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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217

представляла собой кварцевый песок широкой фракции проницаемостью 2,4- 10"" м, а поровый объем модели был равен 1250 см. Выпавший в пласте жидкий конденсат моделировали, как уже отмечалось выше, деканом. Связанную воду не моделировали во избежание побочных эффектов взаимодействия с ней диоксида углерода.

Для создания равномерной насыщенности модель, в которой предварительно создавалось давление каким-либо газом, заполняли жидкой смесью декана с пропаном (заранее приготовленной в контейнере) и затем дегазировали через пять отводов по длине пласта. Различную насыщенность создавали путем изменения состава жидкой смеси пропан - декан в контейнере. Количество декана в модели и насыщенность пористой среды определяли по изменению порового объема и уточняли после опыта по количеству извлеченного декана. О полном извлечении декана и чистоте модели после опыта свидетельствовало значение порового объема.

Перед началом опыта по извлечению декана диоксидом углерода модель продували и заполняли метаном до давления опыта (« 8 МПа), которое несколько выше минимального давления смесимости при температуре опыта 34 °С. Такая температура превышает критическую температуру диоксида углерода (31 °С). В модель пласта диоксид углерода подавали из контейнера с помощью пресса или давлением газа. Из модели поток смеси после регулировочного дроссельного вентиля поступал в змеевик, охлаждаемый водой, далее в закрытый стеклянный мерный цилиндр, где сепарировали жидкий декан, и в газовый счетчик (ГСБ-400), на котором измеряли количество газообразной смеси метана с диоксидом углерода. Перед газовым счетчиком устанавливали стеклянные пипетки для отбора проб смеси газов и анализа их на газоанализаторе, который работает на принципе поглощения диоксида углерода раствором едкого кали.

Методика проведения основных опытов заключалась в том, что из модели пласта, предварительно заполненной исходным количеством жидкого декана и метана, при постоянном давлении и температуре непрерывно производили выпуск продукции в заданном темпе и периодически фиксировали показания приборов и мерных устройств.

По результатам измерений определяли (рис. 2.12) текущий коэффициент извлечения декана т1 = Ог /Q о (О о - объемное начальное количе-

"10 Яо Чо

ство декана в моде/ш, - текущее объемное количество декана, из-

влеченное из модели), текущую насыщенность порового пространства деканом S = Ocj -Ocjq/Ki (м -поровый объем модели); содержание диоксида углерода в газовой смеси на выходе - СОз; текущую долю жидкого декана в извлекаемой продукции о = АОс,о /(Ос,о + ДОпл) пл~ приведенный к пластовым условиям объем вышедшего газа) и интенсивность извлечения декана С = АОсю /пл

Опыты в условиях однофазной фильтрации проводили при различной начальной насыщенности порового пространства деканом (S = 6 - 20 % объема пор) и различной скорости фильтрации (v = (2,2-!-8,3) • 10"* м/с в диапазоне типичных пластовых скоростей). Во всех опытах происходило смешивающееся вытеснение и декан полностью извлекался. Физическая картина процесса извлечения декана из модели пласта при нагнетании ди-

оксида углерода во всех опытах идентична и иллюстрируется зависимостями (рис. 2.13), полученными в опыте при S = 12 % и v = 410"* м/с. Диоксид углерода в добываемом газе появляется при 0„/V„= 0,87, а декан начинает извлекаться при содержании СОз == 50 %.

В начальный период процесса извлечения содержание декана в продукции примерно постоянно и составляет о = 37 %, т.е. в 3 раза больше исходной насыщенности пористой среды деканом (S = 12 %), что свидетельствует об образовании движущейся зоны повышенной насыщенности ("вала") декана. Затем, несмотря на максимальную растворяющую способность газа (СОз = 100 %), интенсивность извлечения декана или содержание его в продукции резко снижаются из-за уменьшения текущей насыщенности пористой среды жидкостью, и процесс практически заканчивается за период извлечения 0,2 - 0,3 порового объема газа.

Аналогичный характер извлечения декана отмечался и в опытах вытеснения его жидким диоксидом углерода, которые проводили при охлаждении модели водой до температуры 12 - 14 "С и давлении около 5 МПа. Как и в экспериментах по смешивающемуся вытеснению декана этаном или пропаном, можно с некоторыми допущениями считать, что в условиях полной смесимости интенсивность извлечения декана (конденсата) пропорциональна содержанию смешивающихся компонентов в пористой среде, т.е. С~ 5/(1- S).

