Лекция 4.  ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

 

 4.1 Диаграмма фазовых превращений

 

 Диаграмма фазовых превращений газоконденсатной системы приведена на рис.4.1. При повышении давления и неизменной температуре или по­нижении температуры и постоянном давлении происходят процессы конденсации пара в жидкость.  Зависимость давления от темпера­туры для чистого углеводорода характеризуется кривой испаре­ния — скачкообразного изменения агрегатного состояния веще­ства (МК на рис.4.1). Эта кривая — граничная, ниже которой существует одна паровая фаза, выше, в области повышенных дав­лений,— одна жидкая фаза.

Конечная точка  этой кривой является критической. Она ха­рактеризует максимальную температуру , при которой сущест­вует граница раздела фаз, т. е. паровая и жидкая фазы находятся в равновесии. Давление  паров веще­ства при критической температуре называется критическим.

Рисунок 4.1 - Диаграмма фазовых превра­щений газоконденсатной системы по­стоянной массы и состава при измене­нии давления и температуры

Математически критерий критического состояния можно за­писать в виде равенства

                                            .

Кривая  — линия кипения, выше которой существует жидкая фаза, — линия  конденсации,  правее и ниже расположена газовая фаза. Линия  ограничивает двухфазную область (область паровой и жидкой фаз). Цифры на линиях означают объемное содержание жидкой фазы в смеси (в %). Точка  — критическая, в точке  (при максимальной температуре выше критической ) жидкая и паровая фазы могут находиться в равновесии, т. е. в этой точке имеется граница раздела фаз пар — жидкость. Точка  носит название крикодентерма.  В точке  при уменьшении давления образуется первая капля жидкости, т. е. происходит обратная (ретроградная) конденсация (образование жидкой фазы при уменьшающемся дав­лении). При дальнейшем снижении давления объем образовавшейся жидкой фазы увеличивается и в точке  достигает максимального значения.

Процесс обратной конденсации наблюдается только в интервале температур —. Область  называется областью обратной конденсации, линия  — линией давлений максимальной конденсации.

Явление обратного испарения наблюдается только в интервале изменения давления от  до . Область  называется  областью обратного испарения, а линия   — линией температур максимального испарения. Точка  носит название крикоденбара.

        

 

 

4.2 Классификация газоконденсатных залежей

Рисунок 4.2 – Типы газоконденсатных залежей в зависимости от начального пластового давления и пластовой температуры

Классификация газоконденсатных месторождений и системы их разработки осуществляются в зависимости от начального пластового давления и пластовой температуры по отношению к фазовой диаграмме газоконденсатной смеси.

Типы газоконденсатных залежей

-         Г - Однофазная насыщенная перегретая залежь может эксплуатироваться как обычная газовая залежь, т.е. без возврата сухого газа в пласт.

-         ГК - Однофазная ненасыщенная залежь. Первое время газ в залежь не возвращают, так как давление в ней выше давления насыщения

-         Н - Однофазная насыщенная залежь. В этом случае необходимо поддерживать первоначальное давление с начала разработки, чтобы не допустить выпадения конденсата в пласте.

-         ГН или НГ - Двухфазная залежь. Это может быть газоконденсатная залежь с нефтяной оторочкой или нефтяная залежь с газоконденсатной шапкой. Такие месторождения называют нефтегазоконденсатными месторождениями  (НГКМ). Такую залежь целесообразно разрабатывать совместно нефтяными и газовыми скважинами.

 

4.3 Разработка газоконденсатного месторождения в режиме истощения, или при поддержании пластового давления

Практика разработки газоконденсатных месторождений показывает, что существуют две системы разработки:

1)    с поддержанием пластового давления закачкой в пласт рабочих агентов

2)    без поддержания пластового давления (на истощение).

На выбор системы разработки влияют следующие факторы:

-         промышленные запасы сырого газа;

-         количество и состав конденсата, выделяющегося из газа;

-         режим эксплуатации пласта;

однородность пласта (по пористости, проницаемости, литологическому составу и пр.).

Поддержание пластового давления можно осуществлять закачкой  в пласт  сухого газа, воздуха, воды, углекислого газа.

Нагнетание воздуха в пласт связано со  значительно большими эксплуатационными затратами, чем при закачке сухого газа, т.к. эксплуатационные затраты зависят от степени сжатия         r =  Р_в/ Р_{пр ,}     где Р_в и  Р_пр   давление на выкиде и давление на приеме компрессора.

