專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多孔介質(zhì)中天然氣偏差因子的測(cè)定裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔介質(zhì)中測(cè)定天然氣偏差因子的裝置及方法，特別是用于石油天然氣行業(yè)考慮儲(chǔ)層多孔介質(zhì)高溫高壓環(huán)境下測(cè)定天然氣偏差因子的裝置及方法。
背景技術(shù)：
天然氣的偏差因子是天然氣的物性參數(shù)之一，主要用于氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量計(jì)算，試井分析、產(chǎn)能分析、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析、數(shù)值模擬、生產(chǎn)系統(tǒng)分析、采油氣工藝設(shè)計(jì)和地面工程設(shè)計(jì)。目前公知的天然氣偏差因子的實(shí)驗(yàn)方法是在不考慮儲(chǔ)層多孔介質(zhì)環(huán)境下的常規(guī)PVT測(cè)試單元中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。而天然氣是處在儲(chǔ)層的多孔介質(zhì)中，這就會(huì)導(dǎo)致常規(guī)天然氣的偏差因子與真實(shí)儲(chǔ)層條件下天然氣的偏差因子存在著偏差。因此，研究考慮儲(chǔ)層多孔介質(zhì)高溫高壓環(huán)境下天然氣偏差因子的實(shí)驗(yàn)測(cè)定裝置及方法具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)意義(I)考慮了多孔介質(zhì)比面積大，吸附作用更加顯著的特點(diǎn)；(2)考慮了多孔介質(zhì)吸附作用對(duì)天然氣偏差因子的影響，從而使測(cè)定結(jié)果更接近真實(shí)儲(chǔ)層天然氣的偏差因子，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多孔介質(zhì)中天然氣偏差因子的測(cè)定裝置，該裝置原理可靠，結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，由于考慮了儲(chǔ)層多孔介質(zhì)和高溫高壓環(huán)境，通過(guò)該裝置測(cè)定的天然氣偏差因子更接近真實(shí)儲(chǔ)層天然氣的偏差因子，有利地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供利用上述裝置測(cè)定多孔介質(zhì)中天然氣偏差因子的方法，該方法測(cè)試的天然氣偏差因子，更加真實(shí)地反應(yīng)了儲(chǔ)層多孔介質(zhì)的存在對(duì)天然氣偏差因子的影響。本發(fā)明不僅可用于考慮多孔介質(zhì)高溫高壓環(huán)境下的天然氣偏差因子實(shí)驗(yàn)研究，還可進(jìn)行天然氣其它物性參數(shù)(體積系數(shù)、熱膨脹系數(shù)等)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。該實(shí)驗(yàn)方法所能達(dá)到的最高壓力lOOMPa，最高溫度200°C。為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。一種多孔介質(zhì)中天然氣偏差因子的測(cè)定裝置，主要由多孔介質(zhì)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)、PVT測(cè)試單元、中間容器、氣量計(jì)、烘箱、泵組成，所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)由5個(gè)填砂管串聯(lián)而成，所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)分別與PVT測(cè)試單元和中間容器相連，所述PVT測(cè)試單元和中間容器分別與泵相連，所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)與PVT測(cè)試單元置于烘箱中并連接氣量計(jì)；所述數