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        富氣混相驅(qū)中液化氣回采量計(jì)算方法研究

        2013-05-13 10:01:10張恒汝西南石油大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院四川成都610500
        石油天然氣學(xué)報(bào) 2013年1期
        關(guān)鍵詞:阿爾及利亞液化氣摩爾

        張恒汝 (西南石油大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院,四川 成都610500)

        李閩 (西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都610500)

        富氣混相驅(qū)是指向油藏中注入富氣,在一定地層條件下使之與原油形成混相,從而進(jìn)行驅(qū)替原油的方法。注入的富氣通常為液化氣和天然氣按照一定比例混合后的混合物,在評價(jià)注富氣混相驅(qū)效果中,需要評價(jià)增油量、換油率、增加的采收率這些指標(biāo),而這些指標(biāo)都與回采的液化氣有關(guān)系。所以需要對富氣混相驅(qū)中注入的液化氣回采量進(jìn)行計(jì)算。為此,筆者結(jié)合數(shù)值模擬,研究了一種計(jì)算液化氣回采量的方法。

        1 富氣驅(qū)凝析氣驅(qū)過程

        注入的富氣與原油多次接觸,在接觸過程中發(fā)生多次凝析作用,使得富氣中的中間組分不斷凝析到油藏原油中,使原油中間烴逐漸加富,最后實(shí)現(xiàn)混相[1]。下面是富氣驅(qū)凝析氣驅(qū)的主要過程:①當(dāng)注入溶劑與油藏流體接觸時(shí),溶劑的中間烴組分凝析到原油中;②如果未飽和的油藏流體處于運(yùn)動狀態(tài),失去凝析能力的貧氣將超覆原油向前運(yùn)動,在運(yùn)動過程中一部分將溶入油藏流體中;③當(dāng)更多的注入溶劑進(jìn)入油藏時(shí),更多的可凝析組分進(jìn)入混合帶尾部;⑤最終足夠多的中間烴組分進(jìn)入油藏流體,使混合帶后緣與注入劑混相[2]。開始形成的貧氣部分向前運(yùn)移,由于混合帶后緣也與注入溶劑混相,這部分向前運(yùn)動的貧氣成為總體積中很小的一部分。

        生產(chǎn)歷史的特征表現(xiàn)為:一段油,后面接著一小段貧氣段,最后是混相過渡帶和溶劑。

        2 LPG回采計(jì)算原理

        在注富氣混相驅(qū)中,產(chǎn)出的油和氣來源于混相驅(qū)前地層原油及按一定比例注入的液化氣 (以下簡稱LPG)和干氣混合物。假定在混相驅(qū)過程中沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),則在混相驅(qū)前后分離出來的地層原油組成應(yīng)該不變,人們把這個(gè)稱之為混相驅(qū)前后地層原油組成不變原理。在阿爾及利亞某油田富氣混相驅(qū)項(xiàng)目中按一定比例注入的混合物最重組分為C+4,沒有C+4以上的組分。而地層原油中含有C+6及其他重質(zhì)組分,基于混相驅(qū)前后地層原油組成不變原理,C+6及其他重質(zhì)組分是能夠區(qū)分出產(chǎn)出油氣中地層原油的特征組分的。

        在數(shù)值模擬中,產(chǎn)出物的每個(gè)組分的產(chǎn)出摩爾量是比較容易取得的資料之一。利用產(chǎn)出物每個(gè)組分產(chǎn)出的摩爾量及混相驅(qū)前地層原油組成,通過復(fù)配可以得出產(chǎn)出物中含有地層原油的摩爾量,將地層原油的部分扣除得到注入混合物的物質(zhì)的量,利用注入混合物的物質(zhì)的量及LPG摩爾組成可以匹配出回采LPG量。

        2.1 地層原油擬組分采出量計(jì)算

        眾所周知,油藏原油組成是一個(gè)多組分系統(tǒng)。為了方便混相分析,通常將原油組成劈分為幾個(gè)擬組分?;谖墨I(xiàn) [3]提出的平衡常數(shù)擬組分劃分理論,將阿爾及利亞某油田原油組成劈分為9個(gè)擬組分,結(jié)合上面提出的LPG回采計(jì)算原理,得出阿爾及利亞某油田注富氣地層原油擬組分采出量的計(jì)算步驟:

        1)利用數(shù)值模擬輸出結(jié)果,可以得到某個(gè)時(shí)間段產(chǎn)出物中各個(gè)擬組分的采出物質(zhì)的量ni。

        2)根據(jù)原油組成和不屬于注入富氣組分的某一個(gè)擬組分產(chǎn)出的物質(zhì)的量 (如、等),可以計(jì)算出以該擬組分為基礎(chǔ)總的地層原油采出物質(zhì)的量nt;

        式中:nt為總的物質(zhì)的量,mol;ni為在某一時(shí)間段,不屬于注入富氣組分的某一個(gè)擬組分產(chǎn)出的物質(zhì)的量,mol;Ri為該擬組分在地層原油中所占的比例,%。

        3)根據(jù)擬組分在地層原油中所占的比例分別計(jì)算各擬組分由地層原油產(chǎn)出的物質(zhì)的量:

        式中:nci為擬組分計(jì)算得到的產(chǎn)出量,mol;Rci為擬組分在地層原油中所占的比例,%。

        4)計(jì)算得到與產(chǎn)出物的ni(上面參與運(yùn)算的擬組分除外)進(jìn)行比較:

