塔里木盆地超深油气藏流体相行为变化特征

doi:10.11743/ogg20230419

摘要/Abstract

摘要：

超深储层复杂的地质条件导致流体相态特征呈现多样性和多变性，为勘探开发带来了极大挑战。以塔里木盆地顺北地区为例，通过建立超深油气藏流体相态研究方法，采用等时间间隔井下取样方法，在获取不同生产阶段地层流体样品的基础上，研究了典型油气井地层流体的相行为变化特征，并通过开展两期充注流体混合开发沥青质沉积实验，揭示了凝析气井发生沥青质沉积的原因，从流体相变角度提出了合理开采建议。研究结果表明，顺北4号断裂带D1井钻遇的断溶体存在深部原油供给，垂向上呈现上气下油的组分梯度变化，开采过程中地层流体类型由凝析气向近临界态凝析气、再向挥发油转变。反凝析后的凝析油来源于两期充注流体，一是凝析气中自含的凝析油，另一小部分来自于深部原油被凝析气抽提出的轻质组分。而D2井钻遇断溶体为单一封闭凝析气藏，其相态变化规律与常规凝析气相近。D1井出现的沥青质沉积与上部凝析气和深部原油被同时动用有关，当凝析气与深部原油混合开采时，会导致沥青质沉积起始压力和沉积量大幅增加，加剧沥青质在储层和井筒中沉积。建议采用先油藏后气藏、保压方式开采上气下油型断溶体油气藏。取得的成果为超深油气藏高效勘探开发提供了参考和借鉴。

关键词: 沥青质, 两期充注, 相行为, 断溶体, 凝析气, 超深层, 塔里木盆地

Abstract:

The complex geological conditions of ultra-deep reservoirs lead to the diversity and variability of fluid phase characteristics， imposing great challenges to oil and gas exploration and development. This study established a method for studying the fluid phase behaviors of ultra-deep oil and gas reservoirs in the Shunbei area of Tarim Basin through the equal-time-interval downhole sampling to obtain formation fluid samples at different production stages. During the process， the causes of asphaltene deposition in gas condensate wells were revealed by experiments of asphaltene deposition during commingled recovery of hydrocarbon fluids charged in two stages， and suggestions for optimal recovery scheme were put forward from the point of view of fluid phase change. The results show that the fault-karst bodies encountered by Well D1 in the Shunbei No.4 fault zone are receivers of deep oil supply， showing a vertical composition gradient with gas upon oil. The hydrocarbon fluid phase changes first from condensate gas to gas of near critical condensate saturation and finally to gas condensate （volatile oil）， with the latter being the result of mixing of hydrocarbon fluids charged in two stages： the crude contained in condensate gas and the light components extracted by gas from deep crude. The fault-karst body penetrated by Well D2 contains only a closed gas reservoir with hydrocarbon fluid phase changing in a way similar to that of a conventional condensate gas reservoir. The asphaltene deposition in Well D1 is suggested to be related to its commingled production with deep crude， which could lead to the significant increase in initiation pressure and volume of asphaltene deposition within the reservoir and the wellbore. A production scheme that extracts oil before gas with reservoir pressure well controlled is therefore recommended for such gas-over-oil fault-karst reservoirs. The results are of great reference value for the exploration and production of ultra-deep oil and gas reservoirs.

Key words: asphaltene, two-stage charging, phase behavior, fault-karst body, condensate gas, ultra-deep layer, Tarim Basin

中图分类号:

TE372

胡伟,徐婷,杨阳,等. 塔里木盆地超深油气藏流体相行为变化特征[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(4): 1044-1053. doi: 10.11743/ogg20230419 Wei HU,Ting XU,Yang YANG,et al. Fluid phases and behaviors in ultra-deep oil and gas reservoirs， Tarim Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2023, 44(4): 1044-1053. doi: 10.11743/ogg20230419

