用,4.2 在试井分析中的应用,例 莫北2井J1s22层取样测试时各点的相态参数,4 油气藏流体物性资料的应用,4.3 计算油气藏的储量,在油气田勘探开发过程中，应用最广泛的储量计算方法是容积法。用容积法计算的油气原始地质储量是储层孔隙体积、含油气饱和度、油气体积系数三个因数的乘积。计算公式如下： 黑油油藏： N=100AohSoio/Boi 凝析气藏和气藏：G=0.01AhSgi/Bgi 其中Bgi=PscTZi/TscPi 。,4 油气藏流体物性资料的应用,4.4 在油气藏工程研究中的应用,一.开发方式 1.利用天然能量开发的可行性； 2.人工补充能量的分析和论证。二.井网部署 通过层系非均质性分析（流体性质、岩性、物性、水动力系统），确定井网部署方案。三. 开发过程预测 1. 开发阶段划分； 2. 气藏枯竭标准，废弃压力的预测； 3. 最终采收率和可采储量。,4 油气藏流体物性资料的应用,4.4 在油气藏工程研究中的应用,对于凝析油含量高于350g/m3的凝析气藏，可以考虑采用循环注干气或氮气保持压力开采。实验室可以模拟注气开采过程中的相态变化。 对于凝析油含量低于350g/m3的凝析气藏，建议采用衰竭式开采。实验室可以得到衰竭式开采过程中的相态、各相的组成和性质、采出井流物及其各组分的产量和采收率随地层压力降低的变化趋势。,4 油气藏流体物性资料的应用,4.5 在采气工程研究中的应用,实验室研究了天然气水化物的形成条件以及预防其形成的方法，可以为气井防冻提供参考。,4 油气藏流体物性资料的应用,4.6 在地面工程研究中的应用,实验室可以为确定地面分离器最佳分离条件提供参考，以提高乙烷、液化石油气和轻质油的回收率，提高油罐油的稳定性；预测输气管道在既定的温度、压力条件下是否有凝析液析出。,介 绍 结 束欢迎各位专家批评指正谢 谢 ！,