Разработка нефтяных месторождений.

РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

1.1 Прогнозирование изменения давления на контуре нефтяного месторождения при упругом режиме в законтурной области пласта.

Расчет технологических показателей разработки месторождения на основе моделей слоисто-неоднородного пласта и поршневого вытеснения нефти водой.

1.3 Определение технологических показателей разработки круговой нефтяной залежи, работающей при внутриконтурном и законтурном заводнении.

1.4 Прогнозирование показателей разработки месторождения по методу материального баланса.

1.5 Определение показателей разработки месторождения при газонапорном режиме.

Определение продолжительности разработки нефтяной залежи при водонапорном режиме.

Расчет технологических показателей разработки залежей при вытеснении нефти водой (прямолинейные ряды).

Расчет технологических показателей разработки залежей при вытеснении нефти водой (круговые ряды).

РАЗРАБОТКА ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

Физико-химические свойства природных газов и конденсата.

2.1.1 Основные параметры.

2.1.2 Определение типа залежи.

2.1.2.1 Уравнения состояния. Плотность природного газа и конденсата.

2.1.3 Физические и теплофизические свойства природных газов.

2.2 Аналитические методы определения давления и температуры.

2.2.1 Определение пластовых давлений.

2.2.2 Определение забойного давления по давлению на устье при неподвижном столбе газа (барометрическая формула).

2.2.3 Определение забойного давления в работающей скважине.

2.2.4 Распределение температуры по стволу скважины.

……………………………………………………………………………..……………………………………………………

1. РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

Прогнозирование изменения давления на контуре нефтяного месторождения при упругом

РЕШЕНИЕ

1) 1) Радиальная фильтрация воды в неограниченной законтурной области

(R£ r £ ¥) описывается дифференциальным уравнением упругого режима:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru .

Решение этого уравнения, определяющее изменение контурного давления PКОН(t) при переменном во времени отборе воды из законтурной области qЗВ = qЗВ(t) можно найти с помощью интеграла Дюамеля, которое для рассматриваемых периодов процесса разработки месторождения имеет вид:

а) разработка нефтяных месторождений. - student2.ru , при разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

б) разработка нефтяных месторождений. - student2.ru , при разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

в) разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ,

при разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

Здесь: разработка нефтяных месторождений. - student2.ru , разработка нефтяных месторождений. - student2.ru , разработка нефтяных месторождений. - student2.ru - безразмерное время,

где t , t1, t2 [с],

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru - пьезопроводность водоносного пласта

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru разработка нефтяных месторождений. - student2.ru .

РЕШЕНИЕ

1) 1) Отметим, что по условию задачи

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ,

Следовательно упрощенные выражения для дебита нефти и дебита воды для рассматриваемого элемента системы разработки будут иметь вид:.

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; (1)

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; (2)

2) 2) Порядок расчета следующий:

Задаемся проницаемостью обводнившегося пропластка (например в диапазоне от k* = 50*km до k* = km/2) и определяем время его обводнения по формуле:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru [с], (3)

По формулам (1), (2) вычисляем дебит нефти qн(t*) и дебит воды qв(t*) для рассматриваемого элемента системы разработки. Расчеты повторяем аналогичным образом для других значений k* (в пределах указанного диапазона), при этом имеем в виду, что согласно (3), чем больше проницаемость обводнившегося пропластка, тем меньше время его обводнения.

3) 3) Строим зависимость следующего вида:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru разработка нефтяных месторождений. - student2.ru разработка нефтяных месторождений. - student2.ru разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

t [годы]
qн, qв

РЕШЕНИЕ

Представляем фильтрационную схему пласта для фильтрации воды и нефти эквивалентной ей электрической схемой

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

Где Wi и wi – внешние и внутренние фильтрационные сопротивления соответственно.

