автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Закономерности изменения состава углеводородной продукции на поздней стадии разработки газоконденсатных месторождений с высоким этажом газоносности

на правах рукописи УДК 622.279.23/.4:547.2.03+547.2.04

Князева Татьяна Николаевна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНОЙ

ПРОДУКЦИИ НА ПОЗДНЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ВЫСОКИМ ЭТАЖОМ ГАЗОНОСНОСТИ

Специальность 05.15.06- Разработка и экспуатация нефтяных

и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-1998

Работа выполнена в научно-исследовательском и проектном институте "Севернипигаз" филиале ВНИИГАЗа

Научный руководитель:

-доктор технических наук,профессор Тер-Саркисов Р.М.

Официальные оппоненты:

-доктор технических наук, Островская Т.Д.

-доктор геолого-минералогических наук,

профессор Чахмахчев В.А.

Ведущее предприятие

Севергазпром

Я С? . /2 Ю

Защита состоится''^ " СИч-^'1 - 1998 г в А У

_часов на заседании

диссертационного совета Д 070.01.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Всероссийском научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ ) по адресу: 142717 Московская область , Ленинский район, пос.Развилка , ВНИИГАЗ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГАЗа

9 (/

V «

Автореферат разослан''^,") , 199/Тг.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.г.-м.н.

Н.Н.Соловьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Диссертационная работа посвящена рассмотрению и изучению комплекса 'вопросов, связанных с созданием и внедрением целостной и эффективной системы аналитического контроля газоконденсатной характеристики (ГКХ) в процессе разведки и разработки нефтегазоконденсатных месторождений с большим этажом газоносности, а также динамики физико-химических параметров ретроградного конденсата при использовании вторичных методов воздействия на пласт для повышения конденсатоотдачи на поздней стадии освоения .

От полноты и достоверности этой информации зависят надежность исходных данных для проектирования разработки, точность подсчета запасов газа и конденсата, оценка степени их извлечения при разработке, т.е. факторов, влияющих на выбор способа и системы разработки, особенно при применении вторичных методов увеличения конденсатоотдачи. Это обусловливает актуальность расширения комплекса аналитических работ для получения более полной и достоверной информации по исследуемым флюидам.

Цель работы.

Создание и внедрение в практику газоконденсатных исследований (ГКИ) полного комплекса газохроматографических определений физико-химических параметров исследуемых углеводородных смесей для месторождений с высоким этажом газоносности при различных способах разработки .

Основные задачи исследований.

1. Выявление особенностей физико-химических параметров флюида для месторождений с высоким этажом газоносности и большим содержанием конденсата в пластовом газе на поздней стадии разработки;

2. Разработка методики газохроматографического определения компонентного состава дегазированного конденсата и расчета состава пластового газа;

3. Усовершенствование комплекса газохроматографических определений физико-химических параметров исследуемого флюида при исследовании скважин и создание целостной системы аналитического контроля;

4. Изучение динамики физико-химических параметров ретроградного конденсата при вторичных методах воздействия на пласт ;

5. Разработка методики прогнозирования изменения состава и свойств углеводородов на базе установки фазового равновесия .

Научная новизна .

1. Впервые в практике газоконденсатных исследований при использовании вторичных методов воздействия на пласт для повышения кон-денсатоотдачи внедрен комплекс газохроматографических определений , реализующий единые принципы и приемы для проведения качественного и количественного анализа флюида с широкими возможностями по изучению состава и свойств конденсата .

2. Разработаны и усовершенствованы методики :

а) определения компонентного состава дегазированного конденсата и расчета состава пластового газа;.

б) определения фракционного состава флюида без предварительного его фракционирования ;

в) определения абсолютного содержания индивидуальных углеводородов в бензиновой фракции исследуемого флюида без предварительного его фракционирования;

3. Обоснован рациональный комплекс газохроматографических определений при исследовании физико-химических параметров ретроградного конденсата в динамике на различных этапах воздействия на пласт и создана методика его исследования;

4. Разработана методика прогнозирования изменения состава и свойств углеводородов при моделировании процессов фазовых равновесий на установке рУТ.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Внедрение в практику газоконденсатных исследований комплекса газохроматографических определений позволит достоверно определять широкий спектр физико-химических параметров исследуемого конденсата , что приведет к

точному определению ГКХ , даст возможность надежно прогнозировать изменение ее и свойств конденсата и осуществлять эффективный контроль за разработкой крупных месторождений с большим этажом газоносности и высоким содержанием конденсата.

Разработанные методики и технология исследовательских работ внедрены на месторождениях предприятия Севергазпром: Западно-Соплесском ГКМ, Югидском НГКМ, Печоро-Кожвинском ГКМ, Печорогородском ГКМ. Результаты исследования также использованы при контроле разработки Вуктыльского НГКМ , при внедрении методов по повышению конденсатоотдачи пласта на опытных полигонах УКПГ-8 и УКПГ-1 к при исследованиях на установках фазового равновесия.

