多孔介质中凝析油气体系相态理论研究及在气田开发中的应用

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目前,不考虑多孔介质界面现象的凝析油气体系的测试和分析技术已经基本成熟。然而,油气藏的储集空间是由十分细小、肉眼常看不到的微小岩石孔隙构成,PVT筒中的凝析气相态特征和储层多孔介质中的相态特征是否存在差异?有多大差异?一直是凝析气藏开发工作者思考的问题,这也正是本文研究的出发点。 在国内外,尤其是在我校油气臧地质及开发工程国家重点实验室气藏工程分室十多年来对多孔介质凝析气相态研究的基础上,本文在多孔介质界面现象对相态的影响、以及多孔介质界面现象对凝析气藏开发动态的影响等方面进行了研究。 本文研究了流体相平衡的热力学理论基础,并分析了存在界面现象时的热力学判据,研究了吸附的基本理论,选择了空穴溶液理论模型计算凝析气在多孔介质表面的吸附;应用晶格理论吸附模型计算凝析油在多孔介质表面的吸附;应用气相吸附数据计算二元液相吸附,作为应用晶格模型研究多元液相吸附的输入数据,并且首次考虑气液混合吸附,以凝析油的临界流动饱和度作为判断气液混合吸附还是单纯的液相吸附的条件。 为了完成考虑吸附的实例计算,本文在现有实验数据的基础上,应用Dubinin吸附势理论,建立了吸附等温线的扩展模型,计算了在90℃时某凝析气体系所有组份的吸附等温线。 在多孔介质界面现象对凝析气藏相态影响方面,本文建立了考虑吸附、毛管力综合影响的露点压力计算模型,并完成了相应的程序设计,同时计算了在多孔介质影响下的露点线。 本文认为油气的原始组成应该由气液相和吸附相共同组成。在实际生产中,如果测试组成的压力在露点压力以上,凝析气体系为气态,应考虑气相吸附的影响进行计算;当测试压力在露点压力以下时,由于凝析油的析出,整个体系变成气液两相,因此应该采用气液混合吸附模型来进行计算。 定容衰竭计算是相态研究的重要内容之一,因此,本文分别建立了在露点压力以上和以下时的考虑吸附的定容衰竭计算模型。当体系压力在露点压力以上时,凝析气体系为气态,应采用空穴溶液理论模型计算气体吸附。当体系压力低于露点压力时,凝析气体系出于有凝析油的析出,变成了气液两相,此时,若反凝析饱和度小于凝析油的临界流动饱和度,应采用气液混合吸附模型来进行计算;若反凝析饱和度大于临界流动饱和度,凝析出来的油已经能够在多孔介质表面流动,在这种情况下,就不应该考虑气相吸附,而是只考虑单纯的液相吸附模型。本文计算了多孔介质影响下的定容衰竭过程中采收率、反凝析油饱和度、压缩因子、气相摩尔分数、液相摩尔分数、吸附相摩尔分数、并对考虑吸附和不考虑吸附的模拟结算结果进行了比较。 在多孔介质对凝析气藏开发动态的影响方面,由于目前无法在整个衰竭开采过程中考虑吸附作用,因此对比在露点压力下,考虑吸附和不考虑吸附现象两种情况下的凝析气相态特征,建立单井模型,运用Eclipse软件的E300组份模型模拟器,进行单井衰竭实验模拟计算,从而计算出在这两种情况下天然气和凝析油产量的变化,说明在吸附凝析气藏对
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