В статье авторы рассматривают осложнения при выпадениях конденсата в пласте и методы смягчения последствий от скоплений конденсата.
Ключевые слова: газовый конденсат, добыча газа, выпадение конденсата.
В последнее время разведочные работы для газовых скважин нацелены на глубокие резервуары, где температура и давление очень высоки. Высокая температура (более 200 °C) и давление (более 5500 фунтов на кв. дюйм) приводят к разложению сложных органических молекул с образованием сухого газа или газового конденсата. При добыче газа пластовое давление будет снижаться ниже точки росы газа и образовывать скопление конденсата вблизи скважины. Было установлено, что скопление конденсата приводит к серьезному снижению эффективной проницаемости для газа, производительности по газу.
Многочисленные методы были адаптированы для смягчения последствий отложений газового конденсата в газовых скважинах. Эти подходы включают закачку растворителей и химикатов для изменения смачиваемости пласта с целью минимизации образования конденсата.
Другие методы включают закачку кислот, гидроразрыв пласта и бурение горизонтальных скважин. Эти методы снизят скорость падения давления и позволят производить однофазный газ.
В данной статье рассмотрены причины и условия образования конденсатных скоплений в газовых коллекторах. Подробно обсуждаются разработанные модели, фиксирующие и перечисляющие это явление, и наиболее адаптированные методы смягчения последствий в соответствии с основными условиями. Приведены наиболее эффективные средства для увеличения добычи конденсата и определено их влияние на поведение конденсата. Кроме того, в данной статье представлены работы иностранных ученных новый метод постоянного извлечения конденсата.
В последние несколько десятилетий природный газ считался экологически чистым и дешевой энергией во всем мире. В зависимости от состава углеводородов и пластовых условий газовые коллекторы могут быть классифицированы как залежи сухого газа и ретроградного конденсата.
При добыче газа жидкий конденсат выпадает вокруг скважины, когда пластовое давление падает ниже давления точки росы. Скопление конденсата вокруг ствола скважины приведет к значительному снижению эффективной газопроницаемости, что, в свою очередь, снизит общую добычу газа. В карбонатных коллекторах эффективная проницаемость газа может снизиться до 80 % из-за скопления конденсата [1].
Учитывая распространение снижения давления из скважины в область коллектора, образующийся конденсат соответственно изменяется, образуя концентрические сектора с различной насыщенностью конденсата жидкостью, как показано на рисунке 1. Кроме того, процесс конденсации продолжается по мере снижения давления до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное количество вытекающей жидкости. В зависимости от состава газа газовый конденсат подразделяется на богатый или обедненный. Если процентное содержание тяжелого компонента относительно велико, то газ считается богатым газом. Богатый газовый конденсат обладает способностью выделять большее количество жидкости, чем бедный, поскольку оба они подвергаются одинаковому перепаду давления [2]. Газовый конденсат вокруг ствола скважины подразделяется на четыре области в зависимости от распределения фаз, характера течения и распределения пластового давления следующим образом:
- Однофазный поток газа отходит от ствола скважины, пластовое давление выше точки росы.
- Однофазный поток газа с неподвижным конденсатом, образуется скопление конденсата, но насыщенность конденсата ниже, чем насыщенность остаточной жидкости.
- Двухфазный поток как газа, так и жидкости, но с учетом петрофизических характеристик пласта (высокая или низкая проницаемость, неоднородность и т. д.).
- Газ преобладает в потоке непосредственно вокруг ствола скважины из-за его более высокой скорости по отношению к жидкости.
Рис. 1. Области вокруг ствола скважины в газоконденсатном коллекторе и распределение насыщенности по радиальному расстоянию
Скопление жидкого конденсата вокруг ствола скважины наносит серьезный ущерб значительному снижению относительной проницаемости по газу, поскольку снижается газонасыщенность и, следовательно, значительно снижается продуктивность газа [3]. Эта проблема становится серьезной в пластах с низкой проницаемостью или в плотных коллекторах, где скопившийся жидкий конденсат значительно неподвижен и выступает в качестве блока, препятствующего образованию пузырьков газа на продуктивность которого по газу может снизиться до нуля [4]. На рисунке 2 показана блокировка ударного конденсата на снижение относительной газопроницаемости. Плотные коллекторы характеризуются низкими значениями проницаемости от 1 мкДарси до 1 мД. Их можно найти по всему миру, в том числе и на Карачаганакском месторождении. Поскольку влияние конденсата в газовых пластах существенно, моделирование его скопления / залегания стало очень важным для рациональной разработки.
Моделирование выпадения и мобилизации конденсата в труднодоступных газовых коллекторах требует надежного прогнозирования относительной проницаемости газа / конденсата в труднодоступных газовых коллекторах. Насколько известно, во всех предыдущих моделях использовались эмпирические модели относительной проницаемости [5]. Эмпирические модели, используемые при моделировании потока газа / конденсата, изначально были созданы для обычных коллекторов, а не для плотных газовых коллекторов. Использование этих моделей обычно приводит к вводящим в заблуждение результатам.