Выполненные исследования позволяют составить представление о поведении пластовых систем при закачке неравновесного сухого газа в пласт и оценить промышленную значимость данного эксперимента .

Полученная система комплексного подхода к газохроматографическим исследованиям на основе динамики физико-химических Параметров конденсата позволяет прогнозировать не только содержание конденсата в пластовом газе , но его состав и свойства .

Результаты исследования нашли отражение в разработке отраслевой методики расчета ГКХ скважин, а также в научно-исследовательских отчетах, заказчиком которых является предприятие Севергазпром .

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение:

-на научно-технической конференции "Разработка и эксплуатация газоконден-сатных месторождений на завершающей стадии " , Ухта , октябрь 1990 г, Коми филиала ВНИИГАЗа;

-на научно-технической конференции " Проблемы развития газодобывающей и газотранспортной систем отрасли и их роль в энергетике Северо-Западного региона России" , Ухта , 18-20 апреля 1995 г., Севернипигаз ;

-на международном семинаре "Комплексное изучение и моделирование сложных углеводородных систем " ,Ухта ,21-25 апреля 1996 г., Севернипигаз ; -на международном семинаре "Проблемы освоения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и возможности сотрудничества между геофизическими , геологическими , нефтегазовами , научно-исследовательскими предприятиями Республики Коми и зарубежными нефтяными компаниями " , Ухта ,' 2-7 февраля 1998 г., УИИ ;

Результаты исследований автора по теме диссертации опубликованы в 9 печатных работах.

Диссертация выполнена в филиале ВНИИГАЗа институте "Севернипигаз". Автор признателен д.т.н.,профессору Тер-Саркисову P.M. за общее руководство и помощь в организации и проведении исследований , Долгушину Н.В. за весомый вклад в проведение исследований. Автор благодарен сотрудникам лаборатории физико-химических исследований отдела комплексных исследований пластовых флюидов "Севернипигаза", сотрудникам ВНИИГАЗа и лично Соловьеву H.H. за поддержку н участие при подготовке диссертационной работы .

Обьем и структура работы.

Диссертационная работа содержит четыре главы, общую характеристику работы(введение) , основные выводы, список использованной литературы из 50 наименований. Содержание изложено на 162 страницах машинописного текста , в том числе 69 рисунках и 30 таблицах .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показано, что состав конденсата и давление в залежи предопределяют характер фазовых превращений, происходящих при разработке месторождений, а изучение закономерностей изменения состава и свойств конденсата в залежи , находящейся в различных геологических условиях , имеет большое научное и практическое значение . Полнота и достоверность исходной информации

при разработке месторождения, где определяющую роль (на всех этапах его освоения) играет изучение ГКХ, является необходимым фактором повышения эффективности извлечения конденсата.

В первой главе сделан анализ опубликованных работ по вопросам влияния различных факторов на физико-химические параметры углеводородных систем. Анализ фактического материала по исследованию ГКХ скважин Вук-тыльского месторождения на поздней стадии разработки показал, что глубоко-залегающие крупные залежи с большим этажом газоносности и высоким содержанием конденсата в пластовом газе представляют собой наиболее сложный тип газоконденсатных залежей . Поэтому для таких объектов необходимо иметь дополнительный объем информации для грамотного и научно обоснованного подхода к решению поставленных задач .

На основании многолетнего опыта исследований скважин Вуктыльского месторождения выявлено , что содержание конденсата по этажу газоносности различно . В связи с этим в настоящее время для Вуктыльского месторождения получены и обоснованы серии эмпирических зависимостей содержания конденсата в пластовом газе q *= Г (рПл, Н), которые используются для учета и планирования добычи конденсата .

По типу , составам и свойствам добываемых флюидов весь фонд скважин месторождения условно подразделяются на две группы скважин :

а) скважины "сухого" поля-продукция их представлена углеводородами находящимися в газовой фазе, состав и свойства пластового газа и дегазированного конденсата характеризуются закономерными изменениями в зависимости от величины давления и глубины газоотдающего интервала;

б) скважины с жидкостными притоками-продукция их представляет собой пластовый газ и пластовые жидкие флюиды (выпавший в пласте конденсат, нефть или их смесь), состав и свойства добываемого газа и жидкой фазы могут изменяться в широких пределах .

Так, по фонду скважин "сухого" поля отмечается существенное повышение содержания конденсата в пластовом газе (при давлении ниже давления максимальной конденсации), что связано скорее всего с процессами прямого испарения выпавшего в пласте конденсата .

Это подтверждается и данными фракционной разгонки углеводородных флюидов: для скважин "сухого" поля с ростом глубины наблюдается закономерное увеличение температур разгонки . Однако следует подчеркнуть , что по скважинам "сухого" поля изменение традиционно определяемых физико-химических параметров незначительно и лежит в следующих пределах: плотности 0,699-0,718 г/мЗ; молекулярной массы 96-108 г/моль; температуры начала и конца фракционной разгонки н.к.-32-54°С,к.к.-!81-220°С .