图/表 13

图1

表1

表2

表3

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

参考文献 24

1	何治亮，马永生，朱东亚，等. 深层-超深层碳酸盐岩储层理论技术进展与攻关方向［J］. 石油与天然气地质， 2021， 42（3）： 533-546.
	HE Zhiliang， MA Yongsheng， ZHU Dongya， et al. Theoretical and technological progress and research direction of deep and ultra-deep carbonate reservoirs［J］. Oil & Gas Geology， 2021， 42（3）： 533-546.
2	马永生，何治亮，赵培荣，等. 深层—超深层碳酸盐岩储层形成机理新进展［J］. 石油学报， 2019， 40（12）： 1415-1425.
	MA Yongsheng， HE Zhiliang， ZHAO Peirong， et al. A new progress in formation mechanism of deep and ultra-deep carbonate reservoir［J］. Acta Petrolei Sinica， 2019， 40（12）： 1415-1425.
3	王奥，李菊花，郑斌. 多孔介质中凝析气相态特征［J］. 大庆石油地质与开发， 2021， 40（1）： 61-67.
	WANG Ao， LI Juhua， ZHENG Bin. Study on the phase behaviors of the condensate gas in porous media［J］. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing， 2021， 40（1）： 61-67.
4	马永生，黎茂稳，蔡勋育，等. 中国海相深层油气富集机理与勘探开发：研究现状、关键技术瓶颈与基础科学问题［J］. 石油与天然气地质， 2020， 41（4）： 655-672， 683.
	MA Yongsheng， LI Maowen， CAI Xunyu， et al. Mechanisms and exploitation of deep marine petroleum accumulations in China： Advances， technological bottlenecks and basic scientific problems［J］. Oil & Gas Geology， 2020， 41（4）： 655-672， 683.
5	QI Zhilin， LIANG Baosheng， DENG Ruijian， et al. Phase behavior study in the deep gas-condensate reservoir with low permeability［C］//EUROPEC/EAGE Conference and Exhibition. London： SPE， 2007： SPE-107315-MS.
6	CHEN Chengsheng， WANG Yunpeng， BEAGLE J R， et al. Reconstruction of the evolution of deep fluids in light oil reservoirs in the Central Tarim Basin by using PVT simulation and basin modeling［J］. Marine and Petroleum Geology， 2019， 107： 116-126.
7	MURGICH J， MERINO-GARCIA D， ANDERSEN S I， et al. Molecular mechanics and microcalorimetric investigations of the effects of molecular water on the aggregation of asphaltenes in solutions［J］. Langmuir， 2002， 18（23）： 9080-9086.
8	THARANIVASAN A K， YARRANTON H W， TAYLOR S D. Asphaltene precipitation from crude oils in the presence of emulsified water［J］. Energy & Fuels， 2012， 26（11）： 6869-6875.
9	国家能源局. 油气藏流体取样方法：［S］. 北京：石油工业出版社， 2015.
	National Energy Administration. Sampling procedures for hydrocarbon reservoir fluids：［S］. Beijing： Petroleum Industry Press， 2015.
10	STRUCHKOV I A， ROGACHEV M K， KALININ E S， et al. Laboratory investigation of asphaltene-induced formation damage［J］. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology， 2019， 9（2）： 1443-1455.
11	LEI Hao， YANG Shenglai， QIAN Kun， et al. Experimental investigation and application of the asphaltene precipitation envelope［J］. Energy & Fuels， 2015， 29（11）： 6920-6927.
12	MEHANA M， ABRAHAM J， FAHES M. The impact of asphaltene deposition on fluid flow in sandstone［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering， 2019， 174： 676-681.
13	王志坚. 深层-超深层异常高压油藏工艺技术对策［J］. 油气地质与采收率， 2020， 27（5）： 126-133.
	WANG Zhijian. Technological strategies for deep and ultra-deep reservoirs with abnormally high pressure［J］. Petroleum Geology and Recovery Efficiency， 2020， 27（5）： 126-133.
14	PRAKOSO A， PUNASE A， ROGEL E， et al. Effect of asphaltene characteristics on its solubility and overall stability［J］. Energy & Fuels， 2018， 32（6）： 6482-6487.
15	ZANGANEH P， DASHTI H， AYATOLLAHI S. Comparing the effects of CH₄， CO₂， and N₂ injection on asphaltene precipitation and deposition at reservoir condition： A visual and modeling study［J］. Fuel， 2018， 217： 633-641.
16	汤勇，龙科吉，王皆明，等. 凝析气藏型储气库多周期注采过程中流体相态变化特征［J］. 石油勘探与开发， 2021， 48（2）： 337-346.
	TANG Yong， LONG Keji， WANG Jieming， et al. Change of phase state during multi-cycle injection and production process of condensate gas reservoir based underground gas storage［J］. Petroleum Exploration and Development， 2021， 48（2）： 337-346.
17	胡伟，吕成远，伦增珉，等. 致密多孔介质中凝析气定容衰竭实验及相态特征［J］. 石油学报， 2019， 40（11）： 1388-1395.
	HU Wei， Chengyuan LYU， Zengmin LUN， et al. Constant volume depletion experiment and phase characteristics of condensate gas in dense porous media［J］. Acta Petrolei Sinica， 2019， 40（11）： 1388-1395.
18	ABBASOV Z Y， FATALIYEV V M， HAMIDOV N N. The solubility of gas components and its importance in gas-condensate reservoir development［J］. Petroleum Science and Technology， 2017， 35（3）： 249-256.
19	朱忠谦. 牙哈凝析气藏二次注气抑制反凝析机理及相态特征［J］. 天然气工业， 2015， 35（5）： 60-65.
	ZHU Zhongqian. Mechanism and phase behavior of retrograde condensation inhibition by secondary gas injection in the Yaha condensate gas reservoir［J］. Natural Gas Industry， 2015， 35（5）： 60-65.
20	SUBRAMANIAN S， SIMON S， SJÖBLOM J. Asphaltene precipitation models： A review［J］. Journal of Dispersion Science and Technology， 2016， 37（7）： 1027-1049.
21	雷浩. 低渗储层CO₂驱油过程中沉淀规律及防治对策研究［D］. 北京：中国石油大学（北京）， 2017.
	LEI Hao. Deposition mechanisms and reservoir protection countermeasures of a low-permeability formation in CO₂ flooding process［D］. Beijing： China University of Petroleum（Beijing）， 2017.
22	刘建仪，杨雪，刘勇. 低渗砂岩油藏CO₂驱相态及组分变化规律［J］. 特种油气藏， 2022， 29（6）： 91-96.
	LIU Jianyi， YANG Xue， LIU Yong. Phase state and component change law of CO₂ flooding in low-permeability sandstone reservoirs［J］. Special Oil & Gas Reserviors， 2022， 29（6）： 91-96.
23	黄越义，廖玉宏，陈承声，等. 塔里木盆地顺南1井和顺南4井油气相态演化的数值模拟与预测［J］. 石油与天然气地质， 2023， 44（1）： 138-149.
	HUANG Yueyi， LIAO Yuhong， CHEN Chengsheng， et al. Numerical simulation and prediction of hydrocarbon phase evolution of wells Shunnan 1 and 4， Tarim Basin［J］. Oil & Gas Geology， 2023， 44（1）： 138-149.
24	王启祥，梁宝兴，刘欢，等. 呼探1井清水河组气藏流体相态特征及气藏类型［J］. 新疆石油地质， 2021， 42（6）： 709-713.
	WANG Qixiang， LIANG Baoxing， LIU Huan， et al. Fluid phases and gas reservoirs of Qingshuihe formation in Well Hutan-1［J］. Xinjiang Petroleum Geology， 2021， 42（6）： 709-713.

