本发明专涉及油气开发领域一种测定天然气中水蒸汽含量的方法。
背景技术：
：当前国内外发现的气藏温度越来越高，如国外已经发现温度高达230℃的凝析气藏，在这样的高温储集层状态下，水极容易以蒸汽状态存在于凝析气中，成为地层凝析气流体体系的一部分，也就是说实际天然气储层中的气相一般是饱和了水蒸汽的。随着天然气从储层开采到地面后，温度和压力通常都会降低，温度降低一般会减小天然气中水蒸汽溶解度，而压力降低会促进水在天然气中的溶解，很难准确对比出两者作用大小。总之，从现场取得的天然气样品中水蒸汽含量很难代表实际情况，这会影响后续天然气的相态实验结果，而目前没有室内配制饱和了水蒸汽的天然气样品的方法报道。天然气采出后必须经过脱水处理才能外输，同时在低温季节，采出天然气很容易出现液体水析出和水合物生成堵塞管道现象，因此掌握不同温度、压力条件下天然气中水蒸汽含量非常重要。现有的天然气水蒸汽含量测试方法有查图表法、相态分析法、经验公式法和直接测量法。其中查图表法、相态分析法和经验公式法毋须实验即可获得数据，具有简捷方便、适用范围广的特点，但同样因为没有实验基础，在准确性方面存在问题。而常规的直接测量法一般采用sy/t7507-2016《天然气中水含量的测定》。但常规方法是针对天然气管线中的气中水蒸汽含量测试，仅适用于已经过脱水后进入外输管线的气中水含量测试，取样条件一般为常温低压。且常规方法冷凝不充分，往往导致所测水蒸汽含量偏低。同时在确定气水平衡系统中水蒸汽含量方面，现有办法仅仅是静止测定单一条件下水蒸汽含量，没有形成一套完善的、压力条件改变下的动态统一的分析方法。总之，如何在室内获得有代表性的饱和了水蒸汽的天然气样品，并进一步建立不同温度、压力条件下天然气中水蒸汽含量测定方法，对天然气藏开发和储运具有非常重要的意义。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，原理可靠，操作简便，能准确定量地测试天然气中水蒸汽含量，有助于更准确获得储层天然气流体的相态性质，为天然气地面处理工艺参数设定(特别是低温脱水装置)提供可靠的理论依据，具有广阔的应用前景。为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。本发明分为两个步骤：首先，室内配制有代表性的饱和了水蒸汽的天然气样品，在现场实际工况(温度、压力)下将取得的天然气(凝析气按照气油比采用伴生气和脱气原油配制)和地层水混合，再排除多余的液体水；其次，测定天然气中水蒸汽的含量，将配制的不同条件下饱和了水蒸汽的天然气样品经过一套低温冷凝系统(专利公开号cn108254468a)，再将冷凝的轻烃和液体水分开，准确获得天然气中水蒸汽含量或天然气产液体水量。一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，依次包括以下步骤：(1)将现场取得的天然气样品转入高温、高压配样器中，保持配样器中温度、压力与现场实际工况一致；(2)通过注水口向配样器中注入一定量的地层水，然后关闭注水口阀门，旋转配样器足够长时间让气-水充分进行物质交换，建立气-水平衡；(3)将配样器旋转使注水口朝下静置足够长时间，缓慢打开注水口阀门，检测是否有液体水流出，如果有液体水流出说明配样器中气相已经完全饱和了水蒸汽，如果没有液体水流出，则重复步骤(2)，继续注入地层水直至气相中完全饱和水蒸汽；(4)将配样器注水口向下，将配样器中剩余的液体水排尽；(5)将配样器中流体通过超低温玻璃冷凝系统，该冷凝系统由减压阀、冷凝管、低温箱、气体流量计和连接管线组成，所述冷凝管为透明状，最低工作温度低于-200℃；所述冷凝管顶部有进气口和出气口，配样器通过减压阀连接冷凝管的进气口，冷凝管的出气口连接气体流量计，该冷凝管位于低温箱中，低温箱中充满制冷剂；配样器中的流体经过减压阀进入冷凝管，水蒸汽和液烃冷凝下来，天然气则进入气体流量计；(6)关闭配样器，将冷凝管取下后放入90-100℃的热水中，让冷凝管中液烃挥发出去，然后将冷凝管从热水中取出，擦干外表面，称量并对比冷凝管实验前后质量，结合气体流量计中的气体总量，可以得到天然气单位体积中水蒸汽含量或对应冷凝温度下天然气产生的液体水量。