一种预测超高压气藏压缩因子的新方法

天然气压缩因子的实验测定费用昂贵且耗时长,而应用经验关联式和状态方程求解又复杂且适用范围受限,计算精度和实用性难以确定。为此,根据Standing Katz天然气压缩因子图版,结合收集到的近1 000个实验数据点,采用最小二乘法拟合建立了高压天然气压缩因子的解析模型。与DPR、DAK、Brills、Ehsan等具有代表性的经验关联式和SRK状态方程的计算结果进行对比,所建模型计算得到的气藏压缩因子在高压及超高压条件下具有较高的精度,可满足工程计算的要求。     

油气燃料临界燃烧和超临界燃烧的基础理论

利用热力学基本定律和常用状态方程vdW EOS、RK EOS、SRK EOS、PR EOS及PG EOS，对CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₈H₁₈、C₁₆H₃₄等的临界温度、临界压力、临界比容三者之间的相互关系进行了理论计算。还计算了He、H₂、N₂、O₂、CO、CO₂和水蒸气等的物性参数，并分别与其临界试验参数进行了对比分析。结果表明：理想气体状态方程PG EOS得到的结果最差，它对这些物质临界压力计算的平均误差高达260%以上，对临界温度计算的平均误差也在72%以上；而PR EOS得到的结果最好，且对临界温度计算的平均误差不足0.2%，最大误差在0.6%以下，对临界压力计算的平均误差则小于0.8%；其余EOS对物质临界参数的描述则介于二者之间。其中：vdW EOS对这些物质临界压力描述的最大误差在60%以上，平均误差在14%以上；RK EOS和SRK EOS对临界压力描述的最大误差均在13%以上，平均误差在2.6%左右，但SRK EOS对临界温度的总体描述要好于RK EOS。因此，PG EOS不能用来表述这些物质临界参数之间的相互关系，而PR EOS和SRK EOS可对这些物质临界参数之间的相互关系作出相对较好的描述。     

基于CPA状态方程的高压含硫天然气压缩因子计算方法研究

对于压力高于70 MPa的含H_2S天然气,其分子之间间距缩小,极性H_2S分子之间缔合作用增强,传统SRK、PR状态方程计算高压含硫天然气的压缩因子准确性有待进一步改进。基于压力3.72～97.58 MPa、H_2S体积分数0%～70.03%的154组压缩因子修正CPA(Cubic-Plus-Association)状态方程中H_2S与CH_4、CO_2分子间二元交互作用系数,综合评价SRK、PR、CPA状态方程对压缩因子的计算精度。结果表明,对于中低压含硫天然气(p35 MPa),采用PR方程精度最高,平均相对偏差为1.12%;对于高压及超高压含硫天然气(p35 MPa),CPA方程精度最高,平均相对偏差为-1.46%。进一步采用法国ST抗硫高压PVT仪测试了4种含硫天然气在70～131 MPa条件下的138组压缩因子实测值,验证了采用CPA状态方程对于高压含硫天然气压缩因子的计算精度。     

基于气体组成的天然气压缩因子计算方法

天然气压缩因子Z在天然气工程计算中是最重要的物性参数之一,其获取方法主要分为查Standing-Katz图法、实验法、状态方程计算法和经验公式法。前两种方法在使用上有很大的限制性,目前状态方程计算法和经验公式法的应用优势明显。对基于气体组成来求解压缩因子的AGA8-92DC、Piper-DAK、Piper-Mahmoud、Elsharkawy-DAK和Elsharkawy-Mahmoud方程进行了计算准确度评价。将这5个待评价的计算关系式写入Visual Basic 6.0,并使用113个酸性贫气压缩因子实测值对5个方程的计算值进行了对比分析。分析结果认为,对于低中压含碳贫气,AGA8-92DC方程的计算误差最小;对于低中压含硫含碳贫气,Piper-Mahmoud的计算误差较其他方程最小。此外还发现,当天然气温度升高时,5个方程的计算值误差较原来均有所减小。     

