CN115788385B - 一种高温凝析气藏凝析水气比的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温凝析气藏凝析水气比的确定方法，包括以下步骤：S1：获取目标高温凝析气藏的PVT数据；S2：计算凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质；S3：按照衰竭开发过程，对凝析气进行闪蒸模拟，直至模拟压力小于等于露点压力或达到模拟截止压力一，获得凝析气平衡水汽摩尔含量一；S4：获取干气组分，在缩小压力梯度条件下，重复对干气进行地层水饱和和两相平衡计算，直至模拟压力等于废弃压力或达到模拟截止压力二，获得凝析气平衡水汽摩尔含量二；S5：计算各模拟压力条件下的水气比，以此获得压力与水气比的关系。本发明能够准确预测高温凝析气藏生产中后期凝析水气比，从而获得凝析水产量，使高温凝析气藏产生管理化被动为主动。
Description
技术领域
本发明涉及凝析气藏开发技术领域，特别涉及一种高温凝析气藏凝析水气比的确定方法。
背景技术
随着中国勘探技术的发展，越来越多的海上深层凝析气藏被发现，这些高温高压凝析气藏在生产后期水气比均会大幅度上升，给开发和生产动态带来困难。确定高温高压凝析气藏的水气比，可以更准确的预测现场产能储量，让管理更加主动，降低生产成本。
现有技术无法准确计算生产过程中的凝析水产出量，仅仅是通过PVT筒水气实验和长岩心水蒸发实验等实验方法来确定生产水气比。其中，PVT筒水气比实验，需要的实验条件苛刻，测试时间较长，且测试出的水气比要低于现场生产的实际水气比；长岩心水蒸发实验需要的准备工作较多，实验岩心的要求也较高，测试时间更长。因此，亟需一种能够快速、准确确定高温凝析气藏凝析水气比的确定方法。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种高温凝析气藏凝析水气比的确定方法。
本发明的技术方案如下：
一种高温凝析气藏凝析水气比的确定方法，包括以下步骤：
S1：获取目标高温凝析气藏的PVT数据，所述PVT数据包括凝析气的组分数据、CCE实验数据、CVD实验数据以及降压过程中水汽含量的变化数据；
S2：计算凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质；
S3：按照衰竭开发过程，对所述凝析气进行闪蒸模拟，直至模拟压力小于等于露点压力或达到模拟截止压力一，所述模拟截止压力一大于所述露点压力，获得各模拟压力条件下的凝析气平衡水汽摩尔含量一；
S4：根据所述CVD实验数据求取步骤S3结束后的凝析气的干气组分，在缩小压力梯度条件下，重复对干气进行地层水饱和和两相平衡计算，直至模拟压力等于废弃压力或达到模拟截止压力二，所述模拟截止压力二大于所述废弃压力且小于所述露点压力，获得各模拟压力条件下的凝析气平衡水汽摩尔含量二；
S5：根据所述凝析气平衡水汽摩尔含量一和所述凝析气平衡水汽摩尔含量二，计算各模拟压力条件下的水气比，以此获得压力与水气比的关系。
作为优选，步骤S2中，凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质通过下式进行计算：
式中：Tcr为孔隙空间内的临界温度，K；Tc为常规临界温度；K；σLJ为L-J尺寸参数，nm；re为平均孔隙半径，nm；Pcr为孔隙空间内的临界压力，MPa；Pc为常规临界压力，MPa。
作为优选，所述L-J尺寸参数通过下式进行计算：
式中：k为玻尔兹曼常量。
作为优选，步骤S5中，所述水气比通过下式进行计算：
式中：V水气比为体积水气比，m3/104m3；p为地面条件下的压力，MPa；nH2O为水的摩尔分数，无量纲；M为水的分子体积，无量纲；Z为偏差因子，无量纲；R为通用气体常数，82.057atm·cm3/(mol·K)；T为地面条件下的温度，K；ng为气的摩尔分数，无量纲。
本发明的有益效果是：
