CC BY
7УДК 622.279.23/4
Н.М. Парфенова, к.х.н., старший научный сотрудник Лаборатории комплексных исследований углеводородных систем Центра исследований нефтегазовых пластовых систем и технологического моделирования, e-mail: N_Parfenova@ vniigaz.gazprom.ru; Л.С. Косякова, старший научный сотрудник Лаборатории комплексных исследований углеводородных систем Центра исследований нефтегазовых пластовых систем и технологического моделирования, e-mail: [email protected]; Е.Б. Григорьев, д.т.н., заместитель директора Центра исследований нефтегазовых пластовых систем и технологического оборудования, e-mail: [email protected]. ru; И.М. Шафиев, начальник Лаборатории комплексных исследований углеводородных систем Центра исследований нефтегазовых пластовых систем и технологического моделирования, e-mail: [email protected]; Д.Р. Крайн, заместитель начальника Лаборатории комплексных исследований углеводородных систем Центра исследований нефтегазовых пластовых систем и технологического моделирования, e-mail: [email protected]; М.М. Орман, младший научный сотрудник Лаборатории геолого-промысловых исследований Центра исследований нефтегазовых пластовых систем и технологического моделирования, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», e-mail: [email protected]. ru
Характеристика и направления рационального использования газоконденсатов ачимовских отложений Уренгойского НГКМ
Проведено комплексное физико-химическое исследование конденсатов ачимовских отложений (пласты Ач34, Ач345 и Ач5) Уренгойского НГКМ. Установлено, что конденсаты изученных залежей схожи между собой по физико-химическим характеристикам, относятся к тяжелым конденсатам метаново-нафтенового типа. Показано, что бензиновые, керосиновые и дизельные фракции конденсатов являются благоприятным сырьем для использования их в качестве основы для получения соответствующих топлив.
Ключевые слова: газоконденсат, фракционный состав, групповой углеводородный состав, бензиновые, керосиновые, дизельные фракции.
Продуктивность ачимовских отложений на Уренгойском месторождении установлена в 1978 г. скважиной 95-Р. В разрезе ачимовской толщи выделены шесть песчаных пластов (Ач„ Ач„ Ач, „ Ачс,
\ 1' 2 3-4 5
Ач6о, Ач6). Глубина залегания ачимовской пачки - 3400-4000 м. Ачимовская свита пород берриас-валанжинского возраста представляет собой глинистые отложения толщиной до 200 м и более, включающие в себя песчаные тела клиноформенного типа [1, 2]. Залежи ачимовских отложений находятся в «жестких»термобарических условиях: пластовые давления составляют 57-61 МПа, температуры - 106-110 0С. Потенциальное содержание конденсата находится в пределах 286-319 г/м3 на газ сепарации, конденсатогазовый
фактор по сырому конденсату 413 см3/ м3, или 268,7 г/м3. «Жесткие» термобарические условия обусловили растворимость в газе сравнительно тяжелых по фракционному составу жидких углеводородов [3].
В ООО «Газпром ВНИИГАЗ» проведен мониторинг физико-химических характеристик конденсатов с начала разработки месторождения до настоящего времени.
Объектами настоящей работы явились конденсаты из залежей пластов Ач34, Ач3-45 и Ач5, отобранные из разведочных скважин при начальном пластовом давлении: 732, 778, 716, 285, 727, 212-4 (Ач3-4), 774, 705 (Ач3-45), 440, 336, 800, 2313-3 (Ач5), а также;,из эксплуатируемых скважин при текущем
пластовом давлении: 212-4 (Ач3-4) и 213-3 (Ач5).
