孫仁遠(yuǎn) 戰(zhàn)永平 李愛(ài)芬 張?jiān)?張虎賁

(中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院 山東青島)

地層油PVT分析儀研制及其性能測(cè)試＊

孫仁遠(yuǎn) 戰(zhàn)永平 李愛(ài)芬 張?jiān)?張虎賁

(中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院 山東青島)

地層油PVT分析儀可以測(cè)量地層油的泡點(diǎn)壓力、溶解氣油比和體積系數(shù)等參數(shù),是油氣田開(kāi)發(fā)試驗(yàn)必需的實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備。為了滿足學(xué)生教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究的需要,在國(guó)內(nèi)外相關(guān)儀器調(diào)研的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)研制了地層油PVT分析儀,對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和性能評(píng)價(jià)。研究表明,地層油PVT分析儀功能完備,性能穩(wěn)定,測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好,操作方便,能夠滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究的需要。

地層油;PVT分析儀;性能測(cè)試

0 引 言

地層原油處于地層高溫、高壓下,且溶解有大量的天然氣[1],致使地層原油在地層條件下的性質(zhì)與地面條件下差別很大。地層油的高壓物性參數(shù)是評(píng)價(jià)油藏、制定油藏開(kāi)發(fā)方案、選擇油井工作制度和進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算等不可或缺的參數(shù),是油氣田開(kāi)發(fā)試驗(yàn)的主要測(cè)試數(shù)據(jù)。

地層油PVT分析儀可以測(cè)量地層油的泡點(diǎn)壓力、溶解氣油比和體積系數(shù)等參數(shù),是油氣田開(kāi)發(fā)試驗(yàn)必需的實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備。20世紀(jì)40年代,前蘇聯(lián)研制了含汞PVT分析儀。為了消除汞對(duì)人體和環(huán)境的危害, 20世紀(jì)80年代中期,加拿大DBR公司最先設(shè)計(jì)了無(wú)汞PVT分析儀。此后,美國(guó)RUSKA公司推出了黑油無(wú)汞PVT分析儀。20世紀(jì)90年代后期,法國(guó)的ST公司形成了可用于黑油、易揮發(fā)油、凝析氣、干氣測(cè)試的PVT分析儀。目前在我國(guó)使用較多的PVT分析儀有兩種,一種是BDR無(wú)汞PVT分析儀,一種是RUSKA無(wú)汞PVT分析儀。雖然其測(cè)量精度高、測(cè)量范圍大、自動(dòng)化程度高,但是其新開(kāi)發(fā)的一些由客戶提出思路或多種測(cè)試聯(lián)測(cè)及集多種功能于一身的儀器都存在著較大的缺陷,另外由于這些國(guó)外公司(除個(gè)別公司具有一些維修能力外)在中國(guó)國(guó)內(nèi)都沒(méi)有維修力量,儀器一旦出故障都需要原廠來(lái)人維修,維修周期長(zhǎng),而且進(jìn)口設(shè)備價(jià)格很高,不能滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。

在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了PVT分析儀的測(cè)量流程,制定了研制的技術(shù)路線,成功地研制了地層油高壓PVT分析儀,并對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 儀器構(gòu)成及性能指標(biāo)

地層油高壓PVT分析儀主要組成如圖1所示。PVT分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)為:電源電壓:380 V;額定功率:5 kW;工作壓力:30 MPa;工作溫度:室溫95℃。

圖1 PVT分析儀示意圖

2 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)按照有關(guān)地層原油高壓物性及地層流體高壓物性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)[2、3]進(jìn)行。

2.1 地層油泡點(diǎn)壓力的測(cè)量

測(cè)量步驟如下:

1)粗測(cè)泡點(diǎn)壓力

將地層油樣轉(zhuǎn)到PVT筒中,保持油樣在地層溫度和地層壓力下。從地層壓力開(kāi)始退泵降壓,注意壓力表指針變化,當(dāng)壓力表指針不下降并且開(kāi)始回升時(shí),停止退泵。壓力表指針?lè)€(wěn)定后的壓力值即為粗測(cè)泡點(diǎn)壓力值。

2)細(xì)測(cè)泡點(diǎn)壓力

將測(cè)量樣品保持在地層溫度和壓力下,在從地層壓力到粗測(cè)泡點(diǎn)壓力以上1 MPa～2 MPa間等壓力間隔地設(shè)置4個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn),記錄壓力和相應(yīng)的泵體積讀數(shù);此后,每次退泵3 cm3～10 cm3開(kāi)始脫氣,待壓力穩(wěn)定后,讀取泵刻度值和相應(yīng)的壓力值,記錄4組以上的測(cè)量數(shù)據(jù)。

