книги / Основы разработки нефтяных и газовых месторождений

коэффициент определяют в лаборатории на начальном этапе ис­ следований РУТ рекомбинированной пробы. Для этого помещают небольшую часть пробы в бомбу, создают условия сепарации и вы­ полняют контактное разгазирование в другую бомбу, в которой под­ держиваются стандартные условия. В ходе этого процесса при сни­ жении давления и температуры из разгазируемой пробы выделится некоторое количество газа. Измеряют уменьшившийся при переходе к стандартным условиям объем нефти и по результатам непосред­ ственно рассчитывают 5. Чтобы произвести такой опыт, инженер должен иметь возможность точно измерять давление и температуру в сепараторе и сборном резервуаре во время получения пробы. По­ том эти данные передаются в лабораторию.

Одним из преимуществ метода рекомбинации является то, что ста­ тистически он дает достоверное значение текущего газового фактора, замеряемого в течение нескольких часов. Кроме того, он позволяет получать большие пробы флюидов. Разумеется, как и при отборе глу­ бинных проб, этот метод может дать корректные значения газового фактора, только если давление в ПЗП равно давлению насыщения или превышает его. Если это не так, то газовый фактор будет занижен или завышен в зависимости от того, будет газонасыщенность пласта ниже или выше критической насыщенности, при которой начинается движение газа. С этой точки зрения важно, чтобы пробы РУТ отби­ рались как можно раньше после начала разработки месторождения. При выполнении этого условия соотношение газа и нефти в рекомби­ нированной пробе будет соответствовать естественному для данных пластовых условий.

2.4. ПОЛУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ДАННЫХ РУТ В ЛАБОРА­ ТОРИИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИХ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

Помимо определения трех основных РУТ-параметров Во, К$и В^, полный комплекс лабораторных исследований обычно предусматри­ вает измерение или расчет плотности флюидов, их вязкости, состава и т. п. Эти исследования будут вкратце рассмотрены в разделе 2.6. Сейчас же будут описаны важнейшие опыты, требуемые для опреде­ ления трех основных параметров, а также методика преобразования лабораторных данных РУТ для использования на месторождениях.

Выполняются следующие исследования:

Рис. 2*8* Схема оборудования для исследования проб пластовых нефтей

•контактное разгазирование проб для определения давления на­ сыщения;

•дифференциальное разгазирование проб для определения основ­ ных параметров Во, К и В§;

•контактное разгазирование проб при различных сочетаниях се­ параторов для получения по данным лабораторных РУТ иссле­ дований промысловых параметров, соответствующих условиям сепарации.

На рис. 2.8 показана схема оборудования для исследования проб пластовых нефтей. Для проведения исследований используется бом­ ба РУТ. Рекомбинированную пробу загружают в бомбу, термоста­ тированную при пластовой температуре. Давление в бомбе регули­ руется ртутным измерительным прессом и регистрируется точным манометром. По результатам калибровки пресса строится график зависимости между перемещением плунжера и объемом ртути, вве­ денной в бомбу РУТ или удаленной из нее. Таким образом, измене­ ние объема бомбы можно измерять непосредственно.

Схемы процессов контактного и дифференциального разгазирования показаны на рис. 2.9 (а) и 2.9 (Ь). При контактном разгазировании давление в бомбе РУТ сначала увеличивают до значения, намного превышающего давление насыщения, а затем ступенчато снижают, регистрируя на каждой ступени полный объем содержи­ мого бомбы.

Таблица 2*1 Результаты изотермического контактного разгазирования

глубинной пробы при температуре 366 К

вым давлением 27,6 МПа и пластовой температурой 366 К. Во время исследований поддерживалась такая же постоянная температура.

Давление насыщения для данной пробы, определенное при контактном разгазировании, составляет 23 МПа, и этому давлению со­ ответствует объем пластовой нефти при давлении насыщения. Ука­ занные в таблице относительные объемы - это объемы, отнесенные к объему, измеренному при давлении насыщения. Контактное разгазирование может быть продолжено до намного более низких зна­ чений давления, хотя обычно этого не делают, поскольку основные данные РУТ, как правило, получают при дифференциальном разга­ зировании. Кроме того, снижать давление при исследовании можно лишь настолько, насколько позволяет конструкция (максимальный объем) бомбы РУТ.

Втабл. 2.2 приведены основные данные, полученные при диффе­ ренциальном разгазировании той же самой пробы. Исследования начинаются с давления насыщения, поскольку при более высоком давлении невозможно провести различие между контактным и диф­ ференциальным процессами.

