Расчет параметров пластовых нефтей

 

Типовая задача

 

Свойства нефти в пластовых условиях будут существенно изменяться за счет растворения в ней нефтяного газа (Г): П_пл.н = f (Г), Г = f (t_пл, Р_пл, Р_нас), количество которого зависит от пластовых температур (t_пл) и давления (Р_пл).

По результатам пробной эксплуатации скважины нового нефтяного месторождения получены следующие данные:

1. Пластовое давление Р_пл = 180 атм;

2. Пластовая температура t_пл = 60°С;

3. Плотность нефти при н.у. r_н = 850 кг/м³ = 0,85 т/м³;

4. Относительная плотность газа (по воздуху) для н.у. r_о.г = 0,9;

5. Газовый фактор Г = 128 м³/м³, весь газ растворен в нефти.

Определить свойства нефти в пластовых условиях.

 

Решение:

1. Определение давления насыщения (Р_нас)

Для оценки Р_нас используют номограммы М. Стендинга (рис. 7.1). Для этого из точки, соотвествующей газовому фактору, (Г = 128 м³/м³), в левой части номограммы, проводим горизонталь вправо до пересечения с наклонной прямой относительной плотности газа (относительного удельного веса газа, r_ог = 0,9). Затем проектируем эту точку вниз до пересечения с прямой плотности нефти (удельного веса, r_н = 0,85 т/м³), проводим горизонталь вправо до пересечения с линией пластовой температуры (t_пл = 60°С) и, опускаясь по вертикали вниз, находим на пересечении с осью давлений величину давления насыщения нефти газом:

Р_нас = 175 атм.

Т.е. при пластовом давлении, равном 180 атм, нефть в пласте будет находиться в недонасыщенном состоянии.

2. Определение объемного коэффициента нефти (b)

Воспользуемся номограммой М. Стендинга (рис. 7.2). В левой части номограммы находим значение газового фактора (Г = 128 м³/м³), проводим горизонталь вправо до пересечения с линией относительной плотности газа (относительного удельного веса газа, r_о.г = 0,9) и проектируем эту точку вниз до линии плотности нефти (удельного веса нефти, r_н = 0,85т/м³). Затем проводим горизонталь вправо до линии пластовой температуры (t_пл = 60°С), опускаем вертикаль до пересечения с линией пластового давления (Р_пл = 180атм) и по горизонтали вправо находим значение объемного коэффициента нефти:

b = 1,23.

Т.о., 1 м³ нефти при н.у. в пластовых условиях будет занимать 1,23 м³.

3. Определение плотности нефти в пластовых условиях (r_{пл. н})

3.1. Находим вес газа, растворенного в 1 м³ нефти ( G_пл.г ):

, (7.5)

где r_н – плотность нефти при н.у., равная 0,85 т/м³;

G_o – весовой газовый фактор ;

G_в – вес 1 м³ воздуха при н.у., равный 1,22 кг;

r_ог – относительная плотность газа по воздуху, равная 0,9.

 

 

 

Рис. 7.1. Номограмма М. Стендинга для определения давления насыщения

 

 

Рис. 7.2. Номограмма для определения объемного коэффициента нефти

в пластовых условиях

, (7.6)

G_о = 128 / 0,85 = 150,6 м³/т,

G_пл.г = 0,85 •150,6 • 1,22 • 0,9 = 141 кг.

3.2. Общий вес насыщенной нефти газом при н.у. (G_нг) равен:

, (7.7)

,

G_нг = 850 + 141 = 991 кг.

3.3. Зная объемный коэффициент нефти, рассчитаем плотность нефти в пластовых условиях (r_{пл. н}):

, (7.8)

r_{пл. н} = 991 / 1,23 = 806 кг/м³.

4. Определение усадки нефти (U)

Усадка нефти происходит за счет выделения из нее растворенного газа (дегазации):

, (7.9)

U = (1,23 – 1) / 1,23 = 0,187 или 18,7 %.

5. Определение вязкости нефти в пластовых условиях (m_{н. газ})

5.1. Для нашей задачи нефть в пластовых условиях находится в недонасыщенном состоянии. Тогда, пользуясь рис. 7.3, определяем вязкость дегазированной нефти (m_{н. дег}):

m_{н. дег} = 2,7 спз.

Вязкость насыщенной газом нефти (при давлении насыщения Р_нас. = 175атм и газовом факторе Г = 128 м³/м³) определяем по рис.7.4:

m_{н. газ} = 0,7 спз.

5.2. Для перенасыщенных газом нефтей существуют более сложные методики определения вязкости пластовых нефтей.

