高酸气田天然气偏差因子计算方法

黄德明 付德奎 胡 杰 陈琳琳

（1.中国石化中原油田普光分公司开发管理部，四川 达州 635000；2.中国石化中原石油管理局第七社区，河南 濮阳 457161）

0 引言

普光气田投入开发初期，气藏工程研究刚起步，亟须开展气藏开发动态分析与储量计算等方面的研究，以获得准确的储层流体参数。天然气PVT高压物性参数是高含H2S天然气藏储量计算、动态分析以及制定合理开发方案等的重要基础数据，目前最好通过实验室测定，但受工艺技术等因素限制，目前还未取得准确的实验室数据，因此多采用状态方程法和经验公式计算法等方法获得。目前计算压缩因子的方法主要有状态方程法、经验公式法和图版法等，大多用于常规天然气，由于H2S的存在使临界参数出现一定的偏差，因此常用的天然气压缩因子计算方法在计算高含硫天然气压缩因子时须对临界参数进行校正，才能得到比较精确的数据。

1 优选方法

天然气偏差因子的计算方法有状态方程法、图版法和经验公式法。其中状态方程法包括RK状态方程、SRK 状态方程和PR 状态方程等，经验公式法包括DAK方法、DPR方法、HY关系式、Cranmer 方法、BB方法、Papay方法等。这些方程和方法适用于非烃组分含量少的情况，当H2S、CO2等非烃组分含量较高时，需要对拟临界参数进行校正，实际中常用Wichert 和Aziz 校正（W-A）、郭绪强（GXQ）校正、Car-Kobayshi-Burrows 校正。每一种方法都有自身的适用条件与精度，但对于诸如普光气田这样高含硫的气体，在不知道采用哪种计算方法和酸气校正方法的前提下，只能通过灰色关联分析来选取适合普光气田实际情况的求取方法。

1.1 关联度的计算公式

灰色关联分析是一种多因素统计分析方法，它是以各因素的样本数据为依据，用灰色关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序。如果样本数据列反映出两因素变化的态势一致，它们之间的关联度较大；反之，则关联度小。与传统的多因素分析方法相比，该方法对数据要求低并且计算量小[1-3]。

关联度的计算公式为：

式中，i，j为大于1的整数；分辨系数ρ在（0，1）内取值，一般情况下式（3）得出的数据多在（0.1，0.5）取值，ρ越小越能提高关联系数间的差异；关联系数εij是不超过1 的正数，Δij越小，εij越大，它反映第i个比较样本xi与参考样本x0在第j指标的关联程度。

1.2 优选偏差因子计算方法

以普光气田PX井的流体参数为计算依据，将灰色关联分析方法对DAK 法、DPR 法、HY 法、Cranmer 法四种迭代方法，BB 法、Papay 法两种直接计算方法的计算结果与实验室数据进行关联度计算，得出关联度大的方法即为最好的计算方法。

PX 井原始气藏温度为120℃，原始气藏压力为55.1 MPa，硫化氢含硫量为215 g／m3。在原始地层条件下井流物组分组成见表1。PX井在60.0℃时实测流体偏差系数见表2。用3 种校正方法校正6 种经验公式，得到校正后的PX井在60.0℃时的偏差因子（图1～图4）。

综合图2、图3、图4可以看出，Papay 法经各种方法校正后与实测值偏差较大；C-K-B 法相比W-A和GXQ 校正与实测曲线偏差较大，其次为GXQ 法；W-A法校正后除Papay曲线外，其余各曲线与实测值曲线能很好地重合。

表1 PX井井流物组成分析表

表2 PX井实测流体偏差系数表（60.0℃）

图1 未经校正的偏差因子图

图2 经W-A校正后的偏差因子

图3 经GXQ校正后的偏差因子图

图4 经CKB校正后的偏差因子图

用上面介绍的3种校正方法，结合6种经验公式与实测值进行关联度计算（表3）。从表3 可以看出，DPR（W-A）法关联度最高，为0.849；其次是BB（WA）法，为0.848。因此，该气藏偏差因子的计算应该优选DPR（W-A）和BB（W-A）法，而DPR（W-A）是最优的计算方法。

2 实例分析

2.1 DPR（W-A）法计算

PX 井和PY 井是普光气田已测实验数据的2 口井，采用DPR（W-A）法计算其偏差因子，并与实测值进行对比分析，以检验该方法的正确性及准确性（表4、表5）。从表4 和表5 可以看出，DPR（W-A）法计算PX 和PY 两口井误差均比较小，该方法能很好地适用于普光气田主体气藏气井偏差因子的计算。

2.2 分压力段计算

在实际工作过程中，为了取得更贴近实际的研究结果，做了大量的计算和对比分析工作。由于在不同压力段和温度段，多组分高含硫天然气表现出不同压缩性质，因此通过多次对比发现，分4个压力段分析，压力段中关联度的平均值最大时，取得的结果更理想。当地层压力为9＜P＜25 MPa 时，选择DPR（W-A）法；当25 ≤P＜36MPa时，选择HY（WA）法；当36 ≤P＜44MPa 时，选择HY（GXQ）法；当44.00 ≤P＜55.17MPa时，选择DPR（GXQ）法。见表6。

表3 PX井6种方法关联度对比表

表4 PX井DPR（W-A）法计算误差表

表5 PY井DPR（W-A）法计算误差表

用“分压力段进行分析（60℃）”的计算方法计算PX井不同温度段（75℃、90℃、105℃、120℃）的偏差因子，验证此方法的正确性（表7）。从表7 可以看出，用该方法计算出PX井各温度段偏差因子的相对误差最大为0.625%，平均相对误差为0.603%，误差较小，能满足工程要求。

将PX 井的“分压力段进行分析（60℃）”方法推广应用到PY 井不同温度段（63℃、78℃、93℃、108℃、123℃），验证该计算方法的正确性（表8）。从表8 可以看出，该方法计算出PY 井各温度段偏差因子的相对误差最大为2.547%，最小为0.607%，平均相对误差为1.385%，误差较小，能满足工程要求。

表6 PX井关联度分段平均值表（60℃）

表7 PX 井各温度段计算偏差因子的误差

表8 PY井各温度段计算偏差因子的误差表

3 结论

至此，优选出了两种计算偏差因子的方法，即DPR（W-A）法和分压力段法，两种计算方法误差都比较小。分压力段法有其计算的优越性，但DPR（W-A）法计算过程简单，因此推荐使用该方法来计算普光气田主体气藏气井的偏差因子。

［1］孔兰，梁虹，戴洪刚.基于灰色关联法的喀斯特流域枯水影响因素分析［J］.水科学与工程技术，2007，1（4）.

［2］彭得兵，唐海，李呈祥，等.灰色关联法在剩余油分布研究中的应用［J］.岩性油气藏，2010，22（3）.

［3］黄炳光，付永强，唐海.模糊综合评判法确定水驱油藏的水驱难易程度［J］.西南石油学院学报，1999，21（4）.