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

ратурой. Линия 2 (связывающая линия) оканчивается в точках на кривой состава насыщенного пара и на кривой состава насыщенной газом жидкости (точки состава насыщенного пара и насыщенной газом нефти, которые находятся в равновесном состоянии при данных температуре и давлении, для которых составлена диаграмма).

Смеси, соответствующие точкам выше и справа от кривой насыщенного пара, представляют газ (область 5), и смеси, соответствующие точкам ниже и слева кривой насыщенной газом жидкости, представляют собой нефть (область 6). Смеси, лежащие в области правее и ниже кривой раздела фаз, относятся к области критических смесей и находятся либо в газовой, либо в жидкой фазе. На участке этой области, лежащей выше и справа от кривой раздела фаз (область 10), в смеси содержится меньшее количество тяжелых компонентов С7 + высшие. Эти углеводороды смешиваются со смесями, представленными точками в газовой области. Другой участок критической области смесей расположен ниже и справа двухфазной области (область 9). В смесях здесь содержится меньше метана и смешиваются они с углеводородами, представленными точками в нефтяной области.

Уже упоминалось, что в зависимости от пластовых условий (давления и температуры), состава нефти и нагнетаемого газа возможны различные варианты процесса вытеснения нефти газом. При нагнетании в пласт сухих газов (например, метана) при низком пластовом давлении он будет выносить из пласта сравнительно небольшие количества главным образом промежуточных компонентов (Сг - Cg).

Более сложное взаимодействие нефти и газа происходит при нагнетании в пласт жирных газов, содержащих значительное количество компонентов (С2 - Cg). При перемещении в пласте нефть и жирный газ могут подвергаться существенным изменениям вследствие конденсации компонентов газа в нефти и явлений обратного испарения. В зависимости от пластовых условий и исходного состава системы нефть может вытесняться как в критических, так и некритических условиях. Треугольные диаграммы позволяют проследить за детальными различиями между упомянутыми видами газового воздействия на пласт, - например, за различиями между процессами перевода нефти в газоконденсатное состояние и закачкой газа под высоким давлением с частичным переводом компонентов нефти в газовую фазу.

В качестве примера проследим по треугольной диаграмме за изменением свойств нефтяных смесей в процессе вытеснения нефти жирным газом, тяжелые компоненты которого могут конденсироваться в пластовых условиях и переходить в нефтяную фазу с возникновением условий критического вытеснения. При критическом вытеснении между нефтяной и газовой зонами образуется смесь углеводородов, находящихся в данных условиях в пласте в области выше критической (рис. VIII.18). В таком случае следовательно, нефть вытесняется газом в условиях, когда отсутствуют мениски

Граница двухфазной области

на разделе фаз и нефтеотдача может быть повышена до значений, близких к 100%.

Пусть жирный газ, характеризующ,ийся составом точки газ - 5, в пласте вытесняет нефть с составом нефть - 4. При контакте их газ теряет часть своих тяжелых компонентов и приходит в равновесие с нефтью, обогатившейся за счет газа новыми компонентами (точки 1 - jf на кривых составов насыш;енного пара и насыщ,енной жидкости). В последующем при контакте с новыми порциями газа, имеющего исходный состав газ - 5, эта нефть все больше обогащается углеводородами С2 - Се из газа и состав ее характеризуется последовательно точками 2, 3 и т. д. Этот процесс будет проходить до тех пор, пока состав нефти не станет таким, который при данных условиях находится в критической точке. Затем двухфазный поток перейдет в однофазный и состав смеси будет изменяться вдоль пласта от области вытесняющего газа до области вытесняемой нефти без поверхности раздела. Таким образом, нефть в процессе нагнетания в пласт жирного газа вытесняется средой, смешивающейся с нефтью.

Такой процесс в практических условиях возможен лишь при высоких давлениях. На рис. VIII.19 приведена треугольная диаграмма тройной системы метан - н-бутан - декан при температуре 71° С и при различных давлениях. Как следует из этого рисунка возникновение взаиморастворимой переходной зоны возможно в рассматриваемой системе только при давлениях выше 14 МПа. Если считать, что декан моделирует нефть, а смесь метана с н-бутаном - обогащенный сжатый газ, то взаиморастворимое вытеснение будет при пластовом давлении Рпл = 14,06 МПа и f = 71° С, т. е. когда содержание н-бутана в метане превысит 25% (мольн.). С увеличением пластового давления эти условия достигаются при меньших концентрациях н-бутана в метане (при давлении вытеснения 28,1 МПа содержание н-бутана в газе может быть уменьшено до 7% мольн.).

Сложность состава нефтей и процесса вытеснения их газом затрудняет разработку расчетных методов определения условий сме-

Ci + высшие

Рис. Vni.l8. Схема возникновения критических условий вытеснения нефти при нагнетании в пласт газов, богатых тяжелыми компонентами.

2-2; 3-3 - пути перехода смеси из одного Состояния в другое при взаимодействии нагнетаемого газа с нефтью.

симости различных нефтей и газов. Предложены приближенные методы определения условий их смесимости, которые можно использовать лишь для ориентировочных расчетов. Бенхем, Дауден и Кунц-ман предложили приближенный метод оценки минимально необходимой концентрации в газе компонентов этан + высшие, при которой обеспечивается критическое вытеснение нефти . Их метод

Рис. VIII.19. Треугольная диаграмма тройной системы метан - н-бутан - декан при температуре 71° С; Ci и - критические точки; CEi и CjEг-~ отрезки, характеризующие предельные составы газа, при которых еще возможно образование переходной зоны, взаиморастворимой с нефтью и вытесняющим газом при давлениях вытеснения соответственно 14,06 и 28,1 МПа.

основан на предположении о параллельности касательной АВ на рис. Vni.18 к граничной кривой в критической точке стороне треугольника Cj - С7 + высшие. Тогда концентрация компонентов Cg - С4 в системе, находяш,ейся в критическом состоянии и в нагнетаемом газе А, в котором содержится минимальное количество компонентов Сг - С4, необходимое для воспроизведения критического вытеснения нефти, будут равны. Это означает, что если установить

1 А. L. В е nh а ш, W. Е. D о w d е п, W. I. К и п z m а п. «Miscible fluid displacement prediction of miscibility» Petr. Trans. AIME, vol. 219, 1960. Корнаев M. 3. Определение минимальной концентрации гомологов метана в нагнетаемом газе при критическом вытеснении нефти. НТС по добыче нефти ВНИИ, вып. 30, М., изд-во «Недра», 1966.