рогнозирование изменения коэффициента сверхсжимаемости пластового газа в процессе разработки месторождений

 

  Главная       Учебники - Газпром      СТО Газпром РД 2.2-161-2005

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3   ..

 

 

 

  • 6 Прогнозирование изменения коэффициента сверхсжимаемости пластового газа в процессе разработки месторождений

    6.1 Последовательность проведения опытов дифференциальной конденсации

    6.1.1 После создания начальных термобарических условий пласта фиксируют объем ка- меры pVT, занимаемый пластовым газом.

        1. Осуществляют выпуск пластового газа из камеры pVT до давления намеченной ступени. Скорость выпуска рекомендуется устанавливать такой, чтобы обеспечить темп сни- жения давления 0,5-1 МПа/ч. На линии выпуска пластового газа устанавливают предваритель- но взвешенную стеклянную ловушку, термостатированную при температуре минус 20 оС. Объ- ем газа сепарации измеряют при помощи газового счетчика и стеклянного газометра.

        2. При достижении намеченной ступени давления выпуск пластового газа прекра- щают. Ловушку нагревают до 35 оС. Выделившийся при этом газ собирают в стеклянный газо- метр. Затем ловушку для стабилизации конденсата охлаждают до 20 оС и путем взвешивания определяют массу конденсата, выпавшего в ловушке mд.дгк. Определяют общее количество вы-

          пущенного газа сепарации Qгс.в и отбирают его пробу.

        3. Выпавший в камере pVT сырой ретроградный конденсат (Vсрк) приводят в равно- весие с газовой фазой путем перемешивания. Оставляют камеру pVT в покое на «стекание» до

          тех пор, пока уровень конденсата перестанет увеличиваться. Измеряют объем сырого ретрог- радного конденсата.

        4. Выпускают сырой ретроградный конденсат в стеклянную ловушку, погруженную в охлажденную до минус 20 оС смесь, поддерживая давление в камере pVT на 0,1-0,2 МПа вы- ше давления на текущей ступени. Выделившийся газ дегазации собирают в стеклянный газо- метр. После того как весь конденсат выпущен, ловушку нагревают до 35 оС. Дополнительно выделившийся газ также собирается в стеклянный газометр. Затем ловушку охлаждают до 20 оС и путем взвешивания определяют массу ретроградного дегазированного конденсата

          mр.дгк. Определяют суммарный объем газа дегазации сырого ретроградного конденсата aсрк и отбирают его пробу.

        5. Освобождают камеру pVT от оставшейся части пластового газа и производят но- вую загрузку. Цикл повторяют с п.5.2.1 для следующей ступени снижения давления.


     

    ления

      1. Требования к отбору проб углеводородных флюидов с разных ступеней снижения дав-


         

        1. Пробы газа и дегазированного конденсата отбирают с целью определения их сос-

          тава, плотности и молекулярной массы для использования этих данных в дальнейших расчетах.

        2. Местом отбора проб служит пробоотборный вентиль, установленный в полости камеры pVT.

        3. Пробоотборные линии должны быть возможно короткими и небольшого диаметра.

        4. Для отбора проб применяют трубки из гибких пластмасс по ГОСТ 19034 или ре- зиновые трубки по ГОСТ 5496, имеющие низкую проницаемость и не реагирующие с отбира- емыми флюидами.

        5. Пробы газа отбирают в газометры, а затем в бутылки путем вытеснения запираю- щей жидкости. В качестве запирающей жидкости служит 22-процентный раствор хлористого натрия в дистиллированной воде.

        6. Пробы конденсата после его дегазации и стабилизации в стеклянной ловушке от- бираются в сосуды из стекла притертыми крышками по ГОСТ 25336.

        7. На каждую отобранную пробу заполняется сопроводительная этикетка установ- ленного образца с указанием наименования объекта, номера пробы, даты и условий отбора.

        8. Допускается хранение проб конденсата при температуре 6 С не более одного ме-

          сяца. Консервирование проб не производят.

      2. Расчет величины коэффициента сверхсжимаемости пластового газа для каждой ступе- ни дифференциальной конденсации

    Вывод расчетных формул базируется на методе материального баланса, который сос- тавляется на основе постоянства суммы добытых и оставшихся углеводородов в залежи.

    Для пластового газа составляется объемный баланс (по объему, занимаемому при стан-

    дартных условиях: ро = 0,1013 МПа, tо = 293,15 оK).

