凝析气藏流体样品与其PVT实验数据一致性检验

王 妍，刘江斌，熊 钰 ，强少刚，苏花卫

(1.西北大学 地质学系大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安710069;2.西南石油大学，四川 成都610500;3.长庆油田分公司第二采气厂，陕西 榆林719000;4.承德石油高等专科学校，河北承德067000)

凝析气藏取样和室内PVT实验分析，是获取凝析气物性的重要手段。通过获取的流体物性数据，进行PVT性质拟合，建立组分模型进行开发方案的设计和预测。如果凝析气样品与其PVT实验性质不相符合，事先未通过有效的检验。那么就会造成大量的人力、物力的浪费，难以达到良好的效果，而且还会得到错误的结论，直接影响开发决策。因此在进行凝析气藏PVT性质拟合之前，就要进行有效的检验。凝析气藏样品和其PVT实验数据检验，最常用的就是分离器条件下的闪蒸检验，但是对其影响较大的CVD实验的的检验并未有考虑。依据物质平衡方程和烃类组分的物理化学性质，检验流体组分与CVD实验数据的一致性。再根据正常的流体组分和其PVT组分实验数据建立其一致性检验的经验图版。对具体某一油田的烃类流体样品和其PVT性质进行判断，为此凝析气藏的样品恢复和合理开发方案的制定提供依据。

1 分离器闪蒸实验检验

根据相平衡理论，在分离器条件处于油气平衡状态的不同组分的K值与不同组分的沸点值可以用来检验实验数据的一致性。通常情况下是一条直线，如果发生跳跃则表明实验数据错误。若分离器油、气相处于平衡状态，平衡常数K与(1/Tbi－1/Tsep)的半对数曲线应近似为直线［1］。

2 定容衰竭实验(CVD实验)检验

定容衰竭实验(CVD实验)是模拟凝析气藏衰竭式开发的重要实验，它实质是一个多级分离的多次相平衡的问题。也就是说在其每一个衰竭压力下都是一个相平衡的问题。因此，根据烃类组分的物理化学性质变化规律可以检验不同压力下的相平衡问题。

平衡常数是表征油气两相平衡的重要参数，不同的组分，其平衡常数按照这样的规律由大到小的规律单调变化着的:氮气、甲烷、二氧化碳、乙烷、硫化氢、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、己烷…

平衡常数和气液相组分在不同衰竭压力下变化有一定的规律性。定容衰竭实验的检验通常是对产出的井流物做出井流物组成和压力的半对数曲线、平衡常数和压力的半对数曲线、凝析液相组成和压力的半对数曲线［2～3］。正常情况为一条平滑的曲线，跳跃表明数据不合理。

3 平衡常数K计算

定容衰竭实验的检验，会涉及到平衡常数的计算问题。平衡常数的计算主要依据各组分的物质平衡原理［4］。具体原理如下:

从露点压力开始算起，取V=1总的摩尔数

定容衰竭过程中还剩余的摩尔数

气相的摩尔数

液相的摩尔数

第j级采出的摩尔数

物质平衡方程变为

求解方程得到

其中:PD为油气体系的露点压力，MPa;ZD为露点压力下的气相偏差因子;Tr为地层温度，K;R为摩尔气体常数;NT为总的摩尔数，mol;(Nl)j为第j次分离，液相的摩尔数，mol;(Ng)j为第j次分离，气相的摩尔数，mol;(xi)j为第j次分离，i组分在液相的摩尔分数;(yi)j为第j次分离，i组分在气相的摩尔分数;

于是平衡常数就为RLV为含液体积的百分数;WSP为产出气量摩尔数百分数;

在已知气体的含液体积百分数、产出气量摩尔百分数、偏差因子和各级的气相组分的前提下，依据上述公式就可以计算得到各级压力下各个组分平衡常数。

4 经验图版检验

对国内已有近50多个凝析气样品的组成和其PVT实验性质进行统计，并通过已有的实验数据作出生产气油比与容衰竭实验(CVD实验)中最大凝析液量的关系曲线，得出近似的经验关系，见图5。进而对实验数据做进一步检验。

图1 取样井流体分离器闪蒸检验图

图2 取样井的CVD实验产出井流物的摩尔含量与压力半对数曲线

图3 取样井的CVD实验液相摩尔含量与压力半对数曲线

图4 取样井的CVD实验平衡常数与压力半对数曲线

5 实例分析

该凝析气藏位于西部国内西部某区块，典型井在其所在的中生代层位进行取样，取样层段测井解释为油层。取样时分离器温度为27℃，分离器的压力为0.3 MPa，气油比为2 158 m3/m3测得油层温度为104.1℃，地层压力为45.22 MPa。取样检验，样品未发生漏失。随后进行室内实验，测得的露点压力为37.59，其后分别在 32 MPa、26.43 MPa、20.85 MPa、15.27 MPa、9.69 MPa、5 MPa下进行了定容衰竭实验，测得最大反凝析液相含量为3.15%。分别按照分离器条件、定容衰竭实验、经验图版进行检验。

根据PVT报告获得的半对数曲线如图1，由此可知初始样品的代表性差，地面分离器的条件下，平衡常数不符合规律。

图2～图4分别为气相组成和平衡常数及液相组成与压力的半对数曲线图，从图上可以看出各个组分的平衡常数变化出现单调性特点。在液相摩尔含量、平衡常数的半对数曲线图中二氧化碳和甲烷以及氮气的值出现明显的跳跃，表明定容衰竭实验数据的一致性和正确性差，定容衰竭实验的凝析液体积含量数据的代表性差。

图5 生产气油比与CVD实验中最大凝析液量的关系曲线通过已有的实验数据作出生产气油比与容衰竭实验(CVD实验)中最大凝析液量的关系曲线，并进行经验关系回归。如图5可以计算在气油比2 158 m3/m3时，容衰竭实验(CVD实验)的最大反凝析液量为10.78%左右，然而实验室测定得到的值为3.15%。这就表明定容衰竭实验(CVD实验)存在很大不准确性，特别是液相饱和度的值，主要原因可能是初始未严格按照配样气油比进行或测试的油相组成不准确，需要进行重新实验和组分恢复获取较好的流体样品。

6 结语

(1)定容衰竭实验是一个多次分离多次相平衡的过程，因此可以利用相平衡理论检验实验数据与其样品的一致性。

(2)利用物质平衡原理计算得到气液相平衡的平衡常数，根据平衡常数的变化规律，可以判断实验数据与其样品的一致性。

(3)通过实例分析，该典型区块的凝析气样品在定容衰竭实验中二氧化碳、甲烷和氮气组分的平衡常数发生明显跳跃，表明实验数据与其样品的一致性差。

(4)在经验分析的基础上，进一步分析该区块最大反凝析液量和气油比的关系，表明该区块的流体样品与其PVT实验数据一致性差，可以通过组分恢复来获取较好的流体样品。

［1］李士伦，王鸣华，何江川等.气田及凝析气田开发［M］.北京:石油工业出版社.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