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

если 2z,X, < 1, то V = О

(смесь в однофазном жидком состоянии); если 2- < 1, то V = 1

1=1 Kj

(смесь в однофазном газовом состоянии);

если условия не выполняются, то v находится в интервале [О < v < 1 ] и является единственным корнем уравнения концентраций.

Описание псевдокомпонентами углеводородов фракций группы С„ газоконденсатных смесей

Одной из основных проблем математического моделирования поведения реальных газоконденсатных смесей является адекватная замена их искусственными смесями с меньшим числом компонентов. В углеводородной системе, моделирующей реальную газоконденсатную систему, производится замена отдельных фракций системы некими псевдокомпонентами. Наиболее сложным при моделировании пластовых углеводородных систем представляется объединение отдельных фракций реальной системы в псевдокомпоненты и определение свойств этих псевдокомпонентов. В некоторой степени свобода действий в выборе псевдокомпонентов смеси появляется при ее подборе для проведения расчетных исследований различных процессов, связанных с газоконденсатными системами. В этом случае возможно варьирование в довольно широких пределах свойств псевдокомпонентов, т.е. присвоение основным параметрам псевдокомпонентов значений, отличающихся от значений встречающихся в природе индивидуальных углеводородов.

Объединение отдельных углеводородов в псевдокомпоненты, при заданном числе последних, во многих случаях основывается на эмпирических подходах. При более точном моделировании с достаточно большим числом псевдокомпонентов углеводороды С, -С4 (а иногда и Cj и даже Cg), а также кислые компоненты (N2, СО2 и H2S), как правило, представляются в модельной смеси без каких-либо изменений. Пседокомпонентами заменяются более тяжелые компоненты - соответственно С5+ или же Сб+ и С7+. При моделировании реальной системы трехкомпонентными смесями в один из псевдокомпонентов включаются Cj (а также при его наличии и N2), во второй - углеводороды С2 -С4, а в третий - С5+. Особенно сложной задачей представляется описание углеводородов фракций группы Сз+вышие- Адекватная замена этих углеводородов меньшим числом неких псевдокомпонентов существенно улучшает точность выполняемых расчетов фазового поведения природных углеводородных систем. В связи с этим решению данной проблемы уделялось значительное внимание многими исследователями.

Общий подход при определении параметров группы Сэ+зысшие (работы Г.Р. Гуревича и А.И. Брусиловского, А.И. Гриценко с соавторами) заключается в условном разделении на отдельные составляющие (фракции), параметры которых практически не меняются с изменением давления и температуры. Такие свойства, как средняя температура кипения, плотность и молекулярная масса, определяются обычно экспериментально. Остальные свойства рассчитываются по различным корреляционным зависимостям,

полученным для чистых веществ экспериментальным путем. Группу С5+высшие на фракции распределяют по результатам фракционной разгонки дебутанизированного конденсата (ДБК) по истинным температурам кипения (ИТК). При отсутствии фракционной разгонки для условного разделения группы Сз+зысшие применяют графический способ. Разбивка на фракции ДБК производится произвольно, но с условием, что при разбивке должны быть известны плотность, масса и средняя температура кипения фракций. В этих же работах представлены свойства 26 фракций группы С5+высшие, определенные в результате экспериментального изучения парожидкостного равновесия и свойств ДБК пластовых смесей 56 отечественных и зарубежных месторождений.

Методы аппроксимации тяжелого остатка нефтяных и газоконденсатных систем псевдокомпонентами общим числом до восьми представлены в работах Е. Gonzalez, Р. Colonomos, I. Rusinek, К.Н. Coats, G.T. Smart, Y.K. Li, L. Nghiem, A. Siu. Наиболее интересна схема выделения псевдокомпонентов, основанная на решении задачи линейного программирования с целевой функцией, представляющей собой отклонение свойств псевдокомпонентов и реальных компонентов. Решение находится среди псевдокомпонентов, в которые объединяются близкие по свойствам реальные компоненты. Группируют реальные компоненты в псевдокомпоненты по каждому разряду значений констант фазовых равновесий. Модели с непрерывно-распределенными псевдокомпонентами для характеристики тяжелого остатка углеводородной смеси разработаны J.G. Brian, E.D. Glandt, М.Т. Katzsch, Н. Kehlin. Метод "проб и ошибок" является основой способа подбора псевдокомпонентов для углеводородов С7+.