    Объемный баланс по пластовому газу к концу m-го этапа разработки имеет вид:


     


     

    Для условий проведения экспериментов на установке pVT остаточные запасы пласто- вого газа в пласте в газовой фазе отождествляются с объемом пластового газа в камере pVT на

    текущей ступени Qпг, остаточные запасы пластового газа в пласте в жидкой фазе – с объемом сырого ретроградного конденсата в газовой фазе на текущей ступени Qсрк, начальные запасы пластового газа – с объемом пластового газа, загруженного в камеру pVT Qпг.з, добытый (изв- леченный из пласта) пластовый газ – с объемом выпущенного из камеры pVT пластового газа

    на текущей ступени Qпг.

    При экспериментальных исследованиях на установках рVT, используя данные загрузки газа сепарации и сырого конденсата, пересчитывают на стандартные условия объем загружен- ного в камеру рVT пластового газа двумя методами.

    1. Объем пластового газа, условно приведенный к стандартным условиям, находится по мольной доле газа сепарации в пластовом газе.

      гс

       

      Мольная доля газа сепарации в пластовом газе пг рассчитывается по формуле:


       

      Объем пластового газа, загруженного в камеру рVT, рассчитывают по формуле:


       

    2. Объем пластового газа определяется по результатам разгазирования проб сырого кон- денсата.

    Объем газа дегазации, загруженного в камеру рVT в составе сырого конденсата, Qгд.з

    рассчитывается по формуле:

    Qгд.з 

    а

    image

    Vск.з . (10)

    Vк


     

    Объем газовой фазы, получаемой после испарения дегазированного конденсата, загру- женного в камеру рVT в составе сырого конденсата, Qдг.к.з рассчитываем по формуле:

    image

    Q  24,04 в  V

    . (11)

    дг.к.з

    Мдг.к  Vк

    ск.з


     

    Объем пластового газа, загруженного в камеру рVT, рассчитываем по формуле:

    Qпг.з  Qгс.з  Qгдг.з  Qдг.к.з . (12)

    Результаты расчета объема загруженного в камеру рVT пластового газа двумя методами должны соответствовать друг другу.

    Результат, полученный при определении объема пластового газа в стандартных услови- ях, является правильным, хотя теоретически такое решение не совсем строго. Объясняется это тем, что пластовый газ газоконденсатных месторождений при приведении его к стандартным условиям не может существовать в однофазном газовом состоянии, поскольку из него выделя- ется жидкая фаза – конденсат.

    Для начальных условий коэффициент сверхсжимаемости Zн определяют по формуле:

    н

    image

    Z  рн.пл Vпг To

    н Qн  T

     р . (13)

    пг.з н.пл o

    Учитывая, что при проведении дифференциальной конденсации проводится серия опытов, то для каждого из них выполняется определение коэффициента сверхсжимаемости для начальных пластовых условий. При этом должно быть проведено не менее пяти экспери- ментальных измерений коэффициента сверхсжимаемости для начальных условий, причем стандартное отклонение, рассчитанное по этой серии для единичного измерения, не должно быть больше 0,001. При превышении этого параметра следует устранить причины, приводя- щие к большому разбросу данных.

    6.3.1 Расчет значения коэффициента сверхсжимаемости для текущих условий проводят в следующей последовательности.

    Рассчитывают объем ретроградного дегазированного конденсата в газовой фазе для те-

    кущих условий Qр.дгк:

    Qр.дгк

    m

    image

     р.дгк

    24,04

    . (14)

    Мр.дгк


     

        1. Рассчитывают объем сырого ретроградного конденсата в газовой фазе при теку-

          щих условиях Qсрк:

          Qсрк  асрк  Qр.дгк

          . (15)


           

        2. Рассчитывают объем пластового газа, выпущенного из камеры рVT на текущей

          ступени:

          Qпг.в  Qгс.в  Qд.дгк . (16)

          Пересчет объема газа сепарации, выпущенного из камеры рVT, на стандартные условия проводят по формуле (4).

        3. Рассчитывают объем добытого дегазированного конденсата в газовой фазе:


           

          Qд.дгк

          m

          image

           д.дгк

           24,04


           

          . (17)


           

          муле:

          Мд.дгк

        4. Объем пластового газа в камере pVT на текущей ступени Qпг определяют по фор-

          Qпг.б  Qпг.з  Qпг.в  Qсрк

          . (18)


           

        5. Рассчитывают коэффициент сверхсжимаемости пластового газа для текущих ус-

          ловий Zт :

          Z  р т.пл V пг To


           

          . (19)

          т Q T р

          пг.б пл o

          Объем камеры pVT - Vпг, занимаемый пластовым газом в газовой фазе, л, определяется по формуле:

          пг

           

          Vпг  Vн

          • Vсрк

. (20)


 

      1. Расчеты проводят для каждого опыта, и на основании этих данных строится зави-

симость Z = f(pпл). Примеры построения зависимости Z = f(pпл) и расчета коэффициента свер- хсжимаемости приведены в приложениях Б, В.