 

 

 

 

 

Рис. 7.3. Зависимость между вязкостью и удельным весом нефти

при различной температуре

 

 

 

Рис. 7.4. Кривые вязкости насыщенной газом нефти

7.1.2. Задания для самостоятельной работы

Определить давление насыщения (Р_нас), объемный коэфффициент нефти в пластовых условиях (b), плотность нефти в пластовых условиях (r_пл.н), коэффициент усадки нефти (U), вязкость пластовой нефти (m_н.газ) для условий таблицы 7.1.

Условные обозначения:

Р_пл – пластовое давление, атм;

t_пл – пластовая температура, °С;

r_н – плотность нефти при н.у., кг/м³;

r_ог – относительная плотность газа (по воздуху) для н.у., доли ед.;

Г – газовый фактор, м³/м³.

Таблица 7.1

 

В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,7	0,8	0,85	0,9	0,8	0,8	0,9	0,7	0,75	0,8
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,9	0,85	0,8	0,7	0,9	0,85	0,7	0,8	0,9	0,8
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,7	0,65	0,7	0,8	0,9	0,8	0,85	0,9	0,7	0,8
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,9	0,7	0,8	0,7	0,9	0,75	0,8	0,9	0,6	0,7
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,8	0,9	0,7	0,8	0,9	0,7	0,8	0,7	0,9	0,75
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,8	0,9	0,6	0,7	0,8	0,9	0,7	0,8	0,85	0,9
Г

Продолжение табл. 7.1

 

В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,8	0,8	0,9	0,7	0,75	0,8	0,9	0,85	0,8	0,7
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,9	0,85	0,7	0,8	0,9	0,8	0,7	0,85	0,7	0,8
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,9	0,8	0,7	0,65	0,7	0,9	0,8	0,8	0,9	0,7
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,75	0,8	0,9	0,85	0,8	0,9	0,9	0,8	0,7	0,65
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,7	0,8	0,9	0,8	0,85	0,9	0,7	0,8	0,7	0,9
Г
В
Рпл
tпл
rн
rо г	0,9	0,8	0,7	0,6	0,9	0,8	0,75	0,9	0,7	0,8
Г

Сжимаемость нефтей

 

Типоваяе задача

Найти коэффициент изменения объема насыщенной газом нефти в пластовых условиях, если плотность нефти при н.у. r_н = 850 кг/м³, относительная плотность газа (по воздуху) r_г = 0,9, газовый фактор Г = 120м³/т, давление пластовое Р _пл = 150 атм, пластовая температура t_пл = 50°С.

 

Решение:

 

1. Определение кажущейся плотности растворенного газа (r_г.к)

Пользуясь рис. 7.5, находим кажущуюся плотность газа (r_г.к) для относительной плотности газа r_ог = 0,9, плотности нефти r_н = 850 кг/м³.

Кажущая плотность растворенного газа равна r_г.к = 440 кг/м³ (0,44 кг/л).

Рис. 7.5. Изменение кажущейся плотности газа в жидкой фазе

для нефтей с различными плотностями

2. Определение веса газа (G_г)

Вес газа (G_г), растворенного в 1 м³ нефти, оценивается по уравнению:

, (7.10)

где Г – газовый фактор, равный 120 м³/т;

r_н – плотность нефти, равная 0,85 т/м³;

r_ог – относительная плотность газа, равная 0,9;

G_в – вес 1 м³ воздуха при н.у., равный 1,22 кг.

G_г = 120 • 0,85 • 0,9 • 1,22 = 112 кг.

3. Определение объема газа в жидкой фазе (V_г)

Объем газа в жидкой фазе составляет:

, (7.11)

V_г = 112 / 440 = 0,255 м³.

4. Определение общего объема насыщенной газом нефти (V_нг)

Общий объем насыщенной газом нефти при атмосферном давлении оценивается по формуле (7.12):

, (7.12)

V_нг = 1 + 0,255 = 1,255 м³.

5. Определение веса насыщенной газом нефти (G_нг)

Вес насыщенной газом нефти определяется по формуле (7.13):

, (7.13)

G_нг = 850 + 112 = 962 кг.

6. Определение плотности насыщенной газом нефти (r_нг)

Плотность насыщенной газом нефти расчитывается следующим образом:

, (7.14)

r_нг = 962 / 1,255 = 767 кг/м³.