Рассмотрены результаты анализа флюида скважин (скважины с дополнительным притоком), характеризующихся поступлением дополнительных жидких пластовых флюидов (выпавший конденсат, нефть) за счет вымывания пластовой водой, внедряющейся в залежь: в связи с этим скважины приобретают индивидуальную ГКХ , изменение которой носит самый различный характер.

Отмечается , что по скважинам с дополнительным притоком характерно наличие парафиновых углеводородов С]7+ тогда как в скважинах "сухого"поля углеводороды Сп+ - отсутствуют или содержание их очень незначительно .

Выявлено , что по данным скважинам большой интерес представляют результаты расчета геохимических коэффицентов по составу н-алканов по диффе-

. и „ Ън-алк С Тн-алк С_„

ренциации нефтеи и конденсатов К|=-, Кг=-, Кз=

Хн-алк г.н-алк (¡,.ц

——алк , т.к. было установлено , что значения коэффицентов К| , Кг , Кз и

Ън-алк 0_26

их суммы численно отражают индивидуальность каждого флюида (конденсат , нефть) и позволяют более уверенно судить о степени геохимического сходства между ними .Так, значения этих коэффициентов для скважин, характеризующихся дополнительным притоком, дифференцированно распределяются на графике взаимосвязи между К| и Кг (рис.1), что позволяет проследить взаимозависимость доли притока дополнительного флюида в скважины и его типа (нефть,выпавший конденсат) . Для более достоверной и точной информации о типе дополнительного флюида необходимо рассматривать в динамике отбора индивидуальный состав бензиновой фракции конденсатов , по которому видно различие в распределении углеводородов нефти и конденсатов(рис.2).

Рис. 1 Зависимость между геохимическими параметрами К и Кг конденсатов с дополнительным притоком (скв.200,172,145,135) и нефтей(скв.53,280,278) Вуктыльскйго НГКМ

О

Номера соединений

скв.126 В скв.53-В

Рис.2 Кривые распределения углеводородов бензиновой фракции скважин с дополнительным притоком(скв.172,200),скв.126("сухого"поля) и нефти скв.53 ВНГКМ .

Таким образом, проблема выявления начала поступления пластового флюида в скважины и определения его типа решается с внедрением в практику ГКИ расширенного комплекса аналитических определений.

Во-второй главе описывается весь комплекс газохроматографических определений при ГКИ скважин . Подробно освещаются вопросы, связанные с получением надежной и достоверной информации при определении газокон-денсатной характеристики скважины .

Излагается методика анализа дегазированного конденсата хроматогра-фическим методом, которая позволила увеличить степень достоверности расчета состава пластового газа и повысить оперативность работы при газоконденсат-ных исследованиях. Большое внимание уделено сопоставимости результатов анализа при использовании всего комплекса ГКИ, регламентируемого нормативной инструкцией, и комплекса ГКИ с использованием методики , представленной автором . Даны рекомендации по ее применению в конкретных условиях.

Приводится комплекс газохроматографических определений физико-химических показателей конденсата с учетом усовершенствования представлен ных методик , при которых анализируемый продукт не подвергается предварительному фракционированию . Обоснована возможность определения фракционного состава конденсата й индивидуального состава бензиновой фракции по микропробам анализируемого флюида . При этом показана сопоставимость результатов анализа фракционного состава конденсатов при разгонке по Энгле-ру и хроматографической разгонке. Получена возможность прогнозировать состав конденсата на весь период разработки на основании результатов исследования на установке рУТ.

Анализ хроматограмм указывает на возможность получения за короткий промежуток времени сведений не только о фракционном составе, но и об общей предварительной характеристике исследуемого образца. Эта информация может быть использована для выбора условий опыта при последующем исследовании образцов методом капиллярной газовой хроматографии. Кроме того, полученные сведения представляют самостоятельный интерес для нефтегазовой геохимии, поскольку позволяют проводить предварительные геолого-геохимические сопоставления конденсатов и нефтей.

В представленном комплексе методик газохроматографических исследований для получения количественных результатов анализа используется один и тот же метод расчета- метод внутренней добавки.

Разработана программа детального расчета состава углеводородных флюидов на основе результатов расчета при разных температурах ( 50°С и 70°С ) в "Excel 5.0", которая позволяет получать более точную информацию о распределении углеводородов при комбинировании температур анализа, а также рассчитать абсолютное содержание индивидуальных углеводородов бензиновой фракции и их суммарное количество по группам (н-алканы ; изоалканы , нафтены , арены) в бензиновой фракции исследуемого образца (мае %).

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований при осуществлении всестороннего контроля за добываемой жидкой продукцией скважин в ходе эксперимента на опытных полигонах УКПГ-1 и УКПГ-8 .

