CN110940796A - 一种原油注气膨胀连续测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种原油注气膨胀连续测试方法，包括：（1）在原始地层温度T0、原始地层压力P0条件下，配制原油流体样品；（2）将原油流体样品转入PVT仪中，测试原始泡点压力Pb0，在Pb0下通过单次脱气实验测试原油的体积系数Bo0、黏度μo0、密度ρo0以及单脱气油比GOR0，通过油色谱得出脱气原油分子量Mo0，通过PVT仪的PVT筒读出单相原油在原始地层温度T0和当前泡点压力Pb0下的体积Vo0i；（3）计算第1次所需的注入气量Vgf1；（4）进行第一次注气实验；（5）计算第j次所需的注入气量Vgfj：（6）进行第j次注气实验；（7）计算每次注入气的实际溶解气量。本发明原理可靠、简单适用，测试速度快，可精确评价注入介质对流体相态的影响，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种原油注气膨胀连续测试方法
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探开发领域原油注气膨胀连续实验测试方法。
背景技术
油藏注气提高采收率已成为除热采之外最重要的提高采收率的方法之一。注入气可以是CO2、N2、烃类气、空气、烟道气、H2S等，原油注气膨胀实验是描述原油溶解气后的密度、粘度、体积系数、泡点、组成等的变化，是油藏注气数值模拟必须的基础数据，用于标定和研究注入气对原油流体相态的影响规律。
原油注气膨胀实验一般是将原油配制好后，注入一定比例的气，加压搅拌变成单相，测试泡点压力，并研究泡点压力下原油的GOR、膨胀系数、粘度、密度、组成的变化。溶解气后最高泡点压力(Pbmax)一般设置为地层原始压力或油藏破裂压力，实验过程中由于每次加入气量不好预测，经常不小心就造成加气后泡点压力高于设定的最大泡点压力了，因此一般需要根据最高泡点压力来合理分配泡点压力，从而使曲线中的注入量与膨胀实验之间的实验测试点相对较为均匀分布，提前预测为了获得某一泡点压力所需的注入气量就显得很重要；如果每次都重新转入油样和气样来进行泡点和单次脱气测试，不仅速度慢，还影响测试结果的准确性。因此，寻找在连续加气条件下测试膨胀实验具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原油注气膨胀连续测试方法，该方法原理可靠、简单适用，测试速度快，可精确评价注入介质对流体相态的影响，具有广阔的市场应用前景。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
一种原油注气膨胀连续测试方法，依次包括以下步骤：
(1)取得某油田目前生产条件下地面脱气油样及分离器气样，按照行业标准《油气藏流体物性分析方法》(SY/T5542-2009)，在原始地层温度T0、原始地层压力P0条件下，配制原油流体样品；取得某油田实际注入多组份高压气样，并按照国家标准《天然气的组成分析气相色谱法》(GBT13610-2003)测试注入气组成。
(2)将原油流体样品转入PVT仪中，搅拌4小时以上充分平衡后，在原始地层温度与原始地层压力条件下，逐级降压测试得到原始泡点压力Pb0，并在Pb0下通过单次脱气实验测试原油的体积系数Bo0、黏度μo0、密度ρo0以及单脱气油比GOR0，通过油色谱得出脱气原油分子量Mo0，单次脱气测试后通过PVT仪的PVT筒读出单相原油在原始地层温度T0和当前泡点压力Pb0下的体积Vo0i。
(3)计算第1次所需的注入气量Vgf1：
设定实验最高泡点压力Pbmax，将达到Pbmax所需的注入气量平均分为n等分，注入气分n次注入，设定每次需要加入的注入气比例，根据状态方程和当前原始地层温度T0下原油体积Vo0i，将第1次需注入的气量换算到当前注入压力Pb0和当前注入温度T下的体积Vgf1。
(4)进行第一次注气实验：