流体类型	溶解气油比/（m³/m³）	地层流体体积系数	地层流体饱和压力/MPa	油罐油SARA族组分含量/%				AOP（沥青质沉积起始压力）/MPa	沥青质最大沉积量/%
流体类型	溶解气油比/（m³/m³）	地层流体体积系数	地层流体饱和压力/MPa	饱和烃	芳香烃	胶质	沥青质	AOP（沥青质沉积起始压力）/MPa	沥青质最大沉积量/%
挥发油	193.6	1.474	32.0	55.2	12.3	6.8	2.7	38.9	4.5
凝析气（D1井）	962.3	2.763	40.0	71.5	5.7	2.4	1.3	—	—
混合流体	781.2	3.513	39.3	67.4	13.7	7.3	4.2	50.8	18.9

取样次序	取样点压力/MPa	取样点温度/℃	取样深度/m	露点压力/MPa	气油比/（m³/m³）	地露压差/MPa	油罐油分子量/ （g/mol）	油罐油密度（20℃）/（g/cm³）	凝析油含量/ （g/cm³）	最大反凝析液量百分数/%	井流物组分含量/%
取样次序	取样点压力/MPa	取样点温度/℃	取样深度/m	露点压力/MPa	气油比/（m³/m³）	地露压差/MPa	油罐油分子量/ （g/mol）	油罐油密度（20℃）/（g/cm³）	凝析油含量/ （g/cm³）	最大反凝析液量百分数/%	C₁+N₂	C₂-C₆+CO₂	C₇₊
1	56.56	148.3	4 500	37.17	1 119.0	53.38	119.0	0.749 6	634.7	16.96	76.24	13.21	7.14
2	60.17	148.3	4 500	38.40	1 012.0	52.15	148.0	0.786 6	696.1	17.68	76.30	13.79	9.90
3	58.27	148.3	4 500	40.00	962.3	50.55	151.6	0.787 8	865.1	19.24	77.68	9.55	12.77