С целью повышения углеводородоотдачи глубоко истощенной газокон-денсатной залежи на этих полигонах происходит закачка сухого неравновесного газа в пласт. В соответствии с теорией фазовых превращений многокомпонентных углеводородных систем и экспериментальными исследованиями ВНИИГАЗа на моделях пласта взаимодействие неравновесного газа с углеводородной системой , выпавшей в пласте в процессе ретроградной конденсации , должно обогащать его легко- и среднекипящими компонентами.

Установлена неоднозначность влияния закачки неравновесного сухого газа в пласт на добываемую жидкую продукцию по скважинам и полигонам. Приводится разработанная методика комплексного изучения ретроградного конденсата при вторичных методах воздействия на пласт . На основании обработки экспериментальных данных получено подтверждение о выносе из пласта ретроградного конденсата и качественного влияния его на динамику физико-химических показателей добываемой продукции .

На основании представленных материалов по промышленному полигону УКПГ-1 (первые этапы воздействия ) показана реакция воздействия сухого газа на состав добываемой продукции . В работе представлен достаточно обширный материал по детальному исследованию флюидов скважин УКПГ-8 на протяжении трехлетнего периода . Утяжеление конденсата по скв. 127 , 129 , 130 и 151

происходит за счет увеличения как нафтенов, так и аренов, что подтверждает факт поступления в продукцию скважины ретроградного конденсата.

Установлена тенденция к относительному повышению содержания более "тяжелых" углеводородов . Резкое увеличение 6-членных цикланов, а также уменьшение отношения алканов к цикланам говорит о том , что в продукции скважины присутствуют углеводороды ретроградного конденсата. Это утверждение иллюстрирует график распределения углеводородов бензиновой фракции скв. 129 по усредненным пробам по годам (рис.3) .

В четвертой главе приведены результаты аналитических исследований с помощью усовершенствованного комплекса газохроматографических определений , который дает возможность прогнозирования состава и свойств добываемого и выпавшего в пласте конденсата .

Рассмотрена методика прогнозирования изменения состава и свойств пластовых флюидов при моделировании процессов разработки залежи на режиме истощения .

Для каждого этапа снижения давления пластовые потери компонентов

составят:

1. Легкие фракции конденсата :

я®ф.пк- 4®дгк-пк* С<'>ф.дгх *10"2 ( 1)

2. Парафиновые углеводороды :

Ч«П.ПК= ЯЮдгх.пк* О0„.дп< * 10-2 ( 2 )

3.Групповой состав бензинов(н.к,-150°С)-алканы,нафтены,арены:

Я®б.пк= Ч«дгк-пк* С«б.дл< * 10-2+ (Ч0)к ПК - ЧМдгк.пк ) (3) ,

где q<i)ф ™ , я<'>п.пк , я'''б.пк , я('Ук.пк, я*''к.пк -содержание легких фракций , парафиновых углеводородов , бензинов( определенная группа ), дегазированного конденсата, конденсата в выпавшем в пласте сыром конденсате ,г/м3;

-Дгх, СМПДП( , С<'*б.дгк -содержание легких фракций , парафиновых углеводородов , бензинов (определенная группа ) в дегазированном конденсате, выпавшем в пласте в составе сырого конденсата , мае %.

I л птт I

Рис. 3. Распределение углеводородов бензиновой фракции скв.129 по усредненным пробам по годам

По результатам проведенного экспериментального анализа ( на примере скв. 19 Печорогородского ГКМ) получены диаграммы пластовых потерь по "легким" фракциям конденсата (н.к.-200°С) , по твердым парафиновым углеводородам и по групповому составу бензиновой фракции конденсата .

При анализе бензиновой фракции конденсата (н.к.-200°С) выявлена закономерная конденсация более тяжелых фракций: 177-200°С, 150-177°С,100-125°С и н.к.-100°С.

Установлено, что конденсация высококипящих углеводородов приводит к относительному увеличению содержания в пластовом газе бензиновой фракции, уменьшению содержания твердых парафинов и снижению доли нафтенов и аре-нов в бензиновой фракции . Весь этот процесс сопровождается уменьшением содержания конденсата в пластовом газе и возрастанием ретроградных потерь его до давления, приблизительно равного 8-10 МПа .

При падении пластового давления до давления максимальной конденсации содержание конденсата с начального значения 397 г/мЗ снизится до 125.

Основные защищаемые положения

1. Выявлены особенности поведения физико-химических параметров флюида для месторождений с высоким этажом газоносности и большим содержанием конденсата в пластовом газе.

2. Разработана методика газохроматографического определения компонентного состава дегазированного конденсата , расчета состава сырого конденсата и пластового газа .

3.Усовершенствован комплекс газохроматографических определений физико-химических параметров исследуемого флюида при исследовании скважин.

4.Установлен характер изменения физико-химических параметров ретроградного конденсата при вторичных методах воздействия на пласт .

5. Выполнен прогноз изменения состава и свойств пластовых флюидов при исследовании на установке рУТ, что имеет важное значение при прогнозировании изменения состава конденсата в процессе разработки месторождения .

Выводы диссертационной работы.