Для расчета расходов воды и дебитов нефти составляем систему уравнений интерференции фильтрационных сопротивлений (используем закон фильтрации Дарси однородной несжимаемой жидкости в пористой среде) путем обхода схемы от Pн до P2, от Pнк до P2, от Pнк до P5. Будем иметь в виду, что общий расход воды, закачиваемый в кольцевой ряд нагнетательных скважин (НК) равен qнк. Однако, будем считать, что влево от этого ряда в сторону ряда добывающих скважин (3) поступает часть расхода d3 ×qнк, а другая часть d4×qнк уходит вправо. Также будем иметь в виду, что часть d21×q2 общего дебита нефти стягивающего ряда (2) обеспечена притоком нефти слева, а другая его часть d23×q2 – притоком справа. Полная система уравнений состоит из трех независимых подсистем и включает в себя следующие уравнения.



  1. Уравнения, описывающие фильтрацию воды и нефти на участке пласта от забоев нагнетательных скважин законтурного ряда до забоев добывающих скважин стягивающего ряда:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

где разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru - доля дебита 2-го (стягивающего) ряда добывающих скважин, обеспеченная притоком нефти со стороны 1-го ряда (слева).

  1. Уравнения, описывающие фильтрацию воды и нефти на участке пласта от забоев нагнетательных скважин кольцевого ряда до забоев добывающих скважин стягивающего ряда:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru .

где разработка нефтяных месторождений. - student2.ru - доля расхода воды нагнетательного кольцевого ряда, поступающего в сторону 3-го ряда добывающих скважин (влево);

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru - доля дебита 2-го (стягивающего) ряда добывающих скважин, обеспеченная притоком нефти со стороны 3-го ряда (справа).

  1. Уравнения, описывающие фильтрацию воды и нефти на участке пласта от забоев нагнетательных скважин кольцевого ряда до забоя центральной скважины:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

где разработка нефтяных месторождений. - student2.ru - доля расхода воды нагнетательного кольцевого ряда, поступающего в сторону 4-го ряда добывающих скважин (вправо);

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru .

Кроме того, внутренние эквивалентные фильтрационные сопротивления при плоско-радиальной фильтрации нефти к добывающим скважинам i – го ряда определяются выражением:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru , i = 1,..,5.

1.4 Прогнозирование показателей разработки месторождения по методу

Материального баланса

Нефтегазовое месторождение характеризуется сложным проявлением различных режимов работы продуктивного пласта.

Наименование исходных параметров Значение
Начальное пластовое давление равное давлению насыщения P0=PН      
Нач. доля объема газовой шапки по отношению к объему всей залежи a0     0.15     0.2     0.15
Нач. газосодержание нефти Г033]      
Нач. объемный коэффициент газа bГ0   0.006   0.006   0.006
Нач. объемный коэффициент нефти bН0   1.475   1.475   1.475
Насыщенность порового объема связанной водой SСВ   0.12   0.12   0.12
Пластовое давление в процессе разработки снизилось до Pпл при котором:      
Газосодержание нефти Г [м33]      
Объемный коэффициент газа bГ   0.0063   0.0063   0.0063
Объемный коэффициент нефти bН   1.415   1.415   1.415
Объемный коэффициент воды bВ   1.028   1.028   1.028
Добыча нефти за этот период Cоставила QН3]   1.06*106   1.06*106   1.1*106
Добыча газа составила VГ3]   175*106   185*106   175*106
Добыча воды составила VВ3]   5*104   6*104   4.2*104
Причем количество воды, внед- рившейся в залежь составило W [м3]     1.225*106     1.1*106     1.*106

ЗАДАЧА 1

Определить на основе метода материального баланса:

1) 1) начальные геологические запасы нефти GН - ?

2) текущую нефтеотдачу (h- ?) и текущую нефтенасыщенность нефтяной залежи (Sн -?) на момент времени, когда пластовое давление в процессе разработки изменилось от давления насыщения Pн до текущего давления Pпл.

РЕШЕНИЕ

1) 1) Определяем долю объема газовой шапки от объема начальных геологических запасов нефти в залежи

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

ЗАДАЧА 2

Для условий предыдущей задачи оценить влияние механизмов расширения газовой шапки, растворенного газа и вторжения воды в пределы залежи на добычу нефти и газа:

Jгш - ?; Jрг - ?; Jв - ?.

Используя решение предыдущей задачи выразить и определить:

1) Начальные геологические запасы нефти в залежи при отсутствии в залежи газовой шапки (при разработке залежи за счет энергии растворенного газа и активной пластовой воды) (G1 - ? ).

