CN111472764B - 一种富气驱过程中富气回采率的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，通过油藏流体与注入富气的PVT相态拟合，获得能够表征地层流体相行为特征的PVT状态方程；通过闪蒸相态分析计算液化气与干气组成的富气在地层压力、温度条件下的地下体积和对应的地面标准状况下体积；计算混合物中分离出的气体地面标准状况体积和气油比；求取分离出的气体地面标准状况体积与富气地下体积之间的体积系数，并与气油比建立统计模型，从而求得体积系数，产出气体积乘以体积系数求得产出富气的地下体积，从而求得富气回采率。本发明解决了矿场富气回采率计算需要通过产出气组分色谱实验分析，误差大、成本高、耗时长的问题，具有较强的推广与应用价值。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，尤其涉及一种富气驱过程中富气回采率的计算方法。
背景技术
富气驱过程中富气的回采率越高，说明富气的利用率越高，油藏开发效果越好。由于富气在地层中与原油接触发生混相或近混相特征，富气中的中间烃不断融入原油，原油中轻质组分被抽提，致使产出气的组成变得复杂，不能简单理解为注入富气与溶解气的混合气体。目前气体样品组成检测主要通过气相色谱分析法(GBT 13610-2003天然气的组成分析气相色谱法)，其基本原理是：选择具有代表性的气样和已知组成的标准混合气(以下简称标准气)，在同样的操作条件下，用气相色谱法进行分离。样品中许多重尾组分可以在某个时间通过改变流过柱子载气的方向，获得一组不规则的峰。由标准气的组成值，通过对比峰高、峰面积或者两者均对比，计算获得样品的相应组成。测得样品的组成后与富气组成对比，分析富气组份在产出气中所占的摩尔比，从而计算富气的产出量。
现有技术计算富气回采率的关键是气体取样和气相组成色谱分析，该技术有如下几点不足，一是，产出气组分是不断变化的，实际取样智能选择具有代表性的样品，取样点的不同将影响产出气组分的分析结果；二是，受矿场实验条件的限制，不能及时得到化验结果，影响富气回采率的及时分析；三是，分析化验耗时长，费用高，现场油藏工程师需依赖于实验分析的结果，无法独立、快速的完成回采率计算工作。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，运用流体闪蒸相态分析方法，建立不同生产气油比条件下注入富气地面标准状况下体积、地下体积与采出气地面标准状况体积三者之间的统计模型，实时计算注入富气的产出气体积和富气回采率计算。本发明的优点体现在三个方面：无需色谱分析产出气体组成，避免了取样点变化给实验结果带来的影响；方法简单易懂，使油藏工程师能够快速、准确的分析富气回采率；构建的模型，可以在油藏注气开发的全周期应用，节约分析化验成本。
本发明提供了一种富气驱过程中富气回采率计算的方法，旨在解决目前只能通过气相色谱实验分析检测产出气组成的方法计算富气回采率的问题。
本发明的目的在于提供一种富气驱过程中富气回采率计算的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，首先对地层原油与注入富气(液化气与干气混合物)开展FLASH、CCE、DL、PSAT等实验数据相态拟合，得到可以表征油气相态特征的状态方程；
步骤二，计算液化气与干气组成的1mol富气在地层压力、温度条件下的地下体积和对应的地面标准状况(1atm，20摄氏度)下体积；
步骤三，计算地层压力、温度条件下1mol原油与富气混合物的富气地下体积；
步骤四，应用拟合的PVT状态方程将原油与富气混合物闪蒸计算转换至地面条件，计算1mol混合物中分离出的气体地面标准状况体积，由于产出气中含有从原油中抽提出来的轻质组分，因此该产出气体积不能简单等于溶解气与注入富气体积之和；
步骤五，计算原油与富气混合物闪蒸至地面标准状况条件时的气油比；
步骤六，求取第四步中分离出的气体地面标准状况体积与第3步中计算的富气地下体积之间的体积系数，并与第五步计算的气油比建立统计模型；
步骤七，将现场计量的产出气体积和气油比折算至标准状况下；
步骤八，已知生产气油比，通过第六步中建立的气油比-体积系数统计模型，求得体积系数，产出气体积乘以体积系数便可以求得产出富气的地下体积，从而求得富气回采率。
作为优选的技术方案，所述地面标准状况下的压力为1atm，温度为20摄氏度。
作为优选的技术方案，所述步骤三中液化气与干气组成的富气为1mol或2mol或3mol或4mol。
作为优选的技术方案，所述步骤四中液化气与干气组成的原油与富气混合物为1mol或2mol或3mol或4mol。
作为优选的技术方案，所述步骤六中，第一体积系数的计算方法为：
第一体积系数＝富气地下体积/分离出的气体地面标准状况体积。