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)包括溫度傳感器、壓力傳感器和計(jì)算機(jī)，所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器、壓力傳感器與計(jì)算機(jī)相連，溫度傳感器、壓力傳感器監(jiān)測(cè)填砂管中的溫度和壓力并將數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)；所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)的填砂管之間、多孔介質(zhì)系統(tǒng)與PVT測(cè)試單元之間、中間容器之間均有閥門(mén)。利用上述裝置測(cè)定多孔介質(zhì)中天然氣偏差因子的方法，依次包括以下步驟(I)將不同目數(shù)的石英砂分別填充到5個(gè)填砂管中，填砂管所承受的最大壓力為IOOMPa ；(2)在標(biāo)況(Ptl=O. IMPaJtl=Z(TC)下，用泵注N2依次測(cè)量每根填砂管孔隙體積分別為VK1、Vk2, VK3、VK4、Vk5，填砂管連接壓力傳感器間管線(xiàn)的體積為V。，然后排出N2并用真空泵抽空填砂管及管線(xiàn)至真空狀態(tài)(由于串聯(lián)填砂管間管線(xiàn)短且內(nèi)徑較小，填砂管間連接的管線(xiàn)體積忽略不計(jì));(3)通過(guò)計(jì)算機(jī)將烘箱的溫度設(shè)定成儲(chǔ)層的地層溫度T并升溫至地層溫度T ；(4)用泵將中間容器的天然氣充滿(mǎn)第一填砂管，待進(jìn)泵緩慢時(shí)，通過(guò)壓力傳感器監(jiān)測(cè)第一填砂管中的壓力，待壓力平衡時(shí)，記下此時(shí)第一填砂管內(nèi)的平衡壓力P1 ；(5)將經(jīng)過(guò)第一填砂管吸附過(guò)后的一部分天然氣轉(zhuǎn)入PVT測(cè)試單元中，用泵調(diào)節(jié)PVT測(cè)試單元中天然氣的壓力為P1，從而得到天然氣在T、P1條件下的體積V11,然后保持壓力為P1的條件下，將PVT測(cè)試單元中的天然氣一部分排放到氣量計(jì)中，用氣量計(jì)測(cè)量出天然氣在標(biāo)況(Ptl=O. IMPaJtl=Z(TC)下的體積Vtl，然后讀出排氣后PVT測(cè)試單元中的天然氣體積V12，從而得到天然氣在LP1條件下的體積變化值為V1 (V1=V11-V12),利用下述的氣體狀態(tài)方程P0V0=IiRZciTci (其中 Z0=I)P1V1=IiRZ1T,從而得到氣體在PVT測(cè)試單元中的偏差因子
權(quán)利要求
1.一種多孔介質(zhì)中天然氣偏差因子的測(cè)定裝置，主要由多孔介質(zhì)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)、PVT測(cè)試單元(10)、中間容器(14)、氣量計(jì)(13)、烘箱(15)組成，其特征在于，所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)由第一填砂管(I)、第二填砂管(2 )、第三填砂管(3 )、第四填砂管(4)、第五填砂管(5)串聯(lián)而成，所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)分別與PVT測(cè)試單元(10)和中間容器(14)相連，所述PVT測(cè)試單元(10)和中間容器(14)分別連有泵一(11)、泵二(12)，所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)與PVT測(cè)試單元置于烘箱(15)中并連接氣量計(jì)(13);所述數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)包括溫度傳感器(9)、壓力傳感器(7)和計(jì)算機(jī)(8)，所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器(9)、壓力傳感器(7)與計(jì)算機(jī)(8)相連；所述多孔介質(zhì)系統(tǒng)的填砂管之間、多孔介質(zhì)系統(tǒng)與PVT測(cè)試單元之間、中間容器之間均有閥門(mén)(6)。
