王 妍，劉江斌，熊 鈺 ，強(qiáng)少剛，蘇花衛(wèi)

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710069;2.西南石油大學(xué)，四川 成都610500;3.長慶油田分公司第二采氣廠，陜西 榆林719000;4.承德石油高等專科學(xué)校，河北承德067000)

凝析氣藏取樣和室內(nèi)PVT實(shí)驗(yàn)分析，是獲取凝析氣物性的重要手段。通過獲取的流體物性數(shù)據(jù)，進(jìn)行PVT性質(zhì)擬合，建立組分模型進(jìn)行開發(fā)方案的設(shè)計(jì)和預(yù)測。如果凝析氣樣品與其PVT實(shí)驗(yàn)性質(zhì)不相符合，事先未通過有效的檢驗(yàn)。那么就會(huì)造成大量的人力、物力的浪費(fèi)，難以達(dá)到良好的效果，而且還會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)論，直接影響開發(fā)決策。因此在進(jìn)行凝析氣藏PVT性質(zhì)擬合之前，就要進(jìn)行有效的檢驗(yàn)。凝析氣藏樣品和其PVT實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，最常用的就是分離器條件下的閃蒸檢驗(yàn)，但是對(duì)其影響較大的CVD實(shí)驗(yàn)的的檢驗(yàn)并未有考慮。依據(jù)物質(zhì)平衡方程和烴類組分的物理化學(xué)性質(zhì)，檢驗(yàn)流體組分與CVD實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性。再根據(jù)正常的流體組分和其PVT組分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立其一致性檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)圖版。對(duì)具體某一油田的烴類流體樣品和其PVT性質(zhì)進(jìn)行判斷，為此凝析氣藏的樣品恢復(fù)和合理開發(fā)方案的制定提供依據(jù)。

1 分離器閃蒸實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

根據(jù)相平衡理論，在分離器條件處于油氣平衡狀態(tài)的不同組分的K值與不同組分的沸點(diǎn)值可以用來檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性。通常情況下是一條直線，如果發(fā)生跳躍則表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。若分離器油、氣相處于平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)K與(1/Tbi－1/Tsep)的半對(duì)數(shù)曲線應(yīng)近似為直線［1］。

2 定容衰竭實(shí)驗(yàn)(CVD實(shí)驗(yàn))檢驗(yàn)

定容衰竭實(shí)驗(yàn)(CVD實(shí)驗(yàn))是模擬凝析氣藏衰竭式開發(fā)的重要實(shí)驗(yàn)，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)多級(jí)分離的多次相平衡的問題。也就是說在其每一個(gè)衰竭壓力下都是一個(gè)相平衡的問題。因此，根據(jù)烴類組分的物理化學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律可以檢驗(yàn)不同壓力下的相平衡問題。

平衡常數(shù)是表征油氣兩相平衡的重要參數(shù)，不同的組分，其平衡常數(shù)按照這樣的規(guī)律由大到小的規(guī)律單調(diào)變化著的:氮?dú)?、甲烷、二氧化碳、乙烷、硫化氫、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷、己烷?/p>

平衡常數(shù)和氣液相組分在不同衰竭壓力下變化有一定的規(guī)律性。定容衰竭實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)通常是對(duì)產(chǎn)出的井流物做出井流物組成和壓力的半對(duì)數(shù)曲線、平衡常數(shù)和壓力的半對(duì)數(shù)曲線、凝析液相組成和壓力的半對(duì)數(shù)曲線［2～3］。正常情況為一條平滑的曲線，跳躍表明數(shù)據(jù)不合理。

3 平衡常數(shù)K計(jì)算

定容衰竭實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，會(huì)涉及到平衡常數(shù)的計(jì)算問題。平衡常數(shù)的計(jì)算主要依據(jù)各組分的物質(zhì)平衡原理［4］。具體原理如下:

從露點(diǎn)壓力開始算起，取V=1總的摩爾數(shù)

定容衰竭過程中還剩余的摩爾數(shù)

氣相的摩爾數(shù)

液相的摩爾數(shù)

第j級(jí)采出的摩爾數(shù)

物質(zhì)平衡方程變?yōu)?/p>

求解方程得到

其中:PD為油氣體系的露點(diǎn)壓力，MPa;ZD為露點(diǎn)壓力下的氣相偏差因子;Tr為地層溫度，K;R為摩爾氣體常數(shù);NT為總的摩爾數(shù)，mol;(Nl)j為第j次分離，液相的摩爾數(shù)，mol;(Ng)j為第j次分離，氣相的摩爾數(shù)，mol;(xi)j為第j次分離，i組分在液相的摩爾分?jǐn)?shù);(yi)j為第j次分離，i組分在氣相的摩爾分?jǐn)?shù);

于是平衡常數(shù)就為RLV為含液體積的百分?jǐn)?shù);WSP為產(chǎn)出氣量摩爾數(shù)百分?jǐn)?shù);

在已知?dú)怏w的含液體積百分?jǐn)?shù)、產(chǎn)出氣量摩爾百分?jǐn)?shù)、偏差因子和各級(jí)的氣相組分的前提下，依據(jù)上述公式就可以計(jì)算得到各級(jí)壓力下各個(gè)組分平衡常數(shù)。

