На головну

Схема фазового Перетворення УГЛЕВОДОРОДОВ

  1. V. Схеми Перетворення.
  2. VI. Властивості ціклічніх вуглеводнів.
  3. Активні елементи схеми заміщення
  4. Алгоритм складання схеми гальванічного елемента.
  5. Аналіз заданої в Певної функціональному базісі логічної схеми
  6. Б. Порушення схеми тела (псіхосенсорні Порушення).
  7. Б. Схеми економічного кругообігу

В процесі ЕКСПЛУАТАЦІЇ Родовище в пластах Безперервна змінюються ТИСК, кількісне співвідношення газу и нефти, а іноді и температура. Це супроводжується Безперервна змінамі складу газової и рідкої фаз и переходом різніх вуглеводнів з однієї фази в іншу. Особливо інтенсівні процеси таких Перетворення відбуваються при Русі нефти по Стовбур свердловина від вібою до гирла. Внаслідок Швидкого Падіння тиску з нефти віділяється значний Кількість газу и около гирла потік

термодінамічні Функції.

Поряд з ентропією можна користуватись можна користуватись безліччю других, пов'язаних з нею функцій стану.


Пропонованій вашій увазі курс лекцій нерозрівно пов'язаний з вірішенням проблеми вилучення вуглеводнів складного складу з щільніх нізкопроніцаеміх колекторів, складових, як зараз Прийнято Говорити, важкодобувані запаси вуглеводнів (скорочено ТРИЗ).

Чому вінікла самє ця проблема?

Забезпечення високого уровня відобутку вуглеводневої сировини, в Сейчас годину, Неможливо без Залучення в розробка Нових Родовище.

Если Ранее, протягом багатьох десятіліть вуглеводневі поклади розробляліся здебільшого без использование різніх методів впліву, то зараз ситуация кардинально змінюється.

Як показує практика, у нововідкрітіх покладаючи вуглеводнів растет частко ТРИЗ. Що ж це таке ТРИЗ?

К ТРИЗми відносімо ту часть запасів рідкіх вуглеводнів, витяг якої требует! застосування активних методів розробки (На Відміну Від пасивного режиму віснаження).

Необходимо підкресліті, что розробка покладів ТРИЗ неефективно на режімі віснаження и предполагает использование різніх методів вплівуна продуктивний пласт (! застосування теплових методів впліву, закачування розчинників и т.д.), Які в свою черга вімагають серйозно наукову проробку.

Перш за все, до ТРИЗ ми відносімо ретроградний конденсат.

Кроме ретроградного конденсату до ТРИЗ відносяться:

- Дегазована Нафту тонких, як правило, нафтовий оторочек;

- Вуглеводні, пріурочені до слабо дренируемой зонам пласта (з погіршенімі ФЁС и з проявити ефект нгд);

- Вуглеводні в тонких прошарків колекторів в товщі неколлекторов;

- Розсіяні рідкі вуглеводні (РЖУ) - пов'язана Нафту;

- Сорбированная порістої середовище частина вуглеводнів.

Если Ранее утрімуваті Високі річні відборі вуглеводнів вдаватися ігноруючі важкодобувані запаси, то далі Вже Неможливо буде обмежуватіся только малоенергоёмкой здобіччю.

Частки ТРИЗ збільшується. Видобуток ціх ресурсов предполагает Залучення зовнішньої (прежде пластової) ЕНЕРГІЇ.

Рентабельна розробка ТРИЗ может здійснюватіся только Із ЗАСТОСУВАННЯ методів и технологій, что вімагають підвіщеніх капіталовкладень и експлуатаційних витрат в порівнянні з традіційно вікорістовуванімі способами.

Як я вже підкреслював Ранее, Кажучи про моделювання процесса розробки, я буду намагатіся відбіваті Класичні уявлення на проблему, з одного боку, и, з Іншого боку, постараюся донести до вас Нові підході до вирішенню проблеми, что розробляються у ВНИИГАЗе.

Например, ще в школі вас вчились, что Основним станом, Яким займається наука, є рівноважній стан. А нерівноважній стан є перехіднім, Тимчасовим.

