PVT свойства пластовых флюидов

1. ППД Лекция 2: PVT свойства пластовых флюидов

1
ППД
Лекция 2: PVT свойства пластовых
флюидов
Махатова Меруерт Надировна
MS, BS in Petroleum Engineering
Алматы, 2016

2. Обзор свойств природного газа: Закон идеального газа

1. Формула, устанавливающая зависимость PVT свойств
природных газов - Уравнение состояния
2. Самым простым видом уравнения является уравнение
состояния идеального газа (уравнение МенделееваКлапейрона
3. Где R’=10.73, p - psia, V - cf, n - lb-моль, и T - R0
38

3. Обзор свойств природного газа: Закон идеального газа

4. Закон идеального газа был выведен на основе газовых
законов Бойля и Шарля (экспериментальные
наблюдения). Вспомните и назовите эти два газовых
закона.
5. Назовите стандартные условия в нефтегазовой индустрии?
39

4. Обзор свойств природного газа: Закон идеального газа

6. Закон идеального газа был выведен на основе газовых
законов Бойля и Шарля (экспериментальные наблюдения).
7. Стандартные условия в нефтегазовой индустрии: 14.7 psia
и 60 0F
8. Если объем газа рассчитан в стандартных условиях, то
используется единица измерения SCF
9. M – 1,000; MM – 1,000,000
10. Объем, который занимает один моль любого газа при
стандартных условиях, - 379.4 SCF
40

5. Обзор свойств природного газа: Закон идеального газа

11. Пример №1: Найдите содержание этана в молях, фунтах
(масса), молекулах и SCF (объем).
Дано: Идеальный газ (этан) занимает объем 500 cf при
давлении 100 psia и температуре 100 0F. Используйте
нижеприведенные формулы для решения:
• 0F+460=0R
• Моль*2.733(10)26= молекулы
• Моль*30.07 = масса (фунты)
41

6. Обзор свойств природного газа: Закон идеального газа

12. Объем вещества определяется как масса на единицу
объема
13. Выведите уравнение для нахождения плотности газа ρg
при данных T и P, используя закон идеального газа:
42

7. Обзор свойств природного газа: Удельный вес

43
12. Объем вещества определяется как масса на единицу
объема.
13. Плотность газа, ρg, при данных T и P(Mw - молярная
масса):
14. Более удобно использовать измерение удельного веса (sg),
чем плотности
15. Sg это отношение плотности газа при определенных T
и P к плотности воздуха при тех же T и P (60 0F и
атмосферное P)
16. Плотность газа меняется с T и P, но Sg нет. Почему?

8. Обзор свойств природного газа: Удельный вес

17. Плотность воздуха:
18. Sg газа (γg):
19. Зная, что один моль любого идеального газа при
стандартных условиях занимает объем 379.4 cf, по
определению удельного веса:
20. Найдите молярную массу газа при sg = 0.75?
44

9. Обзор свойств природного газа: Удельный вес

17. Плотность воздуха:
18. Sg газа (γg):
19. Зная, что один моль любого идеального газа при
стандартных условиях занимает объем 379.4 cf, по
определению удельного веса:
20. При sg = 0.75 молярная масса газа будет равна 21.7 lb
44

10. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

46
Обзор свойств природного газа: Закон
реального газа
1. Идеальных газов не существует
2. Многие газы при условиях атмосферных T и P имеют
свойства схожие свойствам идеального газа
3. Если молекулы газа находятся достаточно далеко друг от
друга, сила притяжения незначительна и газ близок к
идеальному
4. При высоких T, вследствие увеличения кинетической энергии
силы притяжения пренебрежительно малы - газ близок к
идеальному

11. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

47
5. Так как объем реального газа меньше объема идеального газа,
реальный газ можно назвать сверхсжимаемым
6. Коэффициент сжимаемости Z харакетирзует отличие
реальных газов от идеальных (коэффициент
сверхсжимаемости, z-factor):
• безразмерная величина,
• принимает значения от 0.70 до 1.20
• z-factor=1.0 для идеального газа
7. При очень высоких P (более 5,000 psia), природные газы
переходят в такое состояние, при котором сжать
реальный газ сложнее чем идеальный
8. Постарайтесь объяснить почему?

12. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

48
9. При высоких давлениях объем между молекулами газа
уменьшается и становится равным объему самих
молекул газ труднее сжать
10. Так как расстояние между молекулами уменьшается (при
высоких P) увеличиваются силы отталкивания –
коэффициент сверхсжимаемости больше единицы
11. z-factor по определению равен отношению фактического
объема к объему, занимаемому идеальным газом при одних
и тех же T and P:

13. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

12. Коэффициент сверхсжимаемости должен быть определен
для каждого газа и определенных Т и Р
13. В случае, если Z не будет учтен, это может привести к
погрешности измерения в 30%
49

14. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

53
16. z-factor можно найти через удельный вес газа, используя
псевдокритические значения давления и температуры
17. Данное уравнение было выведено Sutton на основе 264
различных проб газа и действительно для газов с
удельным весом 0.57 – 1.68
18.После
нахождения
псевдокритических
используется диаграмма Standing and Katz
значений

15. Закон реального газа

55

16. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

19. Пример №3: Вычислите коэффициент сверхсжимаемости
газа с месторождения Bell Field, если sg=0.665, Tr=213 0F,
Pr=3,250 psia. Используйте графический метод и метод
уравнений для нахождения псевдокритических значений.
56

17. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

20. Более точные вычисления коэффициента
сверхсжимаемости можно получить используя данные
для каждой компоненты газа
21. На следующей таблице вы сможете найти все
необходимые физические свойства углеводородов и
других компонентов
62

18. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

63

19. Обзор свойств природного газа: Закон реального газа

22. Пример №4: Рассчитайте коэффициент сверхсжимаемоти
газа Bell Field через его состав. (Данные по давлению и
температуре возьмите из Примера №3)
64

20. Обзор свойств природного газа: Плотность и Bg

1. Объемный коэффициент газа (Bg): объем газа в
резервуаре на объем газа на поверхности при
стандартных условиях
2. Единицы измерения: RCF/SCF, SCF/RCF, RB/SCF, SCF/RB
3. При z-factor=1.0 @ SC:
4. При стандартных условиях 14.7 psia и 60 0F:
67

21. Обзор свойств природного газа: Плотность и Bg

68
5. Bell Field газ (3,250 psia, 213 0F, z-factor = 0.910):
6. 1 SCF (@ 14.7 psia and 60 0F) будет занимать 0.00533 RCF
в пластовых условиях при 3,250 psia и 213 0F
7. Так как нефть измеряется обычно в bbl, а газ в cf, необходима
следующая конвертация
8. 1 bbl=5.615 cf => Bg=0.00533/5.615 =0.000949 RB/SCF
9. Если поровый объем на месторождении Bell Field 1,000 cf
при давлении 3,250 psia, тогда объем газа:

22. Обзор свойств природного газа: Изотермическая сжимаемость

70
1. Изменение объема по давлению при изотермическом
процессе
2. Не
путайте
сжимаемость
сверхсжимаемости!
с
коэффициентом

23. Обзор свойств природного газа: Изотермическая сжимаемость

3. Продифференцируем предыдущее уравнение по P при
T=const:
4. Конечная формула:
71

24. Обзор свойств природного газа: Изотермическая сжимаемость

5. Идеальный газ: z=1.00 and dz/dp = 0 сжимаемость
обратно пропорциональна Р
6. Найдите сжимаемость идеального газа при давлении 1,000
psia
72

25. Обзор свойств природного газа: Изотермическая сжимаемость

73
7. Пример №5: Найдите сжимаемость газа, используя
график зависимости коэффициента
сверхсжимаемости по давлению (при температуре
150 0F), при давлении 1,000 psia, 2,500 psia, и 4,500 psia.

26. Обзор свойств природного газа: Изотермическая сжимаемость

74

27. Обзор свойств природного газа: Вязкость

1.
2.
3.
4.
81
μg ~ при T, P, и составе газа
Единицы измерения - centipoise (cp)
Корреляционные диаграммы Carr, Kobayashi, and Burrows
Аналогично коэффициенту сверхсжимаемости,
псевдокритические T и P могут быть найдены через sg или
критические Т и Р каждой компоненты газа

28. Обзор свойств природного газа: Вязкость

82

29. Review of Gas Properties: Viscosity

83
Review of Gas Properties: Viscosity

30. Review of Gas Properties: Viscosity

84
Review of Gas Properties: Viscosity
5. Пример №7: Используя корреляционные кривые,
найдите вязкость газа

31. Схема извлечения нефти и газа

В каком случае давление ниже давления насыщения?

32.

Rs – коэффициент растворимости газа. Отношение объема
растворенного газа в одном барреле нефти, когда и газ и нефть
находятся в пласте при текущих давлении и температуре, но
приведенные к стандартным условиям
Bo – объемный коэффициент нефти. Объем, занимаемый в пласте
одним баррелем при стандартных условиях.
Bg – объемный коэффициент газа. Объем, занимаемый в пласте
одним стандартным кубическим футом газа.

33.

Давление в пласте выше или ниже давления насыщения?

34.

Давление в пласте выше или ниже давления насыщения?

35.

36.

37.

38.

39.

Упражнение 2.1

40.

41.

42. Questions? Comments.

96
Questions?
Comments.