К оглавлению

УДК 553.981:541.12.01 (470.46)

Экспериментальные исследования фазового состояния пластовой смеси Астраханского газоконденсатного месторождения

В.И. ЛАПШИН, Ю.Ю. КРУГЛОВ, А.П. ЖЕЛТОВ (ПО НВНИИГГ)

В последние годы в Советском Союзе открыты и введены в разработку газовые и газоконденсатные месторождения, в пластовой смеси которых содержится значительное количество кислых компонентов - сероводорода и углекислого газа.

Экспериментальные исследования поведения подобных пластовых систем достаточно сложны. В ПО НВНИИГГ они осуществляются на высокоточной, большеобъемной, автоматизированной установке фазовых равновесий «Альстом-Атлантик АСВ». Рабочие параметры установки: давление до 120 МПа, температура 20-200 °С, объем рабочей камеры PVT 3,8 л, минимально измеряемый объем рабочей среды 0,2 см³; допустимое содержание кислых компонентов в составе пластового флюида до 50 %.

Установка PVT предназначена для изучения газоконденсатных смесей, легкой нефти и проведения других исследований, включающих третичные методы, равновесие фаз. Анализ газоконденсатных смесей дает информацию об объеме жидкой фазы, образуемой обратной конденсацией в процессе истощения залежей газа, содержащих конденсат, точках начальной и максимальной конденсаций, удельном объеме, коэффициенте сверхсжимаемости. Исследования проводятся двумя методами: контактной конденсации с постоянной массой и дифференциальной конденсации с постоянным объемом.

Работы выполнялись на установке первым методом (рис. 1) в следующем порядке: 1) эталонирование и опрессовка ртутью рабочих узлов установки, 2) рекомбинация пробы пластового газа из проб газа сепарации и конденсата при пластовых давлении и температуре, 3) перевод рекомбинированной пробы в рабочую камеру, 4) исследование пластовой смеси.

Объем газа рассчитывался по формуле, полученной на основании закона Менделеева-Клапейрона

где  - объем газа, загруженного в ячейку при давлении загрузки и комнатной температуре, л; - давление загрузки, МПа;- стандартное давление, МПа; V - объем ячейки, л;  - стандартная температура, К; - комнатная температура, К;- коэффициент сверхсжимаемости, определенный предварительно экспериментальным путем.

Количество конденсата, необходимого для рекомбинации, находили по формуле

где -объем конденсата, который необходимо загрузить в ячейку PVT при комнатной температуре и давлении загрузки, см³;- давление в ячейке PVT после загрузки газа, МПа;- давление отбора газа сепарации, МПа;  - температура, при которой были отобраны пробы газа из сепаратора, К;  - коэффициент сжимаемости конденсата, 1/МПа;- коэффициент термического расширения конденсата, 1/°С;- конденсатно-газовый фактор (КГФ), см³/м³.

Контактная конденсация осуществлялась ступенчатым снижением давления в рабочей камере на 2 МПа. Объем выпавшей жидкой фазы замерялся на каждом режиме (Р,V,T=const). Исследовалась рекомбинированная пластовая смесь скв. 73 Астраханского ГКМ, состоящая из газа сепарации (С₁ - 51,79 %, H₂S - 27 %, СО₂ -18,3 %) и конденсата плотностью 0,81 г/см³.

На рис. 2 построены две изотермы. Изотерма 1 отражает рекомбинированную, сильно недонасыщенную пластовую смесь с содержанием конденсата 83 см³ в 1 м³ сепарированного газа, изотерма 2 - рекомбинированную пластовую смесь с содержанием конденсата 360 см³ в 1 м³ сепарированного газа, что несколько выше КГФ, замеренного при промысловых исследованиях.

Поскольку КГФ на Астраханском ГКМ изменяется от 180 до 400 см³/м³, давления начала конденсации находятся в пределах 35-39 МПа. Полученные значения сравнивали с результатами промысловых исследований, проводимых на сепарационной установке «Порта-Тест». При этом депрессии на призабойную зону пласта (ПЗП) 10-50 МПа создавались регулируемым штуцером. Значительный диапазон изменения давлений позволил оценить зависимость КГФ и плотности конденсата от депрессии на ПЗП. Согласно полученным данным, при невысоких депрессиях на пласт (до 25 МПа) величина КГФ для большинства исследованных скважин изменяется мало. Так, в скв. 17 она варьирует от 276 до 300 см³/м³, в скв. 40 - от 176 до 194 см³/м³ и т. д. При этом колебания отмечаются как в большую, так и в меньшую сторону. При депрессии выше 25 МПа КГФ достаточно резко (до 30- 40 %) уменьшается (рис. 3, а). Очевидно, это происходит вследствие выпадения части конденсата в ПЗП.

Изменение плотности конденсата при падении забойного давления для скважин Астраханского ГКМ (рис. 3, б) происходит аналогично изменению КГФ. Заметное снижение ее объясняется первоочередным выпадением тяжелых компонентов конденсата при забойных давлениях 35-39 МПа и меньше. По результатам лабораторных и промысловых исследований давление начала конденсации пластовой смеси скважин Астраханского ГКМ составляет 35-39 МПа. Кроме КГФ на давление начала конденсации будет влиять изменение состава газа, в частности содержание H₂S и СО₂.

Результаты экспериментальных работ с рекомбинированными пластовыми смесями с высоким содержанием H₂S и СО₂ свидетельствуют о значительных трудностях натурного моделирования подобных смесей.

Выводы

1. Исследован процесс контактной конденсации рекомбинированных пластовых смесей Астраханского ГКМ с различным содержанием конденсата.

2. Установлена зависимость давления начала конденсации от КГФ. С увеличением последнего давление начала конденсации возрастает.

3. Выявлен диапазон давлений (35- 39 МПа) начала конденсации тяжелых компонентов из пластовых смесей Астраханского ГКМ с высоким содержанием H₂S и СО₂.

4. Данные промысловых газоконденсатных исследований скважин подтверждают результаты экспериментов на установке PVT.

5. Точные характеристики пластовых систем с большим количеством H₂S и СО₂ можно получить с помощью большеобъемных антикоррозионных установок фазовых равновесий.

Рис. 1. Схема установки для проведения контактной дифференциальной конденсации.

1 - ячейка PVT (3,8 л): 2 - поршень; 3 - датчик давления; 4, 5 - вентили отбора проб конденсата; 6 - эндоскоп; 7 - газометр (для проведения дифференциальной конденсации)

Рис. 2. Изотермы конденсации пластовой смеси скв. 73 Астраханской

Рис. 3. График зависимости относительного содержания конденсата (а) и его плотности (б) от забойного давления на режиме i (по результатам промысловых исследований).

Результаты исследования скважин: 1 - 17, 2 - 40, 3 - 32, 4 - 58, .5 - 73