凝析气藏注气开发气窜量化评价方法及应用

张永昌 李相方 孙政 李宗宇 刘文远 张逸

1.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室；2.塔西南勘探开发公司；3.中石化西北分公司

凝析气藏是一类特殊、复杂的气藏［1-2］，其开发既不同于油藏，也不同于干气气藏［3］。在地层原始条件下，凝析气藏流体以单相气体存在，在开发过程中，随流体的不断采出，气藏压力不断下降，当地层压力低于上露点压力时，气相中溶解的重烃物质会发生反凝析现象［4-8］，液烃开始析出，并以液膜的形式附着在储层孔隙表面。随着压力继续下降，储层孔隙内含油饱和度增加，直至达到最大含油饱和度。然而，这一饱和度往往低于临界流动饱和度，从而使经济价值较高的液态烃类（凝析油）损失在地层中。凝析油含量较高的凝析气藏，衰竭式开采凝析油采收率仅为20%。为了提高凝析气藏的采收率，尤其是对于凝析油含量较高的凝析气藏，多采用保压的开发方式［9］，注入介质多为干气。循环注气能够保持地层压力，防止反凝析液的进一步析出，改善渗流能力，提高凝析油的采收率。其机理主要是反蒸发作用及气驱作用。

气窜是凝析气藏循环注气开发中后期常见的现象，在注气开发过程中，由于地层多孔介质的非均质性，储层平面上及纵向上物性的差异，随着开发的进行和注入孔隙体积倍数（PV）的增加，注入气的前缘部分会沿地层中的高渗透层形成优势流道［10-15］，突破至采气井井底。注入气发生突破后，伴随注入体积的不断累积，导致注入气对原始地层流体的驱替效率将大幅降低。但目前对于气窜的研究多以常规气藏为主，对于凝析气藏气窜的研究相对较少。循环注气前后生产井地层压力、产量、气油比、凝析油含量、原油密度、露点压力及井流物组成等参数均服从一定的变化规律。程远忠［16］等人结合凝析气藏实际生产动态，对注气前后参数变化特征进行描述，并对注气效果进行了评价，但评价的依据仅为单一或少量几个生产指标，未形成完备的凝析气藏注气气窜量化评价体系。鉴于此，本文在分析注气前后动静态参数变化规律的基础上，建立了多参数综合评价方法。最后，以某凝析气藏为例，分析了该凝析气藏注气气窜参数变化特征，形成了凝析气藏注气气窜评价量化体系，并对该凝析气藏的一口真实凝析气井气窜情况进行了评价分析。

1 凝析气藏注气气窜量化评价参数变化特征

Variation characteristics of quantitative evaluation parameters for gas channeling of injected gas in condensate gas reservoirs

1.1 气油比

Gas/oil ratio

采气井气窜后，干气从注气井运移到采气井，干气的驱替作用减小，凝析油的产量下降，气油比上升。采气井从注气开始到开始气窜，一般经历3个阶段，未发生气窜时的气油比稳定阶段（如图1中的①段所示）、刚发生气窜时的气油比上升阶段（如图1中的②段所示）、气窜严重时的气油比快速上升阶段（如图1中的③段所示）。

图1 气油比随时间变化关系典型曲线Fig. 1 Typical relationship curve of GOR vs. time

1.2 凝析油密度

Density of condensate oil

凝析气藏在开发过程中，随着压力的下降，会发生反凝析现象，生成凝析油。当凝析油的析出达到一定量时，会随着天然气一起产出。当注入气到达生产井时，产出流体中的轻质组分含量增加，将导致产出的液态原油密度变小。如图2中①段所示，注气初期，未发生气窜，凝析油密度相对稳定；如图2中②段所示，注气后期，发生气窜，凝析油密度下降。

1.3 井流物组分

Components of well fluid

（1）井流物中轻质组分（C1、C2）含量变化特征。凝析气藏产出的多为气态流体，其中主要成分为C1、C2等轻质组分，当发生气窜时，生产井将产出大量注入气，产出的流体中气体含量比例将大幅增加，而气体组分中的轻质组分比例也将增加。如图3所示，未发生气窜时，井流物中轻质组分含量保持相对稳定；发生气窜后，井流物中C1、C2等轻质组分含量上升。（2）井流物中重组分（C5+）含量变化特征。凝析气藏循环注气，注入干气其主要成分为C1、C2等轻质组分，未发生气窜时，井流物中C5+、C7+等较重组分的含量保持相对稳定，如图3中①段所示。一旦发生气窜后，井流物中C5+、C7+等较重组分的含量将相对下降，如图3中②段所示。

