Аналіз результатів незмішувального витіснення конденсату з використанням азоту і вуглекислого газу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Аналіз результатів незмішувального витіснення конденсату з використанням азоту і вуглекислого газу

аспірант, Бурачок О.В.

професор, доктор технічних наук, Кондрат О.Р.

доцент, кандидат технічних наук, Хайдарова Л.І.

Досліджено умови за яких може бути досягнуто повне змішування азоту і вуглекислого газу із типовими газоконденсатними пластовими флюїдами із потенційним вмістом рідких вуглеводнів 100, 300 і 500 г/м³. За умови суттєвого виснаження пластової енергії і низьких пластових тисків, що характеризує кінцеві стадії розробки родовищ, повне змішування неможливо досягнути для жодного з цих невуглеводневих газів. Використання вуглекислого газу є більш сприятливим, оскільки на ранніх стадіях розробки, дозволяє отримати повне багатоконтактне змішування за тисків нижчих за початковий пластовий тиск. Проаналізовано ефективність нагнітання азоту і вуглекислого газу для витіснення конденсату, що випав у пласті, за умови максимального виснаження пластової енергії, коли пластовий тиск рівний тиску максимальної конденсації. Використання вуглекислого газу дозволяє збільшити коефіцієнт конденсатовилучення на 7%, у порівнянні з азотом для пластових систем із високим потенційним вмістом конденсату (500 г/м³).

Ключові слова: нагнітання азоту, нагнітання вуглекислого газу, витіснення, змішування, конденсатовилучення.

Аспирант, Бурачок А.В., профессор, доктор технических наук, Кондрат А.Р., доцент, кандидат технических наук, Хайдарова Л.И., Анализ результатов несмешиваемого вытеснения конденсата с использованием азота и углекислого газа / Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, Украина, Ивано-Франковск

Исследованы условия при которых могут быть достигнуто полную смешиваемость азота и углекислого газа с типовыми газоконденсатными флюидами с потенциальным содержанием жидких углеводородов 100, 300 и 500 г/м³. При условии значительного исчерпания пластовой энергии и низких пластовых давлениях, которое характеризует конечные стадии разработки месторождений, полное смешиваемость невозможно достичь ни для одного из этих газов. Использование углекислого газа является более целесообразным, поскольку на ранних стадиях разработки, позволяет достичь полное многоконтактную смешиваемость при давлениях ниже начального пластового. Проанализировано эффективность нагнетания азота и углекислого газа для выпавшего в пласте конденсата, при условии максимального истощения пластовой энергии, когда пластовое давление равно давлению максимальной конденсации. Использование углекислого газа позволяет увеличить коэффициент конденсатоизвлечения на 7% по сравнению с азотом, для пластовых систем с высоким потенциальным содержанием конденсата (500 г/м³).

Ключевые слова: нагнетание азота, нагнетание углекислого газа, вытеснение, смешиваемость, конденсатоизвлечение.

O. Burachok, PhD student, O. Kondrat, Professor, Doctor of Technical Sciences, L. Khaidarova, Candidate of Technical Sciences, Results analysis of non-miscible condensate displacement by nitrogen and carbon dioxide / Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine, Ivano-Frankivsk

Full miscibility conditions of nitrogen and carbon dioxide with typical gas-condensate fluids with potential condensate yield of liquid hydrocarbons 100, 300 and 500 g/m³ have been researched. In case of significant reservoir energy depletion and low reservoir pressures, that is common for final stages of the field development, full miscibility cannot be achieved for none of these gases. Application of carbon dioxide is preferable, because on the earliest stages of the development gives a chance to achieve full multi-contact miscibility at pressures that are below the initial reservoir pressure. The effectiveness of the nitrogen and carbon dioxide injection for the displacement of the dropped-out condensate have been analyzed in case of maximum depletion of the reservoir energy, when reservoir pressure is equal to the pressure of maximum liquid dropout. Usage of carbon dioxide allows increase of condensate recovery factor by 7% in comparison to nitrogen for the reservoir fluids with a high potential condensate yield (500 g/m³).

Key words: nitrogen injection, carbon dioxide injection, displacement, miscibility, condensate recovery.

Вступ

Більшість газових і газоконденсатних родовищ України перебуває на завершальній стадії розробки, які характеризуються низькими пластовими тисками, а у випадку газоконденсатних родовищ значними залишковими запасами сконденсованих рідких вуглеводнів С5+ [11, 15].

