商业软件计算异常高压气井偏差因子的适用性评价_王发清.pdf

2020年第11期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-01-05修回日期 2020-01-06 第一作者简介 王发清 （1975-） ， 男汉族， 湖北孝感人， 高级工程师， 现从事石油工程软件的应用与研究工作。 商业软件计算异常高压气井偏差因子的适用性评价 王发清*， 任今明， 王方智， 兰美丽， 周行文 （中国石油塔里木油田公司, 新疆 库尔勒 841000） 摘要 在气藏储量和气井产量预测、 生产动态分析以及井筒垂直管流计算中， 都要用到气体的偏差 因子。采用四款商业软件 （PIPESIM 2012、 PROPSER 13.0、 PVTp 10.0、 Multiflash 4.1） ， 利用塔里木盆 地克深气田的18口井共159个温度压力数据点， 评价了其在拟对比压力高于15时的适用性。发现 经验关联式方法中 软件PROSPER 13.0的平均相对误差为2.60， 远低于软件PIPESIM 2012的误 差， 为16.49。对比不同状态方程的计算结果发现， SRK方程明显优于PR方程； 并且两种软件 （PVTp 10.0和Multiflash 4.1） 用同一状态方程计算得到的平均相对误差接近。 关键词 软件计算； 异常高压； 偏差因子； 精度； 塔里木盆地 中图分类号 TE3 文献标识码 A 文章编号 1004-5716 （2020） 11-0068-03 近年来， 国内外相继发现了大量的异常高压气藏 和凝析气藏， 且多个气藏还是高温气藏。塔里木盆地 已经发现的克深、 大北、 迪那等超高压气藏， 兼具有地 层温度高和组分变化大等特点。其中天然气的偏差因 子 （Z） 是气藏工程中的一项极为重要的参数。它广泛 应用于气藏储量和产量预测、 生产动态分析以及井筒 垂直管流计算中[1]。求取天然气偏差因子的常用方法 有实验测定法、 经验关联式法和状态方程法。各种经 验关联式形式复杂， 且适用条件仅仅为拟对比压力 （Pr） 小于15[2]， 给异常高压气藏偏差因子的计算带来了 不确定性。 商业软件由于其操作的简易性和在现场应用的普 遍性， 也常被用来求取气体的偏差因子； 其能否适用于 拟对比压力大于15， 鲜有文献报道。为便于现场石油 工作者提高偏差因子的计算精度， 也为了让科研人员 了解国外最新的进展。本文利用塔里木盆地克深气 田， 18口井共计159个温度压力数据点， 采用成熟的4 款国外软件计算比较了经验关联式法、 SRK和PR状态 方程法， 在拟对比压力高于15时预测气体偏差因子的 适用性。 1软件求取偏差因子的步骤 1.1经验关联式法 目前常用的经验关联式法有 Papay 法、 Cranmer 法、 BB法、 DAK法、 HTP法、 李相方法和张国东法。本 文用两款国外商业软件 （PIPESIM 2012与PROPSER 13.0） ， 分别计算了所有 159 个温度压力点的偏差因 子。各软件的计算步骤分别为 对于软件PIPESIM 2012， 首先建立任意一个井模 型或者地面管线模型； 然后从下拉式主菜单Setup中选 择Engine Option， 在弹出的对话框中输入 tprint pres- sure （1061.5,421.5）bara 和 tprint temp （136.2）C 这 两行关键字指令； 运行软件后， 在Reports→Output File 文件中即可找到Gas Z Factor。 对于软件PVTp 10.0， 首先选择PVT→ Da- ta， 在弹出的对话框中分别输入天然气比重等数据后， 点击 Calculate 按钮； 在 Data Points 中， 选择 User Se- lected这个圆点按钮； 输入欲求取的温度压力值后， 单 击Calculate即可完成计算。 1.2状态方程法 状态方程也可用于计算真实气体的偏差因子。在 石油行业中常用的状态方程有SRK、 PR、 RK和VDW 状态方程[3]。本文评价的2个状态方程分别是SRK和 PR方程； 使用的两款国外商业软件分别是PVTp 10.0 和Multiflash 4.1。 对于软件PVTp 10.0， 点击Options→Option； 在弹 出的对话框上， 在Eq. of State组合框即可完成状态方 程的选择； 然后选择 Calculation→Constant Composi- tion Expansion进行偏差因子的计算。 