Общими характерными особенностями изученных конденсатов являются: довольно высокие значения плотности (779,7-790,7 кг/см3), значительное содержание твердых парафинов (3,34-5,04 % масс.), низкое содержание серы (0,025-0,028 % масс.), широкий температурный интервал выкипания. Конденсаты, отобранные в начальный период разработки (1996-1999 гг.), схожи между собой как по физико-химическим свойствам, так и по фракционному составу. Сравнение конденсатов по фракционному составу, определенному по ГОСТ 2177 (рис. 1), показывает, что кривые фракционного состава имеют одинаковый вид, лежат близко друг к
FIELDS DEVELOPMENT AND OPERATION INSTALLATION
Рис. 1. Фракционный состав конденсатов в начальный период разработки по ГОСТ 2177 (данные ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)
Рис. 2. Фракционный состав конденсатов по ГОСТ 2177 (данные ОАО «ТЦЛ»)
120
100
В 80
■60
¡40
20
---
zgßr
s-
-скв ,285. Ач 3^ (2001 г
- скв.716, Ач 3-4(2001 г.) скв 732, Ач 3-4(2001 г.) ске ,778, Ач 3-4(2001 г.) скв .727, Ач 3-4 (2002 г.)
■ ске .774, Ач 3-4.5 (2001 г.) ске .705, Ач 3-4,5 (2001 г.)
- ска .440, Ач 5 (1997 г.) скв .213-3, Ач 5 (2012 г.)-1 ске ,212-4. Ач 3-4, 2012 г.)-2
100 20О 300 400
Температура выкипания, оС
500
Рис. 3. Динамика изменения фракционного состава конденсатов в процессе ОПЭ
другу, что является свидетельством большого сходства между ними. Для сравнения с результатами исследования конденсатов ачимовских отложений, проведенными в ООО «Газпром ВНИИГАЗ», были использованы данные по фракционному составу конденсатов в начальный период разработки, определенные в ОАО «ТЦЛ» (рис. 2), которые также свидетельствуют об их сходстве.
Конденсаты из залежи Ач5 (скв. 440, 336 и 800 Восточного Уренгоя), отобранные в 1999 г., схожи между собой по всем основным параметрам, но несколько легче конденсатов, отобранных из залежей Ач34 и Ач3 4 5 (табл. 1). Так, средняя плотность конденсатов залежи Ач5 -775,2 г/см3, конденсатов залежей Ач3-4 и Ач3-45 - 788,0 г/см3, остаток перегонки составляет соответственно 7,5-9,6% объемн. и 11,6-14,0% объемн. В целом же эти конденсаты схожи с конденсатами пластов Ач , и Ач , с.
3-4 3-4,5
За изменением свойств конденсатов в процессе разработки наиболее отчетливо можно проследить по сопоставлению данных по кривым истинных температур кипения (ИТК). Разгонка конденсатов для построения кривых ИТК проводилась на автоматической установке фракционированной разгонки нефтей фирмы в соответствии с ASTM
2892 и ASTM 5236. На рисунке 3 представлена динамика изменения фракционного состава конденсатов в процессе опытно-промышленной эксплуатации (ОПЭ) с начала разработки по настоящее время.
Конденсат из скв. 213-3, отобранный при начальном пластовом давлении (60,3 МПа) с плотностью 790,7 кг/м3, немного тяжелее по фракционному составу ранее исследованных конденсатов. Тем не менее кривая ИТК этого конденсата (кривая 1) хорошо вписывается в общую картину. Конденсат из скв. 212-4, эксплуатируемой в промышленном масштабе с 2009 г., отличается по всем физико-химическим характеристикам от других конденсатов. Эта различие очевидно не только во фракционном составе, кривая которого (2 на рисунке 3) лежит ниже остальных кривых и характеризуется иной формой, свидетельствующей о большем количестве
легких фракций до 100 0С и меньшем содержании тяжелых фракций. Конденсат имеет меньшие значения плотности (765,5 кг/м3), молекулярной массы (124), кинематической вязкости (1,24 мм2/с),
остатка перегонки (5,0 % объемн.) по сравнению с другими конденсатами. Все эти изменения свидетельствуют о наметившейся тенденции к некоторому облегчению состава конденсата, проис-
ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ № 6 июнь 2014
69
РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Число атомов углерода в п-алкане Рис. 4. Молекулярно-массовое распределение н-алканов
60 50
g 40 з
* 30 $
I 20 со
10 О
J1
¿й
1?
sF
СКВ.774,Ач 3-4(Рпл.нач.,1997 г.) скв.778,АчЗ-4 (2001 г.) —скв.440.Ач5(Й1л.кач.,1999 г.) —<жв.213-3,Ач 5(Рпл.нач.,2012г.) -*— окв .212-4,Ач 3-4(2012 г.)
