油田实例 裂缝性碳酸盐岩酸性气藏600bars衰减和40年开发历史的拟合.docx

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油田实例裂缝性碳酸盐岩酸性气藏600bars衰减和40年开发历史的拟合

油田实例:

裂缝性碳酸盐岩酸性气藏600bars衰减和40年开发历史的拟合

摘要：

位于法国西北部Lacq气田，是深层的，裂缝性碳酸盐岩储层。

地层流体是酸性气体（）从1957年开始投产。

静压力为600bars温度130C在-3700vm/SL,到95年静压力为57bars.

本文给出了生产历史研究的结果和最后阶段最优化的生产。

出现了饿非常规的现象而且被引进了储层模拟中：

1.共生水的蒸发和脱气作用。

2.随着储层衰竭渗透率增大。

3.双重孔隙介质

这些影响是核心内容，用来理解储层大的周期性衰减的动态行为和完成适当的压力（小于1bars）和组分的拟合。

简介：

Lacq原始天然气储量为260.109Sm3可以称6得上是大气田，产气层超过2000m,储层范围压力温度有很大变化（），存在复杂的热动力学现象。

储层由致密的碳酸盐岩形成。

随着储层的衰竭，产出物只能从密集的裂缝中产出。

在3700vm/SL处起始压力为600bars,这意味着储层是异常高压的。

40年储层巨大的衰减（600bars/8700psi）触发了非常规的现象，这在常规储层中是可以被忽略的。

储层研究从1994年开始，做了对非常规现象的描述。

修改的地方用来做做储层模拟来使之与其一致，做了相态的拟合后，来预测产量和估算剩余储层的情况。

研究高枯竭油田的宗旨

在开始生产的18年，Lacq气田表现出典型气田的特性而没有含水。

应用P/Z与累积气体产量的曲线图很容易进行产量预测（图1）。

1975年，压力测量开始表现出偏离在P/Z图版上的起始斜率，明显地暗示了储层的衰退，一种解释是，在开始起用边缘注水的一年时间的早些时候，注入水的自吸作用使气体束缚在基质中，通过注入速度的下降来保持向地层的漏失保持在一个可以接受的水平。

然而，在1986年，P/Z线开始朝着相反的方向变化。

这种现在在高台地带的速率从21×106Sm3/d变到to8×106Sm3/d后不久就被注意到。

确信随着速率的降低周界致密的区域被触发了。

到那时为止，P/Z曲线的估算已经显示了自身的局限性，一种新的模型应该建立用来评价剩余的储层和相应的投资。

发生在1988年的事件，在持续了30年没有变化后，H2S在气体中的含量在稳定的上升。

很明显，一些非常规的现象似乎已经随着较高的衰竭（超过600bars）被触发了。

储层流体

储层流体组分由Perraud&Lazarre在1963年测定了，烃类：

74,8%；H2S：

15,2%；CO2:

10,0%。

在储层温度下随着衰减两相区域未互相接触。

流体是湿气。

从许多井中不同深度取出的样品呈现出一致的组分；起始气体组分随深度变化是一个常数。

气-水相互作用

产出气的组分到1988年一直没有变化，这时是H2S的含量突然而且稳定的增长被注意到（图2）。

没有发现CO2含量的变化。

这种现象的理解包含在气藏衰减气-水两相平衡的合理描述中。

1.气相中H2S含量的增长是由于共生水的脱气作用，在200bars以下将更加显著。

进一步的变化就和液相体流体的矿化度变化最有关了，矿化度越高，随着压力下降最初用来汽化的溶解的H2S的量就越少。

2.CO2在气体中的馏分没有变化是因为溶解在水中的气量有限。

只有在非常低的压力的时候在气体馏分中观察到少量的增长。

3.共生水自身的蒸发作用，这先前没有被注意，因为气体中水的含量从来没有被测量。

这3种现象对生产有重要的作用：

.在低的压力下，气体中有商业价值的成分会减少。

.共生水的脱气和蒸发作用可以使保持局部压力，减小衰减速率（图4）。

共生水的矿化度

确定共生水的矿化度并不是件容易的事，在进行回堵之前只有一口井产出了少量的水（270g/LNaCIat4800vmSL115745ftss）。

同深度取出岩心的的实验（在经过了大量许多孔隙水循环后的产出水的矿物学分析）和共生水的地面分析，显示在顶部的地层水中只有非常低的钠含量（对比其他的离子）。

通过这个信息，可以来绘制矿化度随深度变化的纵剖面图，有必要完成在气体栏中大部分温度范围气水两相的平衡。

.在4300vmSL/14110ftss;