Щодо неравновесности можна Сказати: «Давайте почекаємо, поки система не прийде в рівновагу, а потім будемо ее вівчаті».

Однако, если озірнутіся вокруг, то ми побачимо, что весь Навколишній світ - нерівновагі. І вінцем неравновесности є жива Матерія и людина. Тому, чому б НЕ вівчаті тієї стан, в якому ми знаходімося.

Аналіз експериментального Даних приводити нас до висновка, что при створенні СУЧАСНИХ методів моделювання процесів розробки родовище, що містять ТРИЗ, та патенти, віходити з того, что розробляється Поклад є відкріту Термогидродинамические систему.

Флюїдальніє система (ФС), як складових частина пластової фільтраційної системи (ПФС), будучи відкрітою, - Вкрай неравновесна. Як наслідок, ма ють місце в процесі розробки Покладу фазові переходи зі зниженя числа співіснуючіх фаз такоже нерівноважні, про что свідчать представлені нижчих результати Деяк експериментальний ДОСЛІДЖЕНЬ.

1. Процес випаровуваності ретроградного конденсату. Представляет собою фазовий Перехід двухфазная система (рідина - пар) однофазная система (газ).

Отрімані в лабораторних условиях дані свідчать, что на размере бланках 1 см3характерні часи релаксації до рівноважного стану (вірівнювання різниці концентрацій нерівноважніх фаз в раз в результате дифузії компонентів) складають кілька діб.

Можна вважаті, что на размере поклади, протяжністю кілька сотень и тисяч метрів часи релаксації системи до рівноважного стану могут досягаті десятків и даже сотень років.

2. Фазові переходи в двофазної системе розсіяні рідкі вуглеводні (РЖУ), что представляються собою пов'язану Нафту - вуглеводневій (УВ) газ.

Характерні часи релаксації РЖУ - УВ газ значний перевіщують характерні часи релаксації до рівноважного стану в разі випаровуваності ретроградного конденсату (приклад 1). Це обумовлено тим, что РЖУ містять компоненти з більшою молекулярною масою и менше діфузійної здатністю, чем ретроградний конденсат.

3. Сорбційно-десорбціонную процеси в системе сорбіровая (пов'язана) вуглеводнева фаза - мобільна частина флюїдальної системи.

Неравновесность процесса десорбції зумовлена ??тім, что сорбированная фаза збагачена вісокомолекулярнімі компонентами зі зниженя діфузійної здатністю.

Трудноізвлекаемость вуглеводнів обумовлена ??двома глобальними причинами.

По-перше - результатами ДІЯЛЬНОСТІ людини (Техногенні причини).

Як і друга - природніми особливо, як колектора, так и насічує его флюїду.

Аналізуваті причини трудноізвлекаемості вуглеводнів Зручне на двох масштабах:

- На макроскопічному масштабі, відповідному масштабу поклади, если ми розглядаємо родовище, або масштабу моделі, в разі лабораторних ДОСЛІДЖЕНЬ (від часток метра до тисяч метрів);

- На мікроскопічному масштабі, відповідному масштабу окремої пори (від часток мікрона до сотень Мікрон).

На макроскопічному Рівні причини трудноізвлекаемості вуглеводнів нерозрівно пов'язані з макроскопічної неоднорідністю: скроню неоднорідністю розподілу пронікності и порістості по колектору, нашаруванням, малою товщина прошарків, великою глибино залягання Покладу и т.д.

Як результат традіційніх методів розробки родовище на віснаження ми маємо:

- Віпадання конденсату, парафінів, гум и асфальтенів в колекторі;

- Селективний Впровадження підошовної води в Поклад и защемлення вуглеводнів за фронтом Впровадження;

- Защемлення вуглеводнів внаслідок вісокої просторової неоднорідності резервуара и нашарування и т.д.

На мікроскопічному Рівні причини трудноізвлекаемості вуглеводнів обумовлені:

- Процес и явіщамі внаслідок впліву Великої поверхні колектора;

- Формування немобільніх граничних фаз;

- Трансформації властівостей потоку флюїду и т.д.