所述步骤(1)中，如果是凝析气，根据已有标准在配样器中配制凝析气样，即依据气-油比采用现场伴生气和脱气油配制凝析气样。所述步骤(2)中，配样器中注入水可以为现场直接取得的地层水或实验室配制的地层水，优选现场取得实际地层水。所述步骤(2)中，配样器中气-水平衡时间为3-5h。所述步骤(5)中，配样器连接高压泵，通过高压泵保持配样器中压力不变，配样器外有加热套，通过加热套控制配样器温度保持不变。所述步骤(6)中，加热冷凝管的热水温度为90-100℃，优选90-95℃，冷凝管加热时间为0.5-1h。所述步骤(6)中，通过控制冷凝系统低温箱的温度，获得不同温度下天然气产生的液体水量。所述步骤(6)中，当冷凝系统采用液氮制冷时，可以获得天然气中总水蒸汽含量。本发明可通过改变配样器中温度、压力条件，重新建立气-水平衡关系，排出多余的液体水，开展下一组实验。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)首次提出一种室内配制有代表性的饱和了水蒸汽的天然气样品的方法，有助于更准确获得储层天然气流体的相态性质；(2)提出天然气中水蒸汽含量测定方法，测试过程简单，测试结果精确、可靠，有助于现场天然气脱水方案设计和天然气储运过程参数设定，对天然气藏的开发和天然气的储运提供重要的的基础参数和理论依据；(3)可以针对不同油田、不同气藏、不同水型，适用范围宽，分析数据泛用性强。附图说明图1是本发明一种测定天然气中水蒸汽含量的方法的流程示意图。图中：1-天然气容器；2、6、8、9、11、12、13-阀门；3-空气压缩机；4、7-高压自动泵；5-凝析气容器；10-地层水容器；14-高温高压配样器；15-玻璃冷凝管；16-低温箱；17-水浴烧杯；18-电子天平；19-气体流量计。具体实施方式下面根据附图和实例进一步说明本发明，以便于本
技术领域：
的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本
技术领域：
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。实施例1一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，依次包括以下步骤：(1)通过天然气容器1或凝析气容器5、空气压缩机3向高温高压配样器14中注入一定量的天然气或凝析气(若为凝析气，则依据气-油比采用现场伴生气和脱气油配制)；(2)待温度、压力达到现场实际条件后，再通过高压自动泵4、地层水容器10恒压向配样器中注入20ml现场取得地层水，搅拌配样器3h使气-地层水充分互溶；再静置3h使气-水完全分层，将配样器倒转，缓慢打开阀门，发现有液体水流出，证明气相中已经饱和了水蒸汽；再将多余的液体水缓慢排净；(3)按流程图1所示，从配样器顶部接出管线连接置于低温箱16中的玻璃冷凝管15的进气口，冷凝管的出气口通过管线连接气体流量计19，缓慢打开配样器阀门让流体以100ml/min左右流速通过减压阀进入冷凝管，水蒸汽和液烃冷凝下来，天然气则进入气体流量计19，实验过程通过高压自动泵7保持配样器压力恒定；(4)放出一定量的流体(11000ml)后关闭配样器出口阀门，取出冷凝管，待其温度升至室温观察液体析出情况，再将冷凝管管体泡在95℃的水浴烧杯17中30min以上，让冷凝的液烃挥发出去，然后擦干净冷凝管外部，用电子天平18称量冷凝管质量，对比实验前后冷凝管质量变化，确定冷凝管中析出液体水量，结合放出气量，确定对应温度、压力下气样中的含水量；(5)调节高压自动泵7，使气体转移至下一个待测压力点，重复(2)至(4)步骤。表1为本实施例中原始天然气组成，表2为地层水组成。现场实际温度为125℃，压力为40mpa，制冷剂采用液氮。表3给出了125℃、不同压力(8个压力点)下天然气中水蒸汽含量测定结果，可以看出随着压力降低，天然气中水蒸汽含量逐渐升高，5mpa下达到0.831m3/104m3。表1天然气组成(mol％)表2地层水矿物成分表3水蒸汽含量测定结果压力(mpa)403530252015105水蒸汽含量(m3/104m3)0.3490.3670.3830.4030.4400.4850.6220.831本发明并不限于上述实施方式，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变更。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，依次包括以下步骤：
