PVT Свойства пластовых флюидов –

PVT Свойства пластовых флюидов – отношения PVT (PVT – Pressure – Давление Volume – Объем Temperature – Температура)

Для чего нужны PVT? • Закон Дарси • Продуктивность скважины невозможно рассчитать правильно, не зная свойств флюидов

Для чего нужны PVT? • В разных месторождениях залегают разные типы нефти. Они отличаются друг от друга по цвету, плотности, газосодержанию и т. д. Газы могут иметь различную удельную плотность и содержать различные объемы примесей. • Необходим лабораторный анализ полученных надлежащим образом образцов флюидов с каждого месторождения. • Более простой метод: определить хотя бы некоторые ключевые параметры и использовать корреляции.

Коэффициенты для пересчета в метрическую систему • o. API: 141. 5/(131. 5+o. API) = г/см 3 • 1 bbl x 0. 1589 = 1 м 3 • o. F: (o. F-32)/1. 8 = o. C • 1 ft x 0. 3048 = 1 м • 1 psi x 6. 895 = 1 к. Пa • 1 atm = 14. 7 psi • 1 scf/d x 0. 02832 = 1 std m 3/d • 1 scf/STBO x 0. 1801 = 1 std m 3/std m 3

PVT - Определения • Фаза (состояние) описывает агрегатное состояние системы (газообразное, жидкое, твердое); • Компонент относится к отдельным составным частям независимо от состояния системы; • Моль – грамм-молекулярный вес; • Мольная доля – отношение количества молей компонента к общему количеству молей в смеси; • Массовая доля – отношение массы компонента к общей массе смеси

Фазовая диаграмма – Чистое вещество вления уры пла pc C Твердая Жидкая фаза емперат фаза Давление а п ар ия ен т л График в к да фи Гра Газообразная фаза Tc Температура

Фазовые превращения - определение • Критическое давление – давление, выше которого жидкость и газ не могут сосуществовать, какова бы ни была температура; • Критическая температура – температура, выше которой газ не может конденсироваться, каково бы ни было давление; • Тройная (нонвариантная) точка – точка, в которой твердая, жидкая и газообразная фазы сосуществуют в условиях равновесия.

Диаграмма фазового состояния двухфазной системы (нефть – газ)

Фазовая диаграмма – двухкомпонентная система Постоянная температура Жидкость сыщения График на Общий состав Жидкость + газ Давление чки росы ик то Граф Газ 0 Состав, (мольная доля)i 1

Фазовая диаграмма - смесь Критическая точка ния е 45 4 0 o 54 o. F Точка насыщ 400 425 Давление, psia o 400 o 300 Точ ка ро сы 350 o 200 300 o 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 Объем, куб. фт/фунт

Пять пластовых флюидов Нелетучая нефть Летучая нефть Критическая График точки росы точка График 1 пластового давления График пластового давления График точки 2 росы Летучая нефть 0 Критическая 80 9 60 0 точка 7 Давление, psia ия Давление 50 ен Тяжелая нефть % жидкости щ 40 сы на 90 % жидкости 30 и чк 80 чк то я то ик ни 90 70 ф ще 20 ик а аф Гр асы 60 н Гр 50 10 40 3 30 5 20 осы 10 Сепаратор чки ик то Граф Температура, °F Температура График пластового График пластового давления График пластового давления 1 Ретроградный газ 1 1 2 e ы lin рос сы nt oi ро чки wp Давление ки De Давление к то Давление Жирный газ точ фи Сухой газ ик Критическая Гра e аф lin точка Гр nt % жидкости oi 300 4 p % жидкости le Критическая 20 bb 15 точка 30 енички Bu я 30 2 щ о 2 сы к т 1 % жидкости на фи 25 1 а 50 Гр 55 22 1 Сепаратор Сепаратор 0 Температура Температура Ретроградный газ Жирный газ Сухой газ

Компоненты природных нефтесодержащих жидкостей

Разница между тремя видами газов • Сухой газ – одинаковый газ при пластовых и поверхностных условиях • Жирный газ – пластовый газ представляет собой комбинацию конденсата и газа в поверхностных условиях • Ретроградный газ – газ в пластовых условиях объединяет газ в поверхностных условиях и конденсат, но часть конденсата (ретроградный конденсат) остается в пласте

Идентификация месторождений

Лабораторный анализ

Основные тенденции добычи Нелетучаая Летучая Ретроградный Жирный Сухой нефть газ Газосодержание Газосодержание Жидкости нет Время Время API API Жидкости нет Время Время