        如果其中的有一個(gè)εi>1,則換一個(gè)不屬于注入富氣的擬組分重新從步驟2)開始計(jì)算,直到所有的εi≤1為止。

        5)輸出各擬組分在地層原油中的產(chǎn)出的物質(zhì)的量。

        由于混相驅(qū)的抽提作用,在步驟2)~4)進(jìn)行匹配運(yùn)算過程中,通常情況下滿足所有的εi≤1條件的是以重質(zhì)擬組分為基礎(chǔ)進(jìn)行運(yùn)算的 (如)。

        2.2 LPG回采量計(jì)算

        通過上面的步驟將得到各擬組分在地層原油中產(chǎn)出的量,總的產(chǎn)出物扣除該部分將得到注入富氣的產(chǎn)出量,根據(jù)天然氣組成、LPG組成及注入富氣的產(chǎn)出量按照以下步驟進(jìn)行匹配,最終計(jì)算出LPG的回采量:

        式中:nri為注入富氣各擬組分匹配前的回采量,mol。

        2)根據(jù)天然氣組成、LPG組成及nri,可以建立如下超定方程組:

        3)根據(jù)最小二乘法[4]求解超定方程組,得到ng和nLPG。

        4)根據(jù)文獻(xiàn)[5]及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出LPG的視相對分子質(zhì)量Mra:

        式中:Mra為視相對分子質(zhì)量;yi為組分i的摩爾分?jǐn)?shù),%;Mri為組分i的相對分子質(zhì)量。

        5)根據(jù)求得回采LPG的摩爾量nLPG及視相對分子質(zhì)量Mra,可以求得回采的LPG質(zhì)量:

        3 計(jì)算實(shí)例

        下面以阿爾及利亞某油田具體數(shù)據(jù)為例說明整個(gè)計(jì)算過程。

        1)根據(jù)混相驅(qū)前組分實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬輸出結(jié)果,輸入表1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        表1 阿爾及利亞某油田基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

        2)以不屬于注入富氣的某一個(gè)擬組分為基礎(chǔ)計(jì)算總的原油采出物質(zhì)的量nt。見表2。

        畜牧業(yè)雪災(zāi)綜合風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測研究………………………………………………………………………………………… 哈斯塔木嘎(95)

        3)根據(jù)地層原油組成計(jì)算各擬組分由地層原油產(chǎn)出的摩爾數(shù)nci。見表3。

        表2 以不同擬組分為基礎(chǔ)分別計(jì)算總的原油采出量

        表3 由地層原油產(chǎn)出的各擬組分的物質(zhì)的量

        表4 注入富氣各擬組分匹配前的回采量

        4)計(jì)算εi。發(fā)現(xiàn)只有以為基礎(chǔ)的計(jì)算結(jié)果滿足所有εi≤1,輸出以為基礎(chǔ)的回采物質(zhì)的量nri。見表4。

        5)根據(jù)干氣組成、LPG組成及nri建立如下超定方程組:

        6)根據(jù)最小二乘法求解超定方程組 (8),最終轉(zhuǎn)化為如下定解方程組:

        得到ng=5222.892mol和nLPG=269.7469mol。

        7)根據(jù)最小二乘法相關(guān)系數(shù)求解公式,可以求得相關(guān)系數(shù)R=0.998,可知計(jì)算結(jié)果的誤差非常小。

        8)根據(jù)公式 (6)計(jì)算出LPG的視相對分子質(zhì)量Mra=53.348;

        9)根據(jù)公式 (7)可以計(jì)算出回采LPG的質(zhì)量m=14.39t。

        4 結(jié) 論

        結(jié)合阿爾及利亞某油田富氣混相驅(qū)項(xiàng)目,研究了一種計(jì)算LPG回采量的方法,該方法的主要步驟為:

        1)根據(jù)數(shù)值模擬的輸出,可以獲取每個(gè)組分產(chǎn)出的物質(zhì)的量。

        2)利用每個(gè)組分產(chǎn)出的物質(zhì)的量及地層原油組成比例,可以匹配出產(chǎn)出物中有多少屬于地層原油。

        3)扣除地層原油部分的產(chǎn)出物,再結(jié)合注入LPG和干氣的組成,建立超定方程組,利用最小二乘法可以計(jì)算出回采的LPG物質(zhì)的量。

        4)利用LPG的相對分子質(zhì)量,最終計(jì)算出回采LPG的質(zhì)量。

        在阿爾及利亞某油田的優(yōu)化方案設(shè)計(jì)過程中,該方法計(jì)算出來的LPG回采量很好地應(yīng)用于混相驅(qū)的效果評價(jià)。

        [1][美]F I小斯托卡 .混相驅(qū)開發(fā)油田 [M].北京:石油工業(yè)出版社,1989.

        [2]Lee S-T.Analysis of mass transfer mechanisms occurring in rich gas displacement process [J].SPE18062,1998.

        [3]Li Y K,Nghiem L,Siu A,et al.Phase behavior computation for reservoir fluid:effects of pseudo component on phase diagrams and simulation results [J].SPE85-06-02,1985.

        [4]張光澄,張雷 .實(shí)用數(shù)值分析 [M].第2版 .成都:四川大學(xué)出版社,2009.134~142.

        [5]李士倫 .天然氣工程 [M].第2版 .北京:石油工業(yè)出版社,2008.23~25.

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