Metodichka po sozd modeli flyuida na primere PVT dizaynera TNavigator

Методические указания по созданию модели флюида на примере PVT
дизайнера TNavigator
1. Исходные данные
Для создания модели пластового флюида необходимо предварительно собрать
имеющиеся фактические данные о его составе и свойствах, а также о термобарических
условиях
залежи
углеводородов.
Исходной
информацией
могут
служить
экспериментальные данные или данные, утвержденные проектным документом, в ином
случае необходим качественный подбор системы-аналога.
В данном руководстве для примера рассмотрен отчет по лабораторным
исследованиям проб пластовых флюидов, отобранных на скважине газоконденсатного
месторождения.
В указанном отчете содержится информация необходимая для создания и
настройки модели пластового флюида:
 на стр. 7, в таблице с результатами промысловых газоконденсатных
исследований скважины имеются данные о пластовых условиях залежи;
 на стр. 52-53 представлены результаты определения состава пластового газа, а
также потенциального содержания компонентов группы C5+ на пластовый газ;
 на стр. 30 представлены результаты определения свойств и узких фракций
пластового флюида;
 на стр. 61 приведены результаты эксперимента контактно-дифференциальной
конденсации и величина коэффициента извлечения конденсата (КИК);
 на стр. 64 представлена таблица с результатами определения критических
параметров пластового газа, в которой приведена величина сверхсжимаемости пластового
газа в пластовых условиях.
Исходная информация обобщена в таблицах 1-3.
После того как исходная информация собрана можно приступить к созданию
модели.
Таблица 1 – Состав и свойства пластового газа
Состав
пластового
Компоненты
газа
% мольн.
N2
2,2641
CO2
0,0223
C1
89,9050
C2
4,6391
C3
1,1233
IC4
0,2521
NC4
0,3792
IC5
0,2157
NC5
0,1654
F1
0,0332000
F2
0,2051000
F3
0,0170000
F4
0,0266000
F5
0,1395000
F6
0,0378000
F7
0,0875000
F8
0,0420000
F9
0,0398000
F10
0,0471000
F11
0,0493000
F12
0,0404000
F13
0,0367000
F14
0,0294000
F15
0,0274000
F16
0,0224000
F17
0,0243000
F18
0,0182000
F19
0,0194000
F20
0,0147000
F21
0,0139000
F22
0,0113000
F23
0,0110000
F24
0,0086000
F25
0,0064000
F26
0,0062000
F27
0,0048000
F28
0,0032000
F29
0,0030000
F30
0,0021000
F31
0,0017000
F32
0,0012000
F33
0,0009700
F34
0,0006800
F35
0,0003800
F36
0,0001400
F37
0,0000400
F38
0,0000110
F39
0,0000028
Молекулярный
вес
Критическая
температура
Критическое
давление
Ацентрический
фактор
г/моль
28,0
44,0
16,0
30,1
44,1
58,1
58,1
72,2
72,2
86,5
91,9
96,2
100,7
105,5
110,3
115,4
120,8
126,2
131,9
137,6
143,4
149,5
155,8
161,9
168,1
174,8
182,0
189,3
196,5
203,9
211,6
219,7
228,0
236,5
245,2
254,1
263,2
272,6
282,3
292,2
302,4
312,9
323,7
334,8
346,1
357,7
369,6
381,9
К
126,2
304,2
190,8
305,3
369,9
408,1
425,2
460,4
469,8
490,7
507,0
519,9
532,2
543,5
554,9
565,5
575,0
584,8
594,6
604,3
614,1
623,7
632,8
642,7
652,8
661,8
670,0
678,5
687,3
696,1
704,6
713,0
721,2
729,4
737,6
745,8
754
762,1
770,2
778,2
786,2
794,1
802
810
817,8
825,7
833,5
841,3
МПа
3,39
7,39
4,63
4,87
4,25
3,65
3,80
3,33
3,37
3,12
3,02
2,95
2,87
2,78
2,70
2,61
2,51
2,42
2,34
2,26
2,19
2,12
2,05
2,00
1,95
1,88
1,81
1,74
1,69
1,63
1,58
1,52
1,47
1,41
1,36
1,31
1,27
1,22
1,18
1,13
1,09
1,05
1,01
0,98
0,94
0,90
0,87
0,84
0,0399
0,2310
0,0104
0,0986
0,1524
0,1846
0,2010
0,2222
0,2538
0,2583
0,2657
0,2719
0,2803
0,2940
0,3071
0,3243
0,3456
0,3653
0,3845
0,4046
0,4241
0,4453
0,4678
0,4874
0,5069
0,5299
0,5554
0,5799
0,6034
0,6273
0,6519
0,6771
0,7027
0,7283
0,7540
0,7797
0,8054
0,8312
0,8571
0,8829
0,9087
0,9345
0,9603
0,9861
1,0123
1,0385
1,0648
1,0913
Средняя
температура
кипения
°C
-195,8
-78,5
-161,5
-88,6
-42,1
-11,7
-0,5
27,9
36,1
52,5
65,0
75,0
85,0
95,0
105,0
115,0
125,0
135,0
145,0
155,0
165,0
175,0
185,0
195,0
205,0
215,0
225,0
235,0
245,0
255,0
265,0
275,0
285,0
295,0
305,0
315,0
325,0
335,0
345,0
355,0
365,0
375,0
385,0
395,0
405,0
415,0
425,0
435,0
Таблица 2 – Свойства пластового газа
Пластовые условия
Pпл, МПа
Tпл, °C
24,77
57,3
Pнк, МПа
ПС5+, г/м3
на ПГ
24,49
67,38
Плотность
стаб. конд.,
кг/м3
731,5
Коэфф.