.在4800vmSL/15745ftss为270g/1；

在300vmSL117390ftss以下是饱和的水，可能有沉积的岩壳。

这些剖面图在最近有效的储层模拟方式中是不能输入的，（Eclipse300）。

对于整个气田单一的参数被输入，这认为是一个匹配参数。

储层气-水两相平衡的建立

模拟以上提到的气-水两相平衡能通过Peng-Robinson状态方程得到，依据SoreideandWhitson改进的工作：

.成分的剪切粘度是矿化度的功能，对比于规的流体静压力不同的温度有不同的功能。

.应用于水的双元反应系数对于每一相都是不同的（汽或液）对于含水相矿化度和温度的作用是不同的。

4种拟组分用来描述储层流体：

H2S，CO2，H2O和作为单一馏分的烃类。

拟组分的参数应该适应于合适的重新计算的各自的体积测定的参数，应用Peng-Robinson状态方程（表1和2）。

应用Soreide&Whitson起始参数液相中拟组分的溶解度是很大的。

需要引进一个大的双元反应系数。

（表3）

随衰减渗透率的变化：

井生产能力随时间变化的研究用于回答以下问题：

.生产能力随井在气田中的位置不同（垂相和横向）而变化吗？

.生产能力随时间变化吗（如.衰减）？

应用拟压力的紊流流动方程被近似应用：

这里：

因此，要使井周围的流动作用（机械表皮Sm和紊流系数D）与那些依赖和储层特征有关的参数（渗透率和厚度K.h）分离开来。

渗透率.厚度和紊流系数是通过每次的背压测试得到的。

对于机械表皮做一个假设，（平均为-2从压力微商导出）和研究半径（110m/330ft）.

酸化的井的数据被舍弃以免产生偏差。

然后作出K.h与衰减的曲线图。

（图5）这个增长的趋势非常的奇怪。

预计衰减的效果会使受增加的有效应力控制的裂缝闭合。

导致产量的减少。

这种未预测的现象由原始的测量数据证实。

（表4）同一流速下的给定井的压力降在非酸化的井分成19年一段。

由于生产能力的增加是事实，必需找到一种解释。

以上公式的许多参数要随衰减而变化。

这些都是实测得到。

第一步，我们从背压测试评价渗透率.厚度的方法来通过最近的压力导数分析来验证。

表皮系数通过导数分析，紊流系数D通过背压测试分析。

结果列在表5中，结果显示通过两种方法的计算是一致的。

表皮因子的影响：

LA101是是非常有意思的井，由于30年中经历过4种高质量的有效的背压测试。

这口井也未受过酸化作业。

渗透率的计算在两种假设的表皮系数基础上演算。

.表皮为0，在这种大裂缝井中为最高的值。

.表皮为-4.8，压力导数推导最低的值。

结果如表6。

即使假设了表皮系数的逼近范围（0~-4.8），渗透率.厚度增加到了8.5：

.1957年表皮为0，605mD.m

.1985年表皮为4.8，5165mD.m

结论是即使是表皮较大的改进也不能解释整体的生产能力的增加。

储层温度的影响：

对Lacq的测试显示在井底的温度没有显著的变化。

热动力的研究指出随产出物温度的下降应该在平均的3%的孔隙度为0.01°C，对于25%的孔隙度给出了温度变化为1。

C/33F

生产能力的增加不应该来自温度的下降。

组分的影响：

流体组分包含在“ūz”的和拟压力相关的乘积中。

事实上，组分的变化从1988年才被注意。

在起始的30年间，没有发现气体组分的变化，渗透率.厚度在常表皮系数下增加到了19。

观测到的生产能力的增长不和流体组分的变化相关。

渗透率.厚度的变化（K.h）

用于计算生产能力不同参数的研究表明，只有渗透率.厚度（K.h）才能解释气田所有井的观测的变化的幅度。

初始值的研究表明：

1.度变化没有明显的迹象；，

2.另一方面，高台地区30年后钻的井的初相表明，初始生产能力要比同一构造位置先前的井要高。

这暗示着渗透率.厚度的增长不是局部的现象。

已经出现了这种情况，之后的井也应该有和先前一样的K.h。

杰奥洛吉生产能力的研究应用于和这种现象相关的对于渗透率的增加的模拟工作，通过微地震作用（从空间和时间---从1976年开始实施地面监视）和增加的裂缝（非岩层断裂和断层恢复作为类似模型的迹象）；