2.2 地層油一次脫氣實(shí)驗(yàn)

1)將PVT筒中的原油加壓至地層壓力,保持油樣在地層溫度和壓力下,記錄計(jì)量泵的初始讀數(shù);

2)用電子天平稱量空白油氣分離瓶的質(zhì)量;

3)檢查氣量瓶的密封情況,并將其充滿飽和鹽水;

4)將油氣分離瓶安裝在橡膠塞上,慢慢打開(kāi)閥門,維持地層壓力下排油脫氣。當(dāng)氣量瓶液面下降到一半刻度左右,關(guān)閉閥門,停止排油;

5)讀取計(jì)量泵的讀數(shù);

6)提升廣口瓶液面和量氣瓶液面在同一水平面,讀取氣體體積,記錄室溫、大氣壓;

7)取下油氣分離瓶,用電子天平稱其質(zhì)量并記錄。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 地層油泡點(diǎn)壓力結(jié)果分析

1)地層油的P-V關(guān)系

地層油體積與壓力的關(guān)系圖如圖2所示。由圖2可見(jiàn),p-V關(guān)系為兩條交叉的直線,交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力即為泡點(diǎn)壓力 pb,由圖可見(jiàn),實(shí)驗(yàn)測(cè)得的泡點(diǎn)壓力為7.5 MPa。

圖2 地層油p-V關(guān)系圖

2)測(cè)量誤差分析

為了驗(yàn)證儀器的可靠性,重復(fù)做了7次泡點(diǎn)壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表1。泡點(diǎn)壓力的平均值為7.40 MPa,相對(duì)誤差平均值為2.91%,表明儀器性能可靠。

表1 地層油泡點(diǎn)壓力測(cè)量結(jié)果

3.2 地層油一次脫氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)條件為:室溫19℃,大氣壓770 mmHg,脫氣油密度0.889 g/cm3,氣體密度1.977×10-3g/cm3,地層溫度60℃,地層壓力12 MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

為了驗(yàn)證儀器可重復(fù)性,做了7次一次脫氣實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn),由七次測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算,平均溶解氣油比為90.495 cm3/cm3,相對(duì)誤差平均值為2.95%;體積系數(shù)的平均值為1.196,相對(duì)誤差平均值為1.82%;原油平均收縮率為17.07%,相對(duì)誤差 平均值為3.50%,證明了儀器測(cè)量結(jié)果重復(fù)性好,性能可靠。

表2 地層油一次脫氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果a

表3 地層油一次脫氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果b

表4 地層油一次脫氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié) 論

1)研制的地層油PVT分析儀能夠測(cè)量地層油的泡點(diǎn)壓力、溶解氣油比、體積系數(shù)和收縮率等參數(shù)。

2)研制的地層油PVT分析儀結(jié)果重復(fù)性好,性能可靠,能夠滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究的需要。

[1] 秦積舜,李愛(ài)芬.油層物理學(xué)[M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社,2003

[2] SY/T 5543-2002.凝析氣藏流體物性分析方法[S].北京:國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì),2002

[3] SY/T 5542-2000.地層原油物性分析方法[S].北京:國(guó)家石油和化學(xué)工業(yè)局,2000

Sun Renyuan,Zhan Yongping,Li Aifen,Zhang Yuanfa and Zhang Huben.Design and property tests of the PVT analyzer of formation oils.PI,2010,24(4):10～12

The PVT analyzer of formation oils can be used to measure the bubble point,solution gas-oil ratio and formation volume factor of formation oils under reservoir temperature and pressure.It is one of the basic equipments for oil and gas field development.A set of new PVT analyzer was designed for the use of experimental teaching and scientific researches.The installation and property tests were conducted.Experiments show that the PVT analyzer can be used for PVTparameter measurement of formation oils under formation temperature and pressure.The measuring results are precise and repeatable.It is easy to use and can meet the needs of students′teaching and scientific researches.

formation oil;PVT analyzer;property test

TE928

B

1004-9134(2010)04-0010-03

國(guó)家重大科技專項(xiàng)(2008ZX05024-002)、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)(2006CB705804)和“泰山學(xué)者”建設(shè)工程資助項(xiàng)目(ts20070704)。

孫仁遠(yuǎn),男,1968年生,教授,博士后,主要研究方向?yàn)樘岣哂蜌獠墒章?、二氧化碳埋存等。郵編:266555

2009-01-15 編輯:梁保江)

·儀器設(shè)備·