低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度实验研究

倡本文是“十五”国家科技攻关项目“中国大中型油田勘探开发关键技术研究”所属专题“低渗凝析气藏开发技术研究”（编号：２００３ＢＡ６１３Ａ‐０７‐０７）的部分研究内容。

作者简介：姜贻伟，１９６３年生，博士，高级工程师；主要从事天然气开发及综合规划方面的研究工作。

地址：（４５７００１）河南省濮阳市中原路。

电话：（０３９３）４８２３５４３。

Ｅ‐ｍａｉｌ：ｊｙｗ＠ｚｙ．ｄｚｙ．ｃｏｍ低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度实验研究倡姜贻伟１　戚志林２　郭平３　孙雷３　毕建霞１（１．中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院　２．中国石化中原油田博士后科研工作站３．“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室・西南石油大学） 姜贻伟等．低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度实验研究．天然气工业，２００６，２６（９）：９６‐９９． 摘　要　凝析油临界流动饱和度是近年研究的热点问题，但目前国内外还没有采用真实岩样和流体研究低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度的成果报道。

文章介绍了采用超声波测试技术研究低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度的方法，选取Ｑ７５井的真实岩样和流体，通过长岩心衰竭实验测试了凝析油临界流动饱和度。

将测试结果与国内外其它中高渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度进行了对比研究，分析了低渗凝析气藏凝析油饱和度较低的原因。

研究结果表明：①超声波测试技术对研究深层高温高压低渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度具有较好的适应性；②桥口低渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度要比国内外其它中高渗凝析气藏的低得多；③较高的束缚水饱和度是导致低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度较低的主要原因，而高温高压低渗凝析气藏更低的油气界面张力也是重要的影响因素。

此外，实验所用岩心的长度对凝析油临界流动饱和度的大小也会产生一定的影响。

主题词　低渗透油气藏　凝析油气藏　临界流动　饱和度　研究一、引　言 衰竭式开发凝析气藏过程中必然产生反凝析，凝析油临界流动饱和度是反映凝析油流动能力的重要参数，它对凝析油采收率、气井的产能和稳产期均存在重大影响［１］。

若凝析油临界流动饱和度很高，则地下析出的凝析油绝大多数都会滞留地下，因为只有极少数高含凝析油凝析气藏的近井地带才能达到较高的凝析油饱和度。

相反，若凝析油临界流动饱和度较低，则衰竭式开发气藏也有可能获得较高的凝析油采收率。

由此可见，凝析油临界流动饱和度也是确定合理开发方式的重要依据，因此凝析油临界流动饱和度一直是国内外研究的热点问题［２‐１３］。

已有的研究成果表明人们对凝析油临界流动饱和度的认识还存在较大差异：有人认为凝析油临界流动饱和度比较高，可以到３０％～５０％［２］，也有人认为它可以小于１０％甚至更低［３，４］；有的学者认为束缚水饱和度对它存在影响［４‐６］，但也有人认为影响不大［７‐８］；最近的一些研究还表明油气界面张力对它有重要影响［９‐１２］。

此外，实验所用岩心长度也会对反凝析油临界流动饱和度的大小产生一定的影响。

通常认为实验所用岩心长度增加，反凝析油临界流动饱和度也会有所增加。

低渗凝析气藏普遍具有低孔低渗、束缚水饱和度高、储层介质比面大、界面现象突出的特点，因此低渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度具有不同于常规凝析气藏的特殊性。

中原油田深层低渗凝析气资源丰富，研究低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度，对于确定气藏合理开发方式和增产措施，改善气藏开发效果有着非常重要的意义。

由于目前国内外在凝析油临界流动饱和度方面研究结果差异很大，因此对不同的凝析气藏应根据实际进行测试。

笔者选取中原桥口气藏真实岩心和流体，采用超声波测试技术［１３］对低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度进行实验研究，并将测试结果和我国其它中高渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度进行了对比研究。

・１・二、实验测试原理 超声波装置不能直接测试岩心中的凝析油饱和度，因此在测试凝析油临界流动饱和度之前必须先对所用实验岩心在地层条件下进行标定，通过标定建立超声波信号和凝析油饱和度之间的关系。