Зважаючи на мету повної незалежності держави від імпорту енергоносіїв, важливою проблемою є нарощення власного видобутку для компенсації недостатніх об'ємів газу. Одними з дієвих шляхів підвищення вуглеводневилучення, а особливо сконденсованих рідких вуглеводнів є застосування різних агентів впливу, вуглеводневих і невуглеводневих газів, хімічних розчинів поверхнево-активних речовин і т.д. В даній роботі виконано аналіз результатів розрахунків з витіснення конденсату, що випав з використанням азоту і вуглекислого газу, з умов недосягнення повного змішування.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. В Україні, дослідженням газоконденсатних родовищ, займалися в Івано- Франківському національному технічному університеті нафти і газу (ІФНТУНГ) професори Р.М. Кондрат і О.Р. Кондрат, та в інституті УкрНДІгазі - Є.С. Бікман і І.М. Фик. Виконано значний обсяг науково- дослідних робіт на фізичних моделях пласта по дослідженню можливостей застосування в якості робочих агентів води, водогазових сумішей, облямівок водних розчинів ПАР, вуглеводневих розчинників. Запропоновано наступні технології [2-6, 10-16]:

Заводнення за тиску, що дорівнює або близький до тиску початку конденсації;

Заводнення за тиску, що відповідає тиску конденсації з газу важких фракцій вуглеводневого конденсату і гідрофобізації ними поверхні порових каналів;

Заводнення за тиску максимальної конденсації вуглеводневої суміші;

Заводнення за тиску, за якого густина і в'язкість випавшого конденсату мінімальна;

Підтримання пластового тиску нагнітанням облямівки вуглеводневого розчинника із подальшим нагнітанням води чи водогазової суміші;

Підтриманням пластового тиску нагнітанням облямівок водних розчинів ПАР чи піни із подальшим нагнітанням води чи водогазових сумішей [13];

Для різко неоднорідних колекторів, поєднання заводнення (у високопроникні) із сайклінг-процесом (сухий газ у низькопроникні).

Для якісного впровадження цих технологій необхідно мати адекватні PVT-моделі пластових флюїдів, щоб мати змогу детально і точного описати складні процеси фазових перетворень [7-9].

Мета статті. Метою статті є встановлення доцільності використання невуглеводневих газів на пізній стадії розробки газоконденсатних родовищ за різних потенційних вмістів вуглеводнів С5+ за умови незмішувального витіснення.

Виклад основного матеріалу

Основними способами підвищення вуглеводневилучення з газоконденсатних родовищ є підтримання пластового тиску. Оскільки, основну увагу при дослідженнях приділено підвищенню конденсатовилучення, що вже випав у пласті, в залежності від агентів, що нагнітаються, процес може відбуватися за досягнення або відсутності повного чи часткового змішування. У першому випадку основний ефект та додатковий видобуток досягається за рахунок зворотного випаровування рідких вуглеводнів через підвищення пластового тиску із частковим додатковим ефектом від непоршневого витіснення агентом нагнітання. Найвищих коефіцієнтів вилучення рідких вуглеводнів отримують за умови змішувального витіснення (Рис. 1).

Рис. 1. Схематичне зображення змішувального витіснення за рахунок процесів конденсації і випаровування.

змішування азот вуглекислий газ

а) перед фронтом, на контакті витіснювального агента із пластовим флюїдом, через низьку кількість проміжних вуглеводнів у пластовому флюїді, відбувається конденсація легких вуглеводнів С2- С4 і поглинання їх пластовим флюїдом, із поступовим полегшенням нафти. Цей процес відбуватиметься до моменту, поки не буде досягнуто однофазної системи, або процес збагачення не набуде рівноважного стану із наявністю двох фаз і неможливістю досягнення умови змішування;

б) за фронтом витіснення нагнітання сухого газу (метану) або вуглекислого газу чи розчинників із незначною кількістю проміжних компонентів, газ нагнітання збагачується ними за рахунок випаровування з пластового флюїду. В процесі фільтрації по пласту, процес збагачення газу триватиме до моменту коли утвориться однорідна фаза, або процес збагачення набуде рівноважного стану без досягнення змішування.

Нами досліджено пластові системи із трьома різними потенційними вмістами, а саме 100, 300 і 500 г/м³ (Рис. 2). Виконано розрахунок умов досягнення змішування шляхом розрахунку тисків першо-контактного (ПКЗ) та багато-контактного змішування (БКЗ) з використанням методики [1], які зведено у Табл. 1. Як бачимо, із зростанням потенційного вмісту значно зростають тиски за яких досягається першо-контактне та багато-контактне змішування. В той же час, для низького потенційного вмісту (100 г/м³), використання будь якого газу від початку розробки чи за незначного зниження пластового тиску є ефективним, через низьке значення тиску початку конденсації (20 МПа). Для флюїдів із середнім та високим потенційним вмістом конденсату, СО2 дає змогу досягти змішування за умови використання від початку розробки, оскільки прийнятий початковий пластовий тиск в 40 МПа є нижчим за тиски змішування.

Рис. 2. Залежності потенційного вмісту вуглеводнів С5+ у пластових системах від тиску.

Таблиця 1