2.利用如權(quán)利要求I所述的裝置測(cè)定多孔介質(zhì)中天然氣偏差因子的方法，依次包括以下步驟(1)將不同目數(shù)的石英砂分別填充到5個(gè)填砂管中；(2)在Ptl=O.IMPa, 1^=201下，用泵注N2依次測(cè)量每根填砂管孔隙體積分別為VK1、Vk2,VK3、VK4、VK5，填砂管連接壓力傳感器間管線(xiàn)的體積為V。，然后排出N2并用真空泵抽空填砂管及管線(xiàn)至真空狀態(tài)；(3)通過(guò)計(jì)算機(jī)將烘箱的溫度設(shè)定成儲(chǔ)層的地層溫度T并升溫至地層溫度T；(4)用泵將中間容器的天然氣充滿(mǎn)第一填砂管，通過(guò)壓力傳感器監(jiān)測(cè)第一填砂管中的壓力，待壓力平衡時(shí)，記下此時(shí)第一填砂管內(nèi)的壓力P1 ;(5)將經(jīng)過(guò)第一填砂管吸附過(guò)后的一部分天然氣轉(zhuǎn)入PVT測(cè)試單元中，用泵調(diào)節(jié)PVT測(cè)試單元中天然氣的壓力為P1，得到天然氣在KP1條件下的體積V11,保持壓力為P1，將PVT測(cè)試單元中的天然氣一部分排放到氣量計(jì)中，測(cè)出天然氣在Ptl=O. IMPa, 1^=201^下的體積V。,然后讀出排氣后PVT測(cè)試單元中的天然氣體積V12,得到天然氣在KP1條件下的體積變化值PVTV1=V11-V12,從而得到氣體在PVT測(cè)試單元中的偏差因子乃=^φ ；(6)用真空泵抽空第一填砂管至真空狀態(tài)，然后用泵將中間容器的天然氣充滿(mǎn)第一填砂管，打開(kāi)第一填砂管和第二填砂管之間的閥門(mén)，使得第一填砂管和第二填砂管保持聯(lián)通狀態(tài)，并通過(guò)壓力傳感器監(jiān)測(cè)第一填砂管和第二填砂管串聯(lián)時(shí)的平衡壓力P2 ；(7)打開(kāi)第二填砂管和第三填砂管之間的閥門(mén)，監(jiān)測(cè)第一填砂管、第二填砂管和第三填砂管串聯(lián)時(shí)的平衡壓力P3，打開(kāi)第三填砂管和第四填砂管之間的閥門(mén)，監(jiān)測(cè)第一填砂管、第二填砂管、第三填砂管和第四填砂管串聯(lián)時(shí)的平衡壓力P4，打開(kāi)第四填砂管和第五填砂管之間的閥門(mén)，監(jiān)測(cè)第一填砂管、第二填砂管、第三填砂管、第四填砂管和第五填砂管串聯(lián)時(shí)的平衡壓力P5 ；(8)在PVT測(cè)試單元中對(duì)剩余的氣體做體積膨脹實(shí)驗(yàn)，得到壓力分別為P2、P3、P4和P5時(shí)的天然氣體積￥2、％、￥4、^ ；(9)利用下式求出天然氣在多孔介質(zhì)中的偏差因子Z'1第I個(gè)壓力點(diǎn)的偏差因子Z' !=Z1第2、3、4、5個(gè)壓力點(diǎn)的偏差因子之(i=2, ...5)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔介質(zhì)中天然氣偏差因子的測(cè)定裝置及方法，該裝置由多孔介質(zhì)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)、PVT測(cè)試單元、中間容器、氣量計(jì)、烘箱、泵組成，多孔介質(zhì)系統(tǒng)由5個(gè)填砂管串聯(lián)而成。該方法包括將石英砂填充到5個(gè)填砂管中；測(cè)量填砂管孔隙體積和壓力傳感器間管線(xiàn)的體積；將烘箱升溫至地層溫度T；測(cè)定第一填砂管內(nèi)的平衡壓力P1及與其它填砂管串聯(lián)時(shí)的平衡壓力P2、P3、P4和P5；通過(guò)體積膨脹得到壓力為P2、P3、P4和P5時(shí)的天然氣體積V2、V3、V4、V5；求出天然氣在多孔介質(zhì)中的偏差因子。本發(fā)明考慮了多孔介質(zhì)吸附作用對(duì)天然氣偏差因子的影響，從而使測(cè)定結(jié)果更接近真實(shí)儲(chǔ)層天然氣的偏差因子，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。
文檔編號(hào)G01N7/00GK102914485SQ201210431980
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者侯大力, 孫雷, 湯勇, 潘毅, 孫揚(yáng), 卞小強(qiáng) 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)