    1. Алгоритм построения прогнозной зависимости коэффициента сверхсжимаемости плас- тового газа

      Для построения прогнозной зависимости коэффициента сверхсжимаемости от пласто- вого давления используют двухмерный массив данных (приложение Г), включающий полу- ченные в подразделе 6.3 значения коэффициента сверхсжимаемости и соответствующие им значения давления на текущих ступенях дифференциальной конденсации.

      Для определения зависимости Z = f(pпл) в явном виде применяют простой регрессион- ный анализ, с помощью которого подбирают наиболее адекватную статистическую модель,

      описывающую зависимость экспериментальных значений коэффициента сверхсжимаемости от давления с наименьшими отклонениями. Полученную таким образом зависимость исполь- зуют в дальнейшем для определения коэффициента сверхсжимаемости в процессе разработки месторождения на режиме естественного истощения.

      1. В качестве исходной регрессионной модели выбирают полином второй степени. С помощью стандартного программного обеспечения (графического редактора) определяют

явный вид регрессионной зависимости Z = f(pпл), при этом полиномиальные коэффициенты вычисляют с точностью не менее пяти значащих цифр.

После определения вида аналитического уравнения рассчитывают по формулам (21) и

(22) статистические характеристики модели:

- коэффициент детерминации R2


 

M

iэ iр

 

(Z - Z )2

2 i1

R  1 


 

M M

ip cр iэ iр

 

(Z - Z )2 -(Z - Z )2

i1 i 1

. (21)


 

- стандартное отклонение 


 

image

M

iэ iр

 

(Z - Z )2

 i 1

М-1


 

. (22)

      1. Полученные статистические характеристики принимают за исходные и процедуру регрессионного анализа повторяют для кубического полинома. После определения регресси- онных коэффициентов вновь по формулам (21) и (22) рассчитывают соответственно коэффи- циент корреляции и стандартное отклонение. Полученные статистические характеристики сравнивают с ранее определенными для квадратичного полинома.

      2. На основании сравнения статических характеристик регрессионных моделей (ко- эффициента детерминации, стандартного отклонения, распределения регрессионных остат- ков) принимают решение о продолжении регрессионного анализа или его завершении. Если полином более высокого порядка лучшим образом описывает экспериментальные данные, чем многочлен более низкой степени, то регрессионный анализ продолжают. В противном случае за базовую регрессионную модель принимают полином более низкого порядка. В свя- зи с этим, если статистические характеристики регрессионной модели в виде кубической па- раболы окажутся лучше, чем для полинома второй степени, то необходимо будет провести рег- рессионный анализ с использованием полинома четвертой степени и т.д.

    1. Описание процедуры периодического контроля значений коэффициента сверхсжимае- мости пластового газа в процессе разработки

      1. Проверку прогнозной зависимости коэффициента сверхсжимаемости пластового газа от давления и при необходимости ее уточнение следует проводить периодически в зависи- мости от темпа снижения пластового давления, но не реже одного раза в три года.

      2. Для этого при проведении газоконденсатных исследований в процессе разработки месторождений дополнительно к объему проб, необходимых для определения состава пласто- вого газа и содержания в нем конденсата, отбираются пробы для последующего составления рекомбинированной пробы и ее исследования на установке pVT.

      3. После составления рекомбинированной пробы в соответствии с разделом 5 в ка- мере pVT создаются текущие пластовые термобарические условия. Расчет величины коэффи- циента сверхсжимаемости выполняется согласно подразделу 6.3.

      4. Результаты контроля считаются положительными, если отклонение между экспе- риментальными и прогнозными значениями коэффициента сверхсжимаемости не превышает 2,0 %.

Приложение А (обязательное)


 

Пример составления рекомбинированной пробы пластовой газоконденсатной системы


 

Составление рекомбинированной пробы рассмотрено на примере скв. 305 Северо-Ва- сюганского месторождения.

В ходе проведения газоконденсатных исследований скважины были получены следую- щие результаты:

  • содержание сырого конденсата 391 см33;

  • условия отбора проб: ротб = 4,65 МПа, tотб = 22 оС;

  • пластовое давление 22,7 МПа;

  • пластовая температура 82 оС.