X.
N
Рис. 5. Групповой углеводородный состав конденсатов
Рис. 6. Потенциальное содержание топливных фракций в конденсатах из скважин 212-4 и 213-3 на текущий момент разработки
ходящему в процессе разработки при падении пластового давления. Данные по фракционному составу конденсатов согласуются с данными компонентного состава. Компонентный состав
конденсатов определялся методом га-зо-жидкостной хроматографии на приборе Autosystem фирмы Регктп-Е1тег и Vaпan СР-3800. На рисунке 4 представлено молекулярно-массовое распреде-
ление н-алканов в ачимовских конденсатах 1998-2012 гг. отбора. В целом для всех исследованных конденсатов положение молекулярно-концентраци-онного максимума в ряду нормальных алканов приурочено к углеводородам С5 и С6. Протяженность ряда н-алканов составляет 40-41 атомов углерода. Более короткий ряд н-алканов до С38 обнаружен в конденсатах Восточно-Уренгойского месторождения (скв. 336 и 800). Количество ациклических изопреноидов в исследуемых конденсатах невелико (2,06-2,75% масс.). Характерным для ачимовских конденсатов является то, что при значительной протяженности ряда нормальных алканов в составе конденсатов содержится довольно высокое количество низкокипящих УВ С5-С8 (30-32% масс.), наряду с таким же высоким содержанием УВ средней части С16-С32 (28,7-32,6% масс.), что, по всей вероятности, связано с аномально высокими термобарическими условиями. Генетические показатели (пристан/н-С17 = 0,40-0,45; фитан/С18 = 0,11-0,18; К. =7 пристан + фитан/нС17 + С18 = 0,28-0,33), рассчитанные по данным компонентного состава, достаточно близки, что позволяет говорить о единой природе происхождения ачимовских конденсатов. Соотношение пристан/фитан меняется в интервале 2,84-4,03, что указывает на смешанный тип основного органического вещества. Групповой углеводородный состав конденсатов представлен по дистиллятной части, выкипающей в пределах НК-300 0С, и выполнен методом анилиновых точек (рис. 5). Из графика видно, что все исследованные конденсаты: начального периода разработки 1997-1999 гг. (скв. 774, 440), 2001 г. (скв. 778) и текущего периода 2012 г. (скв. 212-4 и 213-3) схожи между собой по углеводородному составу и принадлежат к типу метаново-нафтеновых конденсатов с небольшим преобладанием метановых углеводородов над нафтеновыми. В конденсатах из скважин 727, 778, 440, 213-3 и 212-4 содержание метановых углеводородов варьирует в узком интервале - 46,6-50,0% масс., нафтеновых углеводородов - в интервале 33,5-36,0% масс. В конденсате из скв. 716 примерно
70
№ 6 июнь 2014 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
FIELDS DEVELOPMENT AND OPERATION INSTALLATION
Таблица 1. Характеристика бензиновых фракций конденсата из скв. 213-3 (2012 г.)
Показатели Температурные пределы выкипания фракции, 0С
НК-120 62-180 НК-200
Выход, % масс. 25,82 43,10 47,39
Плотность при 20 0С, кг/м3 713,4 751,8 742,0
Вязкость кинематическая при 20 0С, мм2/с 0,61 0,80 0,95
Октановое число: • по моторному методу • по исследовательскому методу 69,80 75,45 65,00 70,90 65,4 70,7
Давление насыщенных паров, кПа 1,22 0,45 0,84
Теплота сгорания, кДж/кг: • низшая • высшая 43 700 47 400 43 300 47 400 43 400 46 900
Содержание общей серы, % масс. <0,01 <0,01 <0,01
равное содержание метановых и нафтеновых углеводородов. Количество ароматических углеводородов среднее и находится в пределах 14-18% масс. Характеризуя товарные свойства конденсатов, можно отметить, что конденсаты содержат все товарные фракции с хорошими выходами последних. Содержание бензиновой фракции НК-200 0С составляет 51-56% масс., фракции авиакеросина 120-240 0С - 29-34% масс.,
фракции дизельного топлива 180-350 0С - 33-34% масс.
