二氧化碳气态相征

二氧化碳

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20 0 6年 l O月

油

气

井测

试

第1 5卷

第5期

C 2井相态特征 气 O周伦先褚小兵(. 1胜利油田有限公司地质科学研究院山东东营 2 7 1; 2胜利油田有限公司科技处 505 .山东东营 2 7 0 ) 5 00

摘要

C: O气临界温度较低，接近常温，受温度、压力影响 c 0在井下可呈气相、液相。通过实

验室样品模拟物理参数试验及对井下温度、压力和压力梯度测量，分析 C O在井下的相态特征。关键词 C:气井相态试气 O高可达到 9 0 9k/试验温度 4 c压力 2 .1 1 . gm ( Oc、 4 6

引

言

MP)近液体的密度， a接反映了 C, O是一种高压浓

密的气体。在试验温度 2 c, 8c低压时密度随压力增C: O是一种具有较高工业价值的气体，阳坳济陷已发现大量无机成因、纯度高( O含量9 .%以 C: 8O上 ) C 2藏。的 O气

高缓慢增大；当试验压力由69 a . MP增加到74 6 .5 MP时， a密度突变， 34 6k/ 加到 7 1 5由 2 . g增 m 2 . k/说明 c:已由气相变为液相， gm, 0最大密度为9 4 9k/ 试验压力 2 .1Mp ) 5 . gm ( 4 6 a。10 00

C 的临界温度 3 .,界压力 7 3 O气 11临 o C .8 MP。随着温度和压力变化， O的相态可呈气相、 a C: 液相或固相。C,临界温度以上， O在任何压力下均

为气相，不同的温度、压力条件下偏离理想气体程度不同。低于临界温度时， O为气相； C:达到临界压力时开始液化，出现气液共存；超过临界压力时，全部液化，成为液相。当温度低于一5 .￣压力低于 66 C、0 55MP, 0呈现固相， .3 aC,密度达 ll . gm。 5 24k/ \

80 0

60 0b。

稍

40 0

C: 物理参数模拟试验 O阳 5井奥陶系试气井段 23 . 55 0~24 .在 56 0m,

20 0

O 0

5

l 0

1 5

2 O

2 5

井下 20 50m进行气体取样分析， O含量9,%, C 93 相对密度 0 1 1。通过对阳 5井 C: .55 O气样品进行模拟物理参数试验，出一组试验数据，得反映不同温度、压力条件下， O的密度、 C,压缩因子和

体积系数变化情况，及其在不同温度、压力下的相态特征。1密度 .

试验压力( a MP )

图1二氧化碳密度与温度，压力关系图

在试验温度为 9 c压力2 .1MP,近气层 lc、 4 6 a接

的温度、压力条件下 (气层中部压力为 2 .5M a 5 6 P, 2 5 4 0m处温度为 9￣)c 2 6, 0密度 6 16k/’ C 3 . g。 m2压缩因子 .

C 标准状态下密度 1 97 gm。受温 O在 .6 8k/

C: O气压缩因子小于 1表明 C:, O气易于压缩， 在高压下密度较大也反映了这个特性。从试验数据绘制的压缩因子一温度、压力关系图来看(图 2,见 ) 试验温度在 4 c及以上温度时， Oc随着压力增加，压

度、压力影响， O的密度变化较大。试验温度高于 C,临界温度时， O C的密度随温度降低、压力增高而逐渐增大 (见图 1, )是温度、压力的连续曲线，密度最

[作者简介]周伦先，,男高级工程师， 6年出生。9 3 1 2 9 18年毕业于西南石油学院石油地质专业。现从事油气勘探研究工作。

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0

圈好幽油气井0

测

试∞ ×

20 0 6年 1菰氍 0月∞× X 加×

6×

4×

缩因子开始快速减小，缓慢减小，后又缓慢升后之

缓慢下降至 20×1一。c 2 .7 0 O体积系数在压力74 .5 MP时出现一个拐点， a表明是气相向液相的转变点。 在试验温度为 9℃、 l压力 2 .1M a即接近气 46 P,层的温度、压力条件下，o体积系数为31×1~。 c2 . 3 0

高。在试验温度(8C低于临界温度时， 2￣)随着压力增加，因子急剧减小；压缩当压力超过临界压力时， 压缩因子出现一个拐点，之后压缩因子随压力增加

缓慢升高，说明 C: O已被液化。

C: O井下相态分析滨古 2 2井奥陶系试气井段 20 . 2 0 0~2 5 . 250 m,经取样分析，体中 C 气 O含量为 9 .3相对 9 9%,密度 0 18。滨古 2井在关井静止状态和开井生 .5 8 2产状态分别进行了温度、压力和压力梯度连续测量。 根据不同深度处的温度、压力情况，确定 C O在井

下临界点的深度。根据压力梯度值，来判识 C: O在井下的相态。O 0

5 l 0 l 5 2 0 2 5

1关井静止状态 .

试验压力( a MP )

按照地温梯度计算及滨古 2井实际测量数据， 2 C O气井在关井静止状态下，临界温度 (1 1所 3 .℃)在井深为 4 0m。在井深 0 0 0 4 0m的温度小于临 界温度(图 4,见 )井下压力均超过临界压力，符合液相条件(见图 5。井深大于 4 0m, ) 0井内温度和地层

图2二氧化碳压缩因子与温度、压力关系图

在试验温度为 9℃、 l压力2 .1MP, 4 6 a即接近气层的温度、压力条件下， O压缩因子0 6 1。 C: .373体积系数 .

