您好,欢迎来到意榕旅游网。
搜索
您的当前位置:首页高含硫气藏物质平衡方程通式的新推导

高含硫气藏物质平衡方程通式的新推导

来源:意榕旅游网
维普资讯 http://www.cqvip.com 断 块 油 气 田 第15卷第3期 FAUI II—BI』OCK 0IL&GAS FIELD 2008年5月 文章编号:1005-8907(2008)03—081—03 高含硫气藏物质平衡方程通式的新推导 卞小强 杜建芬 李明军 杨廷玉 邓生辉 (1、西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500; 2、川气东送建设工程指挥部工程技术部,四川达州635000;3.吐哈油田公司钻采院,鄯善838202) 摘 要 高含硫气藏是一种非常规的气藏,其物质平衡方程式与常规气藏物质平衡方程式有着一定的差异。高含硫气 藏存在元素硫的析出与沉积,而常规气藏物质平衡方程通式并没有考虑硫沉积现象,所以不能完整地描述和预测高含硫气 藏的开发动态。在考虑硫沉积等多种因素的基础上,从物质的量守恒角度推导出了高含硫气藏的物质平衡方程通式及压降 方程通式。最后,利用新建的高含硫气藏物质平衡方程通式计算出某一含硫气藏的地质储量及压降变化,分析引起误差的 原因,验证了模型的正确性和可靠性,为科学、安全、高效开发高含硫气田提供了一定的理论依据。 关键词 气藏 高含硫硫沉积 物质平衡压降方程 中图分类号:TE375 文献标识码:A New deriving method for general expression of material balance equation of gas reservoirs with higll sulfur content Bian Xiaoqiang(State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University, Chengdu 610500,China),Du Jianfen,Li Minejun,et a1. The gas reservoir with high sulfur content is a type of unconventional gas reservoirs.There are some diferences between the gas reservoir with high sulfur content and that without sulfur.There are the separation and deposition of sulfur in this type of gas reservoir.But the sulfur deposition do not be considered in the genaral expression of material balance equation of conventional gas reservoirs,which can not be used to describe and predict the production performance of gas reservoir of high sulfur content. Wherefore it is of an importance signiifcance to accurately derive the general expression of materila balance equation of high sulfer content.On the basis of considering sulfur deposition,the general expression of materila balance equation of gas reservoirs with high sulfur content and pressure decline formula are derived from mole conservation.Then geological reserves and pressure decline for the gas reservoirs with high sulfur content are calculated by means of the new equations and the cause of error is analyzed.Finally, the accuaracy and reliability of this method have been veriifde,which provides some theoretical reference for scientiifc development of the gas reservoirs of high sulfer content. Key words:gas reservoirs,high sulfur content,sulfur deposition,material balance,pressure decline formula. 近年来,四川东北部发现了越来越多的高含硫天 基本假设如下:①气藏温度在天然气开发过程中不发 然气藏。