При одном и том же значении Р_в (например 30 МПа)  для газа степень сжатия в процессе  возврата сухого газа в пласт будет меньше, чем при закачке воздуха, так как для газа Р_пр = Р_{м.к. ,} где  Р_мк  - давление максимальной конденсации. Для воздуха  же  Р_пр=  0,1 МПа.

Таким образом, сухой газ возвращают дожимными компрессорами при r= 2, а воздух многоступенчатыми компрессорами  при  r = 300 и выше. Закачка воздуха позволяет вест разработка газоконденсатного месторождения в один цикл и направлять сухой газ потребителям. При этом, однако, трудно оценить потери  газа в зонах смешения с воздухом.

          Закачка воды имеет следующие преимущества:

1)    Разработка газоконденсатного месторождения  ведется в один цикл;

2)    Имеется возможность использования сухого газа как сырья и топлива;

3)    Энергетические затраты при закачке воды меньше, чем при закачке воздуха.

Закачка воды в залежь возможна при благоприятных геологических условиях: залежь с большим этажом газоносности, тектонические нарушения отсутствуют, большое содержание конденсата ценных товарных свойств.

Недостатки при закачке воды:

1)    Разбухание глинистых пропластков и закупорка пор призабойной зоны нагнетательных скважин при взаимодействии породы с водой;

2)    Образование языков воды;

3)    Защемление больших объемов газа водой.

Сайклинг –процесс это  возврат сухого газа в пласт с целью поддержания пластового давления на уровне выше, чем давление максимальной конденсации  для предотвращения потерь углеводородного конденсата в пласте.

Этот способ широко применяют в зарубежной практике с 1939 года, в СССР  начали применять в 60-х годах. Следует учитывать, что при возврате в пласт сухого газа стоимость промыслового оборудования и его обслуживания  может превышать прибыль от реализации конденсата. Чтобы этого не было стоит рассмотреть варианты частичного возврата газа в пласт и отправки сухого газа потребителям. В каждом отдельном случае после технико-экономического анализа можно выявить наивыгоднейший вариант. При анализе необходимо учитывать потери конденсата, выпавшего в поровом пространстве. Извлечь его в будущем из истощенной залежи будет практически  невозможно без огромных экономических затрат. В отдельных случаях при высокой первоначальной насыщенности газовой фазы конденсатом в результате извлечения газовой фазы образуется остаточное месторождение так называемой «белой нефти», представляющей собой смесь светлых фракций.

Существуют разновидности сайклинг-процесса: в пласт возвращается весь отбензиненый сухой газ  (полный сайклинг-процесс) или  40-60% от всего объема отобранного газа (частичный сайклинг-процесс), при этом давление в залежи поддерживается на уровне или выше давления начала конденсации, конденсат не выпадает в поровом пространстве, а выносится на поверхность; сухой газ, попадая в пласт растворяет в себе тяжелые компоненты.

 Со временем конденсатогазовый фактор уменьшается, закачка газа продолжается до момента, когда возврат газа становится нерентабельным из-за низкого выхода конденсата, после чего  наступает вторая стадия разработки месторождения как газового без поддержания пластового давления до его полного истощения.

         Использование других агентов. Закачка в пласт углекислого газа  позволяет уменьшить давление начала конденсации.  Существуют простые и дешевые способы получения углекислого газа, поэтому этот метод является перспективным, представляет интерес также закачка углекислого газа в смеси с азотом, а также закачка широкой фракции легких углеводородов и закачка газа, содержащего кислые компоненты (сероводород и углекислый газ).

          Одним из возможных способов поддержания пластового давления  является комбинированная закачка воды и газа.

Осн: 1[190-195], 2 [242-244, 280-283, 300-303].

Доп: 6140-144]

 

Контрольные вопросы:

1.     Объясните диаграмму фазовых превращений газоконденсатной системы

2.     Укажите на диаграмме области обратных конденсации и испарения

3.     Какие  существуют типы газоконденсатных месторождений?

4.     Методы поддержания пластовых давлений в газоконденсатных залежах?

5.     Как осуществляют сайклинг- процесс?

6.     Преимущества и недостатки методов ППД?