孙仁远 战永平 李爱芬 张元法 张虎贲

(中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛)

地层油PVT分析仪研制及其性能测试＊

孙仁远 战永平 李爱芬 张元法 张虎贲

(中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛)

地层油PVT分析仪可以测量地层油的泡点压力、溶解气油比和体积系数等参数,是油气田开发试验必需的实验研究设备。为了满足学生教学实验和科学研究的需要,在国内外相关仪器调研的基础上,设计研制了地层油PVT分析仪,对设备进行调试和性能评价。研究表明,地层油PVT分析仪功能完备,性能稳定,测试结果重复性好,操作方便,能够满足学生实验和科学研究的需要。

地层油;PVT分析仪;性能测试

0 引 言

地层原油处于地层高温、高压下,且溶解有大量的天然气[1],致使地层原油在地层条件下的性质与地面条件下差别很大。地层油的高压物性参数是评价油藏、制定油藏开发方案、选择油井工作制度和进行储量计算等不可或缺的参数,是油气田开发试验的主要测试数据。

地层油PVT分析仪可以测量地层油的泡点压力、溶解气油比和体积系数等参数,是油气田开发试验必需的实验研究设备。20世纪40年代,前苏联研制了含汞PVT分析仪。为了消除汞对人体和环境的危害, 20世纪80年代中期,加拿大DBR公司最先设计了无汞PVT分析仪。此后,美国RUSKA公司推出了黑油无汞PVT分析仪。20世纪90年代后期,法国的ST公司形成了可用于黑油、易挥发油、凝析气、干气测试的PVT分析仪。目前在我国使用较多的PVT分析仪有两种,一种是BDR无汞PVT分析仪,一种是RUSKA无汞PVT分析仪。虽然其测量精度高、测量范围大、自动化程度高,但是其新开发的一些由客户提出思路或多种测试联测及集多种功能于一身的仪器都存在着较大的缺陷,另外由于这些国外公司(除个别公司具有一些维修能力外)在中国国内都没有维修力量,仪器一旦出故障都需要原厂来人维修,维修周期长,而且进口设备价格很高,不能满足教学实验的要求。

在充分调研的基础上,设计了PVT分析仪的测量流程,制定了研制的技术路线,成功地研制了地层油高压PVT分析仪,并对其性能进行了评价。

1 仪器构成及性能指标

地层油高压PVT分析仪主要组成如图1所示。PVT分析仪的主要技术指标为:电源电压:380 V;额定功率:5 kW;工作压力:30 MPa;工作温度:室温95℃。

图1 PVT分析仪示意图

2 实验步骤

实验按照有关地层原油高压物性及地层流体高压物性测试标准[2、3]进行。

2.1 地层油泡点压力的测量

测量步骤如下:

1)粗测泡点压力

将地层油样转到PVT筒中,保持油样在地层温度和地层压力下。从地层压力开始退泵降压,注意压力表指针变化,当压力表指针不下降并且开始回升时,停止退泵。压力表指针稳定后的压力值即为粗测泡点压力值。

2)细测泡点压力

将测量样品保持在地层温度和压力下,在从地层压力到粗测泡点压力以上1 MPa～2 MPa间等压力间隔地设置4个压力测量点,记录压力和相应的泵体积读数;此后,每次退泵3 cm3～10 cm3开始脱气,待压力稳定后,读取泵刻度值和相应的压力值,记录4组以上的测量数据。

2.2 地层油一次脱气实验

1)将PVT筒中的原油加压至地层压力,保持油样在地层温度和压力下,记录计量泵的初始读数;

2)用电子天平称量空白油气分离瓶的质量;

3)检查气量瓶的密封情况,并将其充满饱和盐水;

4)将油气分离瓶安装在橡胶塞上,慢慢打开阀门,维持地层压力下排油脱气。当气量瓶液面下降到一半刻度左右,关闭阀门,停止排油;

5)读取计量泵的读数;

6)提升广口瓶液面和量气瓶液面在同一水平面,读取气体体积,记录室温、大气压;

7)取下油气分离瓶,用电子天平称其质量并记录。

3 实验结果与分析

3.1 地层油泡点压力结果分析

1)地层油的P-V关系

地层油体积与压力的关系图如图2所示。由图2可见,p-V关系为两条交叉的直线,交点对应的压力即为泡点压力 pb,由图可见,实验测得的泡点压力为7.5 MPa。

图2 地层油p-V关系图

2)测量误差分析

为了验证仪器的可靠性,重复做了7次泡点压力测量实验,结果见表1。泡点压力的平均值为7.40 MPa,相对误差平均值为2.91%,表明仪器性能可靠。

表1 地层油泡点压力测量结果

3.2 地层油一次脱气实验结果分析

实验条件为:室温19℃,大气压770 mmHg,脱气油密度0.889 g/cm3,气体密度1.977×10-3g/cm3,地层温度60℃,地层压力12 MPa。实验结果见表2、表3。

为了验证仪器可重复性,做了7次一次脱气实验,实验结果见表4。由表4可见,由七次测量的数据计算,平均溶解气油比为90.495 cm3/cm3,相对误差平均值为2.95%;体积系数的平均值为1.196,相对误差平均值为1.82%;原油平均收缩率为17.07%,相对误差 平均值为3.50%,证明了仪器测量结果重复性好,性能可靠。

表2 地层油一次脱气实验结果a

表3 地层油一次脱气实验结果b

表4 地层油一次脱气实验结果统计表

4 结 论

1)研制的地层油PVT分析仪能够测量地层油的泡点压力、溶解气油比、体积系数和收缩率等参数。

2)研制的地层油PVT分析仪结果重复性好,性能可靠,能够满足教学实验和科学研究的需要。

[1] 秦积舜,李爱芬.油层物理学[M].东营:石油大学出版社,2003

[2] SY/T 5543-2002.凝析气藏流体物性分析方法[S].北京:国家经济贸易委员会,2002

[3] SY/T 5542-2000.地层原油物性分析方法[S].北京:国家石油和化学工业局,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

国家重大科技专项(2008ZX05024-002)、国家重点基础研究发展计划(973计划)(2006CB705804)和“泰山学者”建设工程资助项目(ts20070704)。

孙仁远,男,1968年生,教授,博士后,主要研究方向为提高油气采收率、二氧化碳埋存等。邮编:266555

2009-01-15 编辑:梁保江)

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