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1、 刘建仪, 作者简介见本刊 2001 年第 21 卷第 5 期。 地址: ( 637001) 四川省南充市。 电话: ( 0817) 2643081。天然气偏差系数的测定刘建仪 李士伦 郭 平 邹 振 赵晓锋 杜建芬( 西南石油学院石油工程学院)刘建仪等. 天然气偏差系数的测定. 天然气工业, 2002; 22( 2): 63 65摘 要 天然气偏差系数是气田和凝析气田开发中一项非常重要的基础数据, 主要用于油气藏储量计算等油气藏工程、采气工程和地面工程中, 近年来天然气偏差系数的测试越来越受到重视, 但目前我国还没有建立天然气偏差系数的测定标准。 针对干气、湿气和凝析气的特点, 利用高压物性
2、 PVT 分析仪, 分别给出了干气、湿气和凝析气偏差系数的实验测定方法, 对于凝析气还考虑了露点压力以上和露点压力以下偏差系数实验测定方法的差别,同时给出了实验步骤。 采用该方法对我国几个气田和凝析气田的天然气偏差系数进行了实验测试, 并与四种常用计算方法的预测结果进行了比较, 结果表明该测试方法用于干气较准确, 误差在 1%以内, 用于凝析气误差较大, 在7. 02%以内, 平均相对误差 1. 61% 1. 98%, 最大相对误差 6. 67% 7. 02%, 最小相对误差-0. 04% 0. 2%。 这说明该方法是行之有效的。主题词 天然气 偏离系数 实验室实验 测定 标准 天然气藏 凝析
3、油气藏在气田和凝析气田开发中, 天然气偏差系数是一项非常重要的基础数据 。目前确定天然气偏差系数的方法有计算法和实验测定法两种 , 而计算法又 可分为查图法、经验公式法和状态方程法。状态方程法需要较多的基础数据, 在计算 Z 系数时可靠性不稳定 ,而且需要利用实验数据拟合确定状态方程中的不确定的重组分参数 ,故在气液平衡计算中才 大量使用 。查图法和经验公式法实用简单可靠, 得到了广泛应用, 几个常用的经验公式法是利用状态方程回归 Standing pw对湿式气量计为室温下水的饱和蒸气压 ,对干式气量计为 0, MPa; T 、Ts分别为 PVT 筒温度和室温,K ; V 、Vs分别为 PVT
4、 筒放出气体积和室温室压下 放出气体积 ,ml 。图 1 天然气偏差系数测定63第 22 卷第 2 期 天 然 气 工 业 开 发 试 采( 2) 湿气和露点压力以上凝析气偏差系数的测定方法在露点压力以上 , 凝析气在地层中总是处于单 相气体状态, 但是湿气和凝析气在室温室压下会析出凝析油, 其偏差系数的测定可以采用两种不同的方法 。一种是使放出的天然气保持较高的温度, 不让 天然气在整个系统中析出凝析油 , 测试流程与图 1相似 ,但需要将采出系统加热 。对于一些凝析油 ,加热不能将其全部气化, 就不能采用这种方法。计算 公式如下 :Z =pVTc ( ps-pw) VcT( 2)式中 :
5、Tc为闪蒸分离器和气量计控制温度 ,K ; Vc为放出气在室压和控制温度下的体积 ,ml 。另一种方法是在将天然气放到室温室压下后 , 不但需要测量气体体积 , 而且还要测量出凝析油质量和密度 ,然后将凝析油折算成气体体积, 作为气体总体积的一部分, 最后同样用气体状态方程计算出偏差系数 ,测试流程与图 1 相同, 为了同时测出气油 比,闪蒸分离器还需用液氮或冰水冷冻。计算公式如下 :Z =pVTs ( ps-pw) VtT( 3)Vt= Vs-Wo o+0. 008 31WoTs Mops( 4)式中 : Wo为凝析油质量,g ; Mo为凝析油分子量 ,g/mol ; o为凝析油密度 ,g/
6、cm3; Vt为放出气和放出油气化后总体积, ml 。 ( 3) 露点压力以下凝析气偏差系数的测定方法在露点压力以下 , 凝析气在地层中分离为油气两相, 其偏差系数包含气相 Zg、液相 Zo和气液两相 Zt三种偏差系数 。首先放出一定量的上部气相 ,测定气相偏差系数 Zg, 然后将 PVT 筒中油气全部放出测定气液两相偏差系数 Zt,计算公式仍然采用式( 3) 、 ( 4) 。液相偏差系数 Zo由下式计算 :ntZt= ngZg+noZo( 5)式中: nt、ng、no分别为总摩尔数、气相摩尔数和油 摩尔数,mol 。2. 实验仪器天然气偏差系数的实验测定可采用 Ruska2370- 601A
7、 无汞 PVT 仪, 或 DBR-PVT 无汞仪, 也可 采用其它国产 PVT 仪 。Ruska2370 -601A 无汞PVT 仪和 DBR- PVT 仪的性能指标为: 最高工作压力 70 MPa, 压力分辨率 0. 01 MPa; 最高工作温度200,温度分辨率 0. 1 ; PVT 筒最大样品容积 400ml( Ruska) 和 130 ml( DBR) , 体积分辨率 0. 01 ml 。 3 . 实验步骤( 1) 将 PVT 筒及管线清洗干净并吹干, 对仪器进行试温试压。( 2) 准备气样。对干气可直接采用现场取来的 气样, 对湿气和凝析气 ,气样需按 SY/ T5543-92凝析气
8、藏流体取样配样和分析方法标准进行样品的配制。 ( 3) 将配制好的气样约 100 ml 转到 PVT 筒中 。( 4) 将其恒温 、恒压到实验所要求的值, 搅拌稳定 5小时, 并静置半小时 ,读取 PVT 筒中气样体积。( 5) 打开分离器和气量计上的阀门 ,然后缓慢打 开 PVT 筒上的排出阀排气, 同时进泵恒压保持压力 ,排出地层流体 10 ml 左右, 关闭排气阀 。排气结束后, 记录 PVT 筒中气样体积、气量 、油重和密度,并取气样和油样分析组成 。 ( 6) 重复 3 5 步 , 进行多次天然气偏差系数的测试, 必须至少有三次测试值相近, 其相对误差不得超过 3%。实 验 结 果利
