Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Иногда «нефтяная» оторочка, по-видимому, возникала вследствие выделения конденсата в новом месте из газа, мигрировавшего в процессе образования залежи из областей с более высокими давлениями и температурой. В этом случае обычно не наблюдается значительных различий в составе газа, добываемого из скважин, расположенных па неодинаковых расстояниях от конденсатной оторочки (гори-уопт XIII месторождения Газли).

Рис. IV.20. Структура газового гидрата.

§ 8. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОГИДРАТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

Исследования, выполненные в МИНХ и ГП им. И. М. Губкина п ЯФ (якутским филиалом) АН СССР, показали, что в определенных термодинамических условиях природный газ в земной коре может находиться в твердом (гидратном) состоянии, а его скопления образуют газогидратные залежи.

Газ в связанном гидратном состоянии характеризуется иными свойствами, чем в свободном состоянии.

Хорошо известно, что природные газы при высоких давлениях и пониженных температурах вступают в соединение с водой и образуют твердое соединение - гидрат.

Состав гидрата определяется выражением nGmHaO, где G - углеводородная составляющая. В зависимости от состава исходного газа, давления и температуры величина п изменяется от 6 до 8, а /п - от 46 до 184. По составу исходного газа, давлению и температуре определяется состав гидрата и его кристаллическая структура. На рис. IV.20 показана одна из элементарных решеток кристаллической структуры гидрата - метана. Мелкие точки - молекулы воды, образующие пентагондодекаэдры, внутри которых располагаются молекулы газа (крупные точки). Внешне скопление гидратов напоминает спрессованный снег, переходящий в лед. Плотность гидратов газов зависит от его состава и изменяется в довольно широких пределах - от 0,8 до 1,8 г/см*. Энтальпия образования гидратов находится в пределах 48-135 кДж/моль.

Процесс начала образования гидратов газов поверхностно-контактный. Обычно центры кристаллизации зарождаются на поверхности контакта газ - вода. Рост гидрата может происходить как в газовой среде, так и в объеме воды, как в области положительных, так и отрицательных температур.

Гидраты газов могут образоваться в аппаратах и газопроводах, в скважине, а также в пористой среде - в пластах. В пластовых условиях гидраты образуются в двух случаях: в призабойной зоне скважины при ее эксплуатации с высокими депрессиями, когда

температура газа снижается до температуры гидратообразования, и непосредственно в пласте (до ввода залежи в разработку), когда температура залежи ниже равновесной температуры гидратообразования.

Термодинамические условия, соответствующие образованию гидратов газов непосредственно в пласте, обычно приурочены к районам распространения многолетнемерзлых грунтов.

Многолетнемерзлые грунты покрывают 23% суши земного шара. Глубина залегания таких грунтов достигает 500-700 м, а иногда и 1500 м.

Как показали исследования, на территории распространения вечной мерзлоты находятся большие запасы нефти и природных газов. Естественно, что значительные запасы газа в таких районах приурочены к термодинамическим зонам, соответствующим условиям образования гидратов газов в пластах.

Газогидратная залежь по характеристике значительно отличается от обычной газовой залежи.

Переход газа из свободного состояния в связанное гидратное сопровождается значительным сокращением его объема, т. е. при переходе обычной газовой залежи в газогидратную понижается давление (при неизменном положении газо-водяного контакта), либо уменьшается объем залежи (при неизменном пластовом давлении). Поровое пространство газогидратной залежи частично или полностью заполняется гидратом. Наряду с газом в связанном гидратном состоянии он содержится в свободном или растворенном в воде виде.

Запасы газа в газогидратной залежи при одинаковых давлениях значительно превышают запасы обычной равнообъемной газовой залежи.

Подсчет запасов в газогидратной залежи без учета содержания гидрата приведет к ошибкам.

Запасы в месторождениях, содержащих газ частично или полностью в состоянии гидратов:

Q = Vm [-(1 -5в)-Ь5в5рг]5 +SAl-S)X + {Sn+

(iv.io)

где V - объем залежи;

т - полная пористость в долях единицы; р - давление в газогидратной залежи; Ро - атмосферное давление; Т - температура залежи в °К;

z - коэффициент сверхсжимаемости свободного газа в залежи;

Sj, - содержание поровой воды в залежи в долях единицы;

Sp - часть воды, перешедшей в гидрат, в долях единицы от содержания поровой воды (р обратно пропорциональна размеру пор и прямо пропорциональна толщине пленки поровой воды);

ф - коэффициент реагирования, при нормальных условиях равный количеству объемов газа, содержащихся в одном объеме

воды при переходе их в гидрат (величина if зависит от состава исходного газа, давления и температуры); X - коэффициент растворимости газа в свободной норовой воде;

- количество перовой воды, перешедшей в гидрат (функция упругости паров воды над гидратами); Sifi - количество воды, поступившей в пласт из приконтурной

зоны и перешедшей в гидрат. Разработка газогидратных залежей должна исходить из общего принципа - газ из связанного гидратного состояния должен быть переведен непосредственно в пласте в свободное состояние с последующим отбором его через обычные скважины.

Существующие методы перевода газа из гидратного в свободное состояние основываются на снижении пластового давления ниже давления разложения гидрата; на повышении температуры залежи или ее части выше температуры разложения гидрата, а также на свойстве гидратов газов разлагаться при их контакте со спиртами и другими жидкостями.

§ 9. ГАЗОКОНДЕНСАТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЛЕЖИ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОГО ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ СМЕСЕР

В предыдущих разделах мы рассмотрели схемы течения углеводородных смесей и элементы теории их фазовых превращений. При выборе метода разработки и эксплуатации газоконденсатной залежи, установлении технологических схем и режима работы промысловых установок необходимо знать количественные характеристики углеводородных смесей и изменение их в зависимости от давления и температуры. Для этого проводится колшлекс исследований свойств пластовой углеводородной смеси, в результате которого устанавливается газоконденсатная характеристика залежи. При этом онределяются следующие параметры.

1. Состав пластового газа и содержание в нем конденсата.

2. Давление начала конденсации углеводородов в пласте и давление максимальной конденсации.

3. Фазовое состояние газоконденсатной системы в пластовых условиях.

4. Изотермы конденсации пластового газа.

5. Количество и состав конденсата, выделяющегося из 1 м* газа при различных давлениях и температурах.

6. Потери конденсата (углеводороды остающиеся в пласте) при разработке залежи без поддержания давления в зависимости от степени падения пластового давления и за весь срок эксплуатации месторождения.

7. Количество конденсата (и его состав), извлекаемого из газа по мере падения давления в залежи в процессе ее эксплуатации.