Были получены
данные по динамике конденсатогазового фактора (КГФ) и насыщенности перового
пространства жидкой фазой. Давление начала конденсации практически равняется
начальному пластовому давлению. Начальный КГФ составляет 420 г/м3.
При давлении максимальной конденсации 7,7 МПа КГФ = 45 г/м3.
Максимальное значение насыщенности перового пространства жидкой фазой
достигает 12 %. Коэффициент извлечения углеводородов С5+ при
истощении до 2 МПа при данных пластовых термобарических условиях не превышает
32 %.
Процесс закачки
в пласт сухого газа был рассмотрен при следующих пластовых давлениях: 22; 16;
7,7; 6 и 3 МПа. При давлениях 22 и 16 МПа система находится на ветви
ретроградной конденсации (рис. 1,35, а). Давление максимальной конденсации
составляет 7,7 МПа, и при давлениях 6 и 3 МПа система расположена на ветви
прямого испарения. Конден-сатогазовый фактор пластового флюида при давлениях 16
и 3 МПа одинаков.
Методика расчета процесса вытеснения сухим газом
пластовой системы основана на решении
дифференциальных уравнений многокомпонентной
фильтрации безытерационным численным методом в допущении изотермичности
процесса, локального термодинамического равновесия и справедливости
обобщенного закона Дарси для фаз.
Расчеты были
проведены для линейной модели пласта длиной 3 м, пористостью 25 % и
проницаемостью 4,7-10~15 м2, заполненной при выбранных
давлениях смесями, соответственно моделирующими пластовую смесь. Сухой газ моделировался метаном.
Метан в процессе фильтрации вытесняет равновесную
пластовую газовую фазу и вызывает интенсивный
массообмен между фазами, приводящий к существенному испарению ретроградного
конденсата и снижению насыщенности перового пространства модели пласта
углеводородной жидкостью. При этом насыщенность жидкой фазой всегда
существенно ниже "критической", т.е. жидкая фаза неподвижна и весь
массоперенос происходит в газовой фазе.
Прокачка двух
поровых объемов метана при давлении 22 МПа позволяет извлечь практически 100 %
С2 —С4 и 32 % углеводородов С5+. При этом фракция Ф, (Ммол = 107)
извлекается на 72 %, Ф2 (М„т = 161) — на 19
%, а Ф3 (Ммол = 237) — на 9 %. При более низких пластовых
давлениях прокачка двух поровых объемов модели пласта дает существенно более низкое извлечение углеводородов С5+, а
тяжелая фракция Ф3 (ММОЛ = 237) практически не вытесняется.
Для сравнения
эффективности процесса при разных пластовых давлениях следует привести объемы
закачиваемого газа к одной единице измерения. В качестве такой единицы выбрано
необходимое количество метана для прокачки одного перового объема пласта при
давлении 22 МПа.
Расчеты
показывают (рис. 1.35, б), что для давления 3 и 6 МПа (ветвь прямого испарения) для полного извлечения
углеводородов С2 — С4 требуется существенно меньшее количество закачиваемого
газа. Компоненты С5 — С8 (рис. 1.35, в)
извлекаются при давлениях ниже давления максимальной конденсации полнее, чем
при давлениях до максимальной конденсации ( в исследуемом
диапазоне). И лишь наиболее тяжелые фракции (Ммол = 161 и выше)
эффективно переходят в газовую фазу при более высоких пластовых давлениях. Так, для добычи всех запасов
углеводородов С2 — С4 следует прокачать 0,3
относительной единицы измерения объема закачиваемого метана при давлении 3 МПа
и около двух — при давлениях 16 и 22 МПа. Прокачка двух относительных единиц
измерения метана позволяет извлечь 80 % фракции Ф, при давлениях воздействия 3
МПа, 65 % при 6 МПа, 60 % при 7,7 МПа, 57 % при 16 МПа и 72 % при 22 МПа. В
целом, с учетом дополнительного извлечения при истощении до более низких
давлений, при равном количестве закачиваемого сухого газа извлечение
углеводородов С5+ в диапазоне
давлений 3 — 7,7 МПа соизмеримо с извлечением при воздействии в диапазоне давлений 7,7 — 22 МПа (рис.
1.35, г).
Таким образом, исследования, с
одной стороны, показали, что воздействие на газоконденсатный пласт
неравновесным газообразным агентом (сухой газ) в областях прямого испарения не
снижает удельную компонентоотдачу (на 1 м3 закачиваемого газа)
пласта по сравнению с воздействием при более высоких пластовых давлениях. С
другой стороны, технико-экономические показатели такого процесса, особенно для
месторождений с целевыми продуктами
углеводородов С2 — С8, могут оказаться существенно выше за счет снижения объемов
консервируемого газа, возможности бескомпрессорной закачки и более высокого коэффициента
охвата.
Был выполнен
также большой объем теоретических и экспериментальных исследований с целью
научного обоснования таких методов повышения конденсатоотдачи при разработке
ГКМ, которые базируются на учете
особенностей группового и компонентного состава пластовой углеводородной
смеси, что позволяет повысить степень извлечения высокомолекулярных углеводородов этой смеси.
Как известно,
многообразие составов природных газов определяет — наряду с особенностями
вмещающих горных пород и термобарических условий залежей — физическое состояние
в пласте газовой смеси, наличие и относительное содержание жидкой, а иногда
твердой фазы в смеси. Естественно, что от состава углеводородной смеси зависит
и конденсатоотдача пласта при разработке его на режиме истощения.
