Газоконденсаты и газогидраты
Лекция 27
Тема: Коллекторские свойства горных пород.
План 1. Газоконденсаты и газогидраты.
1. Газоконденсаты и газогидраты.
Природный газ нефтяных и газовых месторождений - это смесь предельных углеводородов. Основным компонентом природного газа является метан, наряду с ним в состав газов входят более тяжелые углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Кроме углеводородных компонентов в нефтяных и газовых месторождениях присутствуют углекислый газ, сероводород, азот, гелий, аргон, иногда водород. В пластовых условиях природный газ заполняет в виде самостоятельной фазы пустоты в породах, а также растворен в нефти или воде.
При повышенном давлении и температуре в глубокопогруженных отложениях в газе растворяются пары гексана и другие более высокомолекулярные жидкие УВ. Эти смеси называются газоконденсатными. При снижение давления в пласте или в сепараторе часть этих высокомолекулярных компонентов выпадает из газовой фазы в виде жидкости-конденсата.
Газоконденсат
Конденсатом называют жидкую углеводородную фазу, выделяющуюся из газа при снижении давления. В пластовых условиях конденсат обычно весь растворен в газе. Различают конденсат сырой и стабильный.
Сырой конденсат представляет собой жидкость, которая выпадает из газа непосредственно в промысловых сепараторах при давлении и температуре сепарации. Он состоит из жидких при стандартных условиях УВ. т.е. из пентанов и высших (C5+высш), в которых растворено некоторое количество газообразных УВ-бутанов, пропана и этана, а также H2S и других газов.
Рекомендуемые материалы
Важной характеристикой газоконденсатных залежей является конденсатно-газовый фактор, показывающий содержание сырого конденсата (см3) в 1 м3 отсепарированного газа.
На практике используется также характеристика, которая называется газоконденсатным фактором, — это количество газа (м3), из которого добывается 1 м3 конденсата. Значение газоконденсатного фактора колеблется для разных месторождений от 1500 до 25 000 м3/м3.
Стабильный конденсат состоит только из жидких УВ — пентана и высших (C6+высш) Его получают из сырого конденсата путем дегазации последнего. Температура выкипания основных компонентов конденсата находится в диапазоне 40—200°С. Молекулярная масса 90—160. Плотность стабильного конденсата в стандартных условиях изменяется от 0,6 до 0,82 г/см3 и находится в прямой зависимости от компонентного углеводородного состава.
Газы газоконденсатных месторождений делятся на газы с низким содержанием конденсата (до 150см3/м3), средним (150—300 см3/м3), высоким (300—600 см3/м3) и очень высоким (более 600 см3/м3).
Большое значение имеет такая характеристика газа конденсатных залежей, как давление начала конденсации, т.е. давление, при котором конденсат выделяется в пласте из газа в виде жидкости. Если при разработке газоконденсатной залежи в ней не поддерживать давление, то оно с течением времени будет снижаться и может достигнуть величины меньше давления начала конденсации. При этом в пласте начнет выделяться конденсат, что приведет к потерям ценных УВ в недрах. Это надо учитывать при подсчете запасов и определении показателей проектов разработки. Исследования газоконденсатных залежей нужно производить с самого начала освоения залежи. При этом необходимо устанавливать:
- состав пластового газа и содержание в нем конденсата; давление начала конденсации УВ в пласте и давление максимальной конденсации;
- фазовое состояние конденсатной системы в пластовых условиях;
- количество и состав конденсата, выделяющегося из 1 м3 газа при различных давлениях и температуре;
- возможные потери конденсата в недрах при разработке залежи без поддержания пластового давления в зависимости от степени падения давления;
- фазовые превращения и свойства газоконденсатных смесей в стволах скважин, газосепараторах и газопроводах.
О свойствах газа и газоконденсата в пластовых условиях обычно судят на основании данных об их свойствах в стандартных условиях и расчетов без отбора и анализа глубинных проб газа. Основой таких расчетов являются результаты моделирования фазовых превращений углеводородной смеси в лабораторных установках. Однако следует учитывать, что этот метод недостаточно точен.
