一种新型天然气压缩因子数值计算方法

文章编号：1006－6535（2011）02－0085－04

一种新型天然气压缩因子数值计算方法

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管虹翔，段国喜，齐

1

桃，李

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伟，李伟超

（1.中海油研究总院，北京100027；2.中海油天津分公司，天津300452）

摘要：天然气压缩因子是天然气重要的物性参数之一，传统计算方法对于高压天然气的计算存得到了在较大误差。综合利用传统压缩因子图版与高压天然气压缩因子实验数据进行拟合，同时适用于中低压及高压范围的天然气压缩因子计算公式。计算显示在低压段平均误差为3.3%，在高压段平均误差为2.5%。将这一公式应用于气井压力的计算中，取得了较高的计算精度。

关键词：压缩因子；天然气；常规气井；高温高压气井；计算方法中图分类号：TE31

文献标识码：A

引言

目前使用较多的天然气压缩因子计算方法，包

同时兼顾高中低压范围的压缩因子计算方法。

1

1.1

公式拟合

分界线的确定

天然气压缩因子具有较强的规律性。在低压

［1－2］

，Ha-括Dranchk－Abu－Kassem方法（DAK）

nkinson－Thomas－Phillips方法（HTP）［3］，Dran-chuk－Purvis－Robinson方法（DPR）［4］，以及由石油大学李相方教授根据天然气压缩因子图版拟合的李相方方法（LXF）。这些计算公式均是根据Standing和KatZ1942年提出的压缩因子图版［5］采用不同拟合方法拟合得到的

［6］

压缩因子随对比压力的增大先降低后升高，在段，

中高压段，压缩因子随对比压力的升高而增加。压缩因子的变化规律决定了无法使用一种函数形式因此尝试使用分段的方法进对其进行统一的描述，行描述。

HTP方法也使用了分段的方法进行描述，但是其给出的分界线是一个定值（ppr=5）。这一分界线较好的保证了高压段的规律性，但是对于低压其规律性仍旧难以保障。因此本文根据图1中段，

各曲线的拐点进行分割，其分界如图1所示

。

。在不同的对比压

［7］

力及对比温度下，误差均较大。根据李相方教授的各方法的最大误差均超过了55%统计，田

［8］

。

近几年国内相继发现了一批高温高压天然气。原有压缩因子计算方法适用压力范围低的弊端逐渐暴露。石油大学郭绪强教授针对这一问题进行了相关试验，取得了丰富的高压天然气实验数据

［9］

。

［10］

将郭绪强教授发表的高压天然气实验数据与传统天然气压缩因子图版

叠加，发现天然气压

表现出了较缩因子在高压阶段具有较强的延展性，

好的规律。利用三维绘图软件将数据进行处理，可以发现天然气压缩因子曲面较为复杂。因此，本文利用传统压缩因子图版与郭绪强教授发表的高压尝试找到高精度的能够天然气实验数据进行拟合，

图1

天然气压缩因子分界曲线

对分界曲线进行数据回归，分界线上压缩因子

收稿日期：20100612；改回日期：20100919

（2008ZX05056－002）研究成果基金项目：国家重大专项“南海深水油气勘探开发示范工程”

2006年毕业于西南石油大学机电专业，作者简介：管虹翔（1980－），男，工程师，现从事油气田开发方面的生产科研工作。

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Z=0.1547Tpr5－1.7476Tpr4+7.875Tpr3－

17.835Tpr2+20.573Tpr－8.8579ppr=－1.266674Tpr4+11.683417Tpr3－

特种油气藏第18卷

Z与对比压力ppr和对比温度Tpr的关系如下式所示：

（1）

压缩因子Z值与对比压力ppr在低压段呈曲线时，

关系，在高压段呈线性关系。通过计算对比，高压段采用线性函数，低压段采用二次曲线函数作为目标函数形式。

Z低=a（Tpr）ppr2+b（Tpr）ppr+c（Tpr）Z高=d（Tpr）ppr+e（Tpr）

b（Tpr）、c（Tpr）、d（Tpr）、e（Tpr）是关式中：a（Tpr）、

于Tpr的函数，为相关式的系数。

对压缩因子图版数据和实验数据按照对比温度Tpr进行分组，利用公式（3）进行回归（表1、2）。

39.764243Tpr2+59.021716Tpr－28.657098（2）式中：Z为天然气压缩因子；ppr为对比压力，是实际是实际温压力与绝对压力的比值；Tpr为对比温度，度与绝对温度的比值。1.2