По результатам опытов при температуре в лаборатории, соответствующей температу- ре отбора проб (22 оС), давление в контейнере составило 4,44 МПа. Газовую шапку раство- рили путем перемешивания пробы и поднятия давления в контейнере на 1,50 МПа. Давле- ние насыщения сырого конденсата, определенное объемным методом, составило 4,60 МПа (таблица А.1, рисунок А.1).

На основании полученных результатов пробу сырого конденсата признали представи- тельной.

Коэффициент сжимаемости сырого конденсата определяем по формуле (1) для диапа- зона изменения давления от 5 до 10 МПа и температуры загрузки 26 оС:

image

  0,51

5 42,04 

 24,26 104

МПа-1.


 

Коэффициент термического расширения сырого конденсата определяем по формуле

(2) для диапазона изменения температуры от 20 до 30 оС и давления загрузки 6 МПа:


 

image

  0,43

10  40,25

 10,68104

оС-1.


 

Опыты по экспериментальному определению коэффициента сверхсжимаемости газа сепарации проведены при температуре 20 оС в диапазоне давлений 4,05-14,5 МПа.

Таблица А.1 – Результаты определения давления насыщения объемным методом


 

Давление, МПа

Объем, см3

Относительный объем

6,58

811,56

1,000

6,06

812,04

1,001

5,65

812,63

1,001

5,45

813,10

1,002

5,12

813,65

1,003

4,82

814,50

1,004

4,58

815,10

1,004

4,55

816,10

1,006

4,54

817,10

1,007

4,52

821,10

1,012


 


 

 

Давление, МПа

 

7


 

6,5


 

6


 

5,5


 

5


 

4,5


 

4

1,000 1,002 1,004 1,006 1,008 1,010 1,012 1,014

Относительный объем


 

Рисунок А.1 – рVT-изотерма сырого конденсата

Объем выпущенного из камеры pVT газа сепарации при атмосферных условиях (ратм =

= 745 мм рт. ст., Татм = 292,15 К) составил 119,38 л. Пересчет объема к стандартным условиям проводим по формуле (4):


 

Qгс

 745 119,38 293,15  117,42 л.

760  292,15


 

Коэффициент сверхсжимаемости газа сепарации для первой ступени при давлении 4,05 МПа определяем по формуле (3):

Zгс

 4,05 2,644 293,15  0,9033.

0,1013117,42 292,15


 

По формуле (3) определяем коэффициент сверхсжимаемости для остальных ступеней. Результаты выполненных расчетов приведены в таблице А.2. Построенная зависимость изме- нения коэффициента сверхсжимаемости от давления представлена на рисунке А.2. По этой за- висимости значение коэффициента сверхсжимаемости при давлении загрузки 6 МПа состави- ло 0,8395.

После ваккумирования камеры pVT в нее подается газ сепарации из баллона. Темпера- тура в камере pVT устанавливается равной температуре экспериментального определения ко- эффициента сверхсжимаемости газа сепарации (20 оС). При давлении загрузки объем камеры pVT составил 2,644 л.

Рассчитываем загруженный в камеру pVT объем газа сепарации по формуле (5):


 


 

Qгс.з

 6, 0 2,644 293,15 0,1013 0,8395  293,15


 

=186,54 л.


 

Расчет количества сырого конденсата, подлежащего загрузке, проводится по формуле (6):

186,54 3911 24,26 104 6,00  4,65 1 10,68104  26  22

Vск.з 

image

     73,01 см3.

1000

По результатам оценки фазового состояния составленная рекомбинирования проба при пластовых условиях находится в однофазном состоянии.

Таблица А.2 – Результаты определения коэффициента сверхсжимаемости газа сепарации

р, МПа

VpVT, л

Zгс

4,05

2,644

0,9033

4,53

2,319

0,8863

5,20

1,960

0,8598

5,85

1,705

0,8413

6,90

1,407

0,8191

7,91

1,188

0,7929

8,81

1,041

0,7740

9,88

0,909

0,7579

10,85

0,810

0,7415

12,24

0,705

0,7282

14,50

0,582

0,7121

 

экспериментальным методом


 

Коэффициент сверхсжимаемости

 

0,95


 

0,90


 

0,85


 

0,80


 

0,75


 

0,70


 

0,65


 

 

3,0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0


 

Давление, МПа


 

Рисунок А.2 - Зависимость изменения коэффициента сверхсжимаемости газа сепарации от давления

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3   ..