图2 凝析油密度随时间变化关系典型曲线Fig. 2 Typical relationship curve of condensate oil density vs. time

图3 井流物中轻质组分、重组分随时间变化典型曲线Fig. 3 Typical relationship curve of light and heavy components of well fluid vs. time

1.4 油压

Tubing pressure

采气井油压明显上升，预示着该井气窜。当注入气到达生产井时，表明此时注气井与生产井之间存在较好的压力传递，使得注入压力会在生产井的压力动态上反映出来。当注气前缘到达该井附近时，井口油压上升，如图4中②中油压上升，说明该井已经发生气窜。

图4 油压随时间变化典型曲线图Fig. 4 Typical relationship curve of tubing pressure vs. time

2 凝析气藏注气气窜量化评价方法

Quantitative evaluation method for the gas channeling of injected gas in condensate gas reservoirs

2.1 现场经验法

Field experience method

目前国内外凝析气井气窜判别评价方法主要有现场经验法、图版法、示踪剂法、微地震监测法等，下面将对现场经验法和图版法进行介绍，示踪剂法、微地震监测法在此不做重点介绍。

（1）气油比变化率法。在注气实践中总结出用气油比变化率（∂GOR）来判断气窜，即注气后的气油比与注气初期的稳定气油比的变化率

经过某凝析气田众多井的数值模拟计算后认为，注气后气油比的增量与注气初期稳定气油比的比值超过40%即认为单井气窜。

（2）井流物C5+含量变化率法。在注气实践中总结出了采出井流物中C5+含量的变化率（∂C5+）来判断气窜，即目前注气前后的C5+含量与注气初期稳定的C5+含量的变化率

（3）通过对某凝析气田众多井数值模拟，对气窜各单井井流物中C5+含量变化的分析总结，得出井流物中C5+含量减少45%左右，且其后井流物中C5+含量趋于稳定状态，则说明该井已经气窜。

（4）凝析油密度判断法。对凝析气井产出凝析油的密度进行分析，通过监测凝析油的密度来判断是否发生气窜，当凝析油的密度下降明显时，可以认为该井已经发生气窜。

（5）干气波及系数判断法。乌克兰专家伊万诺夫的凝析气田注入气体前缘突破时波及系数的方法

式中，k为波及系数，W1为注入气体体积，W2为原始储量。

经过某凝析气藏各井数值模拟认为，k＞0.15且∂GOR＞20%时单井气窜。

（6）油压判断法。在恒定的注入量和采出量的条件下，气窜前的压降速度比气窜发生后的压降速度要快。也就是说，在循环注气开发过程中，随着注气量的不断积累，注气突破后生产过程消耗的原油能量将大幅度降低，油压明显上升。经过某凝析气田众多井的数值模拟计算后，不考虑其他因素的条件下，认为油压上升45%时气井气窜。

2.2 图版法

Chart method

利用凝析气田的原始流体组成和气组成数据，制作出判断该凝析气田单井气窜的气油比与压力、C1含量与压力以及C5+含量与压力的关系图版，如图5～7所示。将采气井某一时刻的生产气油比和C1、C5+含量的数据标注在图版上，就能很容易地判断出注入气的突破时间和产出井流物中注入气所占的体积倍数。

图5 不同倍数注入气体下生产气油比与压力的关系图Fig. 5 Relationship of production GOR vs. pressure for different gas injection volumes

图6 不同倍数注入气体下C1含量与压力的关系图Fig. 6 Relationship of C1 content vs. pressure for different gas injection volumes

3 凝析气藏注气气窜量化评价体系

Quantitative evaluation system for the gas channeling of injected gas in condensate gas reservoirs