作为优选的技术方案，所述步骤六中统计模型的建立方法为：根据不同的原油与富气的混合气中原油和富气的摩尔百分比建立第一体积系数与生产气油之间的对数关系，获取统计模型。
作为优选的技术方案，原油与富气的混合气中原油和富气的摩尔百分比59.1:40.9、41:59、37.1:62.9、35.2:64.8、34.8:65.2的对数关***计模型分别为式1～式5，式中x为生产气油，y为第一体积系数；
y＝1.1119ln(x)-3.2786 式-1
y＝1.4826ln(x)-4.4748 式-2
y＝1.4809ln(x)-4.4786 式-3
y＝1.4920ln(x)-4.5219 式-4
y＝1.5002ln(x)-4.5501 式-5
作为优选的技术方案，所述步骤五中，运用闪蒸法计算获得原油与富气混合物闪蒸至地面标准状况条件时的气油比。
作为优选的技术方案，所述地层原油按照组分属性相近原则和小的摩尔分数组分归并原则进行划分。
作为优选的技术方案，所述地层原油划分成8个组分。
本发明是以PVT相态分析为基础，通过实验数据相态分析建立气油比与体积系数统计学模型，在已知矿场产出气量情况下，便可以快速计算对应的产出富气地下体积，从而求得富气回采率。该方法解决了矿场回采率计算需要通过产出气组分色谱实验分析，误差大、成本高、耗时长的问题，具有较强的推广与应用价值。
有益效果在于：
本发明针对现有技术存在的缺点，提出了一种基于流体相态闪蒸分析的富气回采率计算方法，该方法无需开展色谱分析实验，避免了取样点变化给实验结果带来的影响；方法简单易懂，使油藏工程师不依赖实验结果，能够快速、准确的分析富气回采率；统计模型构建好后，可在油藏注气开发的全周期应用，节约实验分析成本。本发明具有较强的推广与应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明中的富气驱过程中富气回采率计算算法实现流程图；
图2为本发明中的CCE实验液相密度变化曲线；
图3为本发明中的CCE实验液相相对体积变化曲线；
图4为本发明中的DL实验液相密度变化曲线；
图5为本发明中的DL实验GOR变化曲线；
图6为本发明中的IV区地层原油P-T相图；
图7为本发明中的生产气油比与产出气体积系数关系图(59.1:40.9)；
图8为本发明中的生产气油比与产出气体积系数关系图(41:59)；
图9为本发明中的生产气油比与产出气体积系数关系图(37.1:62.9)；
图10为本发明中的生产气油比与产出气体积系数关系图(35.2:64.8)；
图11为本发明中的生产气油比与产出气体积系数关系图(34.8:65.2)；
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
富气驱过程中富气回采率计算算法的技术实现方案如下：
步骤一，首先对地层原油与注入富气(液化气与干气混合物)开展FLASH、CCE、DL、PSAT等实验数据相态拟合，得到可以表征油气相态特征的状态方程；
步骤二，计算液化气与干气组成的1mol富气在地层压力、温度条件下的地下体积和对应的地面标准状况(1atm，20摄氏度)下体积；
步骤三，计算地层压力、温度条件下1mol原油与富气混合物的富气地下体积；
步骤四，应用拟合的PVT状态方程将原油与富气混合物闪蒸计算转换至地面条件，计算1mol混合物中分离出的气体地面标准状况体积，由于产出气中含有从原油中抽提出来的轻质组分，因此该产出气体积不能简单等于溶解气与注入富气体积之和；
步骤五，计算原油与富气混合物闪蒸至地面标准状况条件时的气油比；
步骤六，求取第四步中分离出的气体地面标准状况体积与第3步中计算的富气地下体积之间的体积系数，并与第五步计算的气油比建立统计模型；
步骤七，将现场计量的产出气体积和气油比折算至标准状况下；
步骤八，已知生产气油比，通过第六步中建立的气油比-体积系数统计模型，求得体积系数，产出气体积乘以体积系数便可以求得产出富气的地下体积，从而求得富气回采率。
图1为富气驱过程中富气回采率计算算法实现流程图。流程图表明，本发明通过油藏流体与注入富气的PVT相态拟合，获得能够表征地层流体相行为特征的PVT状态方程；以PVT状态方程为基础，通过闪蒸相态分析计算液化气与干气组成的富气在地层压力、温度条件下的地下体积和对应的地面标准状况下体积，以及地层压力、温度条件下原油与富气混合物的富气地下体积；应用拟合的PVT状态方程将原油与富气混合物闪蒸计算转换至地面标准状况条件，计算混合物中分离出的气体地面标准状况体积和气油比；求取分离出的气体地面标准状况体积与富气地下体积之间的体积系数，并与气油比建立统计模型；将现场计量的产出气体积和气油比折算至标准状况下；已知生产气油比，通过建立的气油比-体积系数之间的统计模型，求得体积系数，产出气体积乘以体积系数可以求得产出富气的地下体积，从而求得富气回采率。该方法解决了矿场富气回采率计算需要通过产出气组分色谱实验分析，误差大、成本高、耗时长的问题，具有较强的推广与应用价值。下面以扎尔则油田富气驱为例，详细阐述本发明的实现方案。