1. На основании обобщения результатов многолетних газоконденсатных исследований Вуктыльского НГКМ установлено, что для массивной залежи с большим этажом газоносности отмечается закономерное увеличение содержания конденсата в пластовом газе сверху вниз по разрезу.

Выявлено, что для скважин "сухого" поля (при давлении ниже давления максимальной конденсации ) отмечается повышение содержания конденсата в пластовом газе , что скорее всего связано с процессами прямого испарения .

2. Усовершенствование имеющихся и разработка новых методик аналитического исследования физико-химических параметров флюида позволили создать целостную и эффективную систему аналитического контроля газоконден-сатной характеристики в процессе разведки и разработки НГКМ на поздней стадии .

3. Разработана система газохроматографических определений , которая реализует единые принципы и приемы для одновременного проведения качественного и количественного анализа флюида , причем не подвергая анализируемый продукт фракционированию , с широкими возможностями по изучению состава и свойств флюида и возможостью работы с малыми количествами исследуемого объекта , что в первую очередь необходимо при исследованиях на установках фазового равновесия.

Разработана программа расчета индивидуального состава бензиновой фракции конденсата при комбинировании температур анализа.

4. Создана методика определения легких углеводородов (С1-Сб) в дегазированном конденсате , которая позволила увеличить степень достоверности расчета состава пластового газа и повысить оперативность работы при газоконденсатных исследованиях .

5. Разработанный комплекс аналитических исследований позволяет эффективно решать следующие задачи:

а) фиксировать начало поступления пластового жидкого флюида в скважины, так как выявлено , чго для данных скважин в отличие от скважин "сухого" поля характерно наличие парафиновых углеводородов С17+;

6) определять тип пластового флюида (выпавший конденсат, нефть или их

смесь): установлено, что геохимические коэффиценты К|= алк ,

Ти-алк

_ 1л-алк С,. .. . Тн-алк С,,

Кг=-Кз= -по составу н-алканов можно использовать для

1л-алк £н - алк

дифференциации газоконденсатов и нефтей ; показано , что в зависимости от величины этих коэффицентов , конденсаты скважин с дополнительным притоком подразделяются по зонам, расположенным по степени увеличения притока выпавшего конденсата или поступления нефти ; выявлено , что сопоставление спектров распределения углеводородов бензиновой фракции (н.к.-150°С) в динамике отбора позволит оперативно контролировать процесс притока дополнительного флюида.

6. Установлено, что при использовании вторичных методов воздействия на пласт для повышения конденсатоотдачи по ряду скважин достаточно четко наметилось утяжеление конденсата, т.е. в продукции данных скважин присутствует ретроградный конденсат.

Изучена динамика состава бензиновой фракции на различных этапах воздействия сухого газа на пласт. Это позволило выявить , что по ряду скважин наметилось увеличение нафтенов , что характеризует наличие углеводородов ретроградного конденсата.

7. Создана методика прогнозирования изменения состава углеводородов (фракционного состава конденсата , содержания н-алканов и группового состава бензиновой фракции ) добываемого конденсата при разработке ГКМ на режиме истощения , основанная на экспериментальных исследованиях на установках рУТ.

Установлено , что при снижении давления ниже давления начала конденсации наиболее интенсивно происходит выделение в жидкую фазу более тяжелых фракций (177 -200С) и твердых парафинов .

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Основные положения диссертации отражены в следующих печатных работах: .

1. Федянин Н.П..Князева Т.Н.,Пахин К.К. Газохроматографическое определение состава природного газа //Передовой производственный и научно-технический опыт, рекомендуемый для внедрения в газовой промышленности.- ВНИИЭ-газпром.-1989.-№3.-С. 30-32.

2.Князева Т.Н.,ПахинК.К., Федянин Н.П. К оценке состава,и свойств жидких флюидов порового пространства коллекторов Западно-Соплесского ГКМ // Разработка и эксплуатация газоконденсатных месторождений на завершающей стадии : Тез.докл.науч.-техн. конф., октябрь 1990 .-Москва ,1990.-С.21-22.

3.КнязеваТ.Н., ДолгушинН.В.,ТрофимораН.Ф. Экспрессная газохроматографи-ческая методика определения фракционного состава на примере конденсатов Вуктыльского и Западно-Соплесского месторождений // Проблемы развития газодобывающей и газотрансортной систем отрасли и их роль в энергетике Северо-Западного региона России :Тез.докл.науч.-техн.конф., 18-20 апреля 1995.-Ухта,1995.-С. 150-151 .

4. Князева Т.Н. , Долгушин Н.В. .Трофимова Н.Ф. Внедрение в практику газоконденсатных исследований экспрессной газохроматографической методики определения фракционного состава конденсатов и нефтей II Проблемы освоения природных ресурсов Европейского Севера.- Сб. науч.тр.-Ухта .-1996.-№2 .-С. 122126.

5. Тер-Саркисов P.M. , Князева Т.Н. Система газохроматографических определений при газоконденсатных исследованиях скважин // Комплексное изучение и моделирование сложных углеводородных систем : Тез.докл.науч.-техн.конф.,21-25 октября 1996.-Ухта ,1996.-С.39-42.

Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ)

на правах рукописи УДК 622.279.23/.4:547.2.03+547.2.04

Князева Татьяна Николаевна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНОЙ

ПРОДУКЦИИ НА ПОЗДНЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ВЫСОКИМ ЭТАЖОМ

ГАЗОНОСНОСТИ

Специальность 05.15.06 - Разработка и экспуатация нефтяных

и газовых месторождений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: академик РАЕН , доктор технических наук профессор Р.М.Тер-Саркисов

Ухта-1998

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Глава 1

Стр.

Глава II

ИЛ

И.II

П.Ш

ИЛУ

Глава III

ШЛ ШЛ1

шли

ШЛ1.2 ШЛИ

ШЛУ

Глава IV

Особенности физико-химических параметров углеводородной системы по разрезу Вуктыльского месторождения на начальный и текущий периоды (поздняя стадия разработки )

Комплекс газохроматографических методик исследования газа и конденсата при газоконденсатных исследованиях скважин

Определение состава дегазированного конденсата и состава пластового газа

Определение фракционного состава флюида без предварительного его фракционирования

Определение абсолютного содержания н-алканов и изо-преноидов флюида

Определение абсолютного содержания индивидуальных углеводородов в бензиновой фракции исследуемого флюида без предварительного фракционирования Изучение основных физико-химических показателей ретроградного конденсата при вторичных методах воздействия на пласт

Общая характеристика и задачи опытно-промышленного эксперимента на полигонах УКПГ-1 и УКПГ-8 Динамика основных параметров конденсата на опытном полигоне УКПГ-1

Свойства конденсата до начала эксперимента Свойства конденсата после закачки "сухого" газа в пласт Динамика основных параметров конденсата на опытном полигоне УКПГ-8

Оценка эффективности процесса воздействия на физико-химические параметры конденсата

Прогноз изменения состава и свойств углеводородов ана-

лизируемого объекта при исследовании на установке фазового равновесия IV. I Задачи прогноза газоконденсатной характеристики и па-

раметров разработки, решаемые экспериментальными исследованиями на установках IV.II Методика прогнозирования состава добываемого и вы-

павшего в пласте конденсата

Выводы

Приложения

Литература

Общая характеристика работы Актуальность проблемы

Перспектива увеличения добычи конденсата требует достоверного прогноза его ресурсов , основанного на закономерностях формирования и существования газоконденсатных систем , где определяющую роль на всех этапах освоения месторождения играет исследование газоконденсатной характеристики (ГКХ). Именно от полноты и достоверности этой информации зависят надежность исходных данных для проектирования разработки , точность подсчета запасов газа и конденсата , степень их увеличения при разработке , т.е. правильность выбора способа и системы разработки , в особенности в условиях применения методов увеличения конденсатоотдачи .

Результаты многолетних газоконденсатных исследований Вуктыльского НГКМ[1 ОД 1,12,17] показывают, что для месторождений с большим этажом газоносности и высоким содержанием конденсата в пластовом газе традиционные методы, способы, организация и технология исследовательских работ не отвечают требованиям рассматриваемого месторождения. Процессы, происходящие в пласте (на поздней стадии разработки), оказались намного сложнее , чем в залежах с небольшим содержанием конденсата, так как вследствие ретроградных явлений происходит выпадение большого количества конденсата в пласте, перемещение его, а также сопутствующих нефтей и пластовых вод, значительные изменения состава и свойств всех пластовых флюидов. Для решения вопросов , связанных с ГКХ на завершающей стадии разработки месторождения , а также при использовании вторичных методов воздействия на пласт для повышения конденсатоотдачи, необходимым условием является расширение комплекса аналитических работ для получения более расширенной и достоверной информации по исследуемым флюидам. Такой объем информации необходим для проектирования рациональной разработки крупных месторождений с высоким этажом газоносности и большим содержанием конденсата , достоверных прогнозов добычи и переработки углеводородного сырья , осуществления эффективного контроля за процессом разработки .

Целью данной работы является создание и внедрение в практику газоконденсатных исследований системы полного комплекса газохроматографических

определений физико-химических параметров исследуемых углеводородных смесей для месторождений с высоким этажом газоносности при различных способах разработки.

Основными задачами исследования являются:

1. Выявление особенностей физико-химических параметров флюида для месторождений с высоким этажом газоносности и большим содержанием конденсата в пластовом газе;

2. Разработка методики газохроматографического определения компонентного состава дегазированного конденсата и пластового газа ;

3.Усовершенствование комплекса газохроматографических определений физико-химических параметров исследуемого флюида при исследовании скважин ;

4.Изученйе динамики физико-химических параметров ретроградного конденсата при вторичных методах воздействия на пласт ;

5. Разработка методики прогнозирования изменения состава и свойств углеводородов на базе установки фазового равновесия .

