非烴對氣藏流體偏差系數(shù)的影響

摘 要

摘要：針對我國發(fā)現(xiàn)的CO2和N2含量相對較高的無機成因氣藏的特征，選取有代表性的非烴類流體進行PVT分析，得到了p-Z關(guān)系，并以VB語言和所選取的計算模型為基礎(chǔ)，編制了相應(yīng)的計算程序
摘要：針對我國發(fā)現(xiàn)的CO2和N2含量相對較高的無機成因氣藏的特征，選取有代表性的非烴類流體進行PVT分析，得到了p-Z關(guān)系，并以VB語言和所選取的計算模型為基礎(chǔ)，編制了相應(yīng)的計算程序。對典型的臨界參數(shù)的校正模型與用密度計算的臨界參數(shù)模型的不同組合的平均偏差、文獻(xiàn)中廣泛推薦的DAK8、DAK11、Hall-Yarborough方法與筆者推薦的方法在計算此類流體的偏差系數(shù)時的平均偏差進行了比較。與實驗數(shù)據(jù)進行對比后認(rèn)為：對于該類氣藏在計算臨界參數(shù)時，除了考慮CO2的影響外，還不能忽視N2的影響。所推薦的方法在計算高含CO2氣藏流體的偏差系數(shù)時有一定的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：偏差系數(shù)；二氧化碳；氮氣；高壓物性；分析；計算；模型；對比
0 引言
陸續(xù)在我國發(fā)現(xiàn)的無機成因的氣藏，其烴類組成的一般特征是：不含H2S，CO2和N2的含量相對較高，C2+的組分含量很少(見表1)。在該類氣藏的某些區(qū)塊CO2的含量甚至超過90%。筆者的主要目的就是選取有代表性的該類氣藏流體進行室內(nèi)實驗，得到其偏差系數(shù)，以便對計算偏差系數(shù)的一些經(jīng)驗公式進行評價[1～3]。
表1 不同地層溫度、地層壓力下的氣體組成表
樣品
CH4
C2+
CO2
N2
地層壓力(MPa)
地層溫度(℃)
1號
93.9696
2.7982
2.0254
1.2068
37.72
135.7
2號
87.4673
6.1126
0.0274
6.3927
27.58
118.3
3號
71.2698
2.4093
25.0673
1.2536
39.17
140.9
4號
10.8769
1.2719
86.8803
0.9709
38.18
140.6
5號[1]
/
/
96.75
3.25
23.09
86.9
1 PVT分析
選取4種有代表性的CO2和N2的含量的流體，在室內(nèi)做實驗并得到其p-Z關(guān)系(圖1)。
 
2 計算模型的選取
2.1 擬臨界參數(shù)的計算[4～5]
2.1.1 組分分析計算方法
    ppc=∑yipci
    Tpc=∑yiTci
2.1.2 在缺乏天然氣組分分析數(shù)據(jù)時用密度計算法
    1) Standing提出的關(guān)系式如下：
    ppc=4.6677+0.1034γg-0.2586γg2
    Tpc=93.3333+180.5556γg-6.94447γg2
    2) 天然氣的相對密度γg≥0.7時
    ppc=4.88-0.39γg
    Tpc=92.2+176.6γg
    3) 天然氣的相對密度以＜0.7時
    ppc=4.78-0.25γg
    Tpc=92.2+176.6γg
2.2 擬臨界參數(shù)的校正[4～5]
    目前比較通用的方法有兩個：一是1972年Wicher-Aziz提出的考慮了H2S、CO2的影響；二是1954年Car-Kobayshi-Burrows方法，此法考慮了對H2S、C02、N2的校正。
2.3 偏差因子計算模型
文獻(xiàn)中廣泛推薦的計算Z的準(zhǔn)確度比較高的經(jīng)驗公式有：DAK11參數(shù)法[4]、DAK8參數(shù)法[4]、Hall-Yarborough[4]方法，筆者推薦一種計算Z的經(jīng)驗公式為[6～7]：
 
式中：Xm為非烴類氣在混合氣中的摩爾分?jǐn)?shù)；為在非烴類氣中的摩爾分?jǐn)?shù)；Fav為體積校正函數(shù)；ZHC為烴類氣體的偏差因子；ZNHC為非烴類的偏差因子。
3 對比計算
    以選取的計算模型為基礎(chǔ)，利用VB語言編寫相應(yīng)的程序，與實驗值和不同的計算模型間進行對比。
3.1 擬臨界壓力、溫度校正的優(yōu)選
    方法：①根據(jù)氣相色譜分析的結(jié)果，按照臨界參數(shù)加合法計算出混合氣體的臨界溫度、壓力；②選取典型的臨界參數(shù)的校正模型與用密度計算的臨界參數(shù)模型進行組合。
    從表2可以看出組合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的擬臨界壓力和溫度的平均偏差分別為：15.90%，3.17%；15.94%，3.57%；0.221%，0.873%；0.175%，0.472%。因此對此類流體應(yīng)考慮氮氣對臨界參數(shù)的影響。
 
3.2 計算模型與實驗值進行對比
圖2～6分別給出了對比曲線，其對比結(jié)果如表3所示。
 
4 結(jié)論
筆者所討論的富含CO2氣藏的流體處于超臨狀態(tài)。
1) 給出了富含CO2及一定量N2的烴類流體的p-V、p-Z關(guān)系。
2) 對于含一定量N2的氣藏，在進行臨界溫度和臨界壓力校正的時候，應(yīng)該考慮N2的影響，在過去的計算中很少考慮這一點；從組合對比情況可以得出第Ⅲ種臨界參數(shù)估算和校正的組合模式平均偏差較低。
    3) 盡管進行了CO2和N2的校正，但對于高含CO2的流體用常規(guī)(例如DAK8、DAK11、H-Y方法)的偏差系數(shù)經(jīng)驗公式來計算時偏差還是比較大的。
表3 4種不同公式計算偏差系數(shù)的誤差結(jié)果對比表 %
平均偏差
1號樣品
2號樣品
3號樣品
4號樣品
5號樣品
考慮氮氣
不考慮氮氣
DAK8
3.22
2.543
4.001
4.796
7.27
6.78
DAK11
3.37
2.649
4.115
4.965
7.29
6.57
H-Y
3.33
2.574
4.087
5.929
7.45
5.95
推薦的方法
2.46
/
/
2.580
3.64
3.75
4)從表3的比較可以看出，應(yīng)用所推薦的方法計算高含CO2流體的偏差系數(shù)有一定的優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)
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(本文作者：張慶洲1 樊建明2 郭平2 李俊杰1 1.西北大學(xué)；2.西南石油大學(xué))