本发明通过考虑含水凝析气藏的PVT特性，结合多孔介质中的流体相态变化，能够获得符合实际情况的高温凝析气藏凝析水气比；同时，本发明解决了利用传统实验方法测试水气比测试时间长，测试条件难的技术问题，且相比现有技术，本发明更为简单，易于操作，耗时大大减少，更适用于确定高温凝析气藏凝析水气比。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个具体实施例PVT筒中测试地层压力与水气比的关系示意图；
图2为本发明一个具体实施例地层压力与偏差因子之间的关系示意图；
图3为本发明一个具体实施例地层压力与模拟计算水气比之间的关系示意图；
图4为本发明一个具体实施例模拟计算获得的水气比与实测水气比的对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本发明提供一种高温凝析气藏凝析水气比的确定方法，包括以下步骤：
S1：获取目标高温凝析气藏的PVT数据，所述PVT数据包括凝析气的组分数据、CCE(恒质膨胀)实验数据、CVD(定容衰竭)实验数据以及降压过程中水汽含量的变化数据。
S2：计算凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质。
在一个具体的实施例中，凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质通过下式进行计算：
式中：Tcr为孔隙空间内的临界温度，K；Tc为常规临界温度；K；σLJ为L-J尺寸参数，nm；re为平均孔隙半径，nm；Pcr为孔隙空间内的临界压力，MPa；Pc为常规临界压力，MPa。
在一个具体的实施例中，所述L-J尺寸参数通过下式进行计算：
式中：k为玻尔兹曼常量。
在一个具体的实施例中，凝析气各组分中，重质组分的临界性质通过对凝析气进行相态拟合获得，其他的例如C1、C2等组分的临界性质为已知参数。所述平均孔隙半径可通过压汞等实验数据来进行求取，此为现有技术，在此不再赘述。
S3：按照衰竭开发过程，对所述凝析气进行闪蒸模拟，直至模拟压力小于等于露点压力或达到模拟截止压力一，所述模拟截止压力一大于所述露点压力，获得各模拟压力条件下的凝析气平衡水汽摩尔含量一。
需要说明的是，在任一开发过程(即任一模拟压力条件下)都需要将闪蒸后的气相组分与模拟地层水进行饱和并进行归一化处理；再将饱和好的气组分按照考虑临界性质偏移(即在孔隙空间内的临界性质)的相态方程进行闪蒸计算。进行模拟地层水饱和时，向气相中添加的水量一般采用微量模拟地层水，控制用量在0.05mol以下。所述闪蒸计算为现有技术，具体计算方法在此不再赘述。
S4：根据所述CVD实验数据求取步骤S3结束后的凝析气的干气组分，在缩小压力梯度条件下，重复对干气进行地层水饱和和两相平衡计算，直至模拟压力等于废弃压力或达到模拟截止压力二，所述模拟截止压力二大于所述废弃压力且小于所述露点压力，获得各模拟压力条件下的凝析气平衡水汽摩尔含量二。
需要说明的是，所述模拟截止压力一和所述模拟截止压力二均为人为设定压力值，具体根据目标高温凝析气藏的露点压力和废弃压力进行设定，满足上述压力大小条件即可。
S5：根据所述凝析气平衡水汽摩尔含量一和所述凝析气平衡水汽摩尔含量二，计算各模拟压力条件下的水气比，以此获得压力与水气比的关系。
在一个具体的实施例中，所述水气比通过下式进行计算：
式中：V水气比为体积水气比，m3/104m3；p为地面条件下的压力，MPa；nH2O为水的摩尔分数，无量纲；M为水的分子体积，无量纲；Z为偏差因子，无量纲；R为通用气体常数，82.057atm·cm3/(mol·K)；T为地面条件下的温度，K；ng为气的摩尔分数，无量纲。
在一个具体的实施例中，以某目标高温凝析气藏为例，采用本发明所述高温凝析气藏凝析水气比的确定方法确定其凝析水气比，具体包括以下步骤：
(1)获取目标高温凝析气藏的PVT数据，结果如表1所示：
表1目标凝析气藏的PVT数据(140℃，露点压力20.4MPa)
| 组分 | 摩尔分数(％) | 压力(MPa) | 水气比(m3/104m3) | 偏差因子 |
| CO2+N2 | 21.06 | 54 | 0.2171 | 1.3537 |
| C1 | 72.91 | 45.54 | 0.2376 | 1.219118 |
