[发明专利]一种多孔介质中天然气偏差因子的测定装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔介质中测定天然气偏差因子的装置及方法，特别是用于石油天然气行业考虑储层多孔介质高温高压环境下测定天然气偏差因子的装置及方法。

背景技术

天然气的偏差因子是天然气的物性参数之一，主要用于气藏地质储量和可采储量计算，试井分析、产能分析、生产动态分析、数值模拟、生产系统分析、采油气工艺设计和地面工程设计。目前公知的天然气偏差因子的实验方法是在不考虑储层多孔介质环境下的常规PVT测试单元中进行实验测试。而天然气是处在储层的多孔介质中，这就会导致常规天然气的偏差因子与真实储层条件下天然气的偏差因子存在着偏差。

因此，研究考虑储层多孔介质高温高压环境下天然气偏差因子的实验测定装置及方法具有重大的现实意义和指导意义：（1）考虑了多孔介质比面积大，吸附作用更加显著的特点；（2）考虑了多孔介质吸附作用对天然气偏差因子的影响，从而使测定结果更接近真实储层天然气的偏差因子，更好地指导生产实践。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔介质中天然气偏差因子的测定装置，该装置原理可靠，结构合理，操作简单，由于考虑了储层多孔介质和高温高压环境，通过该装置测定的天然气偏差因子更接近真实储层天然气的偏差因子，有利地指导生产实践。

本发明的另一个目的在于提供利用上述装置测定多孔介质中天然气偏差因子的方法，该方法测试的天然气偏差因子，更加真实地反应了储层多孔介质的存在对天然气偏差因子的影响。

本发明不仅可用于考虑多孔介质高温高压环境下的天然气偏差因子实验研究，还可进行天然气其它物性参数（体积系数、热膨胀系数等）的实验测试。该实验方法所能达到的最高压力100MPa，最高温度200℃。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种多孔介质中天然气偏差因子的测定装置，主要由多孔介质系统、数据采集及处理系统、PVT测试单元、中间容器、气量计、烘箱、泵组成，所述多孔介质系统由5个填砂管串联而成，所述多孔介质系统分别与PVT测试单元和中间容器相连，所述PVT测试单元和中间容器分别与泵相连，所述多孔介质系统与PVT测试单元置于烘箱中并连接气量计；所述数据采集及处理系统包括温度传感器、压力传感器和计算机，所述多孔介质系统通过温度传感器、压力传感器与计算机相连，温度传感器、压力传感器监测填砂管中的温度和压力并将数据传给计算机；所述多孔介质系统的填砂管之间、多孔介质系统与PVT测试单元之间、中间容器之间均有阀门。

利用上述装置测定多孔介质中天然气偏差因子的方法，依次包括以下步骤：

（1）将不同目数的石英砂分别填充到5个填砂管中，填砂管所承受的最大压力为100MPa；

（2）在标况（P₀=0.1MPa，T₀=20℃）下，用泵注N₂依次测量每根填砂管孔隙体积分别为V_K1、V_K2、V_K3、V_K4、V_K5，填砂管连接压力传感器间管线的体积为V_c，然后排出N₂并用真空泵抽空填砂管及管线至真空状态（由于串联填砂管间管线短且内径较小，填砂管间连接的管线体积忽略不计）；

（3）通过计算机将烘箱的温度设定成储层的地层温度T并升温至地层温度T；

（4）用泵将中间容器的天然气充满第一填砂管，待进泵缓慢时，通过压力传感器监测第一填砂管中的压力，待压力平衡时，记下此时第一填砂管内的平衡压力P₁；

（5）将经过第一填砂管吸附过后的一部分天然气转入PVT测试单元中，用泵调节PVT测试单元中天然气的压力为P₁，从而得到天然气在T、P₁条件下的体积V₁₁，然后保持压力为P₁的条件下，将PVT测试单元中的天然气一部分排放到气量计中，用气量计测量出天然气在标况（P₀=0.1MPa，T₀=20℃）下的体积V₀，然后读出排气后PVT测试单元中的天然气体积V₁₂，从而得到天然气在T、P₁条件下的体积变化值为V₁（V₁=V₁₁-V₁₂），利用下述的气体状态方程：