2) Начальные геологические запасы нефти в залежи при отсутствии в залежи газовой шапки и активной пластовой воды (при разработке залежи за счет энергии растворенного газа) (G2 - ?).

РЕШЕНИЕ

В выражении (3) для начальных геологических запасов нефти первое слагаемое в числителе выражает пластовой объем суммарной добычи нефти и газа при текущем пластовом давлении:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

Следовательно можем определить долю участия отдельных видов энергии в общей добыче из залежи:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru .

РЕШЕНИЕ

1) 1) Определим объем пласта, охваченный разработкой

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

В начальном состоянии в пласте, кроме связанной воды, содержались только нефть и растворенный в ней газ. Поэтому можно написать соотношения материального баланса для суммы объемов компонентов в пласте в начале разработки:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; (1)

где N01, N02 - начальные массы газа и нефти в пласте.

Из приведенных соотношениий получим:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

2) 2) Полная масса дегазированной нефти в пласте в каждый момент времени

разработки пласта исходя из условия задачи может быть определена следующим образом:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

Полная масса газа в пласте, включая свободный газ и газ, растворенный в нефти в каждый момент времени разработки пласта исходя из условия задачи:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; при разработка нефтяных месторождений. - student2.ru года

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru .

при разработка нефтяных месторождений. - student2.ru лет

3) 3) Изменение во времени ср. пластового давления в пласте исходя из материального баланса веществ в пласте в целом описывается квадратным уравнением:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ;

где

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ,

где: N 1 - полная масса газа в пласте, включая свободный газ и газ, растворенный в нефти. N 2- полная масса дегазированной нефти в пласте.

Решение этого уравнения имеет два корня, а именно:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru (2)

Для того, чтобы определить какой из корней справедлив обозначим функцию

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

и продифференцируем ее: разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

Если разработка нефтяных месторождений. - student2.ru , то справедлив меньший корень.

Если разработка нефтяных месторождений. - student2.ru , то справедлив больший корень.

4) 4) Для определения справедливого корня в соотношении (2) величину:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

следует вычислять при PСР = PНАС , то есть в момент начала разработки пласта.

5) 5) Объем газовой шапки в каждый момент времени разработки пласта можно определить, учитывая формулу закона Генри и уравнение состояния реального газа из следующего соотношения:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ,

Отсюда доля объема газовой шапки от порового объема пласта, охваченного разработкой будет определяться как отношение:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru .

6) 6) Нефтеотдача на каждый момент времени разработки пласта составит:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

РЕШЕНИЕ

1) Запасы нефти, извлекаемые на каждом этапе разработки:

V1= p×(Rн2- R12)×hm×(1-SСВ);

V2= p×(R12- R22)×hm×(1-SСВ);

V3= p×(R22- R32)×hm×(1-SСВ);

V4= p×(R32- rc2)×hm×(1-SСВ);

Общие запасы нефти в залежи:

Vо= V1+ V2+ V3+ V4.

Текущая нефтеотдача к концу второго этапа разработки определяется отношением:

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

2) Суммарный дебит каждого ряда:

Qi = qni = q2pRi/(2si); i = 1,..3.

3) Суммарный дебит всех скважин по этапам разработки

Qp1= Q1+ Q2+ Q3+ q

Qp2= Q2+ Q3+ q

Qp3= Q3+ q

4) Продолжительность этапов разработки

ti = Vi /Qpi ; i = 1,..3.

Общая продолжительность разработки залежи

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru [лет] .

5) Конечная нефтеотдача определяется как отношение количества добытой нефти к концу разработки залежи к первоначальным ее запасам

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

РЕШЕНИЕ

Представляем фильтрационную схему пласта эквивалентной ей электрической схемой. Для расчета давлений на забоях скважин в эксплуатационных

рядах составляем уравнение интерференции рядов скважин (используем закон фильтрации Дарси однородной несжимаемой жидкости в пористой среде) путем обхода схемы сопротивлений от Pк до P3 :

Pк – P1 = (n1q1 + n2q2 + n3q3)W1 + n1q1w1

P1 – P2 = (n2q2 + n3q3)W2 + n2q2w2 - n1q1w1

P2 – P3 = n3q3 W3 + n3q3w3 - n2q2w2

Где разработка нефтяных месторождений. - student2.ru ; разработка нефтяных месторождений. - student2.ru -

внешнее и внутреннее фильтрационные сопротивления i-го ряда.