目标函数及系数的确定

由天然气压缩因子图版可以看出，当温度一定

（3）

第2期管虹翔等：一种新型天然气压缩因子数值计算方法

87（4）（5）（6）（7）（8）

对表1及表2数据进行拟合，可得到各系数与对比温度Tpr的关系式。

a（Tpr）=－0.1736Tpr4+1.3481Tpr3－3.8363Tpr2+4.7201Tpr－2.1017b（Tpr）=0.2154Tpr3－1.4096Tpr2+3.106Tpr－2.3266

c（Tpr）=－0.0107Tpr3+0.0673Tpr2－0.1412Tpr+1.0987d（Tpr）=－0.0799ln（Tpr）+0.1016e（Tpr）=0.789ln（Tpr）+0.1276

选取压缩因子图版和实验数据中对比温度及对比压力，利用公式（3）计算压缩因子。在低压段

平均误差为3.3%，在高压段平均误差为2.5%，公式具有较高的精确度（表3）。

由表3可以看出，在对比温度为1.05时，本文最大误差计算方法与其他计算方法一样误差较大，达到了60%。从压缩因子三维图可以看出，对比Z值曲面表现出了较温度在1.05～1.10之间时，

这也是造成各方法预测精度均较低的强的扭曲性，

主要原因。因此，需要对对比温度在1.05～1.10之间的数据重新进行回归，其系数关系式如下：

a（Tpr）=4.076Tpr－4.5034b（Tpr）=－2.9681Tpr+2.9204c（Tpr）=0.4617Tpr+0.5033

当对比温度在1.05～1.10之间时，系数a（Tpr）、b（Tpr）、c（Tpr）选择式（9）～（11）计算，当对b（Tpr）、c（Tpr）选比温度大于1.1时，系数a（Tpr）、压缩因子计算精度择式（4）～（6）计算。经修正，

大为提高，但其最大误差仍有25%（表4）。

2

2.1

适用条件及实例计算

适用性分析

本文提出的计算方法（GHX），同时适用于中

（9）（10）（11）

低压与高压的天然气井计算，仅在对比温度低于1.1时（为超低温气井）精度较低，在其他对比温度条件下，具有较高的精度，平均误差为1.7%。对在典比目前常用的几种天然气压缩因子计算方法，型对比温度与压力条件下，几种方法计算误差见表5。

从表5可以看出，本文计算方法除在极个别条件下，均具有比较高的计算精度，具有较好的稳定性，适用于常规天然气井及高温高压气井。并且本文在拟合过程中考虑了郭绪强教授实验获得的340个高压天然气压缩因子数据（对比压力最高达

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特种油气藏第18卷

20.71），对高压天然气井计算也具有较好的代表性。

2.2实例计算

某气田射孔深度为3394m，测试日产气为

参考文献：

［1］汪周华，等.酸性天然气压缩因子实用算法对比分析

［J］.西南石油学院学报，2004，26（1）：47－50.［2］DranchukPM，Abou－KassemJH.CalculationofZ－

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［3］HankinsonRW，ThomasLK，etal.Predictnaturalsas

J］.Hydrproc，1969，48（4）：106－108.properties［

［4］DranchukPM，PurvisRA，putercal-culationofnaturalgascompressibilityfactorsusingtheStandingandKatZcorrelation［J］.InstofPetTechSe-1974，1（1）：74－108.ries，

［5］唐蒙.天然气压缩 …… 此处隐藏：3429字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……