Свойства сухого газа

Уравнение состояния идеального газа другие формы:

Свойства идеального газа • Объем, занятый молекулами, незначителен в сравнении с объемом газа • Между молекулами не действуют силы притягивания или отталкивания • Все столкновения полностью упруги Смеси идеальных газов • Вероятная молекулярная масса

Физические константы

Удельная плотность газа • Обе плотности измерены при одинаковой температуре и одинаковом давлении, обычно при температуре 60 F и атмосферном давлении • Иногда называется g (воздух = 1)

Уравнение состояния реального газа другие формы:

Коэффициент сжимаемости • Z называется коэффициентом сжимаемости • Также называется коэффициентом отклонения газа, сверхсжимаемостью или z-коэффициентом • Определение: • То есть:

Типичный график z- коэффициента н та Коэффициент сжимаемости, z а ст z приближается к 1. 0 к он = ра 1. 0 а ту п ер Т ем реальный V меньше Реальный V больше идеального V 0 Давление, p

Z-коэффициенты для метана Метан 1. 1 404 342 320 262 240 212 170 0. 9 140 5000 104 44 1. 6 -84 -70 -54 -40 -22 -4 32 4000 0. 7 -4 32 44 -22 104 140 -40 3000 170 212 240 1. 4 262 0. 5 -54 320 342 404 -70 2000 -84 1. 2 0. 3 1. 0 0. 1 6000 8000 10000 0 1000 Давление, psia

Приведенное давление Приведенная температура

Z-коэффициенты приведенном давлении и приведенной температуре 1. 0 Tr = 1. 5 C 5 H 12 RT p. V C 3 H 8 Tr = 1. 3 = 0. 8 C H CH 4 Коэффициент сжимаемости, z 4 C 5 H 12 Tr = 1. 2 C 3 C 3 H 8 Tr = 1. 0 C 6 H 14 CH 4 C 5 H 1 Tr = 0. 9 C 5 H 12 0. 6 C 3 H 8 C 6 H 14 Tr = 1. 1 CH 4 C 5 H 12 0. 4 C 3 H 8 CH 4 0. 2 C 3 H 8 C 5 H 12 0. 6 1. 2 1. 8 2. 4 3. 0 Приведенное давление, pr

Псевдокритические значения • Данные о критической температуре и критическом давлении не всегда имеются • Определите псевдокритическую температуру и псевдокритическое давление, Tpc and ppc • Изначально (правила Кея): • Свяжите z-коэффициент с:

Плотность газа • Уравнение: • Единицы - фунтов/кубические футы или

Типичный график – плотность газа

Объемный коэффициент газа (Bg) • Определение – отношение объема газа в пластовых условиях к объему газа в поверхноcтных условиях • Единицы- res cu ft/scf, res bbl/Mscf • Уравнение – • Или -

Объемный коэффициент газа (Bg) 1 Объемный коэффициент газа, rb/Mcf 0. 9 0. 8 0. 7 0. 6 0. 5 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Давление, psia

Вязкость газа ( g) • Определение – сопротивление потоку жидкости, т. е. большие значения вязкости = низкому дебиту • Единицы – сантипуаз или сантистокс • Корреляция уравнения Где: A = f(Ma, T) B = f(Ma, T) C = f(Ma, T) • Таким образом g = f( g, Ma, T) or g = f(z, Ma, T)

Типичный график – вязкость газа

Коэффициент изотермической сжимаемости газа (сжимаемость газа) • Определение • Идеальный газ • Реальный газ • Корреляция

Типичный график коэффициента изотермической сжимаемости газа

Свойства газа • • • т. е. , необходимы z и Ma • т. е. , необходимы Tpc, ppc • т. е. , необходим g Таким образом, единственное свойство газа, необходимое для определения всех газовых корреляций – либо состав газа, либо удельная масса газа.