Полученная система уравнений устанавливает количественную связь между дебитами скважин и давлением на их забоях и на контуре питания пласта. Система разрешается относительно неизвестных q1, q2, q3.

Основные параметры

Газовые законы

· · закон Авогадро - 1кмоль газа при нормальных условиях ( р=760 мм рт. ст.; Т=00С) занимает объём 22.41м3;

· · закон Дальтона - аддитивности парциальных давлений pi

· р= å рi ; (1.1)

· · закон Амаги - аддитивности парциальных объёмов vi

· v=å vi . (1.2)

Определения:

· · аддитивным называется суммарное физическое свойство смеси, определяемое как сумма произведений молярных (объёмных) долевых концентраций компонентов в смеси на свойства этих компонентов;

· · парциальное давление компонента смеси pi - давление, которое он бы имел при удалении из объёма, занимаемого смесью, остальных компонент при неизменных величинах начального объёма и температуры;

· · парциальный объём компонента смеси vi- объём, который он бы имел при удалении из объёма, занимаемого смесью, остальных компонент при неизменных величинах начального давления и температуры.

Параметры газовых смесей

Плотность газа в нормальных условиях определяется по закону Авогадро

r = М/22.41, кг/м3, (1.3)

где М - молекулярная масса, М=G/m.

Относительная плотность - плотность газа отнесённая к плотности воздуха rв при тех же значениях давления и температуры

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru . (1.4)

При определении относительной плотности надо иметь в виду, что стандартными условиями в физике считаются 00С и 0,1013МПа, а коммерческие расчеты в газовой промышленности приводятся к условиям t=200С и p=0,1013МПа. Соответственно, плотность воздуха в первом случае rв0= 1,293кг/м3, а во втором - rв0= 1,205кг/м3. Плотность воздуха при требуемом давлении определяется по формуле

rв = 1,1665р (1.4.1)

Для сравнительной характеристики газа удобнее использовать относительную плотность при нормальных физических условиях

D0=r0 / 1,293. (1.4.2)

Состав природного газа характеризуется концентрациями (содержанием) компонент, которые подразделяются на:

· · массовые gi=Gi /G;

· · молярные yi=mi /m;

· · объёмные xi=vi /v.

Здесь: i - номер компоненты; G,m,v - масса, число молей и объём; величины без индексов относятся к смеси.

При известных молекулярных массах компонент Мi и смеси М можно осуществить переход от объёмных концентраций к массовым и наоборот:

gi=xi Mi /M. (1.5)

При этом по закону Авогадро yi=xi.

При известных концентрациях и параметрах компонент средние характеристики смеси определяются следующим образом:

· · давление р=pi /xi (1.6)

· · объём v=vi /xi (1.7)

· · молекулярная масса M= å (xi Мi)/100=100/ å (gi /Mi) (1.8)

· · плотность r =100/ å (gi / r i)=100M/ å (xi Mi)/ ri= å (xi r i) (1.9)

В формулах (1.8, 1.9) концентрация дана в процентах.

Содержание тяжелых углеводородов в газе.

Объём паров после испарения жидкости

Принято считать, что в газе три тяжелые фракции: пропановая, бутановая и газовый бензин. Последний принимается состоящим по массе из 1/3 бутана и 2/3 пентана (плюс вышекипящие).

Если дан массовый или молярный состав газа, то содержание тяжелых компонентов в г/м3 определяется по формуле

Аi=10girсм= 10уiri, г/м3. (1.10)

Здесь: g - содержание данного тяжелого углеводорода в газе, мас.%; rсм - средняя плотность природного газа, кг/м3; у - содержание данного тяжелого углеводорода в газе, мол.%; r - плотность данного тяжелого углеводорода, кг/м3.