模拟模型的结果：

增加的渗透率.厚度的程度必需通过模拟模型来重建。

单一的渗透率和和压力之间的关系被输入，从没有偏差的数据被定义的（没有受酸化作业的影响）图7。

半对数坐标上的线形变化表明，随着衰减的增加，现象是明显的，现有的渗透率由15到20个因素影响而增加了自从开始生产以来。

模拟模型

一个组合的，双重孔隙介质的模拟模型应用Eclipse300建立。

构造和岩石物理性质

储层顶部的图形象由1993年3D地震解释绘出。

构造顶部在

-3200vm/SL（10500ftss）.储层底部在-5300vm/SL（17400ftss）.

储层划分，网格厚度，基质性质通过1994年沉积学和岩石物理性质分析导出。

从岩心描述和测井分析，Lacq储层再分为3快，从顶部到底部：

两灰岩地层，不厚但是很密；

砂岩和碳酸盐岩的混合层，很薄但随着矩阵的性质改进；

大规模的白云岩，对于油气田的生产能力起作用，由于它致密的裂缝。

这3部分由模拟模型的5层所代替，根据地层成分：

1.

灰岩

2.

灰岩

3.gamma射线地层

4.上部

白云岩

5.下部

白云岩

平均厚度为300m/980ft，（图8）基质平均孔隙度2%，个别地区8~10%。

基质渗透率10-3数量级。

裂缝参数在杰奥洛吉方法研究中被确定，从以下的数据：

.井眼的裂缝参数从生产测井，岩心，油气井测试，钻进中的油气显示中得到；。

.单井和干扰测试分析；

.压力历史；

储层被划分为19个区域，常数参数（裂缝孔隙度，渗透率，块的大小）被分到每一个区域。

裂缝渗透率的范围从高台部位的400md到边界的5×10-2mD，快的大小根据需要而不同，从顶部的几米厚到边界的上百米。

（表7）

相渗和毛管压力

自吸相对渗透率和毛管压力从Lacq和临近油气田Meillon导出。

初始含水饱和度和残余七饱和度与Land的观察相一致。

（图9）

在模拟中应用的非常规的选项

两种特殊的选项必须应用于储层模拟中来重建早期出现的非常规的现象：

1.通过修改状态方程SoreideandWhitson来进行气-水相平衡的补偿，（Eclipse300的（Gaswat）选项。

2.随衰减渗透率的增加。

这两种选项在95B中是需要的，在之后的Eclipse300放松了要求。

历史拟合：

压力组分生产的历史

Lacq气田从1957年开始投产。

高台部位的生产速率在1963年达到

21.106Sm3/d，持续了23年。

第一次速率的下降发生在1985年在1986年2月，达到现在的生产速率8×106Sm3d。

从开始的压力降落已经超过600bars.井压力显示这种变化和气田是一致的，从较远东部和西部的扩展区域的预测中得到。

在储层中没有发现低渗阻挡层。

方法和拟合的参数

敏感性的运行来确定关键的参数，和对于衰减的影响。

每一个参数各自的作用通过计算不同压力下敏感性运行和相关参数运行的恢复来评估。

随衰减渗透率的增加使压力保持产生30bars的增加，对比于渗透率为常数的情况。

这个数量级远大于在大部分典型参数合理的变化影响

的程度。

例如孔隙体积，孔隙渗透率（图10）

在压力为150bars以上气-水相互作用的影响是可以忽略的。

接着有一个指数的变化。

这种表现是和高的渗透率相关的。

历史拟合

在45口井的静压力的测量指示衰减是空间均匀的。

依据历史拟合的过程由绘制的实测的和模拟的压力曲线对于一张图应用到所有的井。

对于40年历史的压力和组分较为合适的拟合是通过调整有限的参数得到。

.隙体积通过标准的容积法计算只有微小的增长（7%）

.隙的压缩性从6.10-5bar-1开始，这个值可以与测量值相兼容。

.地层水矿化度开始为4摩尔质量浓度，对于先前提到的随深度变化的纵剖面图是可以接受的平均水平，这个参数用来调整使H2S在气相中的含量变化相匹配，而且之后的压力变化。