Методы исследования

Решение поставленных задач осуществлялось путем проведения комплекса экспериментальных и аналитических исследований динамики физико-химических свойств углеводородов на базе газожидкостной хроматографии и установки фазового равновесия .

Научная новизна

1. Впервые в практике газоконденсатных исследований(ГКИ) при использовании вторичных методов воздействия на пласт для повышения конденсатоот-дачи внедрен комплекс газохроматографических определений , реализующий единые принципы и приемы для проведения качественного и количественного анализа флюида с широкими возможностями по изучению состава и свойств конденсата

2. Разработаны и усовершенствованы методики :

а) определения компонентного состава дегазированного конденсата и расчета пластового газа;

б) определения фракционного состава флюида без предварительного его фракционирования;

в)- определения индивидуальных углеводородов в бензиновой фракции исследуемого флюида без предварительного его фракционирования ;

3. Обоснован рациональный комплекс газохроматографических определений при исследовании физико-химических параметров ретроградного конденсата в динамике на различных этапах воздействия на пласт, и создана методика его исследования;

4. Разработана методика прогнозирования изменения состава и свойств углеводородов на основании результатов экспериментального исследования на установках РУТ.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

Внедрение в практику газоконденсатных исследований комплекса газохроматографических определений позволит достоверно определять широкий спектр физико-химических параметров исследуемого конденсата , что приведет к точному определению ГКХ , даст возможность надежно прогнозировать изменение ее и свойств конденсата и осуществлять эффективный контроль за разработкой крупных месторождений с большим этажом газоносности и высоким содержанием конденсата.

Разработанные методики и технология исследовательских работ внедрены на месторождениях предприятия Севергазпром , результаты исследования использованы при контроле разработки Вуктыльского НГКМ , при внедрении методов по повышению конденсатоотдачи пласта на опытных полигонах УКПГ-8 и УКПГ-1 ВНГКМ и при исследованиях на установках РУТ .

Результаты исследования позволяют составить представление о поведении пластовых систем при воздействии неравновесного сухого газа в пласт и оценить промышленную значимость данного эксперимента .

Полученная система комплексного подхода к газохроматографическим исследованиям на основе динамики физико-химических параметров конденсата позволяет прогнозировать не только содержание конденсата в пластовом газе , но его состав и свойства .

Результаты исследования нашли отражение в разработке отраслевой методики по исследованию ГКХ скважин, а также в научно-исследовательских отчетах, заказчиком которых является предприятие Севергазпром .

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались : -на научно-технической конференции "Разработка и эксплуатация га-зоконденсатных месторождений на завершающей стадии " , Ухта , октябрь 1990 г., Коми филиал ВНИИГАЗ ;

-на научно-технической конференции " Проблемы развития газодобывающей и газотранспортной систем систем отрасли и их роль в энергетике Северо-Западного региона России" , г.Ухта , 18-20 апреля 1995 г. , Севернипигаз ;

-международном семинаре "Комплексное изучение и моделирование сложных углеводородных систем " , г.Ухта ,21-25 апреля 1996 г. , Севернипигаз ;

-международном семинаре "Проблемы освоения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и возможности сотрудничества между геофизическими , геологическими , нефтегазовами , научно-исследовательскими предприятиями Республики Коми и зарубежными нефтяными компаниями " , г.Ухта , 2-7 февраля 1998 г. ,УИИ ;

По содержанию диссертации опубликовано 9 статей и тезисов докладов.

Объем работы

Работа состоит из четырех глав , выводов и приложений , содержит 162 страницы машинописного текста , 69 рисунков и 30 таблиц .

Список используемой литературы представлен наименованиями .

В первой главе сделан анализ опубликованных работ по вопросам влияния различных факторов на физико-химические параметы углеводородных систем .

Однако, в газоконденсатных месторождениях (ГКМ) массивного типа с большим этажом газоносности фильтрационные процессы , происходящие при их разработке , осложняются влиянием и термобарических условий, и наличием многофазных систем (пластовый газ , выпавший в пласте конденсат , нефть , вода). В процессе разработки происходят фазовые переходы флюидов , их взаимодействие

Анализ фактического материала по исследованию газоконденсатной характеристики скважин Вуктыльского месторождения на поздней стадии разработки выявил закономерности , которые позволили научно обоснованно подходить к решению поставленных задач .

Во-второй главе описывается весь комплекс газохроматографических определений при ГКИ скважин . Подробно освещаются вопросы, связанные с получением надежной и достоверной информации при определении газоконденсатной характеристики скважины .

Приводится методика анализа дегазированного конденсата хроматогра-фическим методом . Большое внимание уделяется сопоставимости результатов анализа при использовании всего комплекса газоконденсатных исследований согласно нормативной инструкции и комплекса ГКИ с использованием методики , представленной автором .

Согласно проведенному анализу и с учетом объективных причин даны рекомендации использовать определенный комплекс ГКИ .