После определения содержания в газе отдельных компонентов пересчитывают содержание в нём n- бутана и газового бензина При этом считают, что в газовый бензин целиком переходит пентан плюс вышекипящие и часть нормального бутана, по величине равная половине содержания пентана плюс вышекипящие.

Пропан бутановая фракция при повышенных давлениях находится в жидком состоянии и переходит в газообразное при понижении давления до атмосферного. Объём паров, получаемый после испарения жидкого углеводорода( при нормальных физических условиях р=0,1013МПа, Т=273 К ), можно вычислить по формуле

Vп=G / rп= 22,41 G / М, м3, (1.11)

где М - молекулярная масса углеводорода, rп - плотность паров углеводорода при нормальных условиях; G - масса жидкого углеводорода, кг.

Если имеется смесь жидких углеводородов, то объём паров подсчитывается по (1.11) с подстановкой средней молекулярной массы смеси испарившихся углеводородов.

Определение типа залежи

По составу углеводородов

В зависимости от условия залегания и количественного соотношения нефти и газа залежи подразделяются на:

а) газовые - нет тяжелых углеводородов ( метан- 95-98%; относительная плотность

D » 0.56; при понижении температуры выделения жидких углеводородов не происходит);

б) газонефтяные - сухой газ + жидкий газ(пропан -бутановая смесь) + газовый бензин С5+ ( метан = 35-40%, этан = 20%, жидкий газ = 26-30%, газовый бензин = 5%, не углеводороды = 8-13%, D » 1.1);

в) газоконденсатные - сухой газ + конденсат(бензиновая, керосиновая, лигроиновая и иногда масляная фракции) ( метан =75-90%, этан = 5-9%, жидкий газ = 2-5%, газовый бензин = 2-6%, не углеводороды = 1-6%, D » 0.7-0.9).

г) газогидратные - газ в твердом состоянии.

Метод Коротаева, Карпова

Метод Коротаева Ю.П. и Карповам А.К. - тип залежи определяется по соотношению в газе изобутана к нормальному бутану:

а)газовые - i-С4Н10 / n-C4H10 =g>1;

б)газоконденсатно-нефтяные, газонефтяные и попутный газ - g =0.5-0.8;

в)газоконденсатные - g =0.9-1.1.

Состав природных газов, добываемых из конкретных месторождений

Месторождение Концентрация, %
  СН4 С2Н6 С3Н8 i C4Н10 n C4Н10 С5Н12 +выс. N2+ инерт СО2 Н2S
1.Северостав-ропольское 98,9 0,29 0,16 0,03 0,02 -- 0,4 0,2 --
2. Березовское 95,1 1,1 0,3 0,04 0,03 0,03 3,0 0,4 --
3. Медвежье 98,8 0,1 0,02 0,001 0,001 -- 1,0 0,1 --
4. Заполярное 98,6 0,07 0,02 0,007 0,006 0,01 1,1 0,18 --
5.Уренгойское 97,8 0,1 0,03 0,001 0,001 0,01 1,7 0,3 --
6. Шатлыкское 95,4 1,99 0,32 0,006 0,005 0,05 0,78 1,15 --
7. Ширяевское 58,9 1,88 0,6 0,11 0,12 0,12 0,81 11,0 26,5
8.Шебелинское 92,0 4,0 1,1 0,26 0,26 0,26 2,0 0,12 --
9. Вуктыльское 74,8 8,7 3,9 0,85 0,95 6,4 4,3 0,1 --
10 Оренбургское 84,0 5,0 1,6 0,34 0,36 1,8 3,7 1,7 1,3
11. Уренгойское БУ-8 88,3 5,29 2,42 0,55 0,45 2,52 0,48 0,01 --
12. Уренгойское БУ-14 88,27 6,56 3,24 0,45 0,55 5,62 0,32 0,5 --
13. Надымское 75,1 8,62 3,9 0,66 0,78 10,22 0,38 0,35 --
14. Юбилейное 75,9 9,06 4,43 0,82 0,82 4,38 0,48 0,54 --
15. Заполярное БТ-5 79,3 6,12 4,16 1,19 1,2 7,33 0,42 0,17 --
16Варьеганское 70,35 6,48 7,33 1,38 1,5 10,04 2,71 0,21 --
17. Мыльджин-ское Ю12 87,9 2,93 2,36 0,51 0,65 2,101 2,65 0,84  
18. ыльджин-ское Б10 85,4 3,27 3,48 1,0 1,13 2,72 3,02 0,01  
19. Бавлинское 35,0 20,7 19,9 3,7 6,1 5,8 8,4 0,4 --
20.Мухановское 30,1 20,2 23,6 4,0 6,6 4,8 6,8 1,5 2,34
21Ишимбайское 42,4 12,0 20,5 3,1 4,1 3,1 11,0 1,0 2,8
22Ромашкинско 38,8 19,1 17,8 2,8 5,2 6,8 1,5 --
23Самотлорское 53,4 7,2 15,1 3,8 4,5 6,3 9,6 0,1 --
24. Узеньское (XIII) 50,2 20,2 16,8 3,2 4,5 3,0 2,3 -- --
25Жетыбайское (XIII) 63,9 16,2 8,1 2,4 2,6 5,1 1,2 0,4 --

