挥发油非平衡相变对脱气影响的定量评价模型

为了定量评价非平衡相变对油气系统脱气的影响和准确确定不同采油速度下油气系统的泡点压力,以亨利模型为基础,考虑挥发油非平衡相变,建立了考虑压降影响的气体溶解度计算模型。利用变压器油和二氧化碳组成的油气系统在不同压降速度下进行脱气实验,分别测量非平衡相变和平衡相变状态下的脱气速度,经计算、拟合得到表征油气系统非平衡性的重量函数,最后计算出不同压降速度时的脱气速度和泡点压力,并定量评价非平衡相变对脱气的影响程度及泡点压力偏离程度。考虑油气系统非平衡相变模型的计算精度高于未考虑非平衡相变的亨利模型,计算结果表明,挥发油藏开发过程中,油气非平衡相变降低了油藏泡点压力,延缓了挥发油脱气进程,压力降落速度和压力降落幅度决定非平衡相变对脱气的影响程度:压力降落幅度越大、压力降落速度越大,非平衡相变对脱气影响越明显,泡点压力越低、脱气速度越小。     

凝析气平衡冷凝液量计算

根据相平衡理论和闪蒸计算,给出了根据井沆物组分计算不同压力温度条件下的液量的公式和详细的计算步骤,以吐哈油田一口凝析气井为例进行了凝析液量的计算。结果表明,计算结果与实测值接近,方法可行。     

多孔介质中凝析气液相变实验新方法研究

现有多孔介质相变实验方法的实验压力、实验温度偏低,不能反映油藏条件下凝析气的相变特点。根据凝析气组分随压力变化的原理,设计出研究油藏条件下凝析气相变的高温高压实验流程：采用气相色谱分析仪分析凝析气在岩心中发生反凝析相变后的流体组成,同时与该凝忻气在PVT筒的相态特征进行对比．认识多孔介质对凝析气相变的影响。用该实验流程研究的结果表明：随着压力的降低,岩心中的烃类气体作等温衰竭,当压力降至上露点时．开始有凝析液析出,凝析油气体系进入两相区;反凝析过程中随着压力降低．液相中重烃组分含量增加、轻烃组分减少．气相中则是轻烃组分增加、重烃组分减少;当压力继续降低时,对应的衰竭压力低于多孔介质中凝析油气体系的露点,且已经进入油气两相区．流体组成发生明显变化,气相中轻烃组分增加,液相中重烃组分增加;但是在PVT筒中则还处于单相气区．采出气体的组成未发生燹化。与现有相变实验方法相比．新方法具有可靠性高、精度高的特点。图3表l参6     

富凝析气近临界特征的试验研究

本研究应用无汞PVT相态实验装置测定了一个六组分烃类混合物和两个实际凝析气流体的监界点、近临界泡点和露点线,观察并记录了流体在近临界区的光学现象和异常的两次相变过程。在近临界区三种流体呈现红棕色,而不是文献所报导的二氧化碳的乳白色,这种区别可能是由于流体中含有较多的重质组分所致。实验发现富凝析气近监界光学现象与明确组分流体相比存在很大差异,即富凝析气在很宽的温度范围内均可观察到临界现象。此外,实验还发现六组分烃类流体和一个凝析气流体在温度高于临界温度时,恒质膨胀过程中发生两次反凝析露点变化,即露—露相变;在低于监界温度时也发生两次相变现象,即先出现露点后出现泡点,此时将很难区分原始流体是液体还是气体。据所掌握的资料看,本文是首次报道同一流体在温度高于100℃时,同时出现两次异常相变现象。     

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目前在研究凝析气的渗流和相态问题时，当地层压力降低到露点压力之后，采用的都是等温瞬时平衡的概念，而在凝析气井生产过程中，当近井带压力降至体系露点压力以下后，采用的都是等温瞬时平衡的概念，而在凝析气井生产过程中，当近井带压力降至体系露点以下，由于气相的高速流动，气液相并不充分接触，液相析出后运动滞后而逐渐沉积，部分液相组分会因高速气流夹带而呈气相运动一段距离后才变成液相析出，也就是说液相析出量的多少要受到平衡时间的影响。章从体系的强度性质出发，引往平衡时间因素建立非瞬时平衡相态描述方法。利用LHSS方程研究了凝析气井近井地带高速流动区在非瞬时相平衡条件下凝析液的析出和温降。结果表明，由于非瞬时平衡作用导致高速流动区液相析出量减少，近井带的凝析油动态饱和度比用瞬时平衡预测的低。     

基于非平衡热力学模型的管内沸腾过程模拟

为了更准确地模拟壁面沸腾过程,根据Lavievile非平衡热力学模型对沸腾流动的壁面热流率进行了划分,通过调节函数结合Sato模型修正了沸腾流动中的混合k ε模型,建立了同时适用于管内过冷沸腾与整体沸腾流动阶段的曳力模型。使用上述模型对环状竖直管内沸腾流动过程进行数值模拟,计算结果与实验值吻合,可以用来模拟整个管内沸腾流动过程。数值模拟显示,沸腾流动可以明显增大管壁的传热系数,但当管壁处蒸气体积分数超过06时,会出现传热恶化现象。     