Рис. 2. Схема перекрытия потока конденсата с отражением кривых относительной проницаемости
Анализ PVT обеспечивает оценку давления точки росы, которое может быть использован в качестве индикатора возможности конденсации газа [6]. Тем не менее, испытание скважины является основным подходом к установлению его присутствия и влияния на производительность. Кроме того, численное моделирование посредством композиционного моделирования обеспечивает более гибкое решение. Н. Князев и Навилл [7] сообщили о первой попытке смоделировать радиальный газовый конденсат с использованием численных методов. Их модель была широко адаптирована для изучения влияния конденсации на производительность. Адаптированные модели учитывали накопление конденсата и жидкости вокруг ствола скважины и то, как это привело к значительному снижению относительной проницаемости газа, а в некоторых случаях и к нулю в труднодоступных газовых коллекторах ученные Такеда и др. [8] представили модель, на основе которой они оценили факторы силы тяжести и эффект межфазного натяжения об относительной проницаемости, отражающей потенциальное накопление конденсата вокруг ствола скважины. Уилсон [9] установил среднее значение аналитического моделирования, для которого он использовал функциональную форму коэффициента подвижности газа и связал его с уравнениями диффузии. В конечном счете, моделирование скопления конденсата является основным инструментом для разработки оптимальных методов смягчения последствий воздействия газового конденсата.
Было изучено и внедрено множество методов для уменьшения скопления конденсатом ствола скважины в газоконденсатных коллекторах. Применение подкислителей, растворителей, дизельного топлива с ингибированием смачиваемости химические реагенты для модификации широко применялись во многих полевых условиях и имитационных исследованиях для уменьшения закупорки конденсатом газовых скважин. Кроме того, горизонтальные скважины и гидравлический разрыв пласта обычно используются во многих плотных газовых коллекторах для создания большей площади поверхностного контакта ствола скважины с коллектором и изменения потока газа с радиального на линейный и, следовательно, приводят к задержке образования конденсата.
Наконец, круговорот газа и закачка как углекислого газа, так и азота способствуют поддержанию пластового давления выше точки росы, ограничивая дальнейшее проникновение конденсата в зону залежей и подавая больше флюидов в окрестности ствола скважины, повышая производительность скважины.
Целью данной статьи является критический обзор разработанных моделей, которые фиксируют и перечисляют это явление конденсации газа в труднодоступных газовых коллекторах, а также наиболее адаптированных методов смягчения последствий в соответствие основным условиям; все это подтверждается несколькими полевыми примерами и имитационными исследованиями, опубликованными в литературе. Обсуждаются наиболее успешные методы устранения скопления конденсата и повышения производительности газа. Эта работа восполнит пробел в области очистки от конденсата путем критического обзора и обобщения методов, предложенных в литературе, и обеспечит новое постоянное решение этой проблемы.
Литература:
1. Asgari, A., Dianatirad, M., Ranjbaran, M., Sadeghi, A.R., Rahimpour, M.R., 2014. Methanol treatment in gas condensate reservoirs: a modeling and experimental study. Chem. Eng. Res. Des. 92 (5), 876–890. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2013.08.015.
2. Bozorgzadeh, M., Gringarten, A.C., 2006. Condensate bank characterization from well test data and fluid PVT properties. SPE Reservoir Eval. Eng. 9 (05), 596–611.
3. Maleki, M.R., Rashidi, F., Mahani, H., Khamehchi, E., 2012. A simulation study of the enhancement of condensate recovery from one of the Iranian naturally fractured condensate reservoirs. J. Pet. Sci. Eng. 92, 158–166.
4. Liu, X., Kang, Y., Luo, P., You, L., Tang, Y., Kong, L., 2015. Wettability modification by fluoride and its application in aqueous phase trapping damage removal in tight sandstone reservoirs. J. Pet. Sci. Eng. 133, 201–207.
5. Ojha, S.P., Misra, S., Tinni, A., Sondergeld, C., Rai, C., 2017. Relative permeability estimates for Wolfcamp and Eagle Ford shale samples from oil, gas and condensate windows using adsorption-desorption measurements. Fuel 208, 52–64.
6. Najafi-Marghmaleki, A., Tatar, A., Barati-Harooni, A., Arabloo, M., Rafiee-Taghanaki, S., Mohammadi, A.H., 2018. Reliable modeling of constant volume depletion (CVD) behaviors in gas condensate reservoirs. Fuel 231, 146–156.
7. Kniazeff, V.J., Naville, S.A., 1965. Two-phase flow of volatile hydrocarbons. Soc. Petrol. Eng. J. 5 (01), 37–44.
8. Takeda, T., Fujinaga, Y., ujita, K., 1997. Fluid behaviors around a well in gas/condensate reservoirs. In: SPE-38062-MS Presented at the SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition, Kuala Lumpur, 14–16.
9. Wilson, B.W., 2004. Modeling of Performance Behavior in Gas Condensate Reservoirs Using a Variable Mobility Concept (MS thesis, Texas A&M University).