若多次重复实验证明岩心的超声波信号在同一压力体系和流体状态条件下具有很好的重复性，岩心中对应的凝析油饱和度即可根据声波时间—凝析油饱和度标定曲线来确定［１３］。

本次实验所选岩心标定结果见图１。

图１　桥口岩心凝析油饱和度与声波时差关系图 在衰竭实验过程中，当岩心中压力高于露点压力时，超声波的时间和振幅信号不随压力降低而变化，表明系统处于单一气相状态。

随着岩心中压力降低，超声波波形和振幅由无变化到同时突然改变，表明岩心中的流体系统发生了相态变化，由此可确定露点。

在露点压力以下超声波的时差不再继续产生明显改变，说明相变区域流体性质接近，对声波的传播时间并没有影响。

随着压力进一步下降，声波时差、波形以及振幅都将随衰竭压力的降低而变化，但观察到的不是明显的突变，而是逐渐变化。

在这一过程中，凝析油饱和度达到临界流动饱和度的时间可由岩心出口端观察窗见到第一滴油来确定，其数值可根据此时的超声波时差结合预先测定的声波时差———凝析油饱和度标定曲线来确定。

三、实验流程及步骤 本次长岩心衰竭实验研究是在加拿大Ｈｙｃａｌ长岩心驱替装置上完成的，实验流程见图２。

该流程主要由Ｒｕｓｋａ注入泵系统、长岩心夹持器、回压调节器、压差表、控温系统、液体馏分收集器、气量计和美国ＨＰ６８９０气相色谱仪组成。

其中１ｍ长的三轴长岩心夹持器是长岩心驱替装置中的关键部分，主要由长岩心外筒、胶皮套和轴向连接器组成。

岩心中的凝析气衰竭速度由出口端压降速度控制，出口端压降速度由回压调节器的压降速度控制，而回压调节器的压降速度则由控制回压的泵的退泵速度控制。

测试步骤如下。

图２　长岩心衰竭实验流程示意图 （１）选取实验岩心并测定其物性参数 为了防止超声波绕射传播，所选岩心应无破损。

本次实验选用Ｑ７５井主力生产层系物性相对较好、长度较大、孔渗相近的３块天然岩心组合成长岩心。

经打磨、清洗和烘干后测试了３块短岩心的基本物性参数（见表１），岩心平均孔隙度１２．２５％，平均渗透率为５．５０×１０－３μｍ２。

根据桥口气藏储层分类标准，这三块岩心属于Ⅰ类—Ⅱ类储层，这类储层束缚水含量较低，束缚水饱和度一般在３５％左右。

表１　桥口岩心基本物性参数测试表 （２）排列长岩心并计算其物性参数 通常采用常规短岩心按一定方式排列拼成长岩心。

加拿大Ｈｙｃａｌ公司的Ｔｏｍａｓ论证表明：通过在每块小岩心之间加滤纸可降低或消除岩心末端效应，因此本次实验在每块短岩心之间用滤纸连接。

岩心的排列顺序按调和平均方式排列，长岩心的渗透率可采用调和平均法计算：Ｌ珡Ｋ＝Ｌ１Ｋ１＋Ｌ２Ｋ２＋…＋ＬｉＫｉ＋…＋ＬｎＫｎ＝∑ｎｉ＝１ＬｉＫｉ式中：Ｌ为岩心的总长度，ｃｍ；珡Ｋ为岩心的调和平均渗透率，μｍ２；Ｌｉ为第ｉ块岩心的长度，ｃｍ；Ｋｉ为第ｉ块岩心的渗透率，μｍ２。