（1）将现场取得的天然气样品转入高温、高压配样器中，保持配样器中温度、压力与现场实际工况一致；
（2）通过注水口向配样器中注入一定量的地层水，然后关闭注水口阀门，旋转配样器足够长时间让气-水充分进行物质交换，建立气-水平衡；
（3）将配样器旋转使注水口朝下静置足够长时间，缓慢打开注水口阀门，检测是否有液体水流出，如果有液体水流出说明配样器中气相已经完全饱和了水蒸汽，如果没有液体水流出，则重复步骤（2），继续注入地层水直至气相中完全饱和水蒸汽；
（4）将配样器注水口向下，将配样器中剩余的液体水排尽；
（5）将配样器中流体通过超低温玻璃冷凝系统，该冷凝系统由减压阀、冷凝管、低温箱、气体流量计和连接管线组成，所述冷凝管为透明状，最低工作温度低于-200℃；所述冷凝管顶部有进气口和出气口，配样器通过减压阀连接冷凝管的进气口，冷凝管的出气口连接气体流量计，该冷凝管位于低温箱中，低温箱中充满制冷剂；配样器中的流体经过减压阀进入冷凝管，水蒸汽和液烃冷凝下来，天然气则进入气体流量计；
（6）关闭配样器，将冷凝管取下放入90-100℃的热水中，让冷凝管中液烃挥发出去，然后将冷凝管从热水中取出，擦干外表面，称量并对比冷凝管实验前后质量，结合气体流量计中的气体总量，得到天然气单位体积中水蒸汽含量或对应冷凝温度下天然气产生的液体水量。
2.如权利要求1所述的一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，如果是凝析气，在配样器中依据气-油比采用现场伴生气和脱气油配制凝析气样。
3.如权利要求1所述的一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，配样器中注入水可以为现场直接取得的地层水或实验室配制的地层水。
4.如权利要求1所述的一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，配样器中气-水平衡时间为3-5h。
5.如权利要求1所述的一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，其特征在于，所述步骤（5）中，配样器连接高压泵，通过高压泵保持配样器中压力不变，配样器外有加热套，通过加热套控制配样器温度保持不变。
6.如权利要求1所述的一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，加热冷凝管的热水温度为90-95℃，冷凝管加热时间为0.5-1h。
7.如权利要求1所述的一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，通过控制冷凝系统低温箱的温度，获得不同温度下天然气产生的液体水量。
8.如权利要求1所述的一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，当冷凝系统采用液氮制冷时，可以获得天然气中总水蒸汽含量。
技术总结本发明涉及一种测定天然气中水蒸汽含量的方法，包括：将天然气样品转入高温高压配样器中；通过注水口向配样器中注入地层水，建立气‑水平衡；将配样器注水口朝下静置，打开注水口阀门，将配样器中的液体水排尽；将配样器中的流体经过减压阀进入冷凝管，水蒸汽和液烃冷凝下来，天然气进入气体流量计；将冷凝管放入90‑100℃热水中，液烃挥发出去，称量并对比冷凝管实验前后质量，结合气体流量计中气体总量，得到天然气单位体积中水蒸汽含量或对应冷凝温度下天然气产生的液体水量。本发明原理可靠，操作简便，能够准确测试天然气中水蒸汽含量，为天然气地面处理工艺参数设定提供可靠的理论依据，具有广阔的应用前景。
技术研发人员：刘煌;王超祥;郭平;杜建芬;汪周华
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2020.02.13
技术公布日：2020.06.09