9、用上述原理和仪器 , 对我国几个气田的天然气在地层条件下的偏差系数进行了测定, 见表 1, 同 时表中也给出了四种常用计算方法的预测结果 。表2 是测定值与四种常用计算方法的预测值的相对误差 ,表 3 是其平均相对误差统计结果。由此可见 ,该 测试方法用于干气较准确, 误差在 1%以内 ,用于凝析气误差较大, 在 7. 02 % 以内,平均相对误差1. 61% 1. 98%, 最大相对误差 6. 67% 7. 02%,最小相对误差-0. 04% 0. 2 %。参 考 文 献1 李士伦等编著. 天然气工程. 北京: 石油工业出版社, 20002 杨继盛, 刘建仪编. 采气实用计算. 北京: 石油
10、工业出版社, 19943 孙良田等编. 油层物理实验. 北京: 石油工业出版社, 19924 杨通佑等编著. 石油及天然气储量计算方法 . 北京: 石油工业出版社, 19905 威廉 D, 麦凯恩 J R 著. 石油流体性质. 北京: 石油工业出版社, 19846 Lee J, Wattenbarger R A. Gas Reservoir Engineering SPETextbook Series, 1996; 564开 发 试 采 天 然 气 工 业 2002 年 3 月表 1 天然气偏差系数的测定值mol%项 目样品 1样品 2样品 3样品 4样品 5样品 6样品 7样品 8组分H2S
11、0. 675 CO21. 1260. 070. 030. 228. 196. 006. 993. 89 N21. 3903. 163. 140. 780. 780. 710. 450. 56 C196. 53382. 9278. 6091. 8675. 9579. 8479. 6260. 87 C20. 2489. 3010. 333. 876. 527. 406. 9712. 09 C30. 0282. 603. 601. 342. 662. 571. 289. 82 iC40. 120. 550. 060. 520. 610. 330. 29 nC40. 531. 010. 270. 49
12、0. 630. 392. 53 iC50. 120. 310. 080. 610. 390. 341. 27 nC50. 230. 660. 250. 410. 290. 241. 48 C60. 260. 580. 380. 940. 500. 621. 71 C70. 130. 290. 290. 520. 170. 401. 15 C80. 140. 210. 190. 300. 12 0. 310. 77 C90. 090. 160. 130. 240. 110. 210. 43 C100. 080. 120. 080. 160. 090. 190. 40 C+110. 250. 41
13、0. 201. 710. 571. 662. 75压力 ( MPa)47. 7323. 5531. 7628. 9642. 1429. 3337. 1931. 35温度 ()105. 081. 080. 082. 1167. 8168. 3168. 0134. 0 测定 Z 值1. 1530. 8730. 9460. 9321. 0180. 9791. 0450. 899D-P -R 方法1. 1560. 8820. 9460. 9431. 0860. 9901. 0450. 923 1 Y-H 方法1. 1590. 8870. 9480. 9481. 0900. 9951. 0500. 92
14、3D-A -K 方法1. 1560. 8850. 9460. 9451. 0860. 9921. 0460. 922 查图法1. 1560. 8800. 9500. 9441. 0900. 9931. 0500. 922表 2 测定 Z 值与不同方法预测值的相对误差%确定 Z 的方法样品 1样品 2样品 3样品 4样品 5样品 6样品 7样品 8D-P -R 方法0. 231. 010. 001. 156. 671. 07-0. 042. 68 Y-H 方法0. 521. 640. 201. 707. 021. 600. 452. 67D-A -K 方法0. 231. 32-0. 031. 3
15、46. 681. 290. 102. 58 查图法0. 260. 800. 111. 296. 781. 430. 292. 56表 3 测定 Z 值与预测值的相对误差统计预测方法平均误差 (% )最大误差 (%)最小误差 (%)D-P-R 方法1. 616. 67-0. 04 Y-H 方法1. 987. 020. 2D-A-K 方法1. 696. 68-0. 03 查图法1. 696. 780. 11( 收稿日期 2001-12-18 编辑 韩晓渝)65第 22 卷第 2 期 天 然 气 工 业 开 发 试 采and there are many fracture systems in th
16、e same structure and/or the same gas reservoir . These fracture systems are indepen-dent or disconnected from each other so that it is difficult toform a large -sized integral gas field. Owing to the fact that theperiods of gas-wells being put into production are different, aprogressive exploration and development scheme had to beadopted, which c
