О ПРИРОДЕ РЕТРОГРАДНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ ЗАЛЕЖАХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Т.П. ЖУЗЕ (ИГиРГИ)

Известно, что при эксплуатации газоконденсатных залежей УВ, вызывающей в них снижение пластового давления, наблюдается выделение жидких УВ из газа с образованием двухфазных систем. Это явление, названное ретроградным, происходит в интервале между критической температурой пластовой системы и более высокой температурой, называемой крикондетермой.

Теоретически в газоконденсатной системе возможно образование двухфазной области и при повышении в ней температуры при постоянном давлении, находящемся в интервале между критическим давлением системы и более высоким давлением, называемым криконденбаром. Однако в природных условиях такие явления еще не наблюдались.

Газоконденсатные системы, являющиеся растворами жидких УВ в сжатых газах, обнаружены в широком интервале температур и давлений, но в основном они залегают на глубинах, характеризующихся высокими температурами и пластовыми давлениями.

Ранее [2] было высказано предположение о том, что ретроградные явления в газоконденсатных системах обусловлены особенностями закономерностей растворимости жидких УВ в газах при высоких давлениях и температурах. Для доказательства этого положения были приведены изотермы растворимости в метане УВ парафинового и ароматического рядов невысокой молекулярной массы при высоких давлениях и повышенных температурах. В данной работе рассматриваются изотермы растворимости более высокомолекулярных УВ различного состава в других пластовых газах.

Известно, что в составе газов газоконденсатных залежей, помимо метана, входят этан, пропан, бутаны, а также СО₂ и азот. Содержание метана в пластовом газе 80–96, пропана 1–3, СО₂ – 0,5– 3,5 %, хотя, например, в газе Астраханского газоконденсатного месторождения содержание СО₂ оценено в 21,6 % [1],

Изотермы высокомолекулярных УВ в пропане приведены на рис. 1, рис.2 [3, 4], а для растворимости n-С₁₀ в СО₂ – на рис. 3, которые рассчитаны другим способом [6].

Изотермы растворимости новых рассмотренных систем в пропане и СO₂ также показывают зависимость этого процесса от давления и состоят из двух ветвей: снижающейся и возрастающей. Растворение жидких УВ в сжатых газах и газов в жидкостях, как известно, основана на взаимодействии молекул растворяющегося вещества в растворителе. Поэтому изменение вида изотерм растворимости жидких УВ в сжатых газах, наблюдающиеся при повышении давления в системе, очевидно, связано с изменением степени взаимодействия между молекулами жидких УВ и газа. Наиболее отчетливо это проявляется в растворах при высоких давлениях. Зависимость плотности газов от давления выражена сильнее, чем изменение плотности жидкостей от давления. Поэтому картина межмолекулярного взаимодействия в растворах газа значительно сложнее, чем в жидкостях.

Изменение парциального мольного объема (V) метана в системе метилциклопентан – метан с повышением в ней давления при постоянной температуре показано на рис. 4 [5]. Изменение степени молекулярного взаимодействия газовых и жидких молекул УВ при высоких давлениях и повышенных температурах лежит в основе ретроградных явлений в газоконденсатных системах.

Рассмотрение ретроградных явлений до сих пор ограничивалось лишь описанием фазовых диаграмм газоконденсатных систем (Г. Р. Гуревич, А. И. Брусиловский, 1984 г.; В. В. Кушниров, 1987 г.; К. С. Уэйлес, 1989 г.). Нами впервые дано теоретическое объяснение ретроградных явлений, возникающих при эксплуатации газоконденсатных залежей УВ.

Накопление большого количества экспериментальных данных по растворимости жидких УВ в пластовых газах позволит судить о типе и молекулярной массе жидких УВ, теряющихся при эксплуатации газоконденсатных залежей без поддержания пластового давления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гриценко А.И., Островская Т.Д., Юшкин В.Р. Углеводородные конденсаты месторождений природного газа.– М.: Недра.– 1983.– С. 6–8.
2. Жузе Т.П. К теоретическому объяснению ретроградных явлений в пластовых залежах УВ // Геология нефти и газа.– 1991.– № 1.– С. 18–19.
3. Уэйлес К.С. Фазовые равновесия в химической технологии.– М.: Мир.– 1989.– Т. 2.
4. Dimitrelis D., Prausnitz J. M. Solubilities of n-octadecan, fenatitren and n-octadecan / fenantren mixsures in Super-critical poropan at 390 and 420 К and Pressure to 60 bar. // Chem. Eng. Data.– 1989.– Vol. 34.– P. 286–291.
5. Order D., Schneider G. M. // Berichter Bunsengeselchaft Physic Chemical.– 1969.– Vol. 73.– P. 229–233.
6. Reamer H. H., Sage В. Н. Phase equilibria in hydrocarbon system. Volumetric and phase behavior of the n-Decane-CO₂ system // Chem. Eng. Data.– 1963.– Vol. 8.– N 4.– P. 508–512.

ABSTRACT

This paper presents new data explaining the appearance of retrograde phenomena when exploiting gas-condensate pools. Some data which illustrate the solubility of higher molecular weight hydrocarbons in propane and carbon dioxide within a wide range of pressures and temperatures are considered.

РИС. 1. ИЗОТЕРМЫ РАСТВОРИМОСТИ Н-ОКТАДЕКАНА В ПРОПАНЕ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ И ТЕМПЕРАТУРЕ [3]

РИС. 2. ИЗОТЕРМЫ РАСТВОРИМОСТИ НАФТАЛИНА (1), ГЕКСАДЕКА-НА (2) И ФЕНАНТРЕНА (3) В ПРОПАНЕ ПРИ 127 °С [3]

РИС. 3. ИЗОТЕРМЫ РАСТВОРИМОСТИ Н-ДЕКАНА В СО₂ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИИ И ТЕМПЕРАТУРЕ [6]

РИС. 4. ИЗМЕНЕНИЕ ПАРЦИАЛЬНОГО МОЛЬНОГО ОБЪЕМА МЕТАНА В СИСТЕМЕ МЕТАНМЕТИЛЦИКЛОГЕКСАН ПРИ ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ С РОСТОМ ДАВЛЕНИЙ [5]