Результаты экспериментов позволяют рекомендовать применение диоксида углерода при разработке газоконденсатных месторождений. На завершающей стадии разработки газоконденсатных месторождений выпадение конденсата в призабойной зоне пласта может привести к существен-

Л; а СОг, %

0,8 \0.6 0,08 0.4

0,04

OL OL О

80 -

60

- 40

- 20 -

0.8 0.9 1.0 1.1 Q/V

Рис. 2.12. Зависимость текущих коэффициента т извлечения декаиа и иасыщениости S порового пространства деканом, содержания СО, в газовой смеси на выходе модели пласта, текущей доли о жидкого декаиа в извлекаемой продукции от объема прокачанного диоксида углерода

Рис. 2.13. Зависимость иасыщениости S порового пространства и доли о декаиа в продукции от объема выходящего газа

ному уменьшению продуктивности скважин. Восстановление их продуктивности возможно не только при смешивающемся вытеснении конденсата из призабойной зоны диоксида углерода. Если пластовое давление ниже минимального давления смесимости, то за счет растворения газообразного диоксида углерода в жидком конденсате происходит увеличение насыщенности пласта жидкой фазой; возможно такое увеличение насыщенности, которое сделает жидкую фазу подвижной, т.е. возникнет двухфазная фильтрация.

На описанной выше экспериментальной установке (см. рис. 2.11) были проведены опыты, которые позволили определить условия возникновения двухфазной фильтрации при нагнетании газообразного диоксида углерода в пласт с исходной насыщенностью жидким конденсатом ниже критической.

Опыты проводили при различной начальной насыщенности вплоть до критической в термодинамических условиях, обеспечивающих примерно двукратное увеличение объема конденсата за счет растворения в нем углекислоты.

В первом из описываемых опытов начальная насыщенность пористой среды модели деканом составляла S = 11 % объема пор (это значение характерно для пласта, а не для призабойной зоны). При фильтрации газовой фазы, которую моделировали азотом, относительная проницаемость модели пласта (проницаемость, отнесенная к ее величине для "чистой" модели) практически не изменялась и составляла к = 1,04. Фильтрация газообразного диоксида углерода при среднем давлении около 5,5 МПа и температуре 23 "С не привела к выносу декана, хотя относительная проницаемость вследствие разбухания конденсата и увеличения его насыщенности понизилась до А = 0,89. При указанных термодинамических параметрах непосредственно измеренное количество растворенного диоксида углерода Хсо2 - = 81 %, чему соответствует а = 2,3 (см. рис. 2.10). Это означает, что при фильтрации диоксида углерода насыщенность возросла до S = 11- 2,3 = = 25 %, однако не достигла критической, и поэтому конденсат остался неподвижным. Как следует из полученной ранее экспериментальной зависимости к = к {S), значению S = 25 % соответствует к = 0,89.

В аналогичном опыте, проведенном при начальной насыщенности 5 = = 27 %, давлении 5 МПа, температуре 21 °С и средней скорости фильтрации V = 3,3-10"* м/с, обнаружены вынос декана и уменьшение насыщенности до 5 = 19 %. Процесс характеризуется постепенным уменьшением содержания декана в извлекаемой продукции с 10 до 3 %, при этом в модель было подано примерно 2,23 поровых объема диоксида углерода, из которых 0,73 пошли на замещение метана, а 1,5 - на процесс извлечения декана. Эта величина согласуется с расчетной, полученной по изложенной ниже методике.

Расчетная оценка показывает, что при указанных термодинамических параметрах молярная доля диоксида углерода, растворенного в декане, Хсо2 = 75 % и ожидаемое увеличение объема а = 1,75. Это означает, что начальная насыщенность при растворении диоксида углерода увеличилась до S = 27-1,75 = 47 %, т.е. стала больше критической, что и привело к двухфазной фильтрации, а конечная критическая насыщенность Sp = = 19-1,75 = 33 %.

При критической насыщенности порового пространства деканом, которая в данном случае составляет Sq = 37 %, остальная часть порового