Вотличие от контактного разгазирования, при дифференциаль­ ном разгазировании весь газ, выделяющийся на каждой ступени сни­ жения давления, удаляется из бомбы РУТ путем нагнетания ртути при постоянном давлении (см. рис. 2.9). Например, после снижения давления с 18,6 до 16,5 МПа из бомбы было удалено 0,0466 единицы

расширения Ебудет равен 6,9457 / 0,0466 = 149. Зная Е, можно рассчитать коэффициент 2 для выделившегося газа, решая (1.25) относительно 2:

Для газа, удаленного при давлении 16,5 МПа

2 = 0,00285 х 16,5 х 106/ 149,05 х 366 = 0,863.

Эти значения приведены в колонке 6 табл. 2.2.

И, наконец, относительные объемы нефти уо, измеренные при каж­ дом последующем снижении давления, указаны в колонке 7.

Теперь нужно определить по результатам лабораторных исследо­ ваний, приведенным в табл. 2.2, параметры Во, К$и В^. Но прежде все­ го необходимо сравнить физические процессы, происходящие при контактном и дифференциальном разгазировании, и решить, какое из них, или оба, подходит для описания сепарации нефти и газа в пласте и при движении их через сепараторы к нефтесборному резер­ вуару на поверхности.

Основное различие между процессами, проиллюстрированными рис. 2.9 (а) и (Ь), заключается в том, что при контактном разгазирова­ нии газ не удаляется из бомбы РУТ и остается в равновесии с нефтью. Поэтому общий состав углеводородной системы в бомбе не изменя­ ется. А при дифференциальном разгазировании газ, выделяющийся при каждом последующем снижении давления, физически выводится из контакта с нефтью. Поэтому общий состав углеводородной систе­ мы в бомбе постоянно изменяется, оставшаяся в ней углеводородная система последовательно обогащается более тяжелыми компонента­ ми, и средняя молекулярная масса углеводородов возрастает.

Если оба процесса проводятся в изотермических условиях, ступен­ чато, с одинаковым полным снижением давления, то объемы нефти, остающейся в бомбе при нижнем достигнутом давлении, будут, как правило, немного разными. Для низколетучих нефтей, у которых рас­ творенный газ состоит главным образом из метана и этана, конечные объемы нефти будут практически одинаковы в обоих случаях. Для более летучих нефтей, у которых больше доля промежуточных угле­ водородов, таких как бутан и пентан, конечные объемы будут сильно отличаться. При работе с высоколетучими нефтями контактное раз-

газирование обычно приводит к выделению большего количества газа, чем дифференциальное. Поэтому при контактном разгазировании конечный объем нефти будет меньше. Это можно объяснить тем, что при контактном разгазировании молекулы промежуточных углеводородов легче уходят в большой объем газа, находящегося в контакте с нефтью. При дифференциальном же разгазировании, объ­ ем выделившегося газа, находящегося в равновесии с нефтью, будет намного меньше на любой стадии процесса.

Приведенное выше описание значительно упрощает сложные про­ цессы, протекающие при сепарации нефти и газа. Следует отметить, что контактное разгазирование не всегда дает меньшие конечные объ­ емы нефти. Однако чаще всего конечные объемы нефти при контакт­ ном и дифференциальном разгазировании будут отличаться, и эту разницу можно определить физически в ходе исследований. Вопрос заключается в том, какой вид разгазирования даст наиболее достовер­ ные значения Во, К и В^, требуемые для установления соотношения между объемами углеводородов в поверхностных и пластовых услови­ ях, при текущем пластовом давлении и постоянной температуре.

Ответ звучит так: для корректного описания изменений полного объема требуется сочетание контактного и дифференциального раз­ газирования. Считается, что сепарация нефти и газа в пласте ближе к дифференциальному разгазированию, иллюстрируемому рис. 2.9 (Ь). Это объясняется тем, что нефть и газ, двигаясь по пласту с разными скоростями, не остаются в равновесии после выделения газа из нефти. Исключение составляет короткий период после достижения давления насыщения, когда выделившийся свободный газ достаточно равно­ мерно распределяется по всему пласту и остается неподвижным до момента, когда будет превышена критическая газонасыщенность.

Характер изменений объема, происходящих на пути от пласта до нефтесборного резервуара, установить труднее, но обычно они связаны с неизотермическим контактным разгазированием. Один аспект процесса разгазирования при разработке месторождений це­ лесообразно рассмотреть более подробно. А именно - что происхо­ дит при движении пластовых флюидов через сепаратор или систему сепараторов на поверхности.