由于气藏温度在天然气开发过程中基本上不 生变化;②高含硫天然气在初始压力( )下饱和溶解 发生变化,而物质平衡方法只需要高压物性资料和实 元素硫;⑧气藏温度低于元素硫在气藏压力下的凝固 际生产数据 ,因此,物质平衡方法已成为气藏工程 点;(垒)析出的硫为固态且不随气流运移,即析出就沉积 动态分析的方法之一。由于硫的沉积,常规气藏物质平 在孑L隙中;⑤固态元素硫的密度不随压力变化,即为常 衡方程已经不能完整地描述高含硫气藏复杂的开发动 量;⑥忽略开发过程中储层的组分变化。 态。近年来,有学者从定容气藏出发,研究了高含硫气 当气藏投人开采后,地层压力将不断降低,硫在酸 藏的物质平衡方程 ],但没有实例说明方程的实用性。 气中的溶解度(R )也相应地降低,并析出固态硫。沉积 1假设条件 下来的硫将占据一定的孑L隙空间。因此,高含硫气藏的 高含硫气藏是非常规气藏,随着开发的不断进行, 收稿日期:2007一l1—3O;改回日期:2008一O1—31。 气藏压力将不断地下降,溶解在酸气中的元素硫也将 作者简介:卞小强,男,1979年生,在读硕士研究生,主要从事高 不断地析出并沉积,这种现象在近井区域尤其明显。 含硫气藏开发研究工作。E-maihbxqiang3210_88@163.tom。 81 维普资讯 http://www.cqvip.com

2008年5月 断 块 油 气 田 第l5卷第3期 物质平衡方程应该考虑元素硫沉积的影响。 其物质平 衡方程的基本形式为 nsi=nwp+n +ns (1) 2方程通式推导 2.1 气藏原始地下储量 由气体非理想状态方程可得,气藏原始地下储量 物质的量为 器=器 (2) 将气藏容积换算到地面标准条件下的体积为 G=Vo/B (3) 2.2开发过程中某一压力下的累积采出量 高含硫气藏累积采出井流物物质的量为 ㈩ 2.3沉积固态元素硫量 1982年,Chrastil提出了固体在超临界气体中的 溶解度公式[10]: Rs=ps kexp(a/T+b) (5) 而Roberts E“ 利用Chrastil的热力学模型,并结合 Brunner和Woll的实验数据n ,建立了硫在酸气中 溶解度的关联式: Rs=ps4exp(一0.4666/T一4.5711) (6) 又P = /ZRT (7) 所以Rs=( /ZRT) exp(-0.4666/T一4.5711)(8) 已知: Ams=Vg si— gRs (9) gs=(VgRsl—VgRs)ps (10) 忽略固体硫的压缩性,元素硫在气藏目前条件下 的体积为 Gs=Vs=(VsiRsl—V.Rs)Ps (11) 沉积固态元素硫物质的量为 ns= =—— M : :— M 【lZ 、 ‘J  2.4气藏剩余气量 当气藏采出一定气量后,气藏的压力从原始地层 压力下降到某个地层压力,气藏压降为△P(△P= 一 P)。对于高含硫气藏,气藏的孔隙体积会因压力的下 降而收缩,气藏中的束缚水体积会因压力的下降而膨 胀,水体中的水会因压力的下降而侵入气藏,固态硫也 会因压力的下降而析出沉积并且膨胀,以上诸因素均 减小了气藏的容积。 孔隙体积的减小量为 82 cp△P= (13) 其中 cp=啬 (14) 束缚水体积的膨胀量为 AV : C △P:一Vx,S, ̄C ,,AP. .(15) l一.) 由于气藏一般不采用注水开发,因此,气藏被水侵 量占据的孔隙体积即气藏的存水量为 △W。=W。一W (16) 考虑以上几个因素,剩余气量的地下体积为 Vg=Vgi—AVP—AV 一AW。一Gs (17) 即 一 AP一 )_Gs(18) 4-co=竿 告测式(18 写成 V =V i(1一C △ 一∞)一Gs (19) 从而得到气藏剩余气物质的量为 -,g (20)【zu) 2.5高含硫气藏物质平衡方程通式 联立式(1)一(4)、(12)、(19)和(20),得 虬一 + [ i 二 垒 二 2二 !]+ R  。ZRT  。g 二 ! (21) s 将式(3)代入式(21)并经整理后,得高含硫气藏物 质平衡方程通式为 一 兹 Bg 咫 ( 1 -C AP 一∞) 奇警=轰’等 开发过程中,任一压力下天然气的体积系数为 轰‘ ZT (24) 将式(22)--(24)变形,可得高含硫气藏物质平衡 方程通式的另一种表达式: CpBs -Gs +psZRTGs G: (25)5) 维普资讯 http://www.cqvip.com 第15卷第3期 卞小强,等:高含硫气藏物质平衡方程通式的新推导 2008年5月 P一互PscTG p+ GspsR T : Pi GB ̄ zi 量,m3;W 为气藏采出的水在地面条件下的体积,in。;Z r,26 , 、 。 』。 l一乙。‘ f, 』 8 Z Gs—G i(1一C △P一∞) 、~ 为气藏原始条件下天然气的偏差系数;Z为气藏目前 条件下天然气的偏差系数; 为天然气在标准条件下 的偏差系数;T为气藏的温度,K; 为标准条件下的 温度,K; gi为天然气在原始压力下的体积系数; 为 天然气目前压力下的体积系数; 为气藏侵入水的体 积系数;Cp为岩石孔隙体积压缩系数,MPa~;Cw为气 3实例分析 以四川I东北部飞仙关某高含硫干气气藏X为例 进行研究,气藏的组分及基本参数见表1。 表1 高含硫气藏×的组成及基本参数 组分 浓度/(mol・L-’) 基本参数 数据 H2S 11.3 /K 376.1 CO2 6.98 只/MPa 40.02 CH-80.61 (实测) 1.018 4 C2H6 0.04 C。