在整个历史中匹配的质量是不完全相同的。

起始的测量数据系统性地偏离2~4bars,模拟的值太高。

许多修改尝试（增加相关的压力，改变基质岩块的大小和裂缝的渗透率来产生较大的压降）也没有得到成功。

现在我们开始怀疑这些早期实测数据的准确性。

那时对于高温和酸性的情况技术面临一系列的挑战。

局部的拟合没有进行，两口井（东边的LA117西边的LAll6）不能很好的匹配。

结构工程系统解算是很重要的这种匹配不需要从任何地质模型的修改和孔隙体积，包括渗透率，或者渗透率和衰减的关系中得到。

这增加了应用模型的信心和应用它对生产能力的预测。

这种匹配也省去了我们采油机制的先前方预想的代替方案来解释P/Z图版的反常现象。

（如深含水层的窜流，之后的致密边界气体区域的反应）。

存在不确定的地方

即使完成了现有的拟合，一些参数与实际的参数还是相冲突，输入模型的值都是可以用的最佳的猜想。

它们容易在一个给定的范围内变动。

也许就是这种情形：

.较远边界处的水平渗透率（在模型中为5～7×10-2mD）

.水平层的渗透率没有区别（没有区别的输入）

.基岩块的形状（立方体最大的边长为100m）

.垂向和水平方向渗透率的比值（模型中为10-2）

.基岩的渗透率

图13给出了模型压力对这里一些参数变化的敏感性。

边界渗透率的影响是显著的，当系数减少2时，模型压力下降14bars.这个参数十分难确定，因为井都打在5000m深的部位。

结论：

这里的拟合是历史上的第一手文献对于高温高压气田如此长的时间的拟合。

它显示出巨大的衰减是如何触发了没有预料到的现象的。

（渗透率随着时间的增加，气－水相的变化），这是恰当地理解气田生产机理地核心。

这些非常规地现象也许还会出项在最近其他正在生产地气田。

可能还要采取代替性的方案重新拟合，建立新的实验设计来组合这些参数和给出OGIP的范围评估。

预测是基于这个模型基础上的，考虑到地面网络是研究的下一阶段，为了评估产量的变化和废弃的井底力。

术语：

D—紊流系数，d/Sm3

kjw－组分j在气相中的双元作用系数，无量纲

HP/HT－高温高压

k.h－渗透率×网格厚度，mD.M

P－静压力，bars

Q－产气速率，Sm3/d

re－研究半径，米

rw－井眼半径，米

sm－机械表皮，无量纲

T－储层温度，摄氏或开氏

Tr－组分j的对比温度,无量纲

Z－压缩因子，无量纲

－0.1492，米制单位，标准情况

－0.1296，米制单位，标准情况

－拟压力，bar2/cP

－粘度，cP

转换关系：

1bar=14.5psi

1m3=35.314cf

1m=3.2808ft

表1，PR状态方程关键的参数

表2，气相二元作用系数

表3，水和水相中CO2,H2S,和烃类的二元作用系数

表4，LA126井的生产历史

表5，压力倒数推倒和背压测试的比较

表6，表皮系数对渗透率.厚度的影响

表7，平均裂缝参数

图1，P/Z图版

图2，随时间变化CO2,H2S在产出气体中的含量变化

图3，预测的H2S在干气中的含量变化和矿化度的影响

图4，气－水相互作用随压力的变化。

图显示不同压力下模拟的参数（2mol）和两种敏感的情况（4和6mol）。

600bars的衰减不单是简单的曲线的叠加。

图5，实测的个井的渗透率随高度的化

图6，起始渗透率.厚度随深度的变化。

在亚相中打的井（投产20年后）LA134到LA145,用十字和星形标记

图7，模拟模型中渗透率.厚度的变化

图8，3D模式的观察

图9，从残余气饱和度的试验测定Land常数

图10，增加的渗透率对压力变化的影响，和减少的孔隙体积VP隙压缩系数CP作对比

图12，组分的拟合。

H2S气体在干气中的含量变化。

图11，压力历史拟合。

图表显示了所有有效井模拟压力合实测压力的对比。

图13地质参数对压力变化的影响。

出师表

两汉：

诸葛亮

　　先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。

然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。

诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

　　宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。

若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

　　侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：

愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

　　将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：

愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

　　亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。

先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。

侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也

。

　　臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。

先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。

后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

　　先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。

受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。

今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。

此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。

至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

　　愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。

若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。

臣不胜受恩感激。

　　今当远离，临表涕零，不知所言。