Выделение газа из нефти в любом одинарном сепараторе можно рассматривать как контактное разгазирование, при котором весь газ некоторое время остается в равновесии с нефтью. Если исполь­ зуются два или больше сепараторов, то газ физически выводится из

контакта с нефтью, покидая первый сепаратор, а нефть снова под­ вергается контактному разгазированию во втором сепараторе. Это физическое разделение флюидов после каждой ступени сепарации соответствует дифференциальному разгазированию. Фактически суммарный эффект многоступенчатой сепарации соответствует процессу, иллюстрируемому рис. 2.9 (Ь), то есть дифференциальному разгазированию. Различие заключается в том, что в данном случае не поддерживается постоянная температура. На месторождениях часто применяется многоступенчатое разгазирование, поскольку, как уже упоминалось, дифференциальное разгазирование обычно дает боль­ ший конечный объем нефти, находящейся в равновесии с газом, по сравнению с контактным разгазированием.

На основании описанных эффектов, связанных с сепарацией на поверхности, можно сделать вывод, что объем нефти, поступающей в сборный резервуар, зависит от того, каким образом осуществлялась сепарация нефти и газа. Это, в свою очередь, означает что основные РУТ-параметры Во и К,, определяемые по отношению к стандартно­ му кубическому метру, также должны зависеть от способа сепарации на поверхности, и не могут иметь однозначные значения.

Единственный способ учесть эффекты сепарации на поверхности заключается в том, чтобы выполнить серию опытов сепарации проб нефти как часть основных исследований РУТ, а затем скомбиниро­ вать результаты этих исследований с данными дифференциального разгазирования. Пробы нефти помещают в бомбу РУТ (см. рис. 2.8), нагревают до пластовой температуры и создают давление насыще­ ния. Бомбу соединяют с одинарным сепаратором или несколькими последовательно установленными сепараторами, каждый из которых находится при постоянных температуре и давлении. Затем осущест­ вляют контактное разгазирование нефти, находящейся под давлени­ ем насыщения, в сепараторах, и приводят ее к условиям в нефтесбор­ ном резервуаре (стандартным условиям), а затем измеряют конечные объемы нефти и газа. В табл. 2.3 приведены результаты такой серии исследований описанной ранее нефти (табл. 2.1 и 2.2) в одинарном сепараторе при нескольких различных давлениях и при постоянной температуре.

Коэффициент усадки сь^указанный в табл. 2.3, представляет собой отношение объема нефти, поступившей в нефтесборный резервуар, к объему нефти, соответствующему давлению насыщения (ст. м3 / пл. м3 нас.). Нижний индекс «Б> указывает на то, что исследования про-

Таблица 2.3 Контактное разгазирование в сепараторе пробы нефти, характеристики которой приведены в табл. 2 1 и 2 2

водятся в условиях контактного разгазирования. Все такие опыты сепарации, независимо от количества ступеней сепарации, описаныкак проводившиеся в условиях контактного разгазирования, хотя, как уже упоминалось, многоступенчатая сепарация ближе к диф­ ференциальному разгазированию. В любом случае то, как именно называть весь процесс сепарации, не имеет большого значения, по­ скольку конечные объемы нефти и газа определяются эксперимен­ тально, независимо от названия. К§.^ представляет собой начальный пластовый га зовый фактор, соответствующий условиям сепарации и измеряемый в ходе исследований в ст. м3 / ст. м3.

Используя результаты опыта контактного разгазирования при дан­ ных условиях сепарации совместно с данными дифференциального разгазирования, приведенными в табл. 2.2, можно получить промысло­ вые параметры РУТ. Считается, что данные дифференциального раз­ газирования можно использовать для описания сепарации в пласте, а данные контактного разгазирования - для учета изменений объема на пути от пласта до сборного резервуара. Промысловый параметр Во выражается в пл. м3 / ст. м3. При дифференциальном разгазировании определяется соответствующий параметр уо(пл. м3 / пл. м3 нас.), то есть кубические метры пластовой нефти на кубический метр нефти при давлении насыщения. Согласно данным контактного разгазирования в сепараторах один кубический метр пластовой нефти, находящейся при давлении насыщения, даст количество стандартных кубических ме­ тров, численно равное сЬ{. Поэтому для получения искомого промыс­ лового параметра Во по данным дифференциального разгазирования нужно выполнить следующую операцию:

Во [пл. м3 / ст. м3] = уо/ сЬ{[(пл. м3 / пл. м3 нас.) / (ст. м3 / пл. м3 нас.)].