| C2 | 3.56 | 36.81 | 0.2653 | 1.110255 |
| C3 | 1.19 | 27.47 | 0.3 | 1.02754 |
| C4～C6 | 1.19 | 23.2 | 0.33 | 1.001348 |
| C7 | 0.02 | 19.33 | 0.3654 | 0.98391 |
| C8 | 0.01 | 15.62 | 0.4007 | 0.972817 |
| C9 | 0.01 | 11.37 | 0.4847 | 0.966875 |
| C10 | 0.01 | 7.14 | 0.7534 | 0.968136 |
| C11+ | 0.04 | 3.42 | 1.2618 | 0.975159 |
根据表1的数据计算凝析气含饱和水汽2.88％，对表1的数据进行拟合，即可得到重质组分C11+的临界性质、如图1所示的压力与水气比之间的关系以及如图2所示的压力与偏差因子的关系。
从图1可以看出，地层条件下的初始凝析气含水汽较少，随着压力的降低，水气比逐渐升高，当压力降低至20MPa以下，水汽含量急剧增多。
(2)计算凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质
先根据压汞等实验数据获取长岩心平均孔隙半径，然后通过式(1)-(2)计算凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质，计算结果如表2所示：
表2凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质
| 组分 | σLJ | Pc(MPa) | Tc(K) | Pcr(MPa) | Tcr(K) |
| CO2 | 0.8429 | 7.3787 | 304.1700 | 7.5674 | 311.9471 |
| N2 | 0.8142 | 3.3936 | 126.1100 | 3.4774 | 129.2256 |
| C1 | 0.8420 | 4.6408 | 190.6700 | 4.7593 | 195.5397 |
| C2 | 0.9686 | 4.8835 | 305.5000 | 5.0268 | 314.4667 |
| C3 | 1.0808 | 4.2568 | 370.0000 | 4.3961 | 382.1068 |
| iC4 | 1.1757 | 3.6480 | 408.1100 | 3.7777 | 422.6241 |
| nC4 | 1.1767 | 3.7928 | 425.3900 | 3.9278 | 440.5314 |
| iC5 | 1.2617 | 3.3336 | 460.8900 | 3.4607 | 478.4672 |
| nC5 | 1.2695 | 3.3380 | 470.1100 | 3.4661 | 488.1485 |
| C6 | 1.3447 | 3.0344 | 507.8900 | 3.1577 | 528.5196 |
| C7 | 1.4219 | 2.7296 | 540.2200 | 2.8468 | 563.4082 |
| C8 | 1.4906 | 2.4973 | 569.3900 | 2.6096 | 594.9961 |
| C9 | 1.5551 | 2.3028 | 596.1100 | 2.4108 | 624.0612 |
| C10 | 1.6113 | 2.1511 | 619.4400 | 2.2556 | 649.5209 |
| C11+ | 1.8174 | 1.6998 | 702.3855 | 1.7927 | 740.7909 |
| H2O | 0.7525 | 22.0600 | 647.1400 | 22.5639 | 661.9236 |
从表2可以看出，在多孔介质中，流体组分的临界参数均有一定程度的增大，这将会使得孔隙介质中的流体相态发生改变。
(3)按照衰竭开发过程，对所述凝析气进行闪蒸模拟，获得各模拟压力条件下的凝析气平衡水汽摩尔含量一。其中，原始凝析气组分闪蒸结果如表3所示：