流体组成及拟组成划分：
根据实验提供的地层油流体组成，按照组分属性相近原则和小的摩尔分数组分归并原则进行划分，划分出8个拟组分(表1)。
表1 Z-IV区复配地层油组分及拟组分表
室内相态实验拟合：
通过调整状态方程参数，使流体样品的计算结果与实验观察值更加趋于一致，最终确定能够代表油藏流体性质的状态方程。拟合主要调整状态方程中各拟组成的临界压力、临界温度、ΩA、ΩB等参数。拟合过程中，需要拟合的实验有三个FLASH闪蒸实验、CCE恒组成膨胀实验、DL多级脱气实验，拟合参数主要包括饱和压力、原油密度、气油比、相对体积等。
FLASH实验拟合：本次闪蒸实验得到的一次脱气气油比为56.8m3/m3，脱气地面原油密度0.795g/cm3。拟合后得到的计算气油比为56.8m3/m3，脱气地面原油密度0.792g/cm3。
CCE实验拟合：恒组分膨胀实验在地层温度83.9℃下进行，测定了地层油的体积系数、密度等参数随压力的变化关系。实验测得原油饱和压力为100.9atm(绝对压力，下同)，相态拟合饱和压力为100.9atm。实验测得原油在饱和压力下密度0.7177g/cm3，拟合计算值为0.7189g/cm3，误差为0.2％。实验测定值与计算值对比关系见表2及图2～3，结果表明，相态拟合后计算值与实验测定的结果误差较小。
表2 CCE实验测定值与计算值对比表
DL实验拟合：本次多级脱气实验进行了7级脱气压力实验，通过相态拟合，得到计算值与实验观测值的对比关系。原油密度、GOR等重要参数拟合程度较好。实验测定多级脱气最终气油比为62.4m3/m3，模拟结果为63.2m3/m3，误差为1％。实验测定值与计算值对比关系见表3及图4～5，结果表明，相态拟合后计算值与实验测定的结果误差较小。
表3 DL实验测得指标与计算值对比表
通过以上三个实验主要实验指标的拟合，建立的流体***能够反映扎尔则油田IV区油藏的流体性质，最终可以得到油藏的流体P-T相图(图6)。
气油比—体积系数统计模型的建立：
闪蒸法求取体积系数：首先需要说明的是，本发明所指体积系数为富气与原油混合物中富气地下体积与混合物闪蒸至地面标准状况时分离出的气体体积之间的比值。通过状态方程闪蒸计算可以得到液化气与干气组成的1mol富气在地层条件下的体积和对应的地面标准状况(1atm，20℃)体积(表4)。将不同组成的富气与原油以一定比例混合，模拟地层中原油与富气的接触过程，地层条件下1mol原油与富气混合物中富气地下体积＝1mol富气地下体积×富气所占混合物摩尔比，表5～9为不同组成富气与原油以不同比例混合时的1mol混合物中富气地下体积。
应用拟合的状态方程将不同组成富气与原油以不同比例混合时的1mol混合物闪蒸计算转换至地面标准状况，计算1mol混合物中分离出的气体地面标准状况体积(表5～9)，由于产出气中含有从原油中抽提出来的轻质组分，因此该产出气体积不能简单等于溶解气与富气体积之和。
从而可以求得不同组成富气与原油以不同比例混合时，富气地下体积与产出气标准状况体积之间的体积系数：
体积系数＝富气地下体积/产出气标况体积
表4 1mol不同组成富气标况、地下体积
表5富气与产出气体积系数(富气L:G摩尔比为59.1:40.9)
表6富气与产出气体积系数(富气L:G摩尔比为41:59)
表7富气与产出气体积系数(富气L:G摩尔比为37.1:62.9)
表8富气与产出气体积系数(富气L:G摩尔比为35.2:64.8)
表9富气与产出气体积系数(富气L:G摩尔比为34.8:65.2)
统计模型的建立：计算原油与富气混合物闪蒸至地面标准状况条件时的气油比(表10)，与体积系数绘制如图7～图11关系图，观察发现气油比与体积系数之间满足对数关系，统计模型的拟合精度达到90％以上，符合工程技术要求。混合气摩尔百分比59.1:40.9、41:59、37.1:62.9、35.2:64.8、34.8:65.2的对数关***计模型分别为式1～式5，式中x为生产气油，y为体积系数。
y＝1.1119ln(x)-3.2786 式-1
y＝1.4826ln(x)-4.4748 式-2
y＝1.4809ln(x)-4.4786 式-3
y＝1.4920ln(x)-4.5219 式-4
y＝1.5002ln(x)-4.5501 式-5
表10不同富气组成闪蒸气油比与体积系数表
模型准确性检验：
注入富气检验：为了印证所建模型的正确性，对注入井注入的地下体积和地面体积的矿场提供数据进行了对比分析，对比指标为富气在标准状况下的膨胀系数。如表11所示，不同富气组成的膨胀系数拟合误差在10％以内，满足矿场应用的需要。