将PVT筒中流体设置到泡点压力Pb0和原始地层温度T0条件下，将体积为Vgf1的注入气通过增压泵注入到原油中，逐渐增大压力，确保流体将注入气全部溶解，再逐级降压测试泡点压力Pb1，保持压力Pb1下进行单次脱气实验，得到第一次注气后原油的体积系数Bo1、黏度μo1、密度ρo1以及单脱气油比GOR1，并通过油色谱得出脱气原油分子量Mo1，计算第一次注气后原油膨胀系数Vr1＝Bo1/Bo0，在目前泡点压力下由PVT筒读出剩余原油泡点体积为Vo1，计算得到第一次注气后原油中未溶解气的原油体积为Vo1i＝Vo1/Vr1，由此得到原油注气体积比GORz1＝Vgf1/Vo0i。
(5)计算第j次所需的注入气量Vgfj：
第j-1次注气后测试其泡点压力Pb(j-1)并进行单次脱气实验，在Pb(j-1)下由PVT筒读出剩余原油泡点体积Vo(j-1)，计算得到第j-1次注气后原油中未溶解气的原油体积Vo(j-1)i＝Vo(j-1)/Vr(j-1)，Vr(j-1)＝Bo(j-1)/Bo(j-2)；假设第j次注气后泡点压力为Pbj′，Pb(j-1)＜Pbj′≤Pbmax，j＝n时假设泡点压力为Pbmax，由线性插值法得到原油注气体积比
GORzj′＝GORz(j-1)+[GORz(j-1)-GORz(j-2)](Pbj′-Pb(j-1))/[Pb(j-1)-Pb(j-2)]，GORz0＝GOR0，从而得到注入气量Vgfj＝GORzj′Vo(j-1)i。
(6)进行第j次注气实验：
将PVT筒中流体设置到泡点压力Pb(j-1)和原始地层温度T0条件下，将注入气量为Vgfj的注入气通过增压泵注入到原油中，逐渐增大压力，确保流体将注入气全部溶解，通过逐级降压测试泡点压力Pbj，在压力Pbj下进行单次脱气实验，得到第j次注气后原油的体积系数Boj、黏度μoj、密度ρoj以及单脱气油比GORj，并通过油色谱得出脱气原油分子量Moj。
(7)计算每次注入气的实际溶解气量：
根据每次实际溶解气后测试的单脱气油比GORj，每次注气后通过油色谱得出的脱气原油分子量Moj，通过下式计算每次注入气的实际溶解气量的摩尔分数Xj：
Xj＝[(GORj-GOR0)/24056]/(1/Moj+GORj/24056)。
所述步骤(3)中，最高泡点压力Pbmax一般设置为原始地层压力或油藏破裂压力，将达到Pbmax所需的注入气量平均分为n等分，注入气分n次注入，n为4-6。
所述步骤(3)中，设定每次需要加入的注入气比例，是指以未注气原油为基准得到的注入气摩尔量与地层原油摩尔量的比值，一般情况下设为10％。
将第1次需注入的气量换算到当前注入压力Pb0和当前注入温度T下的体积Vgf1，其计算公式的推导过程如下：
(1)计算Pbmax下的GORmax：
在已经测得原始泡点压力Pb0、原始气油比GOR0情况下，注入少许气量到PVT中，搅拌均匀至单相后，逐级降压测试其泡点压力为Pb，并进行单次脱气测试气油比为GOR，得出当泡点压力变化ΔP＝Pb-Pb0时，气油比变化值为ΔGOR＝GOR-GOR0。
可得Pbmax-Pb0时气油比变化量：
Figure BDA0002328561390000031
从而得出：
Figure BDA0002328561390000032
(2)由GORmax计算达到Pbmax所需注入气量ΔV：
计算Pb0状态下气体体积V0＝GOR0×Vo0i
计算Pbmax状态下气体体积Vmax＝GORmax×Vo0i
计算达到Pbmax所需注入气量ΔV＝Vmax-V0
将气量进行n等分，得出每次注入气量
Figure BDA0002328561390000033
(3)根据状态方程，将第1次需注入的气量换算到当前注入压力Pb0和当前注入温度T下的体积Vgf1：
PbmaxV＝Z1nRT0
Pb0Vgf1＝Z2nRT
其中：n为物质的量，mol；Z1、Z2分别为处于T0、Pbmax状态下、处于T、Pbo状态下的气体压缩因子，用气体压缩因子软件进行计算得出。
从而得出第一次所需注入气量：
Figure BDA0002328561390000034
计算每次注入气的实际溶解气量的摩尔分数Xj，公式推导过程如下：