Свойства нелетучей нефти

Удельная плотность нефти • Обе плотности измерены при одинаковой температуре и одинаковом давлении, обычно при температуре 60 F и атмосферном давлении • Иногда называется o (60/60) API плотность нефти

Пластовое давление > давления насыщения для нефти scf Сепаратор scf Резервуар STB res bbl oil Bo = STB res bbl Нефть p > pb

Объемный коэффициент нефти (Bo) • Определение – отношение объема нефти в пластовых условиях к объему товарной нефти • Единицы - res bbl/STB • Когда нефть попадает на поверхность, происходит следующее: 1. Потеря массы – газ переходит из растворенного состояния в свободное 2. Снижение температуры – от пластовой температуры до 60 F 3. Расширения – давление падает от пластового до атмосферного

Типичный график – объемный коэффициент нефти (Bo) 2 Недонасыщенная Bo Насыщенная 1 pb 1 200 p, атм

Пластовое давление > давления насыщения для нефти scf Rsb = STB Сепаратор scf Резервуар STB res bbl oil Bo = STB res bbl Нефть p > pb

Содержание растворенного газа в нефти (Rs) • Определение – объем газа, высвобождающегося из нефти при переходе от пластовой температуры и давления к поверхностным • Единицы – газ в кубических футах в стандартных условиях к баррелю нефти в стандартных условиях, scf/STB

Типичный график - Содержание растворенного газа в нефти (Rs) Содержание газа, растворенного в нефти, scf/stb 800 Недонасыщенная 700 600 Насыщенная Давление насыщения 500 400 300 200 100 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Давление, psia

Пластовое давление < давления насыщения для нефти scf res bbl gas scf Bg = Rsb = Mscf STB Сепаратор scf Резервуар STB res bbl oil Bo = STB res bbl Нефть Газ res bbl p < pb

Коэффициент изотермической сжимаемости нефти - p > pb Определение или Нефть Hg

Коэффициент изотермической сжимаемости нефти - p > pb Газ Нефть Hg

Типичный график – сжимаемость нефти

Плотность нефти (ρo) Единицы – г/см 3, т/м 3, кг/м 3 0. 86 o, г/см 3 0. 82 pb 200 p, атм

Вязкость нефти (μo) • Определение – сопротивление потоку жидкости, т. е. большие значения вязкости = низкому дебиту • Единицы: Сантипуаз = (сантистокс)(плотность g/cc)

Типичный график – вязкость o, cp нефти (μo) pb p, атм 200

Промысловые данные для корреляций • Точное значение pb поможет увеличить точность результатов всех корреляций – в противном случае используйте корреляцию для pb • Rsb требуется во всех корреляциях – выводится из данных добычи • API товарной нефти требуется во всех корреляциях – выводится из данных продаж нефти • g. SP газа на сепараторе. Требуется в большинстве корреляций - выводится из данных продаж газа

Динамика добычи/давления для типичной нелетучей нефти 9000 нефти, MSTB/d давление, psia Пластовое 6000 3000 100 75 Дебит 50 25 4000 Газосодержание 3000 2000 1000 1978 1979 1980 1981 Время

Промысловые данные для корреляций • Постройте график отношения газосодержания к накопленной добыче • Постройте график отношения измеренных средних пластовых давлений к накопленной нефтедобыче • Rsb – начальное газосодержание • pb - давление, при котором кривая давления выпрямляется – как раз перед тем, как начинает возрастать газосодержание • Если газосодержание рассчитывается с использованием товарного газа (что обычно и происходит), для получения Rsb необходимо добавить величину количества газа в резервуаре, т. е. , Rsb = RSP + RST • Корреляция RST = f (API, γg. SP, p. SP, TSP)

Пять основных процедур: · Определение состава · Однократное дегазирование · Многократное дегазирование · Испытания на сепараторе · Измерение вязкости нефти

Лабораторное измерение однократного дегазирования pb Vt Жидкость Vt Liquid Жидкость Vt Liquid Жидкость Газ Vt Газ Жидкость Vt Hg Жидкость Hg Первый Второй Третий Четвертый этап

Данные, полученные на основе однократного дегазирования

Определение 4500 давления насыщения по данным 3500 Давление, psig однократного дегазирования pb=2620 2500 1500 60 Vb=63. 316 70 Объем, CC

Лабораторное определение многократного дегазирования Газ pb Жидкость Vo Жидкость Газ Vo Газ Жидкость Hg Hg Первый этап Второй этап

Данные многократного дегазирования

Лабораторные испытания на сепараторе scf Rsb = pb STB Газ scf Жидкость scf Сепаратор resbbl Резерв уар Hg Жидкость Hg STB Жидкость resbbl Bob = STB

Результаты испытаний на сепараторе для Good Oil Co. № 4 Объемный коэффициент нефти, Bob 1. 495 Содержание растворенного газа в нефти, Rsb 800 41. 0 Мааса нефти в резервуаре, °API 790 °API 1. 485 780 40. 5 Rsb 770 Bob 1. 475 760 40. 0 50 150 200 250 300 100 Давление на сепараторе, psig

Свойства флюидов и пород • Содержание растворенного газа в нефти (Rs) • Объемный коэффициент нефти (Bo) • Объемный коэффициент газа (Bg) • Общий объемный коэффициент (Bt) • Сжимаемость пласта (cf) • Сжимаемость воды (cw)

Сжимаемость . • Коэффициент изотермической сжимаемости (c) .

