高酸氣田天然氣偏差因子計算方法

黃德明 付德奎 胡 杰 陳琳琳

（1.中國石化中原油田普光分公司開發管理部，四川 達州 635000；2.中國石化中原石油管理局第七社區，河南 濮陽 457161）

0 引言

普光氣田投入開發初期，氣藏工程研究剛起步，亟須開展氣藏開發動態分析與儲量計算等方面的研究，以獲得準確的儲層流體參數。天然氣PVT高壓物性參數是高含H2S天然氣藏儲量計算、動態分析以及制定合理開發方案等的重要基礎數據，目前最好通過實驗室測定，但受工藝技術等因素限制，目前還未取得準確的實驗室數據，因此多采用狀態方程法和經驗公式計算法等方法獲得。目前計算壓縮因子的方法主要有狀態方程法、經驗公式法和圖版法等，大多用于常規天然氣，由于H2S的存在使臨界參數出現一定的偏差，因此常用的天然氣壓縮因子計算方法在計算高含硫天然氣壓縮因子時須對臨界參數進行校正，才能得到比較精確的數據。

1 優選方法

天然氣偏差因子的計算方法有狀態方程法、圖版法和經驗公式法。其中狀態方程法包括RK狀態方程、SRK 狀態方程和PR 狀態方程等，經驗公式法包括DAK方法、DPR方法、HY關系式、Cranmer 方法、BB方法、Papay方法等。這些方程和方法適用于非烴組分含量少的情況，當H2S、CO2等非烴組分含量較高時，需要對擬臨界參數進行校正，實際中常用Wichert 和Aziz 校正（W-A）、郭緒強（GXQ）校正、Car-Kobayshi-Burrows 校正。每一種方法都有自身的適用條件與精度，但對于諸如普光氣田這樣高含硫的氣體，在不知道采用哪種計算方法和酸氣校正方法的前提下，只能通過灰色關聯分析來選取適合普光氣田實際情況的求取方法。

1.1 關聯度的計算公式

灰色關聯分析是一種多因素統計分析方法，它是以各因素的樣本數據為依據，用灰色關聯度來描述因素間關系的強弱、大小和次序。如果樣本數據列反映出兩因素變化的態勢一致，它們之間的關聯度較大；反之，則關聯度小。與傳統的多因素分析方法相比，該方法對數據要求低并且計算量小[1-3]。

關聯度的計算公式為：

式中，i，j為大于1的整數；分辨系數ρ在（0，1）內取值，一般情況下式（3）得出的數據多在（0.1，0.5）取值，ρ越小越能提高關聯系數間的差異；關聯系數εij是不超過1 的正數，Δij越小，εij越大，它反映第i個比較樣本xi與參考樣本x0在第j指標的關聯程度。

1.2 優選偏差因子計算方法

以普光氣田PX井的流體參數為計算依據，將灰色關聯分析方法對DAK 法、DPR 法、HY 法、Cranmer 法四種迭代方法，BB 法、Papay 法兩種直接計算方法的計算結果與實驗室數據進行關聯度計算，得出關聯度大的方法即為最好的計算方法。

PX 井原始氣藏溫度為120℃，原始氣藏壓力為55.1 MPa，硫化氫含硫量為215 g／m3。在原始地層條件下井流物組分組成見表1。PX井在60.0℃時實測流體偏差系數見表2。用3 種校正方法校正6 種經驗公式，得到校正后的PX井在60.0℃時的偏差因子（圖1～圖4）。

綜合圖2、圖3、圖4可以看出，Papay 法經各種方法校正后與實測值偏差較大；C-K-B 法相比W-A和GXQ 校正與實測曲線偏差較大，其次為GXQ 法；W-A法校正后除Papay曲線外，其余各曲線與實測值曲線能很好地重合。

表1 PX井井流物組成分析表

表2 PX井實測流體偏差系數表（60.0℃）

圖1 未經校正的偏差因子圖

圖2 經W-A校正后的偏差因子

圖3 經GXQ校正后的偏差因子圖

圖4 經CKB校正后的偏差因子圖

用上面介紹的3種校正方法，結合6種經驗公式與實測值進行關聯度計算（表3）。從表3 可以看出，DPR（W-A）法關聯度最高，為0.849；其次是BB（WA）法，為0.848。因此，該氣藏偏差因子的計算應該優選DPR（W-A）和BB（W-A）法，而DPR（W-A）是最優的計算方法。

2 實例分析

2.1 DPR（W-A）法計算

PX 井和PY 井是普光氣田已測實驗數據的2 口井，采用DPR（W-A）法計算其偏差因子，并與實測值進行對比分析，以檢驗該方法的正確性及準確性（表4、表5）。從表4 和表5 可以看出，DPR（W-A）法計算PX 和PY 兩口井誤差均比較小，該方法能很好地適用于普光氣田主體氣藏氣井偏差因子的計算。

2.2 分壓力段計算

在實際工作過程中，為了取得更貼近實際的研究結果，做了大量的計算和對比分析工作。由于在不同壓力段和溫度段，多組分高含硫天然氣表現出不同壓縮性質，因此通過多次對比發現，分4個壓力段分析，壓力段中關聯度的平均值最大時，取得的結果更理想。當地層壓力為9＜P＜25 MPa 時，選擇DPR（W-A）法；當25 ≤P＜36MPa時，選擇HY（WA）法；當36 ≤P＜44MPa 時，選擇HY（GXQ）法；當44.00 ≤P＜55.17MPa時，選擇DPR（GXQ）法。見表6。

表3 PX井6種方法關聯度對比表

表4 PX井DPR（W-A）法計算誤差表

表5 PY井DPR（W-A）法計算誤差表

用“分壓力段進行分析（60℃）”的計算方法計算PX井不同溫度段（75℃、90℃、105℃、120℃）的偏差因子，驗證此方法的正確性（表7）。從表7 可以看出，用該方法計算出PX井各溫度段偏差因子的相對誤差最大為0.625%，平均相對誤差為0.603%，誤差較小，能滿足工程要求。

將PX 井的“分壓力段進行分析（60℃）”方法推廣應用到PY 井不同溫度段（63℃、78℃、93℃、108℃、123℃），驗證該計算方法的正確性（表8）。從表8 可以看出，該方法計算出PY 井各溫度段偏差因子的相對誤差最大為2.547%，最小為0.607%，平均相對誤差為1.385%，誤差較小，能滿足工程要求。

表6 PX井關聯度分段平均值表（60℃）

表7 PX 井各溫度段計算偏差因子的誤差

表8 PY井各溫度段計算偏差因子的誤差表

3 結論

至此，優選出了兩種計算偏差因子的方法，即DPR（W-A）法和分壓力段法，兩種計算方法誤差都比較小。分壓力段法有其計算的優越性，但DPR（W-A）法計算過程簡單，因此推薦使用該方法來計算普光氣田主體氣藏氣井的偏差因子。

［1］孔蘭，梁虹，戴洪剛.基于灰色關聯法的喀斯特流域枯水影響因素分析［J］.水科學與工程技術，2007，1（4）.

［2］彭得兵，唐海，李呈祥，等.灰色關聯法在剩余油分布研究中的應用［J］.巖性油氣藏，2010，22（3）.

［3］黃炳光，付永強，唐海.模糊綜合評判法確定水驅油藏的水驅難易程度［J］.西南石油學院學報，1999，21（4）.