已知在室温20℃，大气压为1.01×105Pa时气体摩尔体积约为24.056L/mol，即24056mL/mol；设定脱气原油质量为1g，则得到：
Figure BDA0002328561390000035
Figure BDA0002328561390000041
Figure BDA0002328561390000042
Figure BDA0002328561390000043
各次注气后实际溶解气量的摩尔分数(Xj)＝[(GORj-GOR0)/24056]/(1/Moj+GORj/24056)
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用目前现有PVT仪及配备装备，PVT单次脱气测试方法参考现有国家标准，在此基础上建立了较均匀分布测点的连续注气膨胀实验方法，既节约了时间，又保证了注入气量的准确性，能更好地保持测试结果的连续与规律性。
具体实施方式
一种原油连续注气膨胀实验测试方法，依次包括以下步骤：
(1)取得某实际油藏目前生产条件下分离器油样及分离器气样，按照行业标准GB/M326981-2011“油气藏流体物性分析方法”，在原始地层温度(T0＝83℃)、原始地层压力(P0＝9.77MPa)条件下，配置原油流体样品，流体组成成分见表1；取得某油田实际注入多组份高压气样，并按照国家标准《天然气的组成分析气相色谱法》(GBT13610-2003)测试注入气组成，测试结果见表2。
表1地层流体组成成分
组分 摩尔分数，％ 质量分数，％
CO<sub>2</sub> 0.06 0.1565
N<sub>2</sub> 0.16 0.026565
C<sub>1</sub> 2.03 0.19302
C<sub>2</sub> 0.1 0.17822
C<sub>3</sub> 0.34 0.088861
IC<sub>4</sub> 0.28 0.096458
NC<sub>4</sub> 0.88 0.30315
IC<sub>5</sub> 0.36 0.15395
NC<sub>5</sub> 0.56 0.23947
C<sub>6+</sub> 14.92 7.428
C<sub>7+</sub> 80.31 91.437
表2注入气测试结果
组分 含量 组分 含量
CO<sub>2</sub> 2.66 IC<sub>4</sub> 0.87
N<sub>2</sub> 0.55 NC<sub>4</sub> 1.47
C<sub>1</sub> 75.90 IC<sub>5</sub> 0.42
C<sub>2</sub> 11.54 NC<sub>5</sub> 0.35
C<sub>3</sub> 6.06 C<sub>6+</sub> 0.18
(2)通过中间容器将适量配制好的地层流体样品用全自动泵在地层压力下转入PVT仪中，待温度在地层温度下稳定4小时后分多次并且缓慢降低压力，测试其泡点压力Pb0，并在Pb0下进行单次脱气测试，测试流体泡点压力、流体的密度、粘度等参数，测试结果见表3。
(3)设定最大泡点压力Pbmax＝21.2MPa，将达到Pbmax所需的注入气量平均分为5等分，每等分注入气比例定为10％，按5级加气进行实验。通过增压泵将摩尔比例为10％的注入气增压到Pb0状态后，注入PVT仪中与地层流体样品接触，充分搅拌使样品成均质单相状态。
(4)将PVT筒中流体设置到泡点压力Pb0和地层温度条件下，将摩尔比例为10％的注入气Vgf1通过增压泵注入到原油中，再将压力提高到地层压力以上，确保流体将注入气全部溶解，再逐级降压测试泡点压力Pb1并进行PV关系测试，保持压力Pb1下进行单次脱气实验，得到体积系数Bo1、μo1、ρo1、单脱气油比GOR1。测试结果见表3。
(5)实验中注入气按5种相同比例加入地层流体样品，其中注入气比例是以未注气原油为基准得到的注入气摩尔量与地层原油摩尔量的比值。每次加气后逐渐加压使注入气在油中完全溶解并达到单相饱和状态，再降压测其新的泡点压力，在新的Pbj下进行单次脱气测试实验。依次实验，每次单次脱气完成后，要将目前原油体积回到未溶解气时的泡点体积，再按未溶解气的原油比例连续多次注入气样。每次加入气体后，饱和压力和油气性质均会发生变化，随后进行泡点压力、粘度等参数的测试。实验结果如表3所示。
