Научно-методическое обоснование учета фазовых равновесий при проектировании разработки и эксплуатации месторождений углеводородов

Цель работы – повышение качества и достоверности оценки объемов добываемых углеводородов посредством учета особенностей протекания фазовых переходов при проектировании разработки и эксплуатации месторождений углеводородов.Методы исследования: математическое моделирование, экспериментальные исследования, статистическая обработка.Научная новизна:1. Научно обосновано, что в диапазоне давлений, характерном для эксплуатации систем подготовки скважинной продукции месторождений углеводородов, для расчета констант фазового равновесия применимо совместное решение уравнений Рауля и Дальтона с использованием уравнения Антуана для определения давления насыщенных паров рассматриваемых компонентов. 2. Разработана методика расчета газосодержания, позволившая определить интервалы вариации извлекаемых запасов растворенного газа, меняющиеся при оптимизации давления, температуры и количества ступеней сепарации на стадии подготовки скважинной продукции к транспорту. 3. Разработана методика определения температуры точки росы подготавливаемого попутного нефтяного газа по энергосберегающей технологии в зависимости от его плотности при давлениях до 1 МПа, позволяющая рассчитывать режимы работы и выполнять оценку применимости технологической схемы, обеспечивающего эффективное использование растворенного газа с использованием жидкостно-газовых эжекторов и трехпоточной вихревой трубы.4. Разработана методика разделения объема добываемого попутного нефтяного газа на газ, находящийся в пластовых условиях в свободном состоянии и газ, растворенный в нефти. 5. Разработаны методика расчета объема углеводородного газа, растворенного в пластовой воде, и алгоритм определения количества добываемого попутного газа, растворенного в пластовых условиях в нефти.Теоретическая значимость работы: 1. Установлено и подтверждено экспериментальными данными, что для расчета давления насыщенных паров углеводородов использование уравнение Антуана в совместном решении уравнений Рауля и Дальтона позволяет выполнять расчет констант фазового равновесия при давлениях до 1 МПа.2. Доказана и подтверждена экспериментальными данными возможность определения газосодержания нефти аналитическим методом с использованием алгоритма расчета сепарации и разработанного метода определения констант фазового равновесия.3. Определены факторы, влияющие на параметры подготавливаемого в трехпоточных вихревых трубах попутного нефтяного газа, для предлагаемой технологический схемы подготовки газа разработан методика определения температуры точки росы подготавливаемого попутного нефтяного газа в зависимости от его давления и плотности.4. На основе выполненной модернизации известных методов моделирования начального фазового состояния нефтяных залежей с газовой шапкой и выполненных лабораторных исследований разработана методика разделения количества добываемого попутного нефтяного газа на объемы свободного и растворенного газа.5. Аналитически выявлены и экспериментально подтверждены доказательства влияния растворимости газа в пластовой воде на объем и свойства добываемой скважинной продукции, что позволило разработать методику разделения объема попутного нефтяного газа на газ, растворенный в пластовых условиях в воде и нефти.Практическая значимость:Значительно повышена эффективность работы научно-технических центров при проектировании технологических параметров подготовки нефти и расчете потерь нефти от испарений за счета определения области эффективного применения разработанной методики определения констант фазового равновесия на основе совместного решения уравнений Рауля и Дальтона с использованием уравнения Антуана для расчета давления насыщенных паров. 2. Разработанная методика определения температуры точки росы подготавливаемого попутного нефтяного газа позволяет производить экспресс-оценку применимости разработанной технологии в зависимости от плотности газа, получаемого на ступенях сепарации, и выполнять расчеты технологических показателей работы оборудования.3. Повышена достоверность учета движения запасов и эффективность выявления рисков образования техногенных газовых шапок за счет применения методики определения долей растворенного в нефти и свободно газа в общем объеме добываемого попутного нефтяного газа.4. Разработаны методика расчета газосодержания нефти с использованием предложенного метода определения констант фазового равновесия, и методика оценки изменения газового фактора нефти в зависимости от принятой технологии ее подготовки и расчетный алгоритм определения количества растворенного в воде углеводородного газа, что позволяет значительно повысить качество принятия проектных решений по разработке месторождений. В частости, применение предложенных методик позволило уточнить технологические показатели разработки месторождений ПАО «Сургутнефтегаз» (Западная Сибирь, Республика Саха (Якутия)) и оценить влияние процесса перераспределения легких углеводородных компонентов между водой и нефтью на изменение запасов.