Метод "полунепрерывного" термодинамического описания использовали для моделирования фракций С,+ малым числом (два-три) псевдокомпонентов. Он заключался в представлении углеводородной смеси в виде дискретно и частично в виде непрерывно распределенных компонентов. Дискретными компонентами представляются легкие углеводороды и кислые компоненты, а непрерывно распределенными - тяжелые компоненты. Тяжелые компоненты (остаток) описываются некой функцией распределения, которую выбирают, исходя из основных свойств компонентов, входящих в остаток, таких как молекулярная масса, температура кипения и т.д. В параметры уравнения состояния для смеси помимо значений коэффициентов для дискретных компонентов включается также интеграл от параметра, представляющего собой произведение функции распределения непрерывных компонентов на соответствующие коэффициенты компонентов из этой группы. Полунепрерывное термодинамическое описание производят, выполняя следующие операции: выбор функции распределения компонентов, подгонку параметров функции распределения для моделирования фракций, расчеты по уравнению состояния как для случая существования в системе только одних дискретных компонентов. Использование в качестве основного параметра давления кипения каждой фракции при группировке их в пседокомпоненты было предложено S.T. Lee. По его методу для каждого параметра, характеризующего исследуемые свойства фракций, строится график зависимости параметра от давления кипения (как независимого параметра). В один и тот же псевдокомпонент объединяются фракции, имеющие близкие наклоны линий зависимости различных свойств от давления кипения. Достаточно сложный статистический метод объединения индивидуальных компонентов с минимизацией ошибки

в вычислениях насыщенности фазами предложен R.K. Mehra с соавторами. При этом для каждой пары последовательных фракций уточняют, объединяются ли они в один компонент.

Основой метода группировки компонентов, представленного в работе А. Danesh, Dong-hal Xu, А.С. Todd [57], являются группировка компонентов по их концентрации и молекулярной массе и новое правило смешения для коэффициентов уравнения состояния. Реальные компоненты выстраиваются в соответствии с их температурой кипения и объединяются в несколько групп таким образом, чтобы суммы произведений концентраций компонентов и логарифма их молекулярных масс по всем входящим в псевдокомпоненты компонентам были приблизительно равны. Критические параметры псевдокомпонента (критические давления, температуры), а также молекулярные массы, ацентрические факторы и т.д. определяют путем взвешивания по концентрациям этих параметров для каждого компонента из группы входящих в псевдокомпонент. Однако параметры уравнения состояния для отдельных псевдокомпонентов рассчитываются непосредственно по параметрам исходных компонентов, но с использованием коэффициентов парного взаимодействия уже между псевдокомпонентами.

Сопоставление некоторых из указанных методов описания углеводородов фракций группы С5+„ы,-ц,„е производилось автором с коллегами на примере моделирования начального состава и термодинамического поведения реальной газоконденсатной системы Западно-Соплесского газоконденсатного месторождения модельной системой с меньшим числом фракций (заменяемых псевдокомпонентами). Для восстановления мольного состава газоконденсатной системы применялось математическое моделирование ее термодинамического поведения в ходе истощения залежи. С этой целью использовалась методика расчета, основанная на уравнении Пенга - Робинсона. Детали алгоритма расчета представлены в работе [30]. В серии расчетов по подбору начального состава газоконденсатной системы варьировались концентрации тяжелых компонентов в смеси. Подбор завершался при получении параметров системы, близких к параметрам газоконденсатной характеристики, полученной в результате промысловых и экспериментальных исследований, проведенных в СеверНИПИгазе. Аналогичные расчеты выполнялись и для газоконденсатных смесей ряда других месторождений (Астраханского, Вуктыльского, Уренгойского, Оренбургского, Печоро-Кожвинского). В результате расчетов была показана возможность довольно хорошего описания реальной смеси модельной смесью с общим числом компонентов 8-10 (числом фракций углеводородов С5+, равным 3 - 5). Было показано, что увеличение числа компонентов выше этих значений уже не приводит к существенному увеличению точности моделирования реальной газоконденсатной системы. Не вносит кардинальных изменений в этом случае и вид метода, используемого для "усреднения" свойств отдельных фракций. Незначительное влияние на рассматриваемые зависимости метода "усреднения" параметров объединяемых фракций объяснялось достаточным числом используемых компонентов (более 8) модельной смеси.

Таким образом, пластовые углеводородные системы газоконденсатных месторождений могут моделироваться смесями, состоящими из относительно небольшого числа компонентов (до 10). Этот принцип использовался при решении задачи моделирования фильтрации газоконденсатных сме-