Газогидраты
Газогидраты – критические соединения, в которых кристаллическая решетка льда расширена и содержит полости, заполненные молекулами газа. Эти твердые вещества по внешнему виду похожи на мокрый снег.
Существуют природные и техногенные газогидраты.
Природные возникают непосредственно в охлажденной осадочной толще на дне океана, в зоне вечной мерзлоты при давлении более 0.17 МПа и температуре ниже 100 С.
Техногенные газогидраты возникают в результате эксплуатации скважин и в трубопроводах
Гидраты газов представляют собой твердые соединения (клатраты), в которых молекулы газа при определенных давлении и температуре заполняют структурные пустоты кристаллической решетки, образованной молекулами воды с помощью водородной связи. Молекулы воды как бы раздвигаются молекулами газа — плотность воды в гидратном состоянии возрастает до 1,26—1,32 см3/г (плотность льда 1,09см3/г).
Один объем воды в гидратном состоянии связывает в зависимости от характеристики исходного газа от 70 до 300 объемов газа.
Условия образования гидратов определяются составом газа, состоянием воды, внешними давлением и температурой и выражаются диаграммой гетерогенного состояния в координатах р—Т .Для заданной температуры повышение давления выше давления, соответствующего равновесной кривой, сопровождается соединением молекул газа с молекулами воды и образованием гидратов. Обратное снижение давления (или повышение температуры при неизменном давлении) сопровождается разложением гидрата на газ и воду.
Плотность гидратов природных газов составляет от 0,9 до 1,1 г/см3.
Газогидратные залежи — это залежи, содержащие газ, находящийся частично или полностью в гидратном состоянии (в зависимости от термодинамических условий и стадии формирования). Для формирования и сохранения газогидратных залежей не нужны литологические покрышки: они сами являются непроницаемыми экранами, под которыми могут накапливаться залежи нефти и свободного газа. Газогидратная залежь внизу может контактировать с пластовой подошвенной водой, газовой залежью или непроницаемыми пластами.
Присутствие гидратов в разрезе можно обнаружить стандартными методами каротажа. Гидратсодержащие пласты характеризуются:
- незначительной амплитудой ПС;
- отсутствием или малым значением приращения показаний микроградиент-зонда;
- интенсивностью вторичной a активности, близкой к интенсивности водонасыщенных пластов;
- отсутствием глинистой корки и наличием каверн;
- значительной (в большинстве случаев) величиной rк; повышенной скоростью прохождения акустических волн и др.
В основе разработки газогидратных залежей лежит принцип перевода газа в залежи из гидратного состояния в свободное и отбора его традиционными методами с помощью скважин. Перевести газ из гидратного состояния в свободное можно путем закачки в пласт катализаторов для разложения гидрата; повышения температуры залежи выше температуры разложения гидрата; снижения давления ниже давления разложения гидрата; термохимического, электроакустического и других воздействий на газогидратные залежи.
При вскрытии и разработке газогидратных залежей необходимо иметь в виду их специфические особенности, а именно: резкое увеличение объема газа при переходе его в свободное состояние; постоянство пластового давления, соответствующего определенной изотерме разработки газогидратной залежи; высвобождение больших объемов воды при разложении гидрата и др.
Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой газоконденсат?
2.Что такое газонитрат?
3. Чем характеризуются гидратсодержащие пласты?
4. Из чего состоит стабильный конденсат?
"Новая глава Русь между Востоком и Западом" - тут тоже много полезного для Вас.
Литература
1.Вассоевич Е.Б. Избранные труды. Геохимия органического вещества и происхождение нефти. М.: Наука, 1986. 367с.
2.Основы геологии горючих ископаемых: Учеб. /В.В. Семенович, И.В. Высоцкий, Ю.Н. Корчагина и др. М.: Недра, 1987. 397с.
3. Петров А.А. Углеводороды нефти. М.: наука, 1984.264с.
4. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти. М.: Мир, 1981.501с.
5. Волков В.Н. Основы геологии горючих ископаемых, СПб; 1993г.
