專利名稱：一種多孔介質中天然氣偏差因子的測定裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種多孔介質中測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考慮儲層多孔介質高溫高壓環境下測定天然氣偏差因子的裝置及方法。
背景技術：
天然氣的偏差因子是天然氣的物性參數之一，主要用于氣藏地質儲量和可采儲量計算，試井分析、產能分析、生產動態分析、數值模擬、生產系統分析、采油氣工藝設計和地面工程設計。目前公知的天然氣偏差因子的實驗方法是在不考慮儲層多孔介質環境下的常規PVT測試單元中進行實驗測試。而天然氣是處在儲層的多孔介質中，這就會導致常規天然氣的偏差因子與真實儲層條件下天然氣的偏差因子存在著偏差。因此，研究考慮儲層多孔介質高溫高壓環境下天然氣偏差因子的實驗測定裝置及方法具有重大的現實意義和指導意義(I)考慮了多孔介質比面積大，吸附作用更加顯著的特點；(2)考慮了多孔介質吸附作用對天然氣偏差因子的影響，從而使測定結果更接近真實儲層天然氣的偏差因子，更好地指導生產實踐。
發明內容
本發明的目的在于提供一種多孔介質中天然氣偏差因子的測定裝置，該裝置原理可靠，結構合理，操作簡單，由于考慮了儲層多孔介質和高溫高壓環境，通過該裝置測定的天然氣偏差因子更接近真實儲層天然氣的偏差因子，有利地指導生產實踐。本發明的另一個目的在于提供利用上述裝置測定多孔介質中天然氣偏差因子的方法，該方法測試的天然氣偏差因子，更加真實地反應了儲層多孔介質的存在對天然氣偏差因子的影響。本發明不僅可用于考慮多孔介質高溫高壓環境下的天然氣偏差因子實驗研究，還可進行天然氣其它物性參數(體積系數、熱膨脹系數等)的實驗測試。該實驗方法所能達到的最高壓力lOOMPa，最高溫度200°C。為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。一種多孔介質中天然氣偏差因子的測定裝置，主要由多孔介質系統、數據采集及處理系統、PVT測試單元、中間容器、氣量計、烘箱、泵組成，所述多孔介質系統由5個填砂管串聯而成，所述多孔介質系統分別與PVT測試單元和中間容器相連，所述PVT測試單元和中間容器分別與泵相連，所述多孔介質系統與PVT測試單元置于烘箱中并連接氣量計；所述數據采集及處理系統包括溫度傳感器、壓力傳感器和計算機，所述多孔介質系統通過溫度傳感器、壓力傳感器與計算機相連，溫度傳感器、壓力傳感器監測填砂管中的溫度和壓力并將數據傳給計算機；所述多孔介質系統的填砂管之間、多孔介質系統與PVT測試單元之間、中間容器之間均有閥門。利用上述裝置測定多孔介質中天然氣偏差因子的方法，依次包括以下步驟(I)將不同目數的石英砂分別填充到5個填砂管中，填砂管所承受的最大壓力為IOOMPa ；(2)在標況(Ptl=O. IMPaJtl=Z(TC)下，用泵注N2依次測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的體積為V。，然后排出N2并用真空泵抽空填砂管及管線至真空狀態(由于串聯填砂管間管線短且內徑較小，填砂管間連接的管線體積忽略不計);(3)通過計算機將烘箱的溫度設定成儲層的地層溫度T并升溫至地層溫度T ；(4)用泵將中間容器的天然氣充滿第一填砂管，待進泵緩慢時，通過壓力傳感器監測第一填砂管中的壓力，待壓力平衡時，記下此時第一填砂管內的平衡壓力P1 ；(5)將經過第一填砂管吸附過后的一部分天然氣轉入PVT測試單元中，用泵調節PVT測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測試單元中的天然氣一部分排放到氣量計中，用氣量計測量出天然氣在標況(Ptl=O. IMPaJtl=Z(TC)下的體積Vtl，然后讀出排氣后PVT測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方程P0V0=IiRZciTci (其中 Z0=I)P1V1=IiRZ1T,從而得到氣體在PVT測試單元中的偏差因子