取样次序	取样点压力/MPa	取样点温度/℃	取样深度/m	露点压力/MPa	气油比/ （m³/m³）	地露压差/MPa	油罐油分子量/（g/mol）	油罐油密度（20℃）/ （g/cm³）	凝析油含量/ （g/cm³）	最大反凝析液量百分数/%	井流物组分含量/%
取样次序	取样点压力/MPa	取样点温度/℃	取样深度/m	露点压力/MPa	气油比/ （m³/m³）	地露压差/MPa	油罐油分子量/（g/mol）	油罐油密度（20℃）/ （g/cm³）	凝析油含量/ （g/cm³）	最大反凝析液量百分数/%	C₁+N₂	C₂-C₆+CO₂	C₇₊
1	66.7	139	6100	47.19	1036.8	33.04	119.2	0.790 6	605.0	21.60	77.04	13.43	9.32
2	47.5	139	6100	45.50	1584.0	1.83	112.3	0.784 2	477.9	8.40	82.64	10.95	6.39
3	37.6	139	6100	29.25	1914.3	已反凝析	105.5	0.778 5	229.2	4.42	88.12	8.60	3.28

[1]	韩鹏远, 丁文龙, 杨德彬, 张娟, 马海陇, 王生晖. 塔里木盆地塔河油田S80走滑断裂发育特征及其对奥陶系储层的控制作用[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(3): 770-786.
[2]	张艳秋, 陈红汉, 王燮培, 王彭, 苏丹梅, 谢舟. 塔里木盆地富满油田走滑断裂带通源性评价[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(3): 787-800.
[3]	丁文龙, 李云涛, 韩俊, 黄诚, 王来源, 孟庆修. 碳酸盐岩储层高精度构造应力场模拟与裂缝多参数分布预测方法及其应用[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(3): 827-851.
[4]	曹自成, 云露, 漆立新, 李海英, 韩俊, 耿锋, 林波, 陈菁萍, 黄诚, 毛庆言. 塔里木盆地顺北地区顺北84X井超千米含油气重大发现及其意义[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(2): 341-356.
[5]	杨德彬, 鲁新便, 鲍典, 曹飞, 汪彦, 王明, 谢润成. 塔里木盆地北部奥陶系海相碳酸盐岩断溶体油藏成因类型及特征再认识[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(2): 357-366.
[6]	张长建, 杨德彬, 蒋林, 姜应兵, 昌琪, 马雪健. 塔里木盆地塔河北部“过溶蚀残留型”断溶体发育特征及其成因[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(2): 367-383.
[7]	江同文, 邓兴梁, 曹鹏, 常少英. 塔里木盆地富满断控破碎体油藏储集类型特征与注水替油效果[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(2): 542-552.
[8]	曾联波, 巩磊, 宿晓岑, 毛哲. 深层-超深层致密储层天然裂缝分布特征及发育规律[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(1): 1-14.
[9]	牛月萌, 韩俊, 余一欣, 黄诚, 林波, 杨帆, 余浪, 陈俊宇. 塔里木盆地顺北西部地区火成岩侵入体发育特征及其与断裂耦合关系[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(1): 231-242.
[10]	张三, 金强, 史今雄, 胡明毅, 段梦悦, 李永强, 张旭栋, 程付启. 塔北地区奥陶系地下河溶洞充填规律与储集性能[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(6): 1582-1594.
[11]	刘惠民, 张关龙, 范婕, 曾治平, 郭瑞超, 宫亚军. 准噶尔盆地腹部征沙村地区征10井的勘探发现与启示[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(5): 1118-1128.
[12]	康志江, 张冬梅, 张振坤, 王睿奇, 姜文斌, 刘坤岩. 深层缝洞型油藏井间连通路径智能预测技术[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(5): 1290-1299.
[13]	张坦, 姚威, 赵永强, 周雨双, 黄继文, 范昕禹, 罗宇. 塔里木盆地巴麦地区石炭系卡拉沙依组年代标尺及地层剥蚀厚度精细计算[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(4): 1054-1066.
[14]	郭宏辉, 冯建伟, 赵力彬. 塔里木盆地博孜—大北地区被动走滑构造特征及其对裂缝发育的控制作用[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(4): 962-975.
[15]	李斌, 赵星星, 邬光辉, 韩剑发, 关宝珠, 沈春光. 塔里木盆地塔中Ⅱ区奥陶系油气差异富集模式[J]. 石油与天然气地质, 2023, 44(2): 308-320.