准确度更高的高含硫天然气压缩因子计算方法

目的 考查国内外不同状态方程计算结果的准确性。方法 通过python3.6编写了GERG-2008状态方程的软件模块,与AGA8-92DC、PR、SRK、CPA、BWRS等状态方程的计算结果进行对比分析,评估了不同状态方程对不同组成高含硫天然气压缩因子计算的准确性。结果 (1)对标准中规定的组成较简单的管输天然气,GERG-2008方程与AGA8-92DC方程的计算准确度基本相当,在天然气管输温度、压力范围内,两个方程的计算准确度均在0.10%以内;(2)基于331组高含硫天然气压缩因子实验数据的计算结果,GERG-2008方程准确度最高,偏差范围为0.31%～1.14%,平均偏差为0.67%,相比于AGA8-92DC提升了14.9%;(3)H₂S摩尔分数在0%～27%范围内,对于研究的几种状态方程的压缩因子计算方法,其准确度排序依次为：GERG-2008、AGA8-92DC、CPA、BWRS、SRK、PR。由于实验数据有限,现有研究大多是针对某种工况下的计算分析,其在更广的范围内计算准确性需要进一步验证;(4)ISO 20765-2:2015 Natural g...     

焦耳-汤姆逊系数计算方法研究

对气井井筒温度预测时所必需的焦耳－汤姆逊系数的计算方法进行进一步研究，推出了焦耳－汤姆逊系数计算公式，指出了计算焦耳－汤姆逊系数的关键在于定压下压缩因子对温度的偏导数。以立方型状态方程通式为基础，该通式中的系数取不同值可变为VDW、RK、SRK、PR方程，指出了定压下压缩因子对温度的偏导数。最后预测了不同压力、温度下甲烷的焦耳－汤姆逊系数，通过和实测值的对比，分析了产生误差的原因，给出了计算焦耳－汤母逊系数是选择状态方程的依据。     

快速计算N_2、空气和CO_2在地面和储层条件下压缩因子

气驱应用过程中,在注入气体积计算、泡沫驱中的泡沫密度计算及储层条件下气体PVT相态计算中,都需要对储层条件下气体的密度进行较为精确的计算。目前气体的热力学性质计算方法可分为图表法、状态方程法和拟合关联式法三类。由于采用拟合关联式法建立压缩因子的快速计算模型需要充足的压缩因子参考,而采用双自变量拟合方程,通过选取合适的n值,对N2、空气和CO2气体的压缩因子进行拟合计算,可取得较好的计算精度,该拟合方程可以直接应用于CO2溶解度模型中。     

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文章采用SRK和DPR理论计算模型并结合不同的校正模型，对四川罗家寨高含硫气田的罗7、罗9井，计算了80℃、103℃条件下压力在9.014～45.02 MPa范围内气体的偏差因子，并与实验测试的结果进行了对比分析。试验测试结果表明，酸性气体偏差因子变化规律与常规天然气相似；试验与计算结果对比表明，计算酸性气体的偏差因子时必须对其临界参数进行校正，否者计算结果偏小；SRK状态方程在计算酸性气体偏差因子时误差较大，DPR计算方法能够满足工程计算的要求；随着温度的升高，硫化氢和二氧化碳对于体系的压缩因子的影响越来越小。     

状态方程对页岩吸附甲烷等温线的影响

通过比较3种通用状态方程和1种经验方程计算的甲烷压缩因子,分别计算了4种状态方程的页岩吸附甲烷等温线,并与美国国家标准与技术研究院（NIST）的标准参考数据库计算的结果进行了对比。结果表明,不同状态方程计算的吸附等温线存在显著差异,状态方程对吸附量的影响在平衡压力低于4 MPa时较小,在中-高压力之后影响迅速增大,特别是压力高于13 MPa后,等温线形状发生了根本变化,这主要是由于不同状态方程计算的吸附增量在中-高压力之后差距越来越大所致,而在低压力条件下这种影响较小。     

天然气热值的计算

热值是天然气质量的一项重要指标,本文介绍了在PC-1500电子计算机上用热化学方法计算天然气的理想热值,用RK和PR状态方程计算压缩因子,可算出在1atm下、0～35℃范围内的天然气实际热值,并与文献引用值作了比较。     

一个四次状态方程的改进

通过改进一个四次状态方程(Yun et al.,Fluid Phase Equilibria 187-188,275-298(2001))的参数计算方法,将其参数关联为物质临界参数和偶极矩的函数。维持了原方程简介形式并扩大了原方程的使用范围,使方程在计算极性物质汽液平衡及饱和热力学性质时不再需要特定常数,而是使用具有预测性的通式。     