凝析气管道输送泄漏监测技术

凝析气田在新勘探开采的油气资源中占较大的份额，凝析气管输技术在海洋、沙漠、滩海等条件恶劣的环境中已经得到了广泛应用，但随着输气管道使用年限的增长以及一些自然的和人为因素的影响，不可避免地会发生管道泄漏，从而造成环境污染。为此，基于凝析气在输送管道中的流动总处于慢瞬变流状态，根据气体管输的连续性方程、动量方程和混合能量方程，建立了凝析气管输模拟数学模型； 同时为了便于使用计算机实现实时模拟过程，对所建立的模型进行了简化处理，并设计了具体的计算思路；进而以管道SCADA系统实测两端运行参数为边界条件，根据凝析气管输瞬变流数学模型，建立了凝析气管道输送泄漏监测的方法。实例计算结果表明，所提出的方法是一种可行度很高的凝析气管输泄漏检测方法。     

含水汽凝析气体系相态特征研究

凝析气藏中的水汽对凝析气体系相态变化有重大影响。在对某含水汽凝析气体系相态实验分析的基础上,分析了水汽对凝析油气相态的影响,总结了含水汽凝析气体系的相态特征。水汽存在时相包络线所围面积增大,反凝析区面积增大,初始凝析压力增大;水的极性很强,会加快凝析油的挥发;在恒质膨胀与定容衰竭中含水汽凝析气体系和普通凝析气体系的反凝析液量与压力曲线会出现交点。普通凝析气体系和含水汽凝析气体系的相态特征有很大差异。同温度压力条件下,含水时的偏差系数总是小于不含水时的偏差系数值,随着压力的下降,含水时天然气采出率,凝析油累积采出率,井流物重质含量和闪蒸汽中重质含量都大于不含水时的采出量值。     

考虑非平衡现象的稠油井井筒压力温度计算模型

在预测井筒压力温度分布时,通常假设油气两相瞬时平衡,对于稠油油井,该假设会产生一定误差。为此,研究了油相中气体扩散规律,证实了稠油油井中存在明显的非平衡现象,根据质量、动量、能量守恒原理,导出了考虑非平衡效应的稠油井筒压力温度计算模型。实例计算验证表明,该模型能更准确地反映稠油油井井筒的流动规律,具有一定的工程应用价值。     

基于凝析气相变的凝析油聚集规律研究

在凝析气藏衰竭开发过程中，当压力低于露点压力时反凝析油会在井筒附近聚集，堵塞凝析气的渗流通道，降低气相有效渗透率，导致产能降低，且两相流动区和凝析油堵塞区将随着生产的延续不断向远井处扩展。根据Fevang和Whitson等对凝析油气的流动分区，利用物质平衡原理和拟稳态渗流理论，对凝析气藏衰竭开发过程中的3区变化规律进行了严格推导，得到凝析气藏衰竭开发过程的3区扩展模型。利用3区在凝析气藏中扩展和缩小的规律，能够准确预测凝析油气两相流动区和凝析油堵塞区变化规律，为正确评价凝析气井的产能提供理论依据。实例计算表明，新模型预测的3区扩展模型是正确的。     

高含水致密凝析气藏特殊相态变化

高含水致密凝析气藏具有储层低孔、致密、含水饱和度高的特征,在其开发过程中,当压力降低至露点压力以下,流体会发生复杂的相态变化,析出凝析油,形成油、气、水三相渗流,导致渗流阻力进一步增大。与常规凝析气藏相比,高含水致密凝析气藏开发过程中相态变化具有特殊性:(1)储层含水饱和度较高,水相会影响流体的相态变化;(2)由于储层致密、流体复杂,井底附近渗流阻力较大,压降漏斗陡峭,流体相态表现出强非平衡相态变化特征,这与常规凝析气藏平衡相变特征存在明显差异。基于室内PVT筒实验、长岩心驱替实验及非平衡相态理论,系统研究了高含水致密凝析气藏的相态变化特殊规律。研究结果表明:(1)水相会降低凝析气藏的露点压力,增大反凝析油饱和度;(2)凝析气藏存在"凝析滞后"现象,非平衡相变效应可降低凝析油饱和度;(3)针对受地层水影响较小的气井可增大生产压差采出更多的凝析油。针对特殊相变特征,研究结果可以为高含水致密凝析气藏开发过程中制定合理的生产压差提供依据。     