表3注气试验数据表
Figure BDA0002328561390000051

Claims (3)

1.一种原油注气膨胀连续测试方法，依次包括以下步骤：
(1)取得某油田目前生产条件下地面脱气油样及分离器气样，在原始地层温度T0、原始地层压力P0条件下，配制原油流体样品；
(2)将原油流体样品转入PVT仪中，搅拌4小时以上充分平衡后，在原始地层温度与原始地层压力条件下，逐级降压测试得到原始泡点压力Pb0，并在Pb0下通过单次脱气实验测试原油的体积系数Bo0、黏度μo0、密度ρo0以及单脱气油比GOR0，通过油色谱得出脱气原油分子量Mo0，单次脱气测试后通过PVT仪的PVT筒读出单相原油在原始地层温度T0和当前泡点压力Pb0下的体积Vo0i；
(3)计算第1次所需的注入气量Vgf1：
设定实验最高泡点压力Pbmax，将达到Pbmax所需的注入气量平均分为n等分，注入气分n次注入，设定每次需要加入的注入气比例，将第1次需注入的气量换算到当前注入压力Pb0和当前注入温度T下的体积Vgf1；
(4)进行第一次注气实验：
将PVT筒中流体设置到泡点压力Pb0和原始地层温度T0条件下，将体积为Vgf1的注入气通过增压泵注入到原油中，逐渐增大压力，确保流体将注入气全部溶解，再逐级降压测试泡点压力Pb1，保持压力Pb1下进行单次脱气实验，得到第一次注气后原油的体积系数Bo1、黏度μo1、密度ρo1以及单脱气油比GOR1，并通过油色谱得出脱气原油分子量Mo1，计算第一次注气后原油膨胀系数Vr1＝Bo1/Bo0，在目前泡点压力下由PVT筒读出剩余原油泡点体积为Vo1，计算得到第一次注气后原油中未溶解气的原油体积为Vo1i＝Vo1/Vr1，由此得到原油注气体积比GORz1＝Vgf1/Vo0i；
(5)计算第j次所需的注入气量Vgfj：
第j-1次注气后测试其泡点压力Pb(j-1)并进行单次脱气实验，在Pb(j-1)下由PVT筒读出剩余原油泡点体积Vo(j-1)，计算得到第j-1次注气后原油中未溶解气的原油体积Vo(j-1)i＝Vo(j-1)/Vr(j-1)，Vr(j-1)＝Bo(j-1)/Bo(j-2)；假设第j次注气后泡点压力为Pbj′，Pb(j-1)＜Pbj′≤Pbmax，j＝n时假设泡点压力为Pbmax，由线性插值法得到原油注气体积比GORzj′＝GORz(j-1)+[GORz(j-1)-GORz(j-2)](Pbj′-Pb(j-1))/[Pb(j-1)-Pb(j-2)]，GORz0＝GOR0，从而得到注入气量Vgfj＝GORzj′Vo(j-1)i；
(6)进行第j次注气实验：
将PVT筒中流体设置到泡点压力Pb(j-1)和原始地层温度T0条件下，将注入气量为Vgfj的注入气通过增压泵注入到原油中，逐渐增大压力，确保流体将注入气全部溶解，通过逐级降压测试泡点压力Pbj，在压力Pbj下进行单次脱气实验，得到第j次注气后原油的体积系数Boj、黏度μoj、密度ρoj以及单脱气油比GORj，并通过油色谱得出脱气原油分子量Moj；
(7)计算每次注入气的实际溶解气量：
根据每次实际溶解气后测试的单脱气油比GORj，每次注气后通过油色谱得出的脱气原油分子量Moj，通过下式计算每次注入气的实际溶解气量的摩尔分数Xj：
Xj＝[(GORj-GOR0)/24056]/(1/Moj+GORj/24056)。
2.如权利要求1所述的一种原油注气膨胀连续测试方法，其特征在于，所述步骤(3)中，最高泡点压力Pbmax设置为原始地层压力或油藏破裂压力，将达到Pbmax所需的注入气量平均分为n等分，注入气分n次注入，n为4-6。
3.如权利要求1所述的一种原油注气膨胀连续测试方法，其特征在于，所述步骤(3)中，设定每次需要加入的注入气比例，是指以未注气原油为基准得到的注入气摩尔量与地层原油摩尔量的比值，一般情况下设为10％。
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