CO2气体物性参数精确计算方法研究

压力和温度对CO2气体的物性参数影响较大,尤其在靠近临界区域附近。利用Span-Wagner（S-W）状态方程计算了CO2气体在不同状态条件下的密度、定压热容、定容热容等参数,与现有文献报道的实验值进行对比,其误差范围在2%以内。利用计算精度较高的P-R状态方程,对CO2气体的密度进行了计算,并给出了计算误差,与S-W状态方程计算误差相比,P-R状态方程计算误差较大,最大值高达11%以上,不能满足工程计算要求,而S-W状态方程计算误差仅在0.5%以内。S-W 状态方程将为CO2气井生产、CO2提高采收率等井筒温度和压力精确预测提供基础。     

A Parametric Methodology in Tuning the Peng-Robinson (PR) Equation of State for Gas Condensate Systems

A tuned equation of state (EOS) is used in reservoir engineering for the evaluation of gas and condensate reserves, desired production methods, and facilities for field development. Publications show that the two most widely used sets of parameters from the EOS that are tuned are the binary interaction coefficient (BIC) with the critical properties and acentric factor or BIC and the constants called the omegas (Ωs). A volume shift parameter (VSP) can also be used in cubic EOS as a tuning parameter to correct for the prediction of liquid density. However, the open literature does not demonstrate if the VSP could be used with one or both parameter sets. In this study, the Peng-Robinson EOS was tuned and tested to predict constant volume depletion (CVD) data for six gas condensate samples. The two sets of tuning parameters were used with and without the VSP. Our parametric study demonstrated that the VSP should not be applied with the Ωs when tuning the Peng-Robinson EOS. With weight factors of 1 for liquid volume and 10 for gas compressibility, without the VSP, the Ωs give better prediction of CVD data than the critical properties and acentric factor even with the VSP included. This tuning technique with one regression step showed consistency in tuning the Peng-Robinson EOS with the Ωs and could be used for simulation studies of gas condensate systems.     

Prediction of Density and Solubility Parameter of Heavy Oils and SARA Fractions Using Cubic Equations of State

Abstract

In this research, the density of the components of some crude oil samples, analyzed based on the Saturates, Aromatics, Resins, and Asphaltenes (SARA) method, has been estimated by Peng-Robinson (PR), Soave-Redlikh-Kwong (SRK), and new equations of state (EOS). The obtained results from the New EOS have been compared with those values obtained by PR and SRK, which showed better compatibility with the experimental data available. Then, the density and the solubility parameters of a different crude oil sample were estimated by the New EOS.     

丙烯液相本体聚合反应体系的物性计算方法

通过再参数化PC-SAFT状态方程,建立了丙烯-氢气-聚丙烯体系各组分物性的计算方法。以文献数据为基准,利用Polym er P lus软件平台,分别得到了丙烯、氢气、聚丙烯纯组分的PC-SAFT方程的模型参数,包括链段数m、链段直径σ、能量参数ε/kB以及丙烯-氢气两组分相平衡的二元交互参数kij。结果表明,采用再参数化的PC-SAFT状态方程计算丙烯、氢气热力学性质的精度优于经典的Peng-Rob inson方程。     

气体在聚合物中的溶解度的模型研究

将PT状态方程应用到气体在聚合物中的溶解度计算,采用拟合纯聚合物PVT的方法,解决了PT状态方程用于聚合物时的参数问题,分别用与Flory Huggins的GE模型相结合的Wong-Sandler和vanderWaals混合规则来关联计算气体在聚合物中的溶解度,其计算结果平均相对误差分别为1 846%和6 784%。     

油气烃类体系完整P-T相图模拟计算

通过对油气烃类体系相平衡热力学理论模型的分析，建立了以摩尔质量等比例关系和体积等比例关系表示的油气烃类体系完整P—T(压力—温度)相图的模拟计算方法。运用该原理并结合状态方程，模拟计算了典型的凝析油气体系、挥发油气体系和黑油体系的两种表现式的完整P—T相图。所得相图形态可直观地给出不同类型油气相态特征，不仅可为石油工业油气藏类型识别、开发阶段预测以及油气分离工艺设计等提供依据，而且在理论研究上还可用于评价状态方程对不同油气烃类体系的适应程度，检验烃类体系一状态方程模型一流体热力学参数场之间的热力学一致性。