蘇里格氣田輕烴產(chǎn)能計(jì)算公式推導(dǎo)

周蘊(yùn) 周通

摘要：蘇里格氣田目前實(shí)際輕烴產(chǎn)量往往采用拉運(yùn)量作為衡量輕烴產(chǎn)能指標(biāo)，但輕烴自井底至集輸系統(tǒng)過程中，“環(huán)境溫度的變化、計(jì)量方式的誤差、產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、輕烴的損耗”等因素均會(huì)對(duì)輕烴的實(shí)際產(chǎn)量造成較大影響，目前急需一種考慮多參數(shù)的理論輕烴產(chǎn)能計(jì)算方法來明確氣田輕烴真實(shí)產(chǎn)能，指導(dǎo)輕烴的正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：輕烴產(chǎn)量;產(chǎn)能指標(biāo);產(chǎn)能計(jì)算

一、天然氣輕烴回收的目的

天然氣是地表下孔隙性地層發(fā)現(xiàn)的天生的烴類和非烴類混合物，它常和原油伴生在一起。天然氣大多以甲烷為主，并包括乙烷、丙烷、丁烷和比丁烷重的烴類，同時(shí)還可能存在的少量水蒸汽、氮?dú)狻⒍趸?、硫化氫、氦、氧、氫等氣體。

天然氣燃料具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是天然氣的液烴無論是從市場(chǎng)價(jià)格，還是以重量或發(fā)熱值為基準(zhǔn)，都遠(yuǎn)高于天然氣的價(jià)格。搞好輕烴回收可大大降低油氣損耗，減少大氣污染，提高資源的綜合利用程度和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為合理安全地運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用天然氣，還應(yīng)對(duì)天然氣進(jìn)行必要的凈化與加工處理。凈化處理旨在脫除天然氣中硫化氫、二氧化碳和水蒸汽等有害物質(zhì)，而加工處理主要是回收天然氣中有價(jià)值的重?zé)N，以此作為重要的化工原料或液化石油氣產(chǎn)品。同時(shí)為達(dá)到天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表、管輸天然氣氣質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)見表和油氣田液化石油氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表的要求，也需對(duì)天然氣進(jìn)行凈化和輕烴回收處理。

二、蘇里格氣田輕烴動(dòng)態(tài)分析

（1）輕烴產(chǎn)量變化趨勢(shì)

2019年作業(yè)二區(qū)累計(jì)輕烴產(chǎn)量4836.5噸，其中蘇X區(qū)域生產(chǎn)輕烴2844.3噸、蘇X區(qū)域生產(chǎn)輕烴1992.2噸。輕烴生產(chǎn)總體表現(xiàn)出：夏季低、冬季高，蘇6影響較小、蘇東影響較大的特征。如圖1為2019年輕烴產(chǎn)量完成情況。

（2）輕烴產(chǎn)能影響因素

氣田輕烴在采出過程中，影響輕烴產(chǎn)能的“理論要素、生產(chǎn)運(yùn)行要素”經(jīng)過系統(tǒng)分解，在生產(chǎn)過程中表現(xiàn)為“產(chǎn)氣、環(huán)境溫度、產(chǎn)水、水包油及易容水組分”五項(xiàng)要素。

其中理論要素主要分為天然氣氣組分、油組分、成分成熟度三個(gè)方面;在生產(chǎn)運(yùn)行方面主要由相態(tài)變化、輕烴損耗兩個(gè)方面影響。相態(tài)的變化主要由于氣溫、壓力的變化引起。輕烴損耗主要由于水包油、易容水組分的影響。

1. 成分成熟度

排查392井次氣質(zhì)全分析結(jié)果表明：5個(gè)區(qū)塊天然氣成分成熟度由高至低依次為A、B、C、D、E。如圖2為CH4—C2+組分相關(guān)性散點(diǎn)圖。

2.氣質(zhì)組分

C4+組分含量與分站油氣比存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系：A>B>C>D>E>F>G，符合二項(xiàng)式趨勢(shì)特征。

相關(guān)性公式：

3.環(huán)境溫度

環(huán)境溫度影響最大的為丁烷、戊烷;環(huán)境溫度與輕烴產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，環(huán)境溫度與油氣比符合二項(xiàng)式趨勢(shì)特征。

相關(guān)性公式：

4. 產(chǎn)氣-產(chǎn)水

天然氣的產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量對(duì)輕烴產(chǎn)能的影響較為明顯，產(chǎn)氣、產(chǎn)水越高，油氣比越高，符合二項(xiàng)式趨勢(shì)特征。

產(chǎn)氣相關(guān)性公式：

產(chǎn)水相關(guān)性公式：

5.輕烴損耗

產(chǎn)出水靜置不足（水包油）：產(chǎn)出液靜置時(shí)間越長(zhǎng)凝析油增量越大。5座集氣站規(guī)律較明顯，A、B、C、D、E，平均最佳靜置時(shí)間13.6h，靜置期增油0.013m3/h，2019年日均影響輕烴0.73t。

易溶水組分：通過對(duì)比2017-2018年水質(zhì)全分析結(jié)果，7座集氣站平均已靜置水中含油量為98.8mg/L，其中蘇X-X站水樣中含油量240.2mg/L，同比最高。2019年日均影響輕烴0.03t。

因此，綜合得出2019年日輕烴損耗=水包油+易溶水組分=0.73+0.03=0.76t/d

三、輕烴回收工藝計(jì)算

將組分、溫度、產(chǎn)氣、產(chǎn)水的二項(xiàng)方程利用數(shù)學(xué)矩陣分析，對(duì)輕烴回收的影響因素進(jìn)行權(quán)重求取，所選參數(shù)歸一化，建立相關(guān)模型。

進(jìn)一步運(yùn)用Matlab軟件編寫PLS算法計(jì)算4個(gè)參數(shù)周期內(nèi)油氣比的多因素分析結(jié)果（權(quán)重和系數(shù)）。最終根據(jù)數(shù)據(jù)推算，氣體組分、環(huán)境溫度與油氣比的相關(guān)性合計(jì)產(chǎn)比61.9%;產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量與油氣比的相關(guān)性合計(jì)產(chǎn)比38.1%。

最終，結(jié)合組分相關(guān)性公式、溫度相關(guān)性公式、產(chǎn)氣相關(guān)性公式、產(chǎn)水相關(guān)性公式。得出四元二次油氣比計(jì)算公式。即該公式為：

總結(jié)

1、氣田輕烴主要受成分成熟度、氣質(zhì)組分、環(huán)境溫度、產(chǎn)氣、產(chǎn)水、過程損耗等因素的影響，氣質(zhì)重?zé)N組分和井底環(huán)境下液態(tài)輕烴是氣田產(chǎn)出輕烴的源頭。

2、建立了組分、環(huán)境溫度、產(chǎn)氣、產(chǎn)水與氣田油氣比的相關(guān)性曲線圖版及單項(xiàng)公式，各要素均存在“二項(xiàng)式產(chǎn)能方程”相關(guān)性。

3建立輕烴理論四元二次方程計(jì)算公式：

參考文獻(xiàn)：

[1] 李國誠、諸林.油氣田輕烴回收技術(shù).第1版.成都.四川科學(xué)技術(shù)出版.1989.9

[2] 林明峰.輕烴回收裝置用透平膨脹機(jī)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì).低溫與特氣.1996，3：10-14