通过上述研究可以总结出评价气窜的参数主要包括气油比、凝析油密度、井流物组分（C1、C5+）、油压等，在实际应用中，应该结合现场生产动态数据，结合气窜识别方法，对上述参数进行综合评价。凝析气藏注气气窜量化综合评价体系见图8。

图7 不同倍数注入气体下C5+含量与压力的关系图Fig. 7 Relationship of C5+vs. pressure for different gas injection volumes

图8 凝析气藏注气气窜量化评价体系图Fig. 8 Quantitative evaluation system diagram for the gas channeling of injected gas in condensate gas reservoirs

4 实例应用

Case application

以某凝析气藏一口真实凝析气井为例，利用该井的生产动态数据、井流物组分含量数据、PVT实验数据进行气窜评价分析。该井位于下气层，在2013年4月开始注气，注气前气油比约为2 000 m3/m3，油压为10 MPa左右。截止到目前，该井的气油比约为2 200 m3/m3，油压为12 MPa。利用气油比变化率法和油压法评价该井的气窜可得该井尚未气窜。

4.1 基于凝析油密度判断法的凝析气井气窜评价

Evaluation on the gas channeling of condensate gas well based on the condensate oil density diagnosis method

基于采出的凝析油密度数据绘制得到该井凝析油密度随时间变化关系曲线，如图9所示，该井的原油密度随时间变化基本保持不变，所以基于气窜的原油密度判断法可以得到，该井未发生气窜。

4.2 基于井流物组分的凝析气井气窜评价

Evaluation on the gas channeling of condensate gas well based on the components of well fluid

利用该凝析气井井井流物各组分含量数据，绘制出井流物组分含量随时间变化的关系曲线，如图10所示，该井的轻质组分、重质组分基本保持不变，所以基于气窜的井流物组分判断法可以得到，该井未发生气窜。

图9 某井凝析油密度随时间变化关系曲线Fig. 9 Relationship of condensate oil density in this well vs. time

图10 某井井流物组分随时间变化关系曲线Fig. 10 Relationship of components of well fluid vs. time

4.3 基于图版法的凝析气井气窜评价

Evaluation on the gas channeling of condensate gas well based on the chart method

按照前面介绍的判断气窜的图版法，以某气田的某井为例，从生产数据表中提取生产气油比，将这些数据分别绘制在相应的图版上。运用图版可以的判断是否发生气窜以及气窜时对应的地层压力和气窜量的大小，见图11。

图11 气油比含量变化法判断气窜图Fig. 11 Gas channeling diagnosis diagram based on GOR content variation method

分析表明，该井的气油比关系曲线在图版上处于0倍注入气体体积的曲线上，这说明该井的注入气还未推到该井井底，该井尚未气窜。

4.4 凝析气井气窜量化综合评价

Comprehensive quantitative evaluation on the gas channeling of condensate gas well

基于新建立的凝析气藏注气气窜评价体系，综合上述气窜识别判断方法，发现该凝析气井的气油比、原油密度、井流物组分、油压稳定，进一步通过图版法发现该凝析气井的曲线正常。故综合评价可得该井目前生产状况良好，尚未气窜。

5 结论

Conclusions

（1）凝析气井发生气窜后，生产参数会发生显著变化，如气油比、凝析油密度、井流物组分（C1、C5+）与油压等。根据这些变化特征，综合现场经验法、图版法等，建立了凝析气藏的注气气窜量化评价方法，能够对气油比、凝析油密度、井流物组分、油压等参数进行评价分析。

（2）通过计算发现气井发生气窜时的特点有：注气后气油比的增量与注气初期稳定气油比的比值超过40%；井流物中C5+含量减少45%左右，且随后的井流物中C5+含量趋于稳定状态；注气波及系数k＞0.15且∂GOR＞20%；不考虑其他因素的条件下，油压突然上升45%。

（3）基于建立的凝析气藏注气气窜量化评价体系，对某气藏的一口真实凝析气井的气窜情况进行评价，结果显示该井气油比、原油密度、井流物组分、油压等始终能保持稳定，表明该井目前尚未气窜，生产效果良好，与实际情况相符。该凝析气藏注气气窜量化评价体系为凝析气藏的开发部署、优化与气窜防治提供了理论依据，对现场生产具有指导意义。

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