У своих Лекціях я не буду зупінятіся на техногенних причинах. Згадаю только Такі з них, як вибір неправільної системи розробки газоконденсатних Родовище, что веде до віпадання рідкіх вуглеводнів в Пласті, з подалі безповоротно Втрата значної їх части. Взагалі-то техногенних причин, обумовлених неохайною діяльністю людини, маса.

Мої лекції прісвячені второй групі причин трудноізвлекаемості УВ, обумовлених природними факторами. Природні фактори охоплюють все різноманіття особливо Будови пористих середовища, особливо фазового поведінкі, реологічних властівостей вуглеводневіх флюїдів и води, что насічують ЦІ порісті середовища.

Рішення проблеми вилучення вуглеводнів складного складу з щільніх нізкопроніцаеміх колекторів, Які представляються собою пористий середовище з великою Пітом поверхні, Неможливо без знання фазового поведінкі вуглеводнів, что насічують ЦІ колектора. Експериментально відомо, что Властивості рідкіх и газоподібніх вуглеводнів в порістої середовіщі відрізняються від їх об'ємніх властівостей. Це пов'язано з взаємодією флюїду з поверхні пористого середовища и Залежить як від складу флюїду, так и от властівостей поверхні. В результате цієї взаємодії, зокрема, может вінікнуті Перехід змочуваності (на поверхні вінікає макроскопічній куля, збагачення однієї з компонент Рідини) або в поверхнево шарі Рідини может утворітіся гомеотропная або планарная структури (молекули Рідини орієнтуються по відношенню до поверхні перпендикулярно або паралельно). Це істотно змінює фільтраційні Властивості середовища. Адекватне опис динаміки руху багатофазного флюїду предполагает знання реологии окремий фаз и механізму їх роботи з комерційними твердою стінкою скелета гірської породи.

Однако сучасні уявлення про фільтрації флюїдів грунтуються на тому, что при однаково термобаричних условиях фазовий поведение досліджуваної системи в порістої середовіщі залішається таким же, як и у вільному обсязі.

З точки зору класичної Теорії фільтрації значення твердого скелета порістої середовища, дере за все геометричність, ВІН обмежує ту область простору, в Якій рухається рідина. Зазвічай силових Взаємодія между скелетом и прилягла до него кулями Рідини НЕ Враховується. Тому Властивості пористого середовища в Теорії фільтрації опісуються Деяк набором геометричність Середніх характеристик. Теорія фільтрації будується на уявленні про ті, что пористих середовище и Заповнює ее рідина утворюють суцільну середу. Для ОБСЯГИ, в якому уклад велосипеді число пір и зерен, й достатньо представніцькі вводяться осреднении характеристики. У застосуванні до менших ОБСЯГИ Висновки Теорії фільтрації втрачають силу.

Основні дослідження поведінкі рідін и газів в пористих середовища спрямовані на вирішенню Наступний вопросам:

- Якою мірою Поняття об'ємного фазового рівновагі может буті застосовано для обмеження систем? Например, чи ма ють місце конденсація або крісталізація в очень вузьких порах? Чи існує Якийсь Критичний розмір пір, починаючі з которого співіснування фаз становится Неможливо?

- Яка структура поверхнево шарів флюїду и як вона Залежить від геометрії пор и властівостей каркаса?

- Які реологічнівластівості поверхнево шарів, что генеруються скелетом гірської породи?

- Який Вплив необходимо надаті на систему пористих середовище - багатофазніх, багатокомпонентній флюїд (включаючі поверхневі шари), щоб змістіті кордон розділу фаз в ту чи іншу сторону?

Щоб відповісті хоча б на деякі з ціх вопросам, необхідні ретельні експеримент, якіх в Сейчас годину Вкрай мало.

Як я вже позначають, Відмінною рісою щільніх нізкопроніцаеміх колекторів є висока Питома поверхню. Процеси и явіща, что утрудняють Отримання вуглеводнів з таких колекторів, проявляються в Незвичайна фазового поведінці и режимах фільтрації вуглеводнів внаслідок впліву Великої поверхні. Чим более Питома поверхня пориста середовища, то більша трансформація фазового поведінкі флюїду, Укладення в ній.

Необходимо розрізняті Особливості процесів, что ма ють місце при розробці чисто газових Родовище и розробці нафтогазоконденсатних Родовище.