7. Опреление плотности нефти в пластовых условиях (r'_нг)

Плотность нефти в пластовых условиях (r'_нг) определяется по формуле:

. (7.15)

Плотность нефти в пластовых условиях имеет еще две поправки:

1) на изменение плотности за счет расширения под влиянием температуры (∆r_t);

2) на изменение плотности за счет сжатия под давлением (∆r_р).

∆r_t - поправка на расширение нефти за счет увеличения температуры, ее определяем по рис.7.6:

∆r_t = 850 – 840 = 10 кг/м³.

∆r_р - поправка на сжимаемость нефти, ее определяем по рис.7.7, для Р _пл = 150 атм, ∆r_р = 8 кг/м³.

Таким образом, используя формулу (7.15), рассчитываем плотность нефти в пластовых условиях:

r'_нг = 767 - 10 + 8 = 765 кг/м³.

8. Определение коэффициента изменения объема нефти (b)

Коэффициент изменения объема нефти b, насыщенной газом, для пластовых условий, будет равен:

, (7.16)

, (7.17)

,

b = 850 / 765 = 1,11.

Т.е. каждый м³ нефти (н.у.) занимает в пластовых условиях объем 1,11 м³.

9. Определение усадки нефти (U)

Усадка нефти составляет:

, (7.18)

U = (1,11 – 1) / 1,11 = 0,099 или 9,9%.

 

Рис. 7.6. Изменение плотности нефти в зависимости от температуры (∆ρ_t)

 

 

Рис. 7.7.Изменение плотности нефти в зависимости от пластового

давления (∆ρ_Р), (1МПа = 10 атм)

 

7.2.2. Задания для самостоятельной работы

 

Найти коэффициент изменения объема насыщенной газом нефти в пластовых условиях (b) и процент усадки нефти (U), если даны: плотность нефти при н.у. (r_н, кг/м³), относительная плотность газа по воздуху (r_ог), газовый фактор (Г, м³/т), пластовое давление (Р_пл, атм), температура (t_пл, °С).

 

Таблица 7.2

 

В
rн
rо г	0,7	0,75	0,8	0,95	0,85	1,2	1,1	0,7	0,85	0,95
Г
Рпл
tпл

Продолжение табл. 7.2

 

В
rн
rо г	0,9	0,85	0,75	0,65	0,8	0,9		1,2	1,15	1,1
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	0,9	0,85	0,9	0,75	0,8	0,85	0,75	0,9	0,7	0,65
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	1,1	1,15	1,3	1,05	0,75	0,8	0,75	0,6	0,85	0,95
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	0,8	0,7	0,8	0,9	1,05	1,2	1,15	1,1	0,9	0,85
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	0,9	0,75	0,8	0,85	0,75	0,9	0,7	0,75	0,8	0,95
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	0,85	1,05	1,1	0,7	0,85	0,95	0,9	0,85	0,75	0,65
Г
Рпл
tпл

Продолжение табл. 7.2

 

В
rн
rо г	0,7	0,65	1,1	1,15	1,3	1,05	0,75	1,2	1,15	1,1
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	0,9		0,9	0,75	0,8	0,75	0,78	0,95	0,85	1,05
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	1,1	0,7	0,85	0,95	0,9	0,85	0,75	1,05	1,2	1,15
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	1,1	0,9	0,85	0,9	0,75	0,8	0,85	0,75	1,15	1,1
Г
Рпл
tпл
В
rн
rо г	0,8	0,75	0,7	0,9	0,75	0,85	0,8	0,75	0,9	0,8
Г
Рпл
tпл

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Амикс Д., Басс Д., Уайтинг Р. Физика нефтяного пласта. – М.: Гостоптехиздат, 1962. – 569 с.

2. Котяхов Ф.И. Основы физики нефтяного пласта. – М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1956. – 363 с.

3. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. – М.: Недра, 1982. – 311 с.

4. Сваровская Н.А. Физика пласта: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2003. – 155 с.

5. Ермилов О.М., Ремизов В.В., Ширковский Л.И., Чугунов Л.С. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа. – М.: Наука, 1996. – 541 с.

6. Мищенко Н.Н. Расчеты в добыче нефти. – М.: Недра, 1989.– 245 с.

7. Мирзаджанзаде А.Х. и др. Физика нефтяного и газового пласта. – М.: Недра, 1992. – 269 с.

8. Требин Г.Ф., Чарыгин Н.В., Обухова Т.М. Нефти месторождений Советского Союза. – М.: Недра, 1980. – 583 с.

9. Гафаров Ш.А. и др. Физика нефтяного пласта: Учебное пособие. – Уфа: УГТНУ, 1999. – 86 с.

 

 

Учебное издание