Физико-термодинамические свойства углеводородных компонент природного газа

Параметры Метан Этан Про-пан Изобу-тан Норм.. бутан Нормальн. пентан Гексан
Формула СН4 С2 Н6 С3 Н8 i–С4Н10 n-С4Н10 n-С5 Н12 С6 Н14
Молекулярная масса, М 16,04 30,07 44,1 58,12 58,12 72,15 86,18
Газовая постоянная R, Дж/кг К
Температура кипения при 0,1МПа, К 111,7 188,4 230,8 262,9 272,5 309,2 342,0
Критическая температура, К 190,5 369,6 470,2 507,8
Критическое давление, МПа 4,7 4,9 4,3 3,7 3,8 3,4 3,9
Критическая плотность, кг/м3 162,0 210,0 225,5 232,5 225,2 232,0 --
Коэффициент динамич. вязкости, мкПа с (станд. условия) 10,3 8,3 7,5 6,9 6,9 6,2 5,9
Критический коэффициент сжимаемости zкр 0,29 0,285 0,277 0,283 0,274 0,269 0,264
Ацентрический фактор w 0,013 0,105 0,152 0,192 0,201 0,252 0,29

Физико-термодинамические свойства неуглеводородных компонент природного газа

Параметры Углекислый газ Сероводород Азот Водяной пар
Формула СО2 Н2 S N2 H2 O
Молекулярная масса, М 44,011 34,082 28,016 18/016
Газовая постоянная R, Дж/кг К
Температура кипения при 0,1МПа, К 194,5 212,0 77,2 373,0
Критическая температура, К 304,0 373,4 125,9 647,15
Критическое давление, МПа 7,54 9,18 3,46 22,54
Коэффициент динамич. вязкости, мкПа с(станд. условия) 13,8 11,7 16,6 12,8
Критический коэффициент сжимаемости zкр 0,274 0,268 0,291 0,23
Ацентрический фактор w 0,42 0,1 0,04 0,348

Единицы измерения

Параметры Единицы измерения
  СИ СГС Смешанная  
Газовая постоянная R Дж/кг К эрг/г К=10-4 Дж/кг К м/оС=9,81 Дж/кг К  
Температура К=273 + оС К оС  
Сила ньютон(н)= кг*м/с2= 105дн=0,1013кгс дина(дн)=г*м/с2= 105н кгс=9,81н  
Давление паскаль(Па)=н/м2 = 10дин(1МПа=106Па) дин/см2=0,1Па ата=кгс/см2= 9,81*104Па» 0,1МПа  
Энергия Дж=кг м22 эрг=г см22= 10-7Дж кал=4,1868Дж  

Пример расчета

По данному массовому составу газа, величине пластового давления pпл определить:

* ·-содержание в нем пропана, бутана и газового бензина;

* ·- параметры смеси;

* ·- критические и парциальные параметры;

* ·-вид залежи.