сверхсжим.
Z (ПГ)
0,8839
КИК
0,780
Таблица 3 – Результаты эксперимента контактно-дифференциальной конденсации
Давление, МПа 24,77 24,49 22,10 20,10 18,10 16,10 14,10 12,10 10,10 8,10 6,10 5,10 4,10 3,10 2,10 1,10 0,40 0,10
Пластовые потери
на пластовый газ
0,00 0,00 4,04 9,65 17,55 23,52 28,79 32,12 34,40 34,58 33,53 32,47 31,24 29,66 27,73 25,28 22,82 19,48
(при ст. усл.),
см3/м3
2. Создание модели пластового флюида
Создание модели пластового флюида заключается в переносе всех имеющихся
фактических данных о пластовом флюиде в PVT-симулятор. Поэтапно рассмотрим
добавление экспериментальных данных в PVT-проект.
1. Перед переносом данных в PVT-проект необходимо проверить текущую
конфигурацию
единиц
измерения
и
установленные
величины
стандартных
термобарических условий (Pст, Tст), при необходимости внести корректировки.
2. Добавим в проект PVT-симулятора данные о составе пластового газа,
представленные в таблице 1.
Стандартные компоненты такие как N2, CO2, C1H4-C5H12, добавляются из
библиотеки PVT-симулятора. Углеводороды группы C6+, разбитые на фракции по
температуре кипения, задаются как пользовательские компоненты с указанием
молекулярной массы и относительной плотности фракций. На основе данных о
молекулярном весе и относительной плотности, программа выполняет корреляционный
расчет свойств и критических параметров пользовательских компонентов. После того как
программа выполнит расчет свойств и критических параметров фракций, рекомендуется в
таблице с заданным составом пластового газа провести замену расчетных значений
критического давления, критической температуры, ацентрического фактора и температуры
кипения пользовательских компонентов фактическими, взятыми из лабораторного отчета
(таблица 1, рисунок 1).
После того как заданы все компоненты пластового газа и их свойства, задаются
концентрации компонентов (в рассматриваемом случае концентрации компонентов заданы
в % мольн.)
3. Важно задать фактическое значение пластовой температуры (рисунок 1).
4. Перейдем к добавлению в проект результатов измерений, на которые в
дальнейшем будет производиться настройка модели. Поочередно зададим в проекте
эксперименты: давление насыщения, CVD, Separator test.
Давление насыщения
Создадим в проекте эксперимент со значением давления начала конденсации из
таблицы 2. Окно создания эксперимента представлено на рисунке 2.
Рисунок 1 – Окно PVT дизайнера с заданным составом пластового газа
Рисунок 2 – Создание эксперимента Давление насыщения
CVD
Создадим эксперимент CVD (дифференциальной конденсации), используя данные,
представленные в таблице 3. Важно заметить, что в отчете по лабораторным
исследованиям, полученные в ходе эксперимента значения пластовых потерь конденсата на
пластовый газ приведены в см3/м3 при стандартных условиях, а в PVT дизайнере выпадение
жидкости необходимо указать в % при пластовой температуре. Перед тем как добавить
результаты эксперимента в проект, необходимо пересчитать значения пластовых потерь
конденсата 𝑉см3 /м3 по формуле:
𝑃пл 𝑇ст
6
ст 𝑇пл 𝑍∙10
𝑉𝐶𝑉𝐷 = 𝑉см3 /м3 𝑃
∙ 100,
где 𝑉𝐶𝑉𝐷 – относительный объем выпавшего конденсата, %;
𝑃пл – пластовое давление, МПа;
𝑇ст – стандартная температура, К;
𝑃ст – стандартное давление, МПа;
𝑇пл – пластовая температура, К;
𝑍 – коэффициент сверхсжимаемости пластового газа, безразмерный.