图3阳5 C 是井 O体积系数与温度、压力关系图。

温度均大于临界温度， O C以高压气体状态存在。 从实测压力梯度数据来看 (图 6, O气井垂向见 )C:井筒内出现上部压力梯度大，下部压力梯度小。井深 0 4 0m,~ 0 实测压力梯度 0 9— .4 MP/O .6 0 7 ( a 0 I m;0 以下井深， i压力梯度 0 6 )4 0m实贝 9 .8~0 4 1 .3 ( a O )说明气井内流体上部密度大， MP/ 0m, I下部密

度小，上部的 C O以液相存在。这样在 C: O气井内出现了上液相下气相，气液倒置现象。l0 2

1o 0

8 0

U

5

l o

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2 5

一

试验压力( a MP )

p6 0

图3二氧化碳体积系数与温度、压力关系图

赠4 0

在高于临界温度时，体积系数随温度降低、压力增高而减小。压力较低时，体积系数下降较快；在压力较高时，体积系数下降较慢。试验温度 2￣低压 8 C,时体积系数随压力增高而大幅下降，当超过临界压力，增至74 P, . M a体积系数由 4 .6 0 5 o0×1突降至 27×1~, . 4 0当压力增至 2 .1M a体积系数则 4 6 P时，

2 0

0

0

50 0

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l0 50

2 0 00

2o 50

深度( m)

图4滨古2井深度与温度关系图 2

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第1 5卷第 5期

周伦先等： O C气井相态特征

3 7

2 2

MP, a日产气 39 8m。井下临界温度所在井深上 01 升到 10m 7。井深大于 10m时， 7井下温度大于临界温度。压力梯度 0 7 .0—0 4 7 MP/O

1;深 .5 ( aI0I)井 l 0 7温度低于临界温度，下压力大于临界~10m,井压力，力梯度为 0 7 ( aI0I)压 .5 MP/O 1。井下的压力 l

2 0

1 8— .

量 1 6出1 4

梯度仍然是上部大，下部小；井深 0 7 C ~10m O仍可能处于气液混相状态。 7m m气嘴生产时，口油压 9 9MP,井 . a套压93 .MP, a日产气 5 86m。井下温度全部大于临界温 7 8

1 2

1 0 0

50 0

10 00

1o 5o

2 0 00

20 50

度， O为气体状态。受温度、 C压力影响，井下实测压力梯度 0 7 0 4 9 M aI0 m)仍然是上部 .0— .4 ( P/O,大，部小。下

深度( m)

图5滨古2井深度与压力关系图 210 .

结0. 9一

论

吕

g 0 8 .<

1C . O气层温度高于 C的I界温度， O在 O临 C地层中以高密度的气体状态存在。在地层条件下， 阳5 C2井 O气的密度为 6 16k/ 3 . gm。 2C, . O气井在关井静止状态下，当井下压力超过临界压力时，临界温度线以上井段 (~4 0m, 0 0 )C 液相， O呈实测压力梯度为 09 ( dl0m)临 .6 MP O;

三 07 .藿0. 6

0. 5

0. 4 0

界温度线以下井段为气相；向井筒内上部流体密垂5o o 10 00 l0 50 2 0 00 20 50

度大，下部流体密度小。C 中出现上液下气， O井气液倒置现象。当井下压力低于临界压力时，井下 C, O全部为气相。3C 井在开井生产状态下， .O气临界温度对应

深度( m)

图6滨古2井深度与压力梯度关系图 2

2开井生产状态 .

滨古 2井开井生产， 2分别以 3m 5m 7 m m、 m、m 气嘴进行了稳定试井。开井生产后，井下温度、压力

井深上升。小气嘴生产时，井下压力超过临界压力时，靠近井口附近，临界温度线以上井段， O呈液 C:相或气液混相，以下仍为气相；用大气嘴生产时， 由于井下温度升高，或压力降低，井下 C O全部为气相。参考文献

小幅上升(见图 4图 5,、 )压力梯度有所下降，生产气嘴越大，力梯度下降幅度越大。压

3m m气嘴生产时，口油压 90M a套压85井 . P, . MP, a日产气 166m。井下临界温度所在井深上 75 升到 2 0m。井深大于 20 m时，内温度大于临 7 7井

界温度， O以气体状态存在。井深 0— 7温度 C 20m低于临界温度，压力高于I临界压力，符合液相条件。 实测压力梯度仍然是上部大，部小，深大于下井20m力梯度 07 7压 .2~04 ( al0m)井深 0— .6 MP/O, 20m压力梯度 0 7 7 .9—0 7 ( aI0I) .5 MP/O 1。井深 0 l~

1 F Ook s JT Wht . r rm n f O lw i t S - a e . i Mes e e t ,F o n I u e u oC sp r rta n s o sP a e . P r d c i n E gn e i g ec i l d Ga e u h s s S E P o u t n i e rn, c a o Au s 9 7 2 9~2 7 g t1 8: 0 1

2张J￣,承先，益富， . O I H胡 I戴等 C气井测试中的相态问题.石油实验地质，9 6 8 4:6 1 8,( )3 6—3 3 7 3张J ! . o气藏密度计算及气藏储量与开发预测 . I￣ c 2 Iu试采技术，9 1 1 ( )5 19,2 1:8—6 4

20m符合液相条件，力梯度数值大也说明 7压

C 度较大， O密由于处于流动状态，O C可能处于气液混相状态。 5mm气嘴生产时，口油压 9 3MP, 井 . a套压 87 .

本文收稿日期：0 5 1 4编辑： 2 0—0—1方志慧

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ikk4.html