Потенциальное содержание топливных фракций в конденсатах из скважин 212-4 и 213-3 (2012 г.) представлено на рисунке 6. Конденсат из скв. 212-4 характеризуется более высокими выходами бензиновых фракций по сравнению с конденсатом из скв. 213-3 и примерно равными выходами фракций авакеро-сина и дизельного топлива.
Характеристика бензиновых фракций конденсата из скв. 213-3 приведена в таблице 1. Бензиновые фракции конденсата характеризуются высокими выходами, довольно высокими октановыми числами (70,7-75,5 п. по исследовательскому методу, несколько более низкими по моторному методу - 65,0-69,8 п.), хорошими показателями теплоты сгорания, практическим отсутствием сернистых соединений. Однако они имеют низкие
XXI специализированная выставка
ОАО «Тюменская ярмарка»
Адрес: Россия, 625013, г. Тюмень, ул. Севастопольская, 12, Выставочный зал телефакс: (3452) 48-55-56, 48-66-99, 48-53-33; е-таИ: [email protected]. www.expo72.ru
2014
НЕФТЬ И ГАЗ
Топливно энергетический
16-19
/^ь а
Цъ
на правах рекламы
Таблица 2. Характеристика керосиновой фракции
Показатели Скв. 213-3 (Ач5, 2012 г.), фракция 120-240 0С Норма для марок топлива для реактивных двигателей (ГОСТ 10227-86)
ТС-1
Высший сорт ОКП 02 5121 0205 Первый сорт ОКП 02 5121 0204
Выход, % масс. 29,25 - -
Плотность при 20 0С, кг/м3 788,7 не менее 780 кг/м3 не менее 775 кг/м3
Вязкость кинематическая при 20 0С, мм2/с (сСт) 1,20 не менее 1,30 не менее 1,25
Фракционный состав (по ГОСТ 2177-99):
температура начала перегонки, 0С 127,1 не выше 150 не выше 150
10% перегоняется при температуре, 0С 143,1 не выше 165 не выше 165
50% 169,3 не выше 195 не выше 195
90% 217,4 не выше 230 не выше 230
98% 234,0 не выше 250 не выше 250
остаток от разгонки, % 0,9 не более 1,5 не более 1,5
потери от разгонки, % 1,5 не более 1,5 не более 1,5
Температура начала кристаллизации, 0С ниже -60 не выше -60
Испытание на медной пластинке выдерж. по п. 4.4 стандарта
Массовая доля ароматических углеводородов, % 20,9 не более 22 не более 22
Содержание общей серы, % масс. <0,01 не более 0,20 не более 0,25
значения давления насыщенных паров, вследствие чего не отвечают требованиям ТУ 51-03-11088 на фракцию газокон-денсатную бензиновую прямогонную для автобензинов газоконденсатных прямо-гонных. В целом же эксплуатационные характеристики бензиновых фракций конденсата позволяют рекомендовать эти фракции в качестве основы для получения автомобильных бензинов. Характеристика керосиновой фракции конденсата из скв. 213-3 (2012 г.)
приведена в таблице 2. Видно,что по всем основным показателям керосиновая фракция, выкипающая в пределах 120-240 0С, соответствует требованиям ГОСТ 10227-86 на реактивное топливо марки ТС-1. Однако она имеет более низкое значение кинематической вязкости при 20 0С, вследствие чего может быть рекомендована в качестве основы для получения реактивного топлива только после добавления соответствующих присадок.
