CC BY
17УДК 622.279.4
в.д. моисеев, д.г. фатеев, м.А. моисеев ООО «ТюменНИИгипрогаз», e-mail: moiseev@tngg.info
экспериментальное определение межфазного натяжения газ-конденсат в условиях призабойной зоны ачимовских залежей
Межфазное натяжение является одним из главных параметров, определяющих механизм двухфазной фильтрации газ-жидкость в призабойной зоне газоконденсатной скважины. Значение данного параметра особенно важно для моделирования работы газоконденсатной скважины в условиях конденсатной блокады.
Важность межфазного натяжения для расчета параметров скважин показана в работах [1,2]. Газоконденсатный пласт, вскрытый добывающей скважиной, можно разделить на 3 области течения. В первой области, непосредственно примыкающей к стволу скважины, происходит двухфазная фильтрация газа и жидкого конденсата. Во второй области, несколько удаленной от скважины, происходит накопление выпавшего жидкого конденсата до величины критической насыщенности. В третьей зоне пласта, значительно удаленной от скважины, происходит однофазное течение газоконденсатной системы.Значение межфазного натяжения в первой и второй областях значительно различаются по своей величине. Межфазное натяжение в данном случае определяется составом пластовой газоконденсатной системы, который зависит от давления в каждой из областей течения. Сведений об экспериментальном определении межфазного натяжения газ-жидкость в литературных источниках явно недостаточно для того, чтобы охватить весь диапазон
геолого-физических условий для моделирования разработки пластов газовых и газоконденсатных месторождений Севера Западной Сибири. В настоящее время межфазное натяжение подобных углеводородных систем определяется в основном расчетными методами [3-4]. Хотя имеются и отдельные публикации по экспериментальному определению межфазного натяжения в системе углеводородный газ - легкая нефть [5]. Однако основополагающими все же остаются методы непосредственного экспериментального определения межфазного натяжения.
Эксперименты по определению межфазного натяжения выполнялись в рамках совместного проекта с Московским исследовательским центром Шлюм-берже на реальной системе пластовых флюидов ачимовских отложений в системе газ - конденсат при пластовой температуре и различных значениях пластового давления. При проведении экспериментальных работ использовался комплект лабораторного оборудования фирмы Vinchi Technologies (Франция), в состав кото-
рого входила PVT установка, плотномер высокого давления и пластовый тензиометр.
После выполнения эксперимента по определению фазового состояния газоконденсатной системы при различных термобарических условиях на РУТ установке выбирались точки давления, соответствующие вышеуказанным зонам фильтрации флюида от пласта к скважине (рис. 1). Такими точками стали 35, 25, 20, 15 и 10,7 МПа (минимальное забойное давление скважины).
Методика выполнения измерений межфазного натяжения состояла из 3 этапов. На первом этапе на каждой точке давления рекомбинировался достаточный объем газа и конденсата, а также проводились измерения плотностей газа и конденсата в каждой точке давления. На втором этапе осуществлялся перевод проб из специального контейнера в измерительную ячейку прибора ^Т-700 по специально разработанной процедуре. Сначала газ переводился в измерительную ячейку при заданном в опыте давлении. Затем в нижнюю
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕШТЕГАЗ \\
№ 6 \\ июнь \ 2010
часть измерительной ячеики подводили конденсат с одновременным отбором газа сверху в поршневой контейнер для сохранения состава газа до тех пор, пока ячейка не будет заполнена конденсатом на 9/10 частей ее объема. Для установления термодинамического равновесия газа и конденсата измерительная ячейка пластового тензиометра IFT - 700 выстаивалась в течение 1 часа. На третьем этапе выполнялись измерения межфазного натяжения по методу «висячей»/«всплывающей» капли/ пузырька [6]. Процедура проведения измерений состояла в следующем. Из капилляра диаметром 0,335 мм выдавливался с помощью ручного газового пресса пузырёк газа. Изображение формы пузырька газа фиксировалось цифровой видеокамерой. Четкость изображения достигалась при помощи источника света, стеклянного диффузора и настройки фокуса видеокамеры. Изображение в цифровом виде поступало на компьютер, где обрабатывалось с помощью специальной программы «Vinci Pendant Drop». Расчет межфазного натяжения осуществлялся самой программой при условии известных значений плотности газа и конденсата при текущих термобарических условиях.