表3原始凝析气组分闪蒸(54-45MPa，140℃)结果
从表3可以看出，当压力从54MPa降低到45MPa时，C1含量增加，水汽含量减少，凝析气变“干”。在后续每一个压力梯度闪蒸之前都需要先饱和水，将饱和水以后的的流体组分按照实际开发过程进行闪蒸；因为在实际地层中凝析气是始终处于饱和水状态的，因此本实施例在计算时首先向凝析气中添加一定量的水进行饱和，如此得到的结果更加准确。
(4)根据所述CVD实验数据求取步骤S3结束后的凝析气的干气组分，在缩小压力梯度条件下，重复对干气进行地层水饱和和两相平衡计算，获得各模拟压力条件下的凝析气平衡水汽摩尔含量二。
当地层压力降低至露点压力之下，根据CVD实验获取反凝析后的气组分，向该气组分中添加微量水(0.03mol)进行饱和水相态计算。因为在露点压力之下，会有反凝析区的存在，反凝析结束后，凝析气出现重蒸发现象，这时以初始凝析气组分闪蒸计算出的气相组分与实际地层中的气组分是有差别的，因此需要减小相态计算的压力梯度，逐步闪蒸至废弃压力。
(5)根据步骤(3)获得的凝析气平衡水汽摩尔含量一和步骤(4)获得的凝析气平衡水汽摩尔含量二，结合式(4)计算获得各模拟压力条件下的水气比，结果如表4所示：
表4不同压力下的体积水气比
对表4的数据进行拟合，得到如图3所示的压力与体积水气比之间的关系。从图3可以看出，在20MPa以下，水气比迅速增大，这与高温凝析气田的实际生产情况吻合。
在本实施例中，当分别考虑地层压力在露点压力之上和露点压力之下的计算方法时，本发明模拟计算得到水气比与实际生产中的水气比基本一致，如图4所示，其中的长岩心模拟计算结果即为本发明水气比的确定结果，长岩心的测试结果和PVT筒的测试结果即为分别通过长岩心水蒸发实验和PVT筒水气实验获得的水气比结果。当压力降低至20MPa以下，水气比明显上升，达到0.33m3/104m3以上。
综上所述，本发明能够快速、准确地确定目标高温凝析气藏的凝析水气比。与现有技术相比，本发明具有显著的进步。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种高温凝析气藏凝析水气比的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取目标高温凝析气藏的PVT数据，所述PVT数据包括凝析气的组分数据、CCE实验数据、CVD实验数据以及降压过程中水汽含量的变化数据；
S2：通过下式计算凝析气各组分在孔隙空间内的临界性质：
式中：Tcr为孔隙空间内的临界温度，K；Tc为常规临界温度；K；σLJ为L-J尺寸参数，nm；re为平均孔隙半径，nm；Pcr为孔隙空间内的临界压力，MPa；Pc为常规临界压力，MPa；
所述L-J尺寸参数通过下式进行计算：
式中：k为玻尔兹曼常量；
S3：按照衰竭开发过程，对所述凝析气进行闪蒸模拟，直至模拟压力小于等于露点压力或达到模拟截止压力一，所述模拟截止压力一大于所述露点压力，获得各模拟压力条件下的凝析气平衡水汽摩尔含量一；
S4：根据所述CVD实验数据求取步骤S3结束后的凝析气的干气组分，在缩小压力梯度条件下，重复对干气进行地层水饱和和两相平衡计算，直至模拟压力等于废弃压力或达到模拟截止压力二，所述模拟截止压力二大于所述废弃压力且小于所述露点压力，获得各模拟压力条件下的凝析气平衡水汽摩尔含量二；
S5：根据所述凝析气平衡水汽摩尔含量一和所述凝析气平衡水汽摩尔含量二，计算各模拟压力条件下的水气比，以此获得压力与水气比的关系。
2.根据权利要求1所述的高温凝析气藏凝析水气比的确定方法，其特征在于，步骤S5中，所述水气比通过下式进行计算：
式中：V水气比为体积水气比，m3/104m3；p为地面条件下的压力，MPa；nH2O为水的摩尔分数，无量纲；M为水的分子体积，无量纲；Z为偏差因子，无量纲；R为通用气体常数，82.057atm·cm3/(mol·K)；T为地面条件下的温度，K；ng为气的摩尔分数，无量纲。
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