Характеристика фракций дизельного топлива приведена в таблице 3. Широкая фракция дизельного топлива 180-350 0С по всем основным характеристикам соответствует требованиям ГОСТ 305-82 на летнее дизельное топливо марки Л. Для использования этой фракции в качестве дизельного топлива марки З необходимо применение присадок, снижающих температуру помутнения и застывания. Фракция дизельного топлива, выкипающая в бо-
Таблица 3. Характеристика фракций дизельного топлива
Показатели Скв.716 (Ач 3-4, 2001 г.) Фракция 160-340 0С Скв.213-3 (Ач 5, 2012 г.) Фракция 180-350 0С Норма для марок дизтоплива (ГОСТ 305-82)
Л З
Выход, % масс. 34,15 32,24 - -
Плотность при 20 0С, кг/м3 823,0 832,0 не более 860 не более 840
Плотность при 15 0С, кг/м3 826,8 835,4 - -
Вязкость кинематическая при 20 0С, мм2/с 2,81 3,73 3,0-6,0 1,8-5,0
Температура вспышки в закрытом тигле, 0С 78 74 не менее 40 не менее 35
Фракционный состав:
50% 235 255,2 не более 280 не более 280
96% 316 344,5 не более 360 не более 340
Температура помутнения, 0С минус 21 минус 10 не выше минус 5 не выше минус 25
Температура застывания, 0С минус 26 минус 18 не выше минус 10 не выше минус 35
Цетановое число (по расчету, ГОСТ 27768-88) 46,8 50,5 не менее 45 не менее 45
Содержание общей серы, % масс. 0,03 0,03 не более 0,20 не более 0,20
ИННОВАЦИИ НАДЁЖНОСТЬ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
KUPER
ENGINEERING COMPANY
ООО «КУПЕР»
Изготовление, поставка, сервис насосных установок, интеллектуальных систем управления, блочных кустовых насосных станций и другого нефтепромыслового оборудования для системы ППД
423450, Республика Татарстан, г.Альметьевск, ул.Р.Фахретдина, 60В Тел/факс: +7 (8553)31 84 74, 31 81 35 [email protected] www.kupercompany.com
лее узком температурном интервале 160-340 0С, требует улучшения вязкостных свойств. В целом же исследованные дизельные дистилляты характеризуются хорошим качеством и могут быть рекомендованы в качестве основы для получения высококачественного дизельного топлива.
Остаток, выкипающий выше 350 0С, не содержащий асфальтенов и значительного количества смолистых соединений, представляет собой качественное сырье для получения масел различного назначения.
ВЫВОДЫ
1. Конденсаты ачимовских отложений Уренгойского НГКМ месторождения из разведочных скважин пластов Ач34, Ач3 4 5 и Ач5, добытые в период 1996-2012 гг., при начальном пластовом
давлении схожи между собой по физико-химическим характеристикам. Они характеризуются высокой плотностью (779,7-790,7 кг/м3), выкипают в широком температурном интервале (34,4-540 0С), являются парафинистыми (содержание парафина 3,4-5,1% масс.), малосмолистыми (содержание смол силикагелевых 0,33-0,61% масс.), низкосернистыми (содержание общей серы 0,025-0,028% масс.), метаново-нафтенового типа. Небольшое снижение пластового давления (от 60,8-60,0 до 58,0) МПа в период 1997-2003 гг. при ОПЭ не сказалось на физико-химических характеристиках изученных конденсатов. 2. В конденсате из скв. 212-4, эксплуатируемой с 2009 г., наметилась тенденция к некоторому облегчению состава. Об этом свидетельствуют такие показатели, как уменьшение
плотности (765,5 кг/м3), вязкости кинематической, молекулярной массы, а также данные фракционного и компонентного составов. Содержание высокомолекулярной части конденсата, выкипающей выше 380 0С, сократилось до 7,2% масс. по сравнению с 13-17% масс. конденсатов при начальных пластовых условиях.
3. Бензиновые, керосиновые и фракции дизельного топлива характеризуются высокими выходами,благоприятными эксплуатационными характеристиками и могут быть рекомендованы в качестве основы для получения высококачественных топлив различного назначения. Остаток выше 350 0С, не содержащий асфальтенов и большого количества смолистых соединений, представляет собой сырье для получения масел различного назначения.
