Термодинамические исследования пластовых флюидов с использованием PVT-установок

Термодинамические исследования пластовых систем проводятся на PVT-установках FLUID-EVAL компании Vinci Technologies.

Характеристики установки

Рабочее давление      до 1000 Бар (15 000 пси)

Давление испытания   1500 Бар (22 000 пси)

Рабочая температура   от минус 20 °C до 200 °C

Объем ячейки     1000 см³

Устройство перемешивания    магнитная мешалка и переворот бомбы

Материал деталей контактирующих с флюидом   Титан и Хастелой

Отличительной особенностью установки является возможность совместного взаимного перемешивания газовой и жидкой фаз с целью достижения термодинамического равновесия между фазами. Другие существующие на рынке установки не имеют такой возможности.

Рекомбинация пластовых систем

При газоконденсатных исследованиях скважин проводится сепарация пластового газа в устьевом сепараторе при определенных P и t. При исследованиях замеряется дебит скважины по газу сепарации и нестабильному конденсату, и, следовательно, определяется соотношение конденсат-газ (конденсатогазовый фактор). Отбираются пробы газа сепарации и нестабильного конденсата.

С использованием значения конденсатогазового фактора в PVT-установку загружается газ сепарации и нестабильный конденсат. Температура доводится до пластовой, давление поднимается выше давления начала конденсации. В результате в PVT-установке получается проба пластового газа, с которой можно производить дальнейшие эксперименты.

Проведение контактной конденсации

Цель эксперимента - получение объемных фазовых соотношений газ-конденсат при фиксированной температуре в диапазоне давлений от давления начала конденсации и ниже. При проведении эксперимента состав и количество пластового газа в бомбе остается постоянным, снижение давления в установке производится увеличением объема.

Эксперимент проводится ступенями через 10-30 бар. На каждой ступени расширения жидкая  и газовая фазы в установке перемешиваются до достижения термодинамического равновесия, и производится замер их объема. Обычно эксперимент проводится на одной температуре - пластовой. Но можно его провести последовательно на нескольких температурах (4-10 изотерм), в результате получается кусок фазовой диаграммы пластовой системы. Это необходимо для научной работы и для калибровки уравнений состояния, по которым ведутся все расчеты процессов разработки залежи.

 

Проведение дифференциальной конденсации

Цель эксперимента - моделирование процессов, происходящих в газоконденсатной залежи при ее разработке на истощение.

Существует две методики проведения дифференциальной конденсации.

1. Выпуск газа при постоянном объеме. Методика принята в СССР в 60х годах 20 века и утверждена  в инструкции по газоконденсатным исследованиям. Многолетний опыт ее применения показал большие различия результатов моделирования разработки с реальным процессом разработки залежи. В частности, выход конденсата в эксперименте завышается примерно в 1,3-1,5 раза относительно результатов разработки. Это происходит из-за резкой неравновесности процесса при большой скорости выпуска газа, регламентируемой в эксперименте. При этом выпадающий конденсат находится в виде тумана в газе, не доходит до стенки бомбы и выносится из установки.
2. Ступенчатая контактно-дифференциальная конденсация. Понижение давления производится ступенчатым расширением исследуемой системы. При этом газ и жидкость приводятся в термодинамическое равновесие, конденсат оседает на стенках и стекает в измеряемую часть установки. После этого производится выпуск газа при постоянном давлении с уменьшением объема рабочей камеры до первоначального. После этого процесс повторяется последовательными ступеньками. На каждой ступени снижения давления проводится отбор выпущенного газа с определением его компонентно-фракционного состава. При этом улавливаются малые количества выпадающего из газа конденсата, и определяется его состав.

Данная методика корректно моделирует процессы разработки газоконденсатной залежи и будет включена в новую редакцию Инструкции по исследованию скважин в части лабораторных термодинамических исследований пластовых флюидов.  

Исследование различных газов

PVT-установка позволяет исследовать различные газы:

• Товарные газы со ступени НТС УКПГ
• Газы выветривания с установок УКПГ
• Газы сепарации нефтяных промыслов
• Факельные газы

У этих газов можно экспериментально определять коэффициент сжимаемости (Z) и давление появления жидкой фазы при различных температурах.

Исследование нестабильных конденсатов

На каждом этапе термодинамических исследований пластовых флюидов имеется возможность измерить плотность и вязкость жидкой фазы - нестабильного конденсата или нефти при заданных термобарических условиях. С этой целью ячейка PVT-установки соединяется капилляром с плотномером или вискозиметром высокого давления.