缓解凝析气井反凝析污染的非平衡压降法

凝析气藏衰竭开采出现反凝析污染,如果衰竭速度控制不当,将严重影响气井生产。采用非平衡压降"雾状"反凝析控制技术可以缓解这种影响。该技术利用凝析油析出之初、其呈雾状的非稳态状态时,通过提高天然气流速使反凝析油即时形成即时采出,实现地层压力低于露点压力时反凝析油始终无法形成连续相,保持高的凝析油传输能力,并通过延长雾状流压力窗口实现反凝析污染的有效控制。首先通过Мирзажанзаде的非平衡压降理论结合非平衡定容衰竭相态实验,揭示了衰竭速度与"雾状"反凝析的内在规律;然后开展不同压降速度（1 MPa/h、2 MPa/h、3 MPa/h和4 MPa/h）下的长岩心反凝析伤害实验及衰竭开采实验,综合分析不同衰竭速度下的雾状流压力窗口和反凝析控制效果。结果表明,压降速度越大,反凝析出的"雾状"凝析油颜色越深,在凝析气中悬浮时间越长,随高速气流产出量越多;当压降速度为4 MPa/h时,雾状流压力窗口为10.5 MPa （46.5~36.0 MPa）,储层反凝析污染改善效果最好,凝析油采收率最高,但对天然气采收率影响不明显。因此,综合考虑气井出砂和气窜情况,适当增大衰竭速度,有利于缓解近井地带反凝析污染,提高凝析油采收率。     

高含蜡凝析气流体的气-固相变特征

国内外近年在深部储集层发现越来越多高压地层流体。深部储集层温度很高，地层流体常出现反凝析现象，更重要的是，深部地层流体因含有大量重质烃类而出现气—固相交。采用固相沉积激光探测系统实测高压凝析气流体的固相沉积动态，结果表明固相开始沉积的压力随温度降低而升高。应用热力学原理对此现象进行了理论分析。图2参15     

一种凝析气藏相态恢复方法

对让纳若尔A层169井、大港千米桥板深7井、塔里木英买7井的凝析气样品在等容衰竭实验压降过程中的凝析气组分变化规律进行了分析,提出了一种直接相态恢复法。将该方法应用于让纳若尔凝析气藏相态恢复工作中,取得了很好的应用效果。对各级压力下相态恢复结果的对比表明,直接相态恢复法代表性好,可以作为一种有效的相态恢复方法得到应用,但是在应用过程中,原始地层压力不能下降较大,否则会影响恢复后流体的可靠性。     

凝析气液复杂渗流数学模型

为真实反映凝析气藏相变过程中流体的流动情况，需要考虑气、液相变作用及流-固热耦合对凝析气藏渗流规律的影响。引入相变产生的毛管力、界面阻力及非达西因子，建立表征凝析气藏多相高速流动相变特征的渗流方程，同时考虑气化潜热及流-固热耦合，推导出流-固热耦合能量方程，结合凝析气藏相变特征的传输方程，对速度场、温度场进行量化计算，从而合理描述流体渗流的特性和过程。利用该模型进行凝析气井复杂渗流规律研究，结果认为：凝析气相变对凝析气渗流的影响显著；流体与岩石颗粒温度在相变区都是先升后降，最终低于气藏原始温度，但岩石颗粒温度变化有滞后趋势；模型考虑界面张力、毛管力时预测的凝析气产能低，凝析油产能高。     

凝析气流体的复杂相态

近几年国内外发现的深部凝析气藏往往含有许多重质组分，使流体出现复杂的气、液、固三相相变，巨厚的凝析气藏流体表现出近临界特征，甚至出现异常的流体分布状态。根据实验研究，如果凝析气流体含蜡量较高，可分为4个明显不同的相变区域：①低温高压时呈气、固两相状态；②高温高压时呈单相气体状态；③低温较低压时气、液、固三相共存；④高温较低压时气、液两相平衡。高温高压条件下的凝析气流体具有偏差系数很大、界面张力很低等特殊性质，而水在高温储集层中很容易以蒸汽状态存在于气体中，由于水的含量较大，会对流体的性质产生明显影响，影响凝析气藏的储量评价，如果凝析水遇到酸性气体成为酸性水，将严重腐蚀生产设备。参33     

综合高速效应的凝析气藏流入动态

当井底压力低于露点压力时,凝析液在近井地带开始析出并不断聚集产生凝析油堵塞现象。因此,在制定凝析气井工作制度时,通常以控制生产压差为指导思想,往往忽略高速流动下凝析气液相变的非平衡特征。对于凝析气体系,当外界温压变化速度超过凝析气液的相平衡速度时,凝析气体系相变滞后,开始呈现非平衡特征,即凝析液的析出量随着压降速度的增加而减小。凝析气在向井筒流动的过程中,近井区高速流动使凝析气产生非平衡相变,凝析气在比较高的压降速度下流入井筒,使得凝析液来不及析出。在分析非平衡相变规律与近井地带凝析气渗流参数分布的基础上,评价凝析气液流动过程中的非平衡特征,给出了考虑非平衡相变的凝析液饱和度分布计算公式,并进行了产能预测结果对比。实例分析表明,可以通过适当放大生产压差,增加凝析气液相变非平衡特征,减小井筒附近的凝析液饱和度,提高气井产能与气藏开发效果。