/MPa-’ 1.2×10 N2 1.06 0 该气藏从2002年开始投产,至2006年底地层压 力下降到30 MPa,实测的Z=0.928 6,累积产气量为 16.02×108m。。利用推导的物质平衡方程及文献[14] 中的数据(ps=1 960 kg・m ;Ms=256 kg・kmol ),可以 得到计算的地质储量为89.75×10。in。。 综合地质资料、试井资料和测井资料等,该气藏飞 仙关实际地质储量是86.31×10。m3,计算值与实际值 相对误差为3.98%。可能的原因为:气藏开采后,随着压 力的下降可能有外来水进入地层,但计算时未考虑;气 藏原始条件下,束缚水饱和度很小,在计算时将其忽略。 通过以上分析可以得出,新建的高含硫气藏物质 平衡方程通式可以计算含硫气藏的地质储量及压降的 变化,并分析引起误差的原因,给气藏工程师们提供了 又一新的手段。 4符号说明 /7, i为气藏原始物质的量,kmol;凡 为累积产出井 流物物质的量,kmol;rt 为气藏剩余物质的量,kmol;rts 为气藏中沉积元素硫的物质的量,kmol;只为气藏的原 始地层压力,MPa;P为气藏的目前地层压力,MPa;尸s。 为地面标准条件下的压力;Vgi为气藏原始容积,in。;V 为目前条件下气藏的体积,in。;V。为岩石的孔隙体积, m3;V 为气藏原始束缚水的体积,in。;Vs为沉积的固 态元素硫在地层条件下的体积,in。;G为气藏地质储 量,m3;G。为气藏累积采出气量,in。;Gs为沉积的元素 硫折算到标准条件下的体积,m3;AV。为孔隙体积的减 小量,m3;AV 为束缚水体积的膨胀量,in。;△ 。为气 藏的存水量,m3;We为侵入气藏的边底水体积即水侵 藏中束缚水的弹性压缩系数,MPa ;C。为气藏容积压 缩系数,MPa~;尺 为气藏原始条件下硫在酸气中的溶 解度,g・in ;尺。为气藏目前条件下硫在酸气中的溶解 度,g・in ;P 为高含硫气藏天然气的密度,kg・in ;Ps为 固态元素硫的密度,kg・in ; 为天然气的分子量,kg・ kmol ;sM为固态元素硫的分子量,kg・kmol ;Arns为地 层沉积固态元素硫的质量,kg; 为地层束缚水的饱和 度;∞为气藏存水体积系数;尺为通用体积常数,R= 0.008 314 MPa・in。・(K・kmo1)~; 、口、b、d为通过实验确 定的经验系数。 参 考 文 献 [1] 陈元千.异常高压气藏物质平衡方程的推导及应用[J] 石油学报, 1983。4(1):45—53. [2] 马永祥.对凝析气藏物质平衡方程的研讨[J].石油勘探与开发, 1997,24(6):45-50. [3]陈元千,董宁宇.气藏和凝析气藏物质平衡方程式的新推导[J].断 块油气田,1999,6(3):24—28. [4] 陈元千.预测油田天然气可采储量的方法[J].断块油气田,1999, 6(1):18-25. [5]李传亮 油藏工程原理[M].北京:石油工业出版社,2005:120-134 [6] 陈元千,李鋈.现代油藏工程[M].北京:石油工业出版社,2004: 1 12—127. [7]李中华,鲁章成,张庆生.应用物质平衡法测试抽油井的环空拟液 面[J].断块油气田,1997,5(1):32—36. [8]付亚荣,马永忠,童立强.利用BP神经网络预测高含硫油井的硫 化物应力腐蚀[J].断块油气田,2000,7(1):47—50. [9]张勇,陈定明.高含硫气藏物质平衡方程的推导[J].石油地 质,2006,27(6):724—725. [10]Chrastil J.Solubility of solids and liquids in supercritieal gases[J]. The Journal ofPhysical Chemistry,1982,86(15):3016—3021. [11] Robeas B E.The effect of sulfur deposition OU gaswell inflow performance[A].SPE 36707,1996. [12]Brunner E,Woll W.Solubility of sulfur in hydrogen sulfide and sour  ̄ses[J].SPEJ,1980,20(5):377—384. [13]Brunner E,Place Jr M C,w0u W H.Sulfur solubility in sour gas[J]. JPT,1988,40(12):1587—1592. [14]Shuai X S,Meisen A.New correlations predict physical properties of elementla sulfur[J].Oil&GasJournal。1995,93(42):50-55. (编辑滕春鸣J 83 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- yrrf.cn 版权所有 赣ICP备2024042794号-2

违法及侵权请联系:TEL:199 1889 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务