Продуктивностью
 Скачать 1.98 Mb.
|
|
Нефти, не содержащие растворенный газ, обладают сравнительно низким коэффициентом сжимаемости 0,4 – 0,7 ГПа-1, а легкие - со значительным содержанием растворенного газа – повышенным коэффициентом сжимаемости (до 14 ГПа-1).
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН С количеством растворенного газа в нефти связан объемный коэффициент b (см. рис.1.5), характеризующий отношение объемов для единицы массы нефти в пластовых условиях и после отделения газа на поверхности: (11) где Vпласт – объем нефти в пластовых условиях, м3; Vдег – объем нефти при атмосферном давлении и температуре 20°С после дегазации, м3. Используя объемный коэффициент можно определить усадку нефти U, т.е. уменьшение объема пластовой нефти при извлечении ее на поверхность, обозначаемую, обычно, буквой U (12)
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Нефтяные газы состоят из смеси газообразных углеводородов преимущественно парафинового ряда (метана, этана, пропана, бутана), азота, гелия, аргона, углекислого газа, сероводорода. Содержание азота, сероводорода, углекислого газа может достигать нескольких десятков процентов. Углеводородные газы, в зависимости от состава, давлении, температуры находятся в залежи в различных агрегатных состояниях:
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Если в нефтяной залежи отсутствует газовая шапка, то это означает, что весь газ растворен в нефти. По мере снижения давления при разработке месторождения этот газ (попутный нефтяной газ) будет выделяться из нефти. Плотность смеси газов: (13) где - мольная объемная доля; плотность – i-го компонента, кг/м3; Относительная плотность газа по воздуху (14) Для нормальных условий возд 1,293 кг/м3; для стандартных условий возд 1,205 кг/м3.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Если плотность газа задана при атмосферном давлении Р0 (0,1013 МПа), то пересчет ее на другое давление (при постоянной температуре) для идеального газа будет (15) Смеси идеальных газов характеризуются аддитивностью парциальных давлений и парциальных объемов. Для идеальных газов давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов (закон Дальтона): (16) где Р – давление смеси газов, Па; рi – парциальное давление i-го компонента в смеси, Па;
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН при этом (17) Аддитивность парциальных объемов компонентов газовой смеси выражается законом Амага: (18) или (19) Где V – объем смеси газов, м3; Vi – объем i-го компонента в смеси, с. Аналитическую зависимость между давлением, температурой и объемом газа называют уравнением состояния. Состояние идеального газа при стандартных условиях характеризуется уравнением Менделеева-Клапейрона PV = GRT (20) где P – абсолютное давление, Па; V – объем, м3; G – количество вещества, моль; R – универсальная газовая постоянная, Па∙м3/моль∙град; T – абсолютная температура, °К.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Для идеального газа (21) Реальные газы не подчиняются законам идеального газа, и коэффициент сжимаемости z характеризует степень отклонения реальных газов от закона Менделеева – Клапейрона. Отклонение связано с взаимодействием молекул газа, имеющих определенный собственный объем. В практических расчетах можно принимать z 1 при атмосферном давлении. С увеличением давления и температуры значение коэффициента сверхсжимаемости все в большей степени отличается от 1. Величина z зависит от
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Критическое давление – давление вещества (или смеси веществ) в его критическом состоянии. При давлении ниже критического система может распадаться на две равновесные фазы – жидкость и пар. При критическом давлении теряется физическое различие между жидкостью и паром, вещество переходит в однофазное состояние. Поэтому критическое давление можно определить как предельное (наивысшее) давление насыщенного пара в условиях сосуществования жидкой фазы и пара. Критическая температура – температура вещества в его критическом состоянии. Для индивидуальных веществ критическая температура определяется как температура, при которой различия в физических свойствах между жидкостью и паром, находящихся в равновесии, исчезают.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН При критических температурах плотности насыщенного пара и жидкости становятся одинаковыми, граница между ними исчезает и теплота парообразования обращается в 0. Зная коэффициент сжимаемости, можно найти объем газа в пластовых условиях: (22) (22) где обозначения с индексом «пл» относятся к пластовым условиям, а с индексом «0» - к стандартным (поверхностным).