组合后岩心的总长度为２０．９６ｃｍ，由公式可得组合后岩心的平均渗透率为５．３５×１０－３μｍ２。

・２・ （３）配制实验流体 实验所用地层水按照桥口气藏实际地层水样分析数据进行配置。

氯离子含量为６１７２８ｍｇ／Ｌ，总矿化度为１００１０４ｍｇ／Ｌ，水型为ＣａＣｌ２型。

实验所用凝析气采用分离器油样和气样根据桥口气藏原始地层条件和和露点压力配制，所配流体的露点压力为４９．３ＭＰａ，气油比为１２９２ｍ３／ｍ３。

（４）测试凝析油临界流动饱和度 实验温度为地层温度１００℃，实验压力以原始地层压力为依据。

实验测试时首先在岩心中饱和定量束缚水，再将岩心饱和分离器气样并加压到地层压力，然后用配制好的凝析气置换岩心中的分离器气达孔隙体积的４～６倍。

测试出口端的气油比，当出口端的气油比和原始气油比一致时即完成岩心原始地层条件恢复。

于是可根据超声波装置对凝析油临界流动饱和度进行测试［１３］。

四、测试结果及分析 实验测试表明：随着岩心压力降低，岩心中凝析油饱和度逐渐增大；当压力降到约４７．３７ＭＰａ时，岩心出口端出现第一滴油，此时监测到的声波时差为８６．５μｓ／ｆｔ。

根据岩心油饱和度与声波时差之间的关系得到本次实验的长岩心凝析油临界流动饱和度为７．７６％，相应的临界流动压力为４７．３７ＭＰａ。

长岩心衰竭测试结果表明桥口气藏反凝析油临界流动饱和度较低。

国外学者近年来实验测得的凝析油临界流动饱和度大多为３０％～５０％，我国牙哈和羊塔克凝析气田测得的凝析油临界流动饱和度分别为２０．７９％和１６．７７％～２７．５９％。

与这些研究结果相比，桥口气藏临界流动饱和度值要低得多（见表２）。

表２　部分气田（藏）临界流动饱和度研究结果对比表 凝析油临界流动饱和度的大小受储层物性、孔隙结构、流体性质等诸多因素影响，但束缚水饱和度应是主要的影响因素。

羊塔克气田岩心实验表明：对于相同岩心，增加束缚水含量将导致凝析油临界流动饱和度大幅降低（表２）。

地层束缚水饱和度的高低通常与其物性有密切关系，牙哈气田物性较好，束缚水含量一般低于２０％，而桥口为低孔、低渗气藏，束缚水含量多在４０％以上。

分析认为低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度低的主要原因是岩心具有较高的束缚水饱和度。

由于一般的砂岩均是亲水的，束缚水将占据小孔隙，凝析油有占据较大孔隙的趋势，毛管力对凝析油的流动阻力效应将减弱，所以凝析油在有束缚水的岩心中比没有束缚水的岩心中更容易流动，在束缚水饱和度较高的岩心中比束缚水饱和度较低的岩心中更容易流动。

对于低渗或非均质较强的储层，束缚水对凝析油的临界流动饱和度影响更大。

当然，若束缚水不仅存在于小孔隙中，它还堵塞了连通空隙的喉道，那么部分凝析油将会被堵死在这样的“死孔隙”中，从而导致凝析油的临界流动饱和度升高。

这也说明束缚水饱和度的大小、分布以及储层孔隙几何结构均对临界流动饱和度存在影响。

最近的一些研究表明凝析油气界面张力低具有普遍性，并且压力温度越高油气界面张力越低［１０］。

桥口气藏属于高温高压凝析气藏，其较低的界面张力会明显改善凝析油的可流动性，从而导致较低的临界流动饱和度。

此外，组合后长岩心的长度也会对临界流动饱和度产生一定的影响。

近来国内一些研究表明［１４‐１５］：由于毛管数效应的影响，凝析油并非象常规认识的那样在近井地带高度聚集，近井端的凝析油饱和度反而会低于远端。

实验过程中若加在长岩心两端的压差相同，则在较短的岩心中比较长岩心中的压力梯度更大。

受毛管数效应的影响，短岩心中测得的凝析油临界流动饱和度就会比长岩心中测得的偏低。

五、结　论 （１）采用地层真实岩样和流体进行了长岩心衰竭实验，测试了低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度，实验结果表明超声波测试技术对研究深层高温高压低渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度具有较好的适应性。

（２）随着岩心压力降低，岩心中凝析油饱和度逐渐增大。

根据岩心油饱和度与声波时差之间的关系可得到长岩心凝析油临界流动饱和度。