Среди других
составляющих особую роль в природных газовых смесях играют промежуточные
углеводороды — этан, пропан, изо- и нормальный бутан. Суммарное их содержание
в газовых смесях газовых залежей составляет в среднем до 5 %, газоконденсатных
5 — 30 %; в растворенных газах
нефтяных месторождений содержится от 10 —20 до 85 — 95 % промежуточных углеводородов [46, 16]. Количественное
содержание в природных газах низкомолекулярных гомологов метана, в частности
фракции С2 — С4, определяется условиями
образования газовой и жидкой углеводородной смеси из органического вещества
осадочных нефтегазоматеринских пород, а
также условиями миграции и накопления углеводородов в пористых пластах
залежей. Значительное влияние на физико-химические свойства и фазовое состояние и поведение пластовых газов
углеводородов фракции С2 — С4 обусловлено тем, что
эти компоненты достаточно легко переходят из газового состояния в жидкое и
обратно при изменении в пласте термобарических условий (табл. 1.22).
Соответственно вовлекаются в межфазный массообмен другие компоненты смеси, в
первую очередь с относительно близкими к промежуточным углеводородам
свойствами. По данным работ [31, 45] существует прямая связь между содержанием
в пластовой газовой смеси фракции С2
—С4 и выходом стабильного конденсата (С5+) на первом этапе
разработки некоторых ГКМ основных газодобывающих регионов стран СНГ.
Таблица 1.22
Некоторые физико-химические свойства низкомолекулярных
алканов
|
Алканы
|
Показатели
|
метан
|
этан
|
пропан
|
изобутан
|
нормальный
|
нормальный
|
|
|
|
|
|
бутан
|
пентан
|
Химическая формула
Молекулярная масса
|
16,04
|
30,07
|
С3Н, 44,09
|
CQ 4Г) JO,l£i
|
л-С4Н,„ 58,12
|
«-С5Н, 72,15
|
Температура кипения при
|
-161,3
|
-88,6
|
-42,2
|
-10,1
|
-0,5
|
+ 36,2
|
давлении 0, 1 МПа, °С
|
|
|
|
|
|
|
Критические параметры:
|
|
|
|
|
|
|
температура, К
|
190,8
|
305,3
|
369,9
|
408,1
|
425,2
|
469,7
|
давление, МПа
|
4,63
|
4,87
|
4,25
|
3,65
|
3,80
|
3,37
|
плотность, кг/м3
|
163,5
|
204,5
|
218,5
|
221,0
|
226,1
|
227,8
|
Теплота испарения при
|
570
|
490
|
427
|
352
|
394
|
341
|
давлении 0,1 МПа, кДж/кг
|
|
|
|
|
|
|
Результаты статистического анализа данных разработки ГКМ России и некоторых других стран СНГ, а также
экспериментальные данные изучения поведения рекомбинированных проб пластовых газоконденсатных смесей с использованием сосудов PVT-соотношений позволили
специалистам ВНИИГАЗа в свое время
предложить обобщенную зависимость средних потерь стабильного конденсата
(С5+) в пласте от потенциального содержания конденсата в газе начального состава. Однако этой зависимости
не всегда соответствуют газоконденсатные смеси, в которых значительно содержание неуглеводородных компонентов и (или)
фракции С2 —С4, или, напротив, содержание последней ниже "среднего". Во ВНИИГАЗе
автором с сотрудниками исследована
зависимость растворимости углеводородов С5+ в газе от
содержания в смеси фракций С2 —С4. Установлено, что
давление начала конденсации смеси в большой степени зависит от содержания в
смеси промежуточных углеводородов: чем их больше, тем при меньшем давлении начинается переход системы в двухфазное
состояние. Таким образом, компоненты С2, С3, С4
способствуют смещению равновесия в газо-конденсатной смеси в сторону газовой
фазы. Отсюда становится понятным механизм
влияния промежуточных углеводородов на конденсатоотдачу пласта при прочих равных условиях.
В процессе экспериментальных и аналитических исследований
по проблеме повышения
конденсатоотдачи пласта на завершающей стадии разработки ГКМ ВНИИГАЗом были предложены методы воздействия на
газо-конденсатный пласт путем нагнетания
газообразных агентов, обогащенных промежуточными
углеводородами [48, 49, 53, 45]. Сущность воздействия заключается в
значительном смещении фазового равновесия в пластовой двухфазной системе в сторону жидкой фазы, что позволяет вовлечь в разработку запасы ретроградного углеводородного
конденсата.
Дальнейшие исследования ВНИИГАЗа показали, что во многих случаях весьма технологичными являются методы
воздействия на газоконденсатный пласт, основанные на принудительном смещении равновесия в сторону газовой фазы. Эти методы позволяют как
повышать на 10 — 20 % продуктивность добывающих скважин, так и извлекать не менее 10—15 % ретроградного
углеводородного конденсата, относимого при обычной разработке месторождений на
режиме истощения к неизвлекаемым потерям. Физическое и математическое моделирование свидетельствовало
о возможности (учитывая
роль промежуточных углеводородов в массообменных процессах) установления
оптимальной области пластовых давлений в ходе отбора запасов углеводородов на режиме
истощения, когда следует осуществлять нагнетание газообразного агента для более
эффективного извлечения ретроградного конденсата путем его испарения.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
|