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Объемный коэффициент газа используется при пересчете объема газа в стандартных условиях на пластовые условия и наоборот (например, при подсчете запасов): (23) Динамическая вязкость газа зависит от средней длины пробега и от средней скорости движения молекул: (24) Динамическая вязкость природного газа при стандартных условиях невелика и не превышает 0,01 – 0,02 мПа∙с. Она увеличивается с ростом температуры (при повышении температуры увеличивается средняя скорость и длина пробега молекул), однако при давлении более 3 МПа вязкость с ростом температуры начинает снижаться.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН От давления вязкость газа практически не зависит (снижение скорости и длины пробега молекул при увеличении давления компенсируется увеличением плотности). Растворимость газов в нефти и воде. От количества растворенного в пластовой нефти газа зависят все ее важнейшие свойства:
Распределение компонентов нефтяного газа между жидкой и газообразной фазами определяется закономерностями процессов растворения. Способность газа растворяться в нефти и воде имеет большое значение при разработке месторождений.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Процесс растворения для идеального газа при небольших давлениях и температурах описывается законом Генри где VГ - объем жидкости – растворителя, м3; - коэффициент растворимости газа, Па-1; VЖ - количество газа, растворенного при данной температуре, м3; Р – давление газа над поверхность жидкости, Па. , (25) (25) Коэффициент растворимости газа показывает, какое количество газа растворяется в единице объема жидкости при данном давлении: (26) (26)
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Коэффициент растворимости зависит от
Природа воды и углеводородов отличается, поэтому углеводородная составляющая нефтяного газа растворяется в воде хуже, чем в нефти. Неуглеводородные соединения нефтяного газа (СО, СО2, Н2S, N2) растворяются в воде лучше. Например, пластовая вода сеноманского горизонта сильно газирована (до 5 м3 СО2 на 1 т воды). С повышением давления растворимость газа растет, а с повышением температуры – снижается. Растворимость газа зависит также от степени минерализации воды.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН При движении газа по пласту наблюдается так называемый дроссельный эффект – уменьшение давления газового потока при его движении через сужения в каналах. При этом наблюдается и изменение температуры. Интенсивность изменения температуры Т при изменении давления Р характеризуется уравнением Джоуля-Томсона: (27) где t – коэффициент Джоуля -Томсона (зависит от природы газа, давления, температуры), К/Па.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Состав пластовых вод разнообразен и зависит от природы эксплуатируемого нефтяного пласта, физико-химических свойств нефти и газа. В пластовых водах всегда растворено некоторое количество солей, в основном хлористых (до 80-90%) от общего содержания солей. Виды пластовых вод:
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Пластовая вода часто является агентом, вытесняющим нефть из пласта, и ее свойства влияют на количество вытесненной нефти. Основные физические свойства пластовых флюидов – плотность и вязкость. Непосредственное влияние на продуктивность скважины оказывает вязкость фильтрующейся жидкости.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Появление воды в продукции нефтедобывающих скважин может привести к образованию водонефтяных эмульсий. Глобулы воды в нефти быстро стабилизируются содержащимися в ней поверхностно-активными соединениями и механическими примесями (частицы глины, песка, продуктов коррозии стали, сульфида железа), а затем дополнительно диспергируются. Образующиеся водо-нефтяные эмульсии характеризуются высокой вязкостью. Наиболее стойкие эмульсии образуются при степени обводненности продукции 35 – 75%. Обводнение нефти в определенных условиях может вызвать более интенсивное образование асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО) .
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН 1.5. Термодинамические условия Все залежи углеводородов обладают большим или меньшим запасом различных видов энергии, которые могут быть использованы для перемещения нефти и газа к забоям скважин. Потенциальные возможности залежей существенно зависят от величины начального пластового давления и динамики его изменения при разработке залежи. Начальное (статическое) пластовое давление Рпл.нач – это давление в пласте–коллекторе в природных условиях, т.е. до начала извлечения из него жидкостей или газа. Значение начального пластового давления в залежи и за ее пределами
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Природные водонапорные системы подразделяют на инфильтрационные и элизионные, различающиеся
Залежи углеводородов, приуроченные к водонапорным системам указанных видов, могут иметь различные по величине значения начального пластового давления при одинаковой глубине залегания продуктивных пластов. В зависимости от степени соответствия начального пластового давления на глубине залегания пластов-коллекторов выделяют две группы залежей углеводородов:
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН В геолого-промысловой практике принято называть
Подобное разделение условно, так как любое значение начального пластового давления связано с геологическими особенностями района, и для рассматриваемых геологических условий является нормальным. В водоносном пласте начальное пластовое давление считается равным гидростатическому, когда соответствующая ему пьезометрическая высота, в каждой его точке, примерно, соответствует глубине залегания пласта. Пластовое давление, близкое к гидростатическому, характерно для инфильтрационных водонапорных систем и приуроченных к ним залежей. В пределах нефтегазовых залежей значения начального пластового давления превышают значение этого показателя в водоносной части пласта при одинаковых абсолютных отметках залегания пластов.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Величина превышения зависит от
Разницу между пластовым и гидростатическим давлением на одной абсолютной отметке пласта принято называть избыточным пластовым давлением Ризб. В инфильтрационных системах вертикальный градиент пластового давления для залежей нефти и газа , даже с учетом избыточного давления, обычно не выходит за пределы 0,008 -0,013 МПа/м. Верхний предел характерен для газовых залежей большой высоты. Повышенное пластовое давление в сводовых частях залежей инфильтрационных водонапорных систем не следует смешивать со сверхгидростатическим давлением.
ХАРАКТЕРИСТИКУ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН О соответствии пластового давления гидростатическому, т.е. глубине залегания пласта, судят по значению давления в водоносной части пласта непосредственно у границ залежи. |