權利要求
1.一種多孔介質中天然氣偏差因子的測定裝置，主要由多孔介質系統、數據采集及處理系統、PVT測試單元(10)、中間容器(14)、氣量計(13)、烘箱(15)組成，其特征在于，所述多孔介質系統由第一填砂管(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)串聯而成，所述多孔介質系統分別與PVT測試單元(10)和中間容器(14)相連，所述PVT測試單元(10)和中間容器(14)分別連有泵一(11)、泵二(12)，所述多孔介質系統與PVT測試單元置于烘箱(15)中并連接氣量計(13);所述數據采集及處理系統包括溫度傳感器(9)、壓力傳感器(7)和計算機(8)，所述多孔介質系統通過溫度傳感器(9)、壓力傳感器(7)與計算機(8)相連；所述多孔介質系統的填砂管之間、多孔介質系統與PVT測試單元之間、中間容器之間均有閥門(6)。
2.利用如權利要求I所述的裝置測定多孔介質中天然氣偏差因子的方法，依次包括以下步驟(1)將不同目數的石英砂分別填充到5個填砂管中；(2)在Ptl=O.IMPa, 1^=201下，用泵注N2依次測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的體積為V。，然后排出N2并用真空泵抽空填砂管及管線至真空狀態；(3)通過計算機將烘箱的溫度設定成儲層的地層溫度T并升溫至地層溫度T；(4)用泵將中間容器的天然氣充滿第一填砂管，通過壓力傳感器監測第一填砂管中的壓力，待壓力平衡時，記下此時第一填砂管內的壓力P1 ;(5)將經過第一填砂管吸附過后的一部分天然氣轉入PVT測試單元中，用泵調節PVT測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測試單元中的天然氣一部分排放到氣量計中，測出天然氣在Ptl=O. IMPa, 1^=201^下的體積V。,然后讀出排氣后PVT測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，然后用泵將中間容器的天然氣充滿第一填砂管，打開第一填砂管和第二填砂管之間的閥門，使得第一填砂管和第二填砂管保持聯通狀態，并通過壓力傳感器監測第一填砂管和第二填砂管串聯時的平衡壓力P2 ；(7)打開第二填砂管和第三填砂管之間的閥門，監測第一填砂管、第二填砂管和第三填砂管串聯時的平衡壓力P3，打開第三填砂管和第四填砂管之間的閥門，監測第一填砂管、第二填砂管、第三填砂管和第四填砂管串聯時的平衡壓力P4，打開第四填砂管和第五填砂管之間的閥門，監測第一填砂管、第二填砂管、第三填砂管、第四填砂管和第五填砂管串聯時的平衡壓力P5 ；(8)在PVT測試單元中對剩余的氣體做體積膨脹實驗，得到壓力分別為P2、P3、P4和P5時的天然氣體積￥2、％、￥4、^ ；(9)利用下式求出天然氣在多孔介質中的偏差因子Z'1第I個壓力點的偏差因子Z' !=Z1第2、3、4、5個壓力點的偏差因子之(i=2, ...5)
全文摘要
本發明涉及一種多孔介質中天然氣偏差因子的測定裝置及方法，該裝置由多孔介質系統、數據采集及處理系統、PVT測試單元、中間容器、氣量計、烘箱、泵組成，多孔介質系統由5個填砂管串聯而成。該方法包括將石英砂填充到5個填砂管中；測量填砂管孔隙體積和壓力傳感器間管線的體積；將烘箱升溫至地層溫度T；測定第一填砂管內的平衡壓力P1及與其它填砂管串聯時的平衡壓力P2、P3、P4和P5；通過體積膨脹得到壓力為P2、P3、P4和P5時的天然氣體積V2、V3、V4、V5；求出天然氣在多孔介質中的偏差因子。本發明考慮了多孔介質吸附作用對天然氣偏差因子的影響，從而使測定結果更接近真實儲層天然氣的偏差因子，更好地指導生產實踐。
文檔編號G01N7/00GK102914485SQ201210431980
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者侯大力, 孫雷, 湯勇, 潘毅, 孫揚, 卞小強 申請人:西南石油大學