4 經(jīng)驗(yàn)圖版檢驗(yàn)

對(duì)國內(nèi)已有近50多個(gè)凝析氣樣品的組成和其PVT實(shí)驗(yàn)性質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并通過已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出生產(chǎn)氣油比與容衰竭實(shí)驗(yàn)(CVD實(shí)驗(yàn))中最大凝析液量的關(guān)系曲線，得出近似的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，見圖5。進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步檢驗(yàn)。

圖1 取樣井流體分離器閃蒸檢驗(yàn)圖

圖2 取樣井的CVD實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出井流物的摩爾含量與壓力半對(duì)數(shù)曲線

圖3 取樣井的CVD實(shí)驗(yàn)液相摩爾含量與壓力半對(duì)數(shù)曲線

圖4 取樣井的CVD實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)與壓力半對(duì)數(shù)曲線

5 實(shí)例分析

該凝析氣藏位于西部國內(nèi)西部某區(qū)塊，典型井在其所在的中生代層位進(jìn)行取樣，取樣層段測井解釋為油層。取樣時(shí)分離器溫度為27℃，分離器的壓力為0.3 MPa，氣油比為2 158 m3/m3測得油層溫度為104.1℃，地層壓力為45.22 MPa。取樣檢驗(yàn)，樣品未發(fā)生漏失。隨后進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，測得的露點(diǎn)壓力為37.59，其后分別在 32 MPa、26.43 MPa、20.85 MPa、15.27 MPa、9.69 MPa、5 MPa下進(jìn)行了定容衰竭實(shí)驗(yàn)，測得最大反凝析液相含量為3.15%。分別按照分離器條件、定容衰竭實(shí)驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)圖版進(jìn)行檢驗(yàn)。

根據(jù)PVT報(bào)告獲得的半對(duì)數(shù)曲線如圖1，由此可知初始樣品的代表性差，地面分離器的條件下，平衡常數(shù)不符合規(guī)律。

圖2～圖4分別為氣相組成和平衡常數(shù)及液相組成與壓力的半對(duì)數(shù)曲線圖，從圖上可以看出各個(gè)組分的平衡常數(shù)變化出現(xiàn)單調(diào)性特點(diǎn)。在液相摩爾含量、平衡常數(shù)的半對(duì)數(shù)曲線圖中二氧化碳和甲烷以及氮?dú)獾闹党霈F(xiàn)明顯的跳躍，表明定容衰竭實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性和正確性差，定容衰竭實(shí)驗(yàn)的凝析液體積含量數(shù)據(jù)的代表性差。

圖5 生產(chǎn)氣油比與CVD實(shí)驗(yàn)中最大凝析液量的關(guān)系曲線通過已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出生產(chǎn)氣油比與容衰竭實(shí)驗(yàn)(CVD實(shí)驗(yàn))中最大凝析液量的關(guān)系曲線，并進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)關(guān)系回歸。如圖5可以計(jì)算在氣油比2 158 m3/m3時(shí)，容衰竭實(shí)驗(yàn)(CVD實(shí)驗(yàn))的最大反凝析液量為10.78%左右，然而實(shí)驗(yàn)室測定得到的值為3.15%。這就表明定容衰竭實(shí)驗(yàn)(CVD實(shí)驗(yàn))存在很大不準(zhǔn)確性，特別是液相飽和度的值，主要原因可能是初始未嚴(yán)格按照配樣氣油比進(jìn)行或測試的油相組成不準(zhǔn)確，需要進(jìn)行重新實(shí)驗(yàn)和組分恢復(fù)獲取較好的流體樣品。

6 結(jié)語

(1)定容衰竭實(shí)驗(yàn)是一個(gè)多次分離多次相平衡的過程，因此可以利用相平衡理論檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其樣品的一致性。

(2)利用物質(zhì)平衡原理計(jì)算得到氣液相平衡的平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)的變化規(guī)律，可以判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其樣品的一致性。

(3)通過實(shí)例分析，該典型區(qū)塊的凝析氣樣品在定容衰竭實(shí)驗(yàn)中二氧化碳、甲烷和氮?dú)饨M分的平衡常數(shù)發(fā)生明顯跳躍，表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其樣品的一致性差。

(4)在經(jīng)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析該區(qū)塊最大反凝析液量和氣油比的關(guān)系，表明該區(qū)塊的流體樣品與其PVT實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致性差，可以通過組分恢復(fù)來獲取較好的流體樣品。

［1］李士倫，王鳴華，何江川等.氣田及凝析氣田開發(fā)［M］.北京:石油工業(yè)出版社.2004.

［2］Samaniego－V.F.，Bashbush B.J.L.，León G.A.Mazariegos U.C.On the Validation of PVT Compositional Laboratory Experiments［C］.SPE 91505.2004

［3］Jitendra Kikani，John Ratulowski.Consistency Check and Reconciliation of PVT Data From Samples Obtained With Formation Testers Using EOS Models［C］.SPE 50979.1998

［4］Jose L.Bashbush .A Method to Determine K － Values From Laboratory Date and Its Applications［C］.SPE 10127.1981