Месторождение массовая концентрация, %  
  СН4 С2Н6 С3Н8 i C4Н10 n C4Н10 С5Н12 +выс. N2+ инерт СО2 Тпл К р Мпа
1 пример 19,5 11,8 37,95 3,25 12,05 8,15 7,3 -- 23,0

Решение

1. 1. Определяем среднюю молекулярную массу газа по (1.8)

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

2. Находим плотность газа при нормальных условиях по (1.3)

rсм=32,15/22,41=1,43 кг/м3

3. Находим содержание тяжёлых углеводородов в газе по (1.10) в г/м3

* ·пропана..............................10 . 37,95.1,43=542,0;

* ·i - бутана.............................10 . 3,25.1,43= 46,5;

* ·n -бутана.............................10 . 12,05.1,43=172,0;

* ·пентана и высших...............10 . 8,15.1,43=117,0;

__________________________________________________________

Всего..............................................................877,5 г/м3

Т.о., газового бензина (пентан целиком) и n-бутана (по величине, равной половине пентана) в составе газа будет

117+117/2=175,5 г/м3;

* ·пропана.............................. 542,0 г/м3;

* ·i - бутана............................. 46,5 г/м3;

* ·n -бутана............................. 172-58,5=113,5 г/м3.

____________________________________________________________-

Всего тяжелых углеводородов 877,5 г/м3.

  1. Находимотносительную плотность газа по (1.4.2)

D0=1,43/1,293=1,106.

5. Определяемобъёмные концентрации yi компонент по (1.5), парциальные давления pi по(1.6):

Компоненты СН4 С2Н6 С3Н8 i C4Н10 n C4Н10 С5Н12 +выс. N2+ инерт Пласт. давл. Р, МПа Мол. масса смеси,М
Массов. конц.%, gi 19,5 11,8 37,95 3,25 12,05 8,15 7,3 23,0 32,15
Молек. масса, Мi 16,04 39,07 44,1 58,12 58,12 72,15 28,02 --  
Объёмн. конц.% yi=gi M/ Mi 39,09 9,71 29,12 1,8 6,67 3,63 8,38 --  
Парциал. давл. Рi=yip/100, МПа 8,99 2,23 6,7 0,41 1,53 0,83 1,93 --  

6. Определим тип залежи:

а) Имеем - D=1,106; метана-39,09%; жидкого газа (пропан-бутановая фракция) - »31%, газ. Бензина » 8%. Т.о. по разделу (3.1) месторождение можно считать газонефтяным.

в) по Коратаеву - g=0,27. Газ можно отнести к газонефтяному.

7. Найдем объём паров после испарения 702 кг пропан -бутановой фракции, в которой содержится: пропана - 542 кг, бутана - 160кг.

Находим процентное содержание пропана и бутана в данной фракции:

пропан - g = 542.100 / 702=77,2%;

бутан - g= 100-77,2= 22,8%.

Определим среднюю молекулярную массу смеси

разработка нефтяных месторождений. - student2.ru

Объём паров (11)

Vп= 22,41.702 / 46,72=336,7 м3.

  1. Найдём критические и приведенные параметры смеси:
Компоненты СН4 С2Н6 С3Н8 i C4Н10 n C4Н10 С5Н12 +выс.   N2+ инерт Отн. плотн. D, кг/м3 Мол. масса смеси, М
Молек. масса, Мi 16,04 39,07 44,1 58,12 58,12 72,15 28,02 1,106 32,15
Объём. конц. yi 0,391 0,0971 0,2912 0,018 0,0667 0,0363 0,0838 --  
Крит. темп., К 190,5 369,6 470,2 125,9 --  
Крит. давл., МПа 4,7 4,9 4,3 3,7 3,8 3,4 3,46 --  

Т.к. объёмное содержание высококипящих и неуглеводородных компонент больше 10%, то для расчета критических параметров используем зависимости (1.12.1)

К= 128.46; К2= 16502,85; J=106,79; J2=11404,1041;

ркр=1,45 МПа; Ткр=154,5 К.

Рассчитаем критические параметры по (12):

ркр=4,3 МПа; Ткр=266,5 К.

Рассчитаем критические параметры по (14.1):

ркр=4,44 МПа; Ткр=262,3 К.

Проверочные задания

По данному составу газа, величине пластового давления pплопределить:

* ·-содержание в нем пропа

Наши рекомендации