Базовые физические свойства нефти и газа • Объемный фактор нефти (ВО) [м 3/м 3] • Газосодержание (RS) [м 3/м 3] • Плотность нефти (ρО) [кг/м 3] • Давление (Р) [МПа] • Молекулярная масса нефти (МО) [кг/кг х моль] • Вязкость нефти (μО) [с. Пз] • Температура (Т) [о. К] • Относительная плотность нефти по воде ( О) (ρО)SC – плотность нефти в поверхностных условиях (ρW)SC – плотность воды (ρ 1000 кг/м 3) 9. Относительная плотность газа по воздуху Мвозд. = 28, 97

Газосодержание нефти по корреляции Vasquez and Beggs . где давление и температура в сепараторе С 1 С 2 1, 187 1, 0937 С 3 1881, 24 2022, 19 С 4 1748, 29 1879, 28

Вязкость нефти по корреляции Beggs and Robinson . 1) Вязкость разгазированной нефти μod = 10 х – 1 где 2) Поправка вязкости нефти на содержание газа μOS = АμBod где А = 10, 715 (5, 552 RS + 100) -0, 515 В = 5, 44 (5, 552 RS + 150) -0, 338 3) Для Р>Рb

Объемный фактор по корреляция Vasquez and Beggs. Bo = 1 + C 1 RS + F(C 2 + C 3 RS) где

Сжимаемость нефти по корреляции Vasquez and Beggs

Плотность нефти по корреляции Standing 1) P < Pb 2) Р ≥ Pb Со-сжимаемость нефти ρOb – плотность нефти при давлении насыщения (рассчитывается по 1) при RSb и BOb

Свойства пластовой воды

Состав воды в нефтяном месторождении • Все пластовые воды содержат растоворенные твердые тела, прежде всего хлорид натрия • Типичные катионы - Na+, Ca++, Mg++ иногда K+, Ba++, Li+, Fe++, Sr++ • Типичные анионы - Cl-, SO 4 --, HCO 3 - иногда CO 3 --, NO 3 -, Br-, I-, BO 3 ---, S— • Также другие попутные ионы от 30 до 40

Минерализация воды – типичные единицы • Может быть, начиная с 200 ppm, до давления насыщения, при давлении насыщения этот показатель может превышать 300, 000 ppm • Для справки: содержание твердых веществ в морской воде 35, 000 ppm

Удельная плотность пластовой воды Обе плотности измеряются при одинаковой температуре и давлении, обычно при 60 F и атмосферном давлении Давление насыщения для пластовой воды • Нефтяной пласт – давление насыщения для воды равно давлению насыщения для нефти • Газовая залежь – давление насыщения для воды равно начальному пластовому давлению

Типичный график – содержание газа, растворенного в воде

Типичный график – плотность воды

Типичный график – сжимаемость воды

Минерализация Сопротивление пластовой воды Temperature эквивалентных Na. Cl R ( . m) растворов (o. F) (o. C) 500 260 20 • Получение точных 240 220 Equivalent Na. Cl Concentration образцов пластовой 400 200 ( )( ppm or grains/gal @ 24 o. C ) 10 8 180 воды является 160 mg/kg 200 or 75 o. F 6 5 сложной задачей 300 140 300 400 20 4 3 600 30 250 120 40 800 50 2 1000 • Аналитик по каротажу 200 100 90 2000 100 1 должен иметь данные 80 3000 4000 200 0. 8 70 о сопротивлении воды 150 6000 300 400 0. 6 0. 5 8000 0. 4 при пластовой 50 10, 000 500 0. 3 температуре 40 20, 000 1000 0. 2 100 30, 000 2000 40, 000 90 3000 30 60, 000 4000 0. 1 • Существует связь 80 80, 000 100, 000 5000 10, 000 0. 08 0. 06 между 70 20 200, 000 300, 000 13, 000 17, 500 0. 05 0. 04 минерализацией и 60 0. 03 сопротивлением воды 50 10 0. 02 0. 01

ПРОГРАММКА - PVT

ТАБЛИЧКА - PVT ПО ЮКОСу

Горизонтальные скважины