68 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 对于软件 Multiflash 4.1， 单击 Select→Model Set 便可完成状态方程的选择； 然后点击 Table→Pros- per.可进行多组温度压力点的偏差因子的批量计 算。 2不同软件计算结果的比较 克深气田地处新疆南天山库车山前地区， 具有埋 藏深 （6500～8000m） 、 构造高陡（30～50） 、 储层巨厚 （300～650m） 、 超高压 （116～128MPa） 等特点， 气田储 层中深处的温度为174.42℃[4]。 用该气田的18口井， 159个温度压力点对应的实测偏差因子值， 作为样本数 据， 计算了四款商业软件在拟对比压力大于15时的平 均相对误差， 并以此作为评估其适用性的依据。图1为 该气田实测的159个偏差因子与拟对比压力关系。从 图1中可以看出 图1克深气田偏差因子与拟对比压力关系 （1） 异常高压气藏的偏差因子在1.35～1.92。与文 献[5-6]报道的值1.44～1.97基本吻合； （2） 同一拟对比温度下， 随着拟对比压力的增加， 偏差因子呈近乎线性地增长。翼光等分析认为， 异常 高压下气体的偏差因子与拟对比压力是呈线性关系 的， 并用气体的分子运动论和流体的状态方程理论进 行了论证[6-7]。 评估中所用的18口井的组分部分组成见表1。表 2给出了不同软件的计算误差。由表2分析可得出如 下2点结论 （1） 用经验关联式计算偏差因子时， 应该选用软件 PROSPER 13.0， 其平均相对误差较PIPESIM 2012小 一个数量级； （2） 用状态方程计算偏差因子时， 宜采用SRK方 程。这一结论， 得到了两款软件 （PVTp 10.0和Multi- flash 4.1） 的验证。 3结论与认识 利用塔里木盆地克深气田18口井159个数据点， 评价了4款国外商业软件在预测拟对比压力大于15时 的气体偏差因子的适用性， 得出了如下3点结论 （1） 在异常高压区， 同一拟对比温度下， 偏差因子 与拟对比压力呈线性关系。 （2） 用经验关联式计算偏差因子时， 宜选用软件 PROSPER 13.0。 组成 CO2 N2 CH4 C2H6 C3H8 iC4H10 nC4H10 iC5H12 nC5H12 C6H14 C7H16 C8H18 井1 0.340 0.850 87.500 7.530 1.490 0.300 0.310 0.120 0.090 0.140 0.380 0.950 井2 0.416 0.568 98.533 0.333 0.031 0.004 0.017 0.046 0.015 0.020 0.009 0.008 井3 0.855 0.841 97.571 0.553 0.039 0.006 0.012 0.078 0.009 0.014 0.005 0.017 井4 0.861 0.588 97.737 0.677 0.025 0.002 0.005 0.096 0.003 0.006 0.000 0.000 井5 0.654 0.551 98.227 0.391 0.056 0.013 0.042 0.022 0.026 0.018 0.000 0.000 井6 0.835 0.694 97.834 0.548 0.042 0.005 0.010 0.004 0.002 0.004 0.002 0.019 井7 0.610 0.926 97.958 0.475 0.023 0.002 0.004 0.001 0.001 0.000 0.000 0.000 井8 0.697 0.993 97.701 0.397 0.055 0.015 0.053 0.029 0.037 0.023 0.000 0.000 井9 0.561 0.825 97.939 0.589 0.042 0.006 0.010 0.004 0.002 0.004 0.001 0.017 表1克深气田18口井的部分气体摩尔百分组成 （3） 用状态方程计算偏差因子时， 应该采用SRK方 程。 参考文献 69 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 [1]王发清， 曹建洪， 杨淑珍， 等.深层电泵采油井井底流压计算 新方法[J].天然气与石油， 2018， 36 （5） 56-58. 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