Результаты пересчета пластовых потерь конденсата представлены в таблице 4.
Таблица 4 – Пластовые потери конденсата, выраженные в %
Давление, Мпа
Относительный объем
выпавшего конденсата, %
24,77 24,49 22,10 20,10 18,10 16,10 14,10 12,10 10,10 8,10 6,10 5,10 4,10 3,10 2,10 1,10 0,40 0,10
0,00 0,00 0,10 0,24 0,43 0,58 0,71 0,79 0,84 0,85 0,82 0,80 0,77 0,73 0,68 0,62 0,56 0,48
Дополнительно в качестве контролирующего параметра (параметра, на который в
дальнейшем будет производиться настройка модели) зададим в эксперименте CVD
значение сверхсжимаемости пластового газа. На рисунках 3 и 4 представлено окно создания
эксперимента CVD.
Рисунок 3 – Создание эксперимента CVD. Задание кривой потерь конденсата
Рисунок 4 – Создание эксперимента CVD. Задание коэффициента сверхсжимаемости
пластового газа
Separator test
Separator test задается исходя из общих принципов сепарации пластового газа: для
качественного разделения смеси необходимо несколько ступеней (от 3 до 7 ступеней), часто
применяется низкотемпературная сепарация, можно ориентироваться на промысловые
условия сепарации (условия, установленные при выполнении промысловых исследований)
для выбора термобарических условий первых ступеней. Позже, при настройке модели
можно менять условия сепарации, подбирая оптимальный вариант.
Создадим эксперимент Separator test и укажем в этом эксперименте плотность
стабильного конденсата в качестве контрольного параметра (рисунок 5).
Рисунок 5 – Создание эксперимента Separator test
5. После
переноса
результатов
измерений
в
проект,
«присоединим»
экспериментальные данные к составу пластового газа (рисунки 6 – 8). Важно заметить, в
окне настройки эксперимента Separator test концентрации компонентов в составе
пластового газа указаны с пересчетом из % мольн. в массовую доли 1 моля вещества.
Рисунок 6 – Окно настройки эксперимента Давление насыщения
Рисунок 7 – Окно настройки эксперимента CVD
Рисунок 8 – Окно настройки эксперимента Separator test
Экспериментальные данные перенесены в проект PVT дизайнера и «прикреплены»
к модели пластового флюида, которую теперь необходимо настроить на заданные
фактические значения контролирующих параметров.
3. Адаптация модели пластового флюида
Для адаптации модели в PVT дизайнере TNavigator необходимо самостоятельно
выбрать параметры смеси, которые будут использованы как переменные в адаптации
экспериментов. Обычно в качестве переменных назначаются свойства фракций группы C6+
такие как: критическое давление, критическая температура, ацентрический фактор,
вязкость, коэффициенты парного взаимодействия компонентов. Настройку модели можно
выполнять по очереди на каждый эксперимент или на несколько экспериментов
одновременно. Важно следить за тем, чтобы после каждого этапа адаптации свойства смеси
в целом оставались физичными.
Начинать адаптацию модели следует с выбора уравнения состояния, с которым
расчетные значения контрольных параметров будут наиболее близки к фактическим.
Выбор уравнения осуществляется методом перебора – необходимо выбрать уравнение из
списка доступных, сравнить расчетные значения контрольных параметров с фактическими,
выбрать следующее уравнение и т.д. В рассматриваемом случае наиболее подходящим
является модифицированное уравнение Пенга-Робинсона с функцией корректировки
объема Peneloux (T).
Для адаптации модели может быть удобно разделить эксперимент на два и более,
если в нем задано несколько контролирующих параметров. Разделение эксперимента
производится путём создания копии эксперимента и сохранения в ней конкретной части
данных. Так, например, в рассматриваемом случае, эксперимент CVD содержит кривую
потерь конденсата и данные о сверхсжимаемости пластового газа. Разделим эксперимент
CVD на 2, чтобы иметь возможность включать указанные контролирующие параметры в
адаптацию отдельно друг от друга. В одной из копий эксперимента CVD сохраним данные
о результатах контактно-дифференциальной конденсации (кривую потерь конденсата), а в
другой копии – фактическое значение сверхсжимаемости пластового газа. При этом
фактическое значение сверхсжимаемости
перенесём
в колонку
«Относительный
коэффициент сверхсжимаемости газа» поскольку для модели выбрано уравнение состояния
с корректировкой объема Peneloux (T) (рисунок 9).
Рисунок 9 – Окно настройки эксперимента Separator test