非烃对气藏流体偏差系数的影响

摘 要

摘要：针对我国发现的CO2和N2含量相对较高的无机成因气藏的特征，选取有代表性的非烃类流体进行PVT分析，得到了p-Z关系，并以VB语言和所选取的计算模型为基础，编制了相应的计算程序
摘要：针对我国发现的CO2和N2含量相对较高的无机成因气藏的特征，选取有代表性的非烃类流体进行PVT分析，得到了p-Z关系，并以VB语言和所选取的计算模型为基础，编制了相应的计算程序。对典型的临界参数的校正模型与用密度计算的临界参数模型的不同组合的平均偏差、文献中广泛推荐的DAK8、DAK11、Hall-Yarborough方法与笔者推荐的方法在计算此类流体的偏差系数时的平均偏差进行了比较。与实验数据进行对比后认为：对于该类气藏在计算临界参数时，除了考虑CO2的影响外，还不能忽视N2的影响。所推荐的方法在计算高含CO2气藏流体的偏差系数时有一定的优势。
关键词：偏差系数；二氧化碳；氮气；高压物性；分析；计算；模型；对比
0 引言
陆续在我国发现的无机成因的气藏，其烃类组成的一般特征是：不含H2S，CO2和N2的含量相对较高，C2+的组分含量很少(见表1)。在该类气藏的某些区块CO2的含量甚至超过90%。笔者的主要目的就是选取有代表性的该类气藏流体进行室内实验，得到其偏差系数，以便对计算偏差系数的一些经验公式进行评价[1～3]。
表1 不同地层温度、地层压力下的气体组成表
样品
CH4
C2+
CO2
N2
地层压力(MPa)
地层温度(℃)
1号
93.9696
2.7982
2.0254
1.2068
37.72
135.7
2号
87.4673
6.1126
0.0274
6.3927
27.58
118.3
3号
71.2698
2.4093
25.0673
1.2536
39.17
140.9
4号
10.8769
1.2719
86.8803
0.9709
38.18
140.6
5号[1]
/
/
96.75
3.25
23.09
86.9
1 PVT分析
选取4种有代表性的CO2和N2的含量的流体，在室内做实验并得到其p-Z关系(图1)。
 
2 计算模型的选取
2.1 拟临界参数的计算[4～5]
2.1.1 组分分析计算方法
    ppc=∑yipci
    Tpc=∑yiTci
2.1.2 在缺乏天然气组分分析数据时用密度计算法
    1) Standing提出的关系式如下：
    ppc=4.6677+0.1034γg-0.2586γg2
    Tpc=93.3333+180.5556γg-6.94447γg2
    2) 天然气的相对密度γg≥0.7时
    ppc=4.88-0.39γg
    Tpc=92.2+176.6γg
    3) 天然气的相对密度以＜0.7时
    ppc=4.78-0.25γg
    Tpc=92.2+176.6γg
2.2 拟临界参数的校正[4～5]
    目前比较通用的方法有两个：一是1972年Wicher-Aziz提出的考虑了H2S、CO2的影响；二是1954年Car-Kobayshi-Burrows方法，此法考虑了对H2S、C02、N2的校正。
2.3 偏差因子计算模型
文献中广泛推荐的计算Z的准确度比较高的经验公式有：DAK11参数法[4]、DAK8参数法[4]、Hall-Yarborough[4]方法，笔者推荐一种计算Z的经验公式为[6～7]：
 
式中：Xm为非烃类气在混合气中的摩尔分数；为在非烃类气中的摩尔分数；Fav为体积校正函数；ZHC为烃类气体的偏差因子；ZNHC为非烃类的偏差因子。
3 对比计算
    以选取的计算模型为基础，利用VB语言编写相应的程序，与实验值和不同的计算模型间进行对比。
3.1 拟临界压力、温度校正的优选
    方法：①根据气相色谱分析的结果，按照临界参数加合法计算出混合气体的临界温度、压力；②选取典型的临界参数的校正模型与用密度计算的临界参数模型进行组合。
    从表2可以看出组合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的拟临界压力和温度的平均偏差分别为：15.90%，3.17%；15.94%，3.57%；0.221%，0.873%；0.175%，0.472%。因此对此类流体应考虑氮气对临界参数的影响。
 
3.2 计算模型与实验值进行对比
图2～6分别给出了对比曲线，其对比结果如表3所示。
 
4 结论
笔者所讨论的富含CO2气藏的流体处于超临状态。
1) 给出了富含CO2及一定量N2的烃类流体的p-V、p-Z关系。
2) 对于含一定量N2的气藏，在进行临界温度和临界压力校正的时候，应该考虑N2的影响，在过去的计算中很少考虑这一点；从组合对比情况可以得出第Ⅲ种临界参数估算和校正的组合模式平均偏差较低。
    3) 尽管进行了CO2和N2的校正，但对于高含CO2的流体用常规(例如DAK8、DAK11、H-Y方法)的偏差系数经验公式来计算时偏差还是比较大的。
表3 4种不同公式计算偏差系数的误差结果对比表 %
平均偏差
1号样品
2号样品
3号样品
4号样品
5号样品
考虑氮气
不考虑氮气
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
推荐的方法
2.46
/
/
2.580
3.64
3.75
4)从表3的比较可以看出，应用所推荐的方法计算高含CO2流体的偏差系数有一定的优势。
参考文献
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(本文作者：张庆洲1 樊建明2 郭平2 李俊杰1 1.西北大学；2.西南石油大学)