Корректность измерений межфазного натяжения достигалась путём выпуска около 50 пузырьков в каждой серии, пока значения замеряемого параметра не стабилизировалось в пределах ошибки измерений.Средние величины
^ 9
1 8
M
6
- точки давлений, при которых
/
/
/
О 10 20 30 40 50
Давление, МПа
Рис. 1 - Кривая эксперимента по определению фазового состояния пластовой газоконденсатной системы ачимовских отложений
межфазного натяжения вычислялись по 5 значениям последних замеров. Результаты экспериментов были сопоставлены с 4-мя расчетными моделями межфазного натяжения, которые имеют следующие названия: Firoozabadi, n-alkanes, Standing&Katz, Nokay [710]. Сопоставления моделей показаны на рис. 2. Наилучшую сходимость с результатами экспериментальных определений межфазного натяжения показала модель п - аНкапеэ. Для ачимовской газоконденсатной системы наблюдается тесная корреляционная связь между межфазным натяжением и разностью плотностей жидкой и газовой фаз, которая представлена на рисунке 3. Данная корреляция имеет следующий вид:
а=108,45.Др4,
(1),
где а - межфазное натяжение, мН/м; Др - разность плотностей газа и конденсата, г/см3.
Физический смысл величины 108,45 становится ясен, если данную корреляцию применить для других газоконден-сатных систем. В более обобщенном виде эта зависимость выглядит так:
о=
Дрс
Т 1.25 ■г
(2),
где Р - параметр «Парахор»; М - молекулярная масса исходного флюида, г/моль; Тг - псевдоприведенная температура исходной газоконденсатной
СИБИРСКОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ БУРОВОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ООО НПО «СибБурМаш»
СФЕРА НАШЕЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ: исследование, разработка, изготовление и поставка бурового, нефтегазопромыслового и противовыбросового оборудования; научно-технические услуги и авторский надзор за вводом изделий в эксплуатацию, ремонт и обеспечение запчастями в течение гарантийного срока;
изготовление и поставка рукавов высокого давления; сервис по отбору и анализу изолированного и герметизированного керна;
технико-технологическое сопровождение работ по креплению вторых стволов, в том числе и горизонтальных.
г Щ
Util
г. Тюмень,
ул. Ветеранов труда, д. 58а
Тел.: +7 (3452) 47-38-00,
Факс: +7 (3452) 48-91-60
E-mail: nposbm@tmn.ru
www.sibburmash.ru
vtyz
ж
• V
системы; Др - разность плотностей газовой и жидкой фаз в пластовых условиях, г/см3; с - эмпирический коэффициент.
Для ачимовской пластовой системы псевдоприведенная температура равна Тг=1,56. Величина «парахора» для исходного пластового флюида была рассчитана и составила Р=100,7, а молярная масса исходного пластового флюида оказалась равной М=26,55 г/моль. Подставляя все полу-
ченные значения в уравнение (2), можно получить выражение (1). Предложенная полуэмпирическая модель позволяет определить межфазное натяжение газоконденсатных углеводородных систем при текущих пластовых условиях с погрешностью 4 %.
выводы
1. В рамках данного исследования были проведены эксперименты по определению межфазного натяжения
«газ - конденсат» для конкретной пластовой газоконденсатной системы при-забойной зоны скважины, вскрывшей ачимовские отложения. 2. На основе результатов экспериментов была предложена универсальная корреляция межфазного натяжения с разностью плотностей газа и конденсата при полученных значениях «парахора», молекулярной массы газоконденсатной системы и приведенной пластовой температуры.
