高酸氣田天然氣偏差因子計(jì)算方法

黃德明 付德奎 胡 杰 陳琳琳

（1.中國(guó)石化中原油田普光分公司開(kāi)發(fā)管理部，四川 達(dá)州 635000；2.中國(guó)石化中原石油管理局第七社區(qū)，河南 濮陽(yáng) 457161）

0 引言

普光氣田投入開(kāi)發(fā)初期，氣藏工程研究剛起步，亟須開(kāi)展氣藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)分析與儲(chǔ)量計(jì)算等方面的研究，以獲得準(zhǔn)確的儲(chǔ)層流體參數(shù)。天然氣PVT高壓物性參數(shù)是高含H2S天然氣藏儲(chǔ)量計(jì)算、動(dòng)態(tài)分析以及制定合理開(kāi)發(fā)方案等的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，目前最好通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，但受工藝技術(shù)等因素限制，目前還未取得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，因此多采用狀態(tài)方程法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法等方法獲得。目前計(jì)算壓縮因子的方法主要有狀態(tài)方程法、經(jīng)驗(yàn)公式法和圖版法等，大多用于常規(guī)天然氣，由于H2S的存在使臨界參數(shù)出現(xiàn)一定的偏差，因此常用的天然氣壓縮因子計(jì)算方法在計(jì)算高含硫天然氣壓縮因子時(shí)須對(duì)臨界參數(shù)進(jìn)行校正，才能得到比較精確的數(shù)據(jù)。

1 優(yōu)選方法

天然氣偏差因子的計(jì)算方法有狀態(tài)方程法、圖版法和經(jīng)驗(yàn)公式法。其中狀態(tài)方程法包括RK狀態(tài)方程、SRK 狀態(tài)方程和PR 狀態(tài)方程等，經(jīng)驗(yàn)公式法包括DAK方法、DPR方法、HY關(guān)系式、Cranmer 方法、BB方法、Papay方法等。這些方程和方法適用于非烴組分含量少的情況，當(dāng)H2S、CO2等非烴組分含量較高時(shí)，需要對(duì)擬臨界參數(shù)進(jìn)行校正，實(shí)際中常用Wichert 和Aziz 校正（W-A）、郭緒強(qiáng)（GXQ）校正、Car-Kobayshi-Burrows 校正。每一種方法都有自身的適用條件與精度，但對(duì)于諸如普光氣田這樣高含硫的氣體，在不知道采用哪種計(jì)算方法和酸氣校正方法的前提下，只能通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析來(lái)選取適合普光氣田實(shí)際情況的求取方法。

1.1 關(guān)聯(lián)度的計(jì)算公式

灰色關(guān)聯(lián)分析是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，它是以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù)，用灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)描述因素間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和次序。如果樣本數(shù)據(jù)列反映出兩因素變化的態(tài)勢(shì)一致，它們之間的關(guān)聯(lián)度較大；反之，則關(guān)聯(lián)度小。與傳統(tǒng)的多因素分析方法相比，該方法對(duì)數(shù)據(jù)要求低并且計(jì)算量小[1-3]。

關(guān)聯(lián)度的計(jì)算公式為：

式中，i，j為大于1的整數(shù)；分辨系數(shù)ρ在（0，1）內(nèi)取值，一般情況下式（3）得出的數(shù)據(jù)多在（0.1，0.5）取值，ρ越小越能提高關(guān)聯(lián)系數(shù)間的差異；關(guān)聯(lián)系數(shù)εij是不超過(guò)1 的正數(shù)，Δij越小，εij越大，它反映第i個(gè)比較樣本xi與參考樣本x0在第j指標(biāo)的關(guān)聯(lián)程度。

1.2 優(yōu)選偏差因子計(jì)算方法

以普光氣田PX井的流體參數(shù)為計(jì)算依據(jù)，將灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)DAK 法、DPR 法、HY 法、Cranmer 法四種迭代方法，BB 法、Papay 法兩種直接計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算，得出關(guān)聯(lián)度大的方法即為最好的計(jì)算方法。

PX 井原始?xì)獠販囟葹?20℃，原始?xì)獠貕毫?5.1 MPa，硫化氫含硫量為215 g／m3。在原始地層條件下井流物組分組成見(jiàn)表1。PX井在60.0℃時(shí)實(shí)測(cè)流體偏差系數(shù)見(jiàn)表2。用3 種校正方法校正6 種經(jīng)驗(yàn)公式，得到校正后的PX井在60.0℃時(shí)的偏差因子（圖1～圖4）。

綜合圖2、圖3、圖4可以看出，Papay 法經(jīng)各種方法校正后與實(shí)測(cè)值偏差較大；C-K-B 法相比W-A和GXQ 校正與實(shí)測(cè)曲線偏差較大，其次為GXQ 法；W-A法校正后除Papay曲線外，其余各曲線與實(shí)測(cè)值曲線能很好地重合。

