丹麦 CALSEP 与北京嘉城恒业赴吐哈油田实验检测中心与研究院开展 PVTsim 软件技术交流
2023 年 7 月 6 日,丹麦 CALSEP 公司与北京嘉城恒业科技有限公司共同赴吐哈油田实验检测中心与研究院开展 PVTsim 软件技术交流。围绕注气提高采收率中的流体相态与混相条件分析,双方就最小混相压力的计算与实验数据衔接、注气方案参数取值等问题展开讨论。

2023年 7 月 6 日,丹麦 CALSEP 公司与北京嘉城恒业科技有限公司技术人员共同赴吐哈油田实验检测中心与研究院,开展 PVTsim 软件技术交流。两场交流分别在实验检测中心与研究机构的会议室内进行,采用课件讲解与现场答疑相结合的形式,与会技术人员分排就座,围绕注气提高采收率中的流体相态与混相条件分析逐项展开。
01 / 交流对象一条以注气为主的提高采收率路线
吐哈油田位于新疆东部的吐鲁番—哈密盆地,1991 年投入开发,1996 年油气当量达到 300 万吨以上,并连续多年保持稳产。经过长期开发,油田的油藏类型变得相当多样——稀油、超深稠油、砂岩、火山岩、页岩油并存,层系从石炭系到第三系均有分布,且整体以低孔、低渗为主,老区高含水与新区非常规建产并存,开发难度在业内是出了名的。
面对这样的资源基础,吐哈油田把提高采收率的技术路线压在了注气上:稀油区块推进天然气混相驱,超深稠油区块采用减氧空气泡沫驱与吞吐,低渗致密区块则探索二氧化碳吞吐与驱替,并进一步向 CCUS—EOR(二氧化碳捕集、利用与封存—提高采收率)方向延伸。这些技术路线的名字各不相同,机理上却有着共同的支点。
同一天走访的实验检测中心,长期承担油田勘探开发相关的样品分析检测任务,其中地层流体 PVT 分析是重要的业务方向之一——这也让这次交流有了一个不同的起点:坐在下面的听众里,不少本身就是做相态实验的人。
02 / 技术逻辑几条不同的注气路线,同一个基础问题
无论注入的是天然气、减氧空气还是二氧化碳,方案设计的第一步都要回答同一组问题:注入的气体与地层原油在储层条件下能不能混相、在什么压力下开始混相、注进去之后原油的性质会怎么变。把注气提采的几条主要路线摆在一起看,这个共性会更清楚:
天然气混相驱
能否形成混相、混相带如何推进,取决于气与油在储层温压下的相态关系与最小混相压力。
减氧空气泡沫驱
稠油黏度大、流动阻力高,注气后油水气三相的相态与物性变化直接决定驱替效果。
二氧化碳吞吐
CO₂ 溶解降黏、体积膨胀与溶解气驱共同作用,而这些作用的强弱都由相平衡计算给出。
CCUS—EOR
驱油与封存双重目标下,长期注入条件下流体的相态稳定性与组分变化需要提前算清楚。
交流中反复被提到的一点是:注气提采项目的方案参数——注入压力、注入量、气水交替周期、防气窜措施——几乎每一项都建立在对流体相态的判断之上。如果模型对最小混相压力(MMP)的预测偏离实际,方案的可行性就会打折扣;而这类判断很难靠经验估准,需要状态方程与相态模拟工具参与计算,并用实验数据去约束。
03 / 交流现场听众里,有不少是做相态实验的人
与常见的技术宣讲不同,这一场的听众构成让交流的落点更"接地"——因为不少人日常就在做流体样品的分析检测,讨论很快从"软件能算什么"转向了"实验数据怎么用好":样品的代表性如何判断、不同实验项目的数据一致性怎么校核、实验测得的组分与性质如何转换成模型可直接调用的输入、计算结果与实验结果出现偏差时应该先怀疑哪一端。
这类问题没有标准答案,但共同点是都需要把实验端与计算端放在同一套逻辑里考虑。对实验人员来说,知道模型对哪些参数最敏感,才能把有限的样品与实验资源用在关键处;对研究人员来说,清楚数据的来路与误差边界,才能判断计算结果的可信度。软件在其中起到的是"翻译"作用——把实验室里的一瓶油、一段温压曲线,翻译成储层条件下可计算的流体行为。
04 / 交流日程从实验端到研究端,一天走完一条链路
把实验检测中心与研究院安排在同一个工作日,逻辑上是有讲究的。前者解决"数据从哪来、准不准",后者解决"模型怎么建、结果怎么用",而注气提采的方案设计恰好横跨这两端。交流中两场讨论的内容也自然形成了呼应:实验端关心模型需要什么样的输入,研究端关心拿到输入之后如何标定与验证。
注气提采,为什么要先把最小混相压力算准
混相驱的基本原理是:当注入气与地层原油在储层条件下能够达到混相,两者之间不再存在界面张力,驱油效率会显著高于非混相驱替。这个"能否混相"的分界线,就是最小混相压力(MMP)——储层压力高于它,倾向于混相;低于它,驱替效果会明显下降。
所以注气方案设计中最关键的一步,是把 MMP 算准、并判断它与实际储层压力之间的关系。实验室通常用细管实验测定 MMP,但细管实验周期长、成本高,且难以覆盖全部候选气体与全部温压条件;而相态模拟可以在实验标定的基础上,对不同注入气组成、不同压力下的混相行为做批量测算,把实验点之间的空白补上。
对吐哈油田这种油藏类型多、注气介质多样的情况,这一点尤其重要:稀油混相驱、稠油泡沫驱、致密油 CO₂ 吞吐面对的流体温压条件差别很大,靠单一实验数据很难覆盖。把状态方程标定好,让模型具备可靠的外推能力,才谈得上为一类油藏、一种介质提供可复用的计算依据。
从实验样品的处理,到模型参数的标定,再到注气方案中的压力与用量设计,这条链路并不长,但每一环都需要前后对齐。这也是嘉城恒业在这类交流中反复强调的一点:软件的交付只是开始,真正决定使用效果的,是用户对自身数据与业务场景的理解。
05 / 行程回望三天时间,走访了三个油气板块的科研一线
这趟西北与华东的行程排得相当紧凑。7 月 4 日,团队分别赴中石化华东局勘探开发研究院与中石化碳科公司开展技术交流;7 月 5 日走访中石化西北局勘探开发研究院及实验检测中心;7 月 6 日到达吐哈油田。三天的客户分属中国石化与中国石油两大集团的不同板块,业务方向从超深层碳酸盐岩缝洞型油藏、碳全产业链,到注气提高采收率,跨度很大。
但把这些交流放在一起看,问题的内核是一致的:流体在不同温压条件下的状态如何被准确刻画,以及这种刻画怎样服务于实际的生产决策。对嘉城恒业来说,作为丹麦 CALSEP 公司 PVTsim 系列软件中国地区的唯一授权代理商,把这类基础方法与不同客户的业务场景对接起来,正是这些年持续投入技术交流的意义所在。
做相态实验的人,最清楚数据来之不易;建相态模型的人,最清楚数据有多关键。两边坐在一起,话才说得透。
—— 本次技术交流体会北京嘉城恒业科技有限公司成立于 2011 年,是丹麦 CALSEP 公司 PVTsim 系列流体相态模拟软件在中国地区的唯一授权代理商,长期为国内油气田、科研院所与高等院校提供软件销售、技术培训与流体相态咨询一体化服务,业务同时覆盖超短半径水平井侧钻、调剖调驱现场施工等工程技术服务领域。公司在新疆克拉玛依设有分公司。
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