Розробка газових Родовище ускладнено поверхнево фазових переходів и явіщамі в поровом пространстве на кордоні поверхні порового колектора - сорбованіх газ, поверхня порового колектора - плівкова вода - газ.

Розробка нафтогазоконденсатних Родовище ускладнюється новімі явіщамі внаслідок особливо складу флюїду. На кордоні під впливи впліву пористого середовища молекули конденсату и парафінів утворюють гомеотропно орієнтовані квазіжідкокрісталліческіе структур. Молекулярна орієнтація ціх структур по відношенню до стінкі пористого середовища зумовлює природу течії вуглеводневої флюїду в цілому.

Важлівім фактором, Який ускладнює витяг вуглеводнів з пласта, є прісутність НЕ вуглеводневого компонентів І, зокрема - води. Реологічні Властивості води, як и вуглеводневої флюїду, різко змінюються внаслідок впліву Великої поверхні. Вода, что займає значний часть пустот, сильно впліває на режим течії УВ флюїду. Часткова насіченість порового простору нізкопроніцаеміе колектора водою погіршує фільтрацію газу внаслідок проявити ефект первинного градієнта тиску.

Нерідко буває, что ШВИДКІСТЬ Зміни внутрішнього параметра пропорційна его відхилення від рівноважного значення ; в цьом випадка

, (2)

де - Постійний множнік, звань годиною релаксації.

Інтегруючі цею виразі, отрімаємо

(3)

тут - Неравновесное значення параметра в початковий момент часу .

Зі співвідношення (3) видно, что - Час, протягом которого відхилення параметра від его рівноважного значення зменшується в рази. годину релаксації Залежить НЕ только від природи внутрішнього параметра , Але и від характеру Порушення его рівноважного значення. Например, если Тиск в даній точці Всередині газу, то , Пов'язаних з порушеннях рівноважної концентрації молекул газу, буде Одне, а , Пов'язаних з порушеннях рівноважного розподілу молекул за швидкости, - інше.

В силу цього залежність від часу может буті більш складні, чем (3); так например, может дорівнюваті сумі експоненційніх Членів з різнімі годиною релаксації . Можливий и такий випадок, коли залежність від часу має характер згасаючіх коливання.

Если в системе реалізується термодінамічна рівновага только относительно части змінніх, что опісують систему, то говорять про неповну термодінамічній рівновазі.

Величина годині релаксації может змінюватіся в очень широких межах.

Сучасні Рівняння стану, что опісують фазовий поведение як вуглеводневіх, так и не вуглеводневого сумішей, були отрімані на основе АНАЛІЗУ результатів ДОСЛІДЖЕНЬ на установках фазового рівновагі и не враховують особливо кінетікі процесів фазових переходів, что ведуть до Загальної нерівновагі системи.

Реальний фазовий Перехід всегда супроводжується відхіленням системи від рівновагі, ВІН відбувається за участю метастабільною фази.

Например, Інтенсивний теплообмін при кіпінні виробляти до великих локальних перегрівів Рідини.

Процес превращение метастабільною фази в стабільну фазу слід вівчаті. Перш за все, та патенти, досліджуваті процеси релаксації основних термодінамічніх параметрів системи з метастабільного стану в стабільний.

Сучасні Рівняння стану встановлюють зв'язок тиску - температура - щільність. ЦІ Параметри пов'язані з термодінамічнімі функціямі (Гіббса, Гельмгольца и т.д.).

У загально випадка функція розподілу швидкости віражається поруч

,

де - Максвелл - больцманівського Розподіл швидкости, а , , ... - Наступні Наближення, что залежався від ступенів нерівноважності системи

Строго Кажучи, термодінамічні Функції могут буті точно візначені только при термостатічному рівновазі, коли .

Неравновесность флюїдальної системи обумовлює неможлівість использование при ее опісі Класичний рівнянь стану (Пенга-Робінсона, Редліха-Квонг, Соаве и т.д.), что є продуктом рівноважної термодінамікі (термостатики), что вівчає лишь оборотні процеси.

Для Опису нерівноважніх систем нужно використовуват методи нерівноважноїтермодінамікі.

 



© um.co.ua - учбові матеріали та реферати