表11注入富气膨胀系数拟合精度分析
回采率计算：选取扎尔则油田一注一采富气驱先导试验的开发特征计算富气回采率。表12为一注一采井组三个阶段的注采情况，根据注入富气的摩尔组成，选取模型1、2、3分别计算三个阶段的体积系数，分别为4.26×10-3、4.29×10-3、5.68×10-3，已知体积系数由阶段产气量分别计算三个阶段产出富气的地下体积分别为82.48rm3、287.21rm3、405.06rm3，从而可以得到三个阶段的富气回采率分别为56.57％、59.89％、72.73％，平均回采率63.07％。
矿场通过色谱分析计算得到三个注气阶段的平均回采率为59.71％，本发明与矿场结果的误差为5.62％，计算精度满足矿场需要。
表12矿场富气驱注采数据
表13富气回采率计算结果
本发明实施例提供的富气驱过程中富气回采率计算的方法，通过油藏流体与注入富气的PVT相态拟合，获得能够表征地层流体相行为特征的PVT状态方程；以PVT状态方程为基础，通过闪蒸相态分析建立生产气油比与产出气地面标准状况体积与富气地下体积之间的体积系数的统计模型；在已知矿场产出气量情况下，便可以快速计算对应的产出富气地下体积，从而求得富气回采率。该方法解决了矿场回采率计算需要通过产出气组分色谱实验分析，成本高、耗时长的问题，具有较强的推广与应用价值。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，其特征在于，
该方法包括以下步骤：
步骤一，首先对地层原油与注入富气开展FLASH闪蒸实验、CCE实验、DL实验和PSAT实验获得的实验数据相态拟合，得到可以表征油气相态特征的PVT状态方程相关系数；
步骤二，计算液化气与干气组成的单位富气在地层压力、温度条件下的地下体积和对应的地面标准状况下体积；
步骤三，计算地层压力、温度条件下单位原油与富气混合物的富气地下体积；
步骤四，应用拟合的PVT状态方程将原油与富气混合物闪蒸计算转换至地面条件，计算单位原油与富气混合物中分离出的气体地面标准状况体积；
步骤五，计算原油与富气混合物闪蒸至地面标准状况条件时的气油比；
步骤六，求取所述步骤四中分离出的气体地面标准状况体积与所述步骤三中计算的富气地下体积之间的第一体积系数，并与所述步骤五中计算的气油比建立统计模型；
步骤七，将现场计量的产出气体积和气油比折算至标准状况下；
步骤八，已知生产气油比，通过所述步骤六中建立的气油比-体积系数统计模型，求得第二体积系数，产出气体积乘以第二体积系数便可以求得产出富气的地下体积，求得富气回采率；
所述步骤六中，第一体积系数的计算方法为：
第一体积系数=富气地下体积/分离出的气体地面标准状况体积；
所述步骤六中统计模型的建立方法为：根据不同的原油与富气的混合气中原油和富气的摩尔百分比建立第一体积系数与生产气油之间的对数关系，获取统计模型。
2.根据权利要求1所述的一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，其特征在于，所述地面标准状况下的压力为1atm，温度为20摄氏度。
3.根据权利要求1所述的一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，其特征在于，所述步骤三中液化气与干气组成的富气为1mol或2mol或3mol或4mol。
4.根据权利要求1所述的一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，其特征在于，所述步骤四中液化气与干气组成的原油与富气混合物为1mol或2mol或3mol或4mol。
5.根据权利要求1所述的一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，其特征在于，原油与富气的混合气中原油和富气的摩尔百分比59.1:40.9、41:59、37.1:62.9、35.2:64.8、34.8:65.2的对数关***计模型分别为式1~式5，式中x为生产气油，y为第一体积系数；
。
6.根据权利要求1所述的一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，其特征在于，所述步骤五中，运用闪蒸法计算获得原油与富气混合物闪蒸至地面标准状况条件时的气油比。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，其特征在于，所述地层原油按照组分属性相近原则和小的摩尔分数组分归并原则进行划分。
8.根据权利要求7所述的一种富气驱过程中富气回采率的计算方法，其特征在于，所述地层原油划分成8个组分。
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