CMG软件-组分模型高压物性实验方法

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地层岩石与流体（包括注入流体）之间的相互作用，以及流体与流体间的相互作用是油藏数值模拟研究的重要内容之一。而相态模拟是研究流体（包括地层流体和注入流体）间相互作用的必要手段，也是油藏数值模拟能否正是准确地表征油藏流体流动的前提。为了研究油藏流体在注入气前后的物理化学性质变化，首先要对所确定的油气井进行取样和配样，然后模拟计算饱和压力、恒组成膨胀（CCE ）、定容衰竭（CVD ）、多级脱气（DLT ）分离等实验。将此配样作为基础，注入一定比例的气体，研究在不同温度和压力下流体混合物相态的变化。

1、原油组分的劈分与合并

表2－1为肇44－26井油藏区块原始地层流体组成（数据来自西南石油学院《N 2、空气-地层原油体系相态特征综合研究》），由表可以看出，该流体中C 1含量为12.17%，C 2～C 6中间烃含量为25.69%，C 7+重质组分含量较高，摩尔含量为61.46%；C 7+的密度为0.88 g/m 3，分子量为190.69g/mol ，属于普通黑油。

表2-1 原始地层流体组成 表2-2 原始地层流体拟组分划分

为了便于数值模拟计算，按组分性质相近的原则，使用CMG-WINPROP 软件对本次研究油藏区块原始地层流体组分劈分并归并为如下7个拟组分，即：N 2、CO 2、C 1、C 2～C 4、IC 5～C 6、C 7～C 10、C 11～C 24，如表2－2所示。在参数优化过程中重点考虑对原油性质和流动性质影响较大的饱和压力、气油比、密度、等组成膨胀性质等拟合效果。

2、原油PVT相态拟合

利用CMG-WinProp软件对本次研究的原始地层流体高压物性PVT实验数据进行拟合计算，得到能反应地层流体实际的性质变化和流体PVT参数特征的流体模型。

需要调整的参数，见图2-1：

图2-1 原油PVT相态拟合需要调整的参数

将饱和压力和密度的权重设为5，油气比和体积系数的权重分别为3和2。经过参数调整，最终的拟合效果见表2-3。

表2-3 原油PVT相态拟合参数指标

拟合项实验值拟合前拟合后

误差降

低，% 误差

权重

系数

饱和压力(MPa) 5.9000 5.2441 5.8996 0.1112 7.393E-05 5 地层原油密度(kg/m3) 818.60 804.08 818.58 0.018 1.858E-05 5

油气比（m3/m3）20.08 27.05 20.085 0.35 0.00012 3

体积系数 1.089 1.12 1.089 0.029 0.00041 2 实验拟合结果证明，应用相态分析软件能较好地拟合实验数据，这为后续注气驱数值模拟开发指标预测和开发方案设计提供了可靠依据。

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3、单次脱气分析

表2-4列出了地层原油测试的单次脱气实验和部分PV关系数据。由PVT测试资料可以得出如下认识：

在地层温度87℃和地层压力21MPa条件下，地层原油单次脱气气油比为20m3 /m3，地层原油体积系数为1.089，溶解系数3.43m3 /m3/MPa，其性质为一般原油的性质。

表2-4 地层原油单次脱气主要数据﹡表示地层温度和地层压力下

4、恒组成膨胀实验研究（CCE）

油气藏流体的恒组成膨胀试验是在地层温度和体系组成不变的情况下，当地层体系压力开始逐步下降，饱和压力和流体的相对体积发生变化时，对流体的膨胀能力以及饱和压力以上流体物性参数的变化情况的测定。表2-5列出了计算得到的地层原油PV关系数据。

由PVT相态分析资料可以得出如下认识：

（1）地层原油的饱和压力在87℃下为5.9Mpa。

（2）地层原油的PV关系曲线见表2-5和图2-2～图2-7。从图中可以看出，地层压力处于饱和压力以上时，地层原油膨胀能力较低，但是低于饱和压力时，随着地层压力的下降，地层原油迅速膨胀。

（3）地层原油粘度随压力的降低而降低，不过在饱和压力以上时随压力的变化曲线斜率较小，当地层压力降到饱和压力以下时，原油粘度随压力变化的曲线斜率变大，而析出气的粘度随压力降低而降低（图2-3）。

（4）在饱和压力以下，随压力降低，液相体积迅速减小（图2-4）。

（5）油的压缩因子在饱和压力以上和以下都是随压力的降低而降低，而气的压缩因子在饱和压力以上和以下都是随压力的降低而升高，二者在饱和压力处都没有出现转折（图2-5）。

（6）油的压缩系数在饱和压力以上和以下都是随压力的降低而升高（图2-6）。

（7）在饱和压力以上，油的密度随压力降低而降低，在饱和压力以下，

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油的密度随压力降低而升高。而析出气的密度随压力的降低而降低（图2-7）。

表2-5 地层原油P-V关系数据

*表示原始地层压力 **表示饱和压力

图2-2 相对体积与压力关系图2-3 油气粘度与压力关系图2-4 液相体积分数与压力关系图2-5 油气Z因子与压力关系

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图2-6 原油压缩系数与压力关系图2-7 油气密度与压力关系

5、多级脱气模拟研究（DLT）

多级脱气试验是在地层温度下，从泡点压力起，退泵降低一定压力，在此压力下排除平衡的气相，记录此时的油相体积和采出气的量；再进一步退泵降压，并恒压放掉平衡气，直到压力降到大气压力下为止。试验研究目的是确定在脱气过程中不同压力下原油的体积系数、密度、粘度以及溶解油气比等的变化，是原油的基本物性试验。

表2-6列出了地层原油多级脱气过程模拟数据，地层原油的多级脱气关系曲线见图2-8至图2-11。

表2-6 地层原油多级脱气过程模拟数据

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图2-8油气比与相对体积变化图2-9 气体Z因子与体积系数变化

多级脱气过程中，在饱和压力以上，油气比是恒定的，只有在饱和压力以下，气体才开始析出，油气比开始随压力的下降而下降。油的相对体积在饱和压力以上会随着压力的降低而升高，但是压力降到饱和压力以下时，由于气体的析出会导致油的体积减小，也就是油的相对体积随着压力的下降而减小。

多级脱气过程中，气体Z因子在饱和压力以上随压力的降低而降低，在饱和压力以下随压力的降低而增大。体积系数随压力的下降而增大，不过体积系数在饱和压力以上变化较小，饱和压力以下才迅速增大。

图2-10 油气比重变化图2-11 油气粘度变化

在饱和压力以上，随着压力的降低，油的相对体积增大，所以会导致比重减小，油的粘度也随之减小，当压力降至饱和压力以下时由于气体的析出会导致油的比重随压力降低而增大，油的粘度也随压力的降低而升高。

气体相对于空气的比重只有当压力低于2MPa时才随压力降低而迅速升高，其粘度始终随压力的降低而降低。

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