表1 PX井井流物組成分析表

表2 PX井實(shí)測(cè)流體偏差系數(shù)表（60.0℃）

圖1 未經(jīng)校正的偏差因子圖

圖2 經(jīng)W-A校正后的偏差因子

圖3 經(jīng)GXQ校正后的偏差因子圖

圖4 經(jīng)CKB校正后的偏差因子圖

用上面介紹的3種校正方法，結(jié)合6種經(jīng)驗(yàn)公式與實(shí)測(cè)值進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算（表3）。從表3 可以看出，DPR（W-A）法關(guān)聯(lián)度最高，為0.849；其次是BB（WA）法，為0.848。因此，該氣藏偏差因子的計(jì)算應(yīng)該優(yōu)選DPR（W-A）和BB（W-A）法，而DPR（W-A）是最優(yōu)的計(jì)算方法。

2 實(shí)例分析

2.1 DPR（W-A）法計(jì)算

PX 井和PY 井是普光氣田已測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的2 口井，采用DPR（W-A）法計(jì)算其偏差因子，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析，以檢驗(yàn)該方法的正確性及準(zhǔn)確性（表4、表5）。從表4 和表5 可以看出，DPR（W-A）法計(jì)算PX 和PY 兩口井誤差均比較小，該方法能很好地適用于普光氣田主體氣藏氣井偏差因子的計(jì)算。

2.2 分壓力段計(jì)算

在實(shí)際工作過(guò)程中，為了取得更貼近實(shí)際的研究結(jié)果，做了大量的計(jì)算和對(duì)比分析工作。由于在不同壓力段和溫度段，多組分高含硫天然氣表現(xiàn)出不同壓縮性質(zhì)，因此通過(guò)多次對(duì)比發(fā)現(xiàn)，分4個(gè)壓力段分析，壓力段中關(guān)聯(lián)度的平均值最大時(shí)，取得的結(jié)果更理想。當(dāng)?shù)貙訅毫?＜P＜25 MPa 時(shí)，選擇DPR（W-A）法；當(dāng)25 ≤P＜36MPa時(shí)，選擇HY（WA）法；當(dāng)36 ≤P＜44MPa 時(shí)，選擇HY（GXQ）法；當(dāng)44.00 ≤P＜55.17MPa時(shí)，選擇DPR（GXQ）法。見(jiàn)表6。

表3 PX井6種方法關(guān)聯(lián)度對(duì)比表

表4 PX井DPR（W-A）法計(jì)算誤差表

表5 PY井DPR（W-A）法計(jì)算誤差表

用“分壓力段進(jìn)行分析（60℃）”的計(jì)算方法計(jì)算PX井不同溫度段（75℃、90℃、105℃、120℃）的偏差因子，驗(yàn)證此方法的正確性（表7）。從表7 可以看出，用該方法計(jì)算出PX井各溫度段偏差因子的相對(duì)誤差最大為0.625%，平均相對(duì)誤差為0.603%，誤差較小，能滿(mǎn)足工程要求。

將PX 井的“分壓力段進(jìn)行分析（60℃）”方法推廣應(yīng)用到PY 井不同溫度段（63℃、78℃、93℃、108℃、123℃），驗(yàn)證該計(jì)算方法的正確性（表8）。從表8 可以看出，該方法計(jì)算出PY 井各溫度段偏差因子的相對(duì)誤差最大為2.547%，最小為0.607%，平均相對(duì)誤差為1.385%，誤差較小，能滿(mǎn)足工程要求。

表6 PX井關(guān)聯(lián)度分段平均值表（60℃）

表7 PX 井各溫度段計(jì)算偏差因子的誤差

表8 PY井各溫度段計(jì)算偏差因子的誤差表

3 結(jié)論

至此，優(yōu)選出了兩種計(jì)算偏差因子的方法，即DPR（W-A）法和分壓力段法，兩種計(jì)算方法誤差都比較小。分壓力段法有其計(jì)算的優(yōu)越性，但DPR（W-A）法計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，因此推薦使用該方法來(lái)計(jì)算普光氣田主體氣藏氣井的偏差因子。

［1］孔蘭，梁虹，戴洪剛.基于灰色關(guān)聯(lián)法的喀斯特流域枯水影響因素分析［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2007，1（4）.

［2］彭得兵，唐海，李呈祥，等.灰色關(guān)聯(lián)法在剩余油分布研究中的應(yīng)用［J］.巖性油氣藏，2010，22（3）.

［3］黃炳光，付永強(qiáng)，唐海.模糊綜合評(píng)判法確定水驅(qū)油藏的水驅(qū)難易程度［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，21（4）.