Приводится комплекс газохроматографических определений физико-химических показателей конденсата с учетом усовершенствования представленных методик , где анализируемый продукт не подвергается предварительному фракционированию . Показана возможность определять фракционный состав всего конденсата и индивидуальный состав бензиновой фракции по микропробам анализируемого флюида . А это дает возможность прогнозировать состав конденсата на весь период разработки на основании результатов исследования на установке PVT.

Разработана программа расчета детального состава углеводородов при комбинировании результатов расчета при разных температурах ( 50°С и 70°С ) в "Excel 5.0", которая позволяет получать информацию не только абсолютного содержания индивидуальных углеводородов бензиновой фракции в % массовых, но

и суммарное количество по группам (н-алканы , изоалканы , нафтены , арены) в бензиновой фракции исследуемого образца .

В третьей главе приводятся экспериментальные исследования при проведении всестороннего контроля за добываемой жидкой продукцией скважин в ходе эксперимента на опытных полигонах УКПГ-1 и УКПГ-8 .

Устанавливается неоднозначность влияния на добываемую жидкую продукцию по скважинам и полигонам при закачке неравновесного сухого газа в пласт .

Приводится разработанная методика комплексного изучения ретроградного конденсата при вторичных методах воздействия на пласт .

На основании обработки экспериментальных данных получено подтверждение о выносе из пласта ретроградного конденсата и качественного влияния его на динамику физико-химических показателей добываемого конденсата .

На основании представленных материалов по промышленному полигону УКПГ-1 (первые этапы воздействия ) показана реакция на воздействие сухого газа на добываемую продукцию .

На основании представленных материалов по промышленному полигону УКПГ-8 получены результаты по утяжелению конденсата по скв. 127 , 129 , 130 и 151 , выявлено увеличение как нафтеновых углеводородов, так и аренов, что подтверждает тот факт, что в скважину поступает ретроградный конденсат.

Получена тенденция к увеличению содержания более "тяжелых" углеводородов по отношению к более "легким"; резкое увеличение 6-членных цикланов, а также уменьшение отношения алканов к цикланам говорит о том , что в продукции скважины присутствуют углеводороды ретроградного конденсата.

В четвертой главе приведены подробные аналитические исследования с помощью современного комплекса газохроматографических определений , которые позволили на более высоком и достоверном уровне выявить возможность прогнозирования состава и свойств добываемого и выпавшего в пласте конденсата .

Рассмотрена методика прогнозирования изменения состава и свойств пластовых флюидов при моделировании процессов разработки залежи на режиме истощения .

Согласно проведенному экспериментальному анализу получены диаграммы пластовых потерь по "легким" фракциям конденсата (н.к.-200°С) , по твердым парафиновым углеводородам и по групповому составу бензиновой фракции конденсата .

Выявлено ( на примере скв.19 ПГМ ) , что конденсация высококипящих углеводородов приводит к относительному увеличению содержания в пластовом газе бензиновой фракции , уменьшению твердых парафинов , уменьшению наф-тенов и аренов бензиновой фракции . Весь этот процесс сопровождается уменьшением содержания конденсата в пластовом газе и возрастанием ретроградных потерь его до давления приблизительно 8-10 МПа .

На защиту выносятся следующие положения :

1. Особенности поведения физико-химических параметров флюида для месторождений с высоким этажом газоносности и большим содержанием конденсата в пластовом газе на поздней стадии разработки;

2. Разработка методики газохроматографического определения компонентного состава дегазированного конденсата , расчета состава сырого конденсата и пластового газа;

3.Комплекс газохроматографических определений физико-химических параметров исследуемого флюида при исследовании скважин ;

4.Характер изменения физико-химических параметров ретроградного конденсата при вторичных методах воздействия на пласт ;

5. Методика прогнозирования изменения состава и свойств пластовых флюидов при исследовании на установке РУТ, которые имеют важное значение при прогнозировании изменения состава конденсата в процессе разработки месторождения .

Глава 1. Особенности физико-химических параметров углеводородной системы по разрезу Вуктыльского месторождения на начальный и текущий периоды .

Газоконденсатные системы характеризуются большим разнообразием физико-химических и газоконденсатных параметров : углеводородным составом , степенью насыщенности углеводородами С5+ пластового газа , величиной кон-денсатоотдачи , потенциальным содержанием конденсата и др. Ввиду того , что состав конденсата и давление в залежи предопределяют характер фазовых превращений , происходящих при разработке месторождений , изучение закономерностей изменения состава и свойств конденсата в залежи , находящейся в различных геологических условиях , имеет большое научное и практическое значение .

Вопросам изучения и особенностям поведения физико-химических параметров газоконденсатных систем посвящен ряд работ . Наиболее важные исследования состава и свойств газовых углеводородных систем , выполнены А.И.Гриценко , Г.Р.Гуревич , А.Н.Дзюбенко , В.И.Желтовским , Я.Д. Саввиной , И.С. Старобинцем , Т.Д.Островской , В.В.Юшкиным , О.В.Барташевич и др.

Согласно работе [ 8 ] возможен широкий диапазон содержания С5+ в пластовом