100
----1-Finoozabadi et al.
.......2-n-alkanes.
-----3-Standing&Katz.
-4-Nokay
▲ эксперимент
20 30
Давленж, МПа
Рис. 2 Сопоставление экспериментальных и расчетных данных межфазного натяжения конденсат-газ для пластового флюида ачимовских отложений
10
к
а
<ц
н
Н и
й «
Е-| св
яв
<и о м
К
и
S
& / J
А' AjpMUl НИ /
----------/
—/---------- /
А______________
0,1
Разность плотностей газовой и жидкой фаз I , г/см 1.0
Рис. 3 Корреляционная зависимость межфазного натяжения от разности плотностей газа и конденсата при пластовой температуре и разных давлениях для пластового флюида ачимовских отложений
Литература:
[1] Тер-Саркисов Р.М. Разработка месторождений природных газов - М: «Недра», 1999 - 650 с.
[2] Whitson C.H., Fevang 0. Modeling gas condensate well deliverability, SPE 30714,1995.
[3] Schechter D.S., Guo B. Porahors based on modern physics and their uses in IFT prediction of reservoir fluid, SPE Reser. Eval. Eng. June, 1988 -pp. 207-217.
[4] Whitson C.H., Brule M.R. Phase Behavior, Texas, Richardson, 2000 -223 р.
[5] Kristian Jessen, Franklin M. Orr, Jr. On IFT Measurements to Estimate Minimum Miscibility Pressures, SPE 110725, 2007.
[6] Катц Д.Л., Корнелл Д. и др. Руководство по добыче, транспорту и переработке природного газа/ Пер. с англ. под. ред. Ю.П. Каротаева, Г.В. Пономарева/М: «Недра», 1965 -676 с.
[7] Firoozabadi, A. et al.: "Surface Tension of Reservoir Crude-Oil/Gas Systems Recognizing the Asphalt in the Heavy Fraction," SPERE1988 - 265.
[8] Weinaug, C.F. and Katz, D.L.: "Surface Tension of Methane-Propane Mixtures," Ind.&Eng. Chem. 1943 -35, 239.
[9] Standing, M.B. and Katz, D.L.: "Vapor-Liquid Equilibria of Natural Gas-Crude Oil Systems," Trans., AIME -1944 - 155, 232.
[10] Nokay, R.: "Estimate Petrochemical Properties," Chem. Eng. -1959 -147.
Ключевые слова: межфазное натяжение, эксперимент, метод висячей капли, тензиометр, парахор.
J? ТИАЛ
ТЕРМОУСАЖИВАЮЩИЕСЯ ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Антикоррозионная и гидроизоляционная защита трубопроводов
Термоусаживающаяся лента Термоусаживающаяся манжета Тврмоусаживакщаяея муфта Ремонтные материалы Пространственная полимерная решетка
ТИАЛ-Л ТИАЛ-М. МВО ТИАЛ-ТУ М ТИАЛ-Р и ТИАЛ-3
геомодуль
Качество продукции подтверждено международными сертификатами.
ШЩ ^ ф gti Dodycote
Паэильон 2. зал 2, место 2ZS30
Термоусаживающаяся манжета ТИАЛ-М является согласованным материалом для изоляции стыков при строительстве Азиатского газопровода (Туркменистан -Узбекистан - Казахстан - Китай). Стратегический газопровод "Азиатский Газопровод/ AGP", соединяет Туркменистан с востоком Китая. Протяженность трубопровода составляет бопее 7000 км,из которых 1300 км проходит по территории Казахстана, 200 км - Туркменистана, 500 км ■ Узбекистана,
117630 Россия, Москва, Старокалужское шоссе, д.62, стр.1 e-mail: ¡nfo@fial.ru Тел/факс +7 495 974 70 06/ 974 70 0S