UDC 622.279.23/4
N.M. Parfenova, Cand.Sc. (Chemistry), Senior Scientific Researcher of the Laboratory of Complex Studies of Hydrocarbon Systems of the Research Center of Oil and Gas Reservoir-Type Systems and Process Modeling, e-mail: N_Parfenova@ vniigaz.gazprom.ru; L.S. Kosyakova, Senior Scientific Researcher of the Laboratory of Complex Studies of Hydrocarbon Systems of the Research Center of Oil and Gas Reservoir-Type Systems and Process Modeling, e-mail: [email protected]; E.B. Grigoriev, D.Sc. (Engineering), Deputy Director of the Research Center of Oil and Gas Reservoir-Type Systems and Process Equipment, e-mail: E_Grigoriev@vniigaz. gazprom.ru; I.M. Shafiev, Head of the Laboratory of Complex Studies of Hydrocarbon Systems of the Research Center of Oil and Gas Reservoir-Type Systems and Process Modeling, e-mail: [email protected]; D.R. Krain, Deputy Head of the Laboratory of Complex Studies of Hydrocarbon Systems of the Research Center of Oil and Gas Reservoir-Type Systems and Process Modeling, e-mail: [email protected]; M.M. Orman, Junior Scientific Researcher of the Laboratory of Geological Field Research of the Research Center of Oil and Gas Reservoir-Type Systems and Process Modeling, Gazprom VNIIGAZ LLC, e-mail: [email protected].
Characterization and directions of rational use of condensates Achimov deposits of the Urengoy oil and gas condensates field
Conducted a complex physico-chemical study of condensate from the Achimov deposits (layers Ah 3-4, Ah 3-4,5 and Ah 5) of the Urengoy oil and gas condensate field. It is established that the condensates explored deposits are similar by its physical and chemical characteristics, belong to heavy condensates methane-naphthenic type. It is shown that gasoline, kerosene and diesel fractions condensates are favourable raw material for use as the basis for the respective fuels.
Keywords: gas kondensate, fractional composition. the group's hydrocarbon composition, gasoline, kerosene, diesel fractions. References:
1. Ryzhov A.E., Savchenko N.V. Kollektornye svoistva porod produktivnykh otlozheniy po kernovym dannym (Collector properties of rocks of productive deposits based on the core data) / The study of hydrocarbon systems of complex composition. - M.: Gazprom, 2000. - P. 6-11.
2. Ryzhov A.E., Savchenko N.V., Sheberstov E.V. Osobennosti razrabotki gazokondensatnykh zalezhei achimovskikh otlozheniy (Features of development of gas condensate deposits of the Achimov deposits) // Gas industry. - 2006. - No. 1. - P. 32-33.
3. Ostrovskaya T.D., Fedorov G.S., Vinogradov M.K., Gritsenko I.A., Radchenko S.S. Osobennosti fazovogo sostoyaniya plastovoi sistemy i fazovykh protsessov pri razrabotke zalezhei (Features of the phase state of the reservoir system and phase processes at the development of deposits) / The study of hydrocarbon systems of complex composition. - M.: Gazprom, 2000. - P. 59-68.
Литература:
1. А.Е. Рыжов, Н.В. Савченко. Коллекторные свойства пород продуктивных отложений по керновым данным / Изучение углеводородных систем сложного состава: Сб. научн. трудов. - М.: ООО «Газпром», 2000. - С. 6-11.
2. Рыжов А.Е., Савченко Н.В., Шеберстов Е.В. Особенности разработки газоконденсатных залежей ачимовских отложений // Газовая промышленность. - 2006. - № 1. - С. 32-33.
3. Островская Т.Д., Федорова Г.С., Виноградов М.К., Гриценко И.А., Радченко С.С. Особенности фазового состояния пластовой системы и фазовых процессов при разработке залежей / Изучение углеводородных систем сложного состава: Сб. научн. трудов. - М.: ООО «Газпром», 2000. - С. 59-68.
