К оглавлению журнала

УДК 553.981.6

© Т. П. Жузе, 1992

О ПРИРОДЕ РЕТРОГРАДНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ ЗАЛЕЖАХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Т. П. ЖУЗЕ (ИГиРГИ)

Известно, что при эксплуатации газоконденсатных залежей УВ, вызывающей в них снижение пластового давления, наблюдается выделение жидких УВ из газа с образованием двухфазных систем. Это явление, названное ретроградным, происходит в интервале между критической температурой пластовой системы и более высокой температурой, называемой крикондетермой.

Теоретически в газоконденсатной системе возможно образование двухфазной области и при повышении в ней температуры при постоянном давлении, находящемся в интервале между критическим давлением системы и более высоким давлением, называемым криконденбаром. Однако в природных условиях такие явления еще не наблюдались.

Газоконденсатные системы, являющиеся растворами жидких УВ в сжатых газах, обнаружены в широком интервале температур и давлений, но в основном они залегают на глубинах, характеризующихся высокими температурами и пластовыми давлениями.

Ранее [2] было высказано предположение о том, что ретроградные явления в газоконденсатных системах обусловлены особенностями закономерностей растворимости жидких УВ в газах при высоких давлениях и температурах. Для доказательства этого положения были приведены изотермы растворимости в метане УВ парафинового и ароматического рядов невысокой молекулярной массы при высоких давлениях и повышенных температурах. В данной работе рассматриваются изотермы растворимости более высокомолекулярных УВ различного состава в других пластовых газах.

Известно, что в составе газов газоконденсатных залежей, помимо метана, входят этан, пропан, бутаны, а также СО2 и азот. Содержание метана в пластовом газе 80–96, пропана 1–3, СО2 – 0,5– 3,5 %, хотя, например, в газе Астраханского газоконденсатного месторождения содержание СО2 оценено в 21,6 % [1],

Изотермы высокомолекулярных УВ в пропане приведены на рис. 1, рис.2 [3, 4], а для растворимости n-С10 в СО2 на рис. 3, которые рассчитаны другим способом [6].

Изотермы растворимости новых рассмотренных систем в пропане и СO2 также показывают зависимость этого процесса от давления и состоят из двух ветвей: снижающейся и возрастающей. Растворение жидких УВ в сжатых газах и газов в жидкостях, как известно, основана на взаимодействии молекул растворяющегося вещества в растворителе. Поэтому изменение вида изотерм растворимости жидких УВ в сжатых газах, наблюдающиеся при повышении давления в системе, очевидно, связано с изменением степени взаимодействия между молекулами жидких УВ и газа. Наиболее отчетливо это проявляется в растворах при высоких давлениях. Зависимость плотности газов от давления выражена сильнее, чем изменение плотности жидкостей от давления. Поэтому картина межмолекулярного взаимодействия в растворах газа значительно сложнее, чем в жидкостях.

Изменение парциального мольного объема (V) метана в системе метилциклопентан метан с повышением в ней давления при постоянной температуре показано на рис. 4 [5]. Изменение степени молекулярного взаимодействия газовых и жидких молекул УВ при высоких давлениях и повышенных температурах лежит в основе ретроградных явлений в газоконденсатных системах.

Рассмотрение ретроградных явлений до сих пор ограничивалось лишь описанием фазовых диаграмм газоконденсатных систем (Г. Р. Гуревич, А. И. Брусиловский, 1984 г.; В. В. Кушниров, 1987 г.; К. С. Уэйлес, 1989 г.). Нами впервые дано теоретическое объяснение ретроградных явлений, возникающих при эксплуатации газоконденсатных залежей УВ.

Накопление большого количества экспериментальных данных по растворимости жидких УВ в пластовых газах позволит судить о типе и молекулярной массе жидких УВ, теряющихся при эксплуатации газоконденсатных залежей без поддержания пластового давления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Гриценко А. И., Островская Т. Д., Юшкин В. Р. Углеводородные конденсаты месторождений природного газа. М.: Недра.– 1983.– С. 6–8.
  2. Жузе Т. П. К теоретическому объяснению ретроградных явлений в пластовых залежах УВ // Геология нефти и газа.– 1991.– № 1.– С. 18–19.
  3. Уэйлес К. С. Фазовые равновесия в химической технологии.– М.: Мир.– 1989.– Т. 2.
  4. Dimitrelis D., Prausnitz J. M. Solubilities of n-octadecan, fenatitren and n-octadecan / fenantren mixsures in Super-critical poropan at 390 and 420 К and Pressure to 60 bar. // Chem. Eng. Data.– 1989.– Vol. 34.– P. 286–291.
  5. Order D., Schneider G. M. / / Berichter Bunsengeselchaft Physic Chemical.– 1969.– Vol. 73.– P. 229–233.
  6. Reamer H. H., Sage В. Н. Phase equilibria in hydrocarbon system. Volumetric and phase behavior of the n-Decane-CO2 system // Chem. Eng. Data.– 1963.– Vol. 8.– N 4.– P. 508–512.

ABSTRACT

This paper presents new data explaining the appearance of retrograde phenomena when exploiting gas-condensate pools. Some data which illustrate the solubility of higher molecular weight hydrocarbons in propane and carbon dioxide within a wide range of pressures and temperatures are considered.

РИС. 1. ИЗОТЕРМЫ РАСТВОРИМОСТИ Н-ОКТАДЕКАНА В ПРОПАНЕ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ И ТЕМПЕРАТУРЕ [3]

РИС. 2. ИЗОТЕРМЫ РАСТВОРИМОСТИ НАФТАЛИНА (1), ГЕКСАДЕКА-НА (2) И ФЕНАНТРЕНА (3) В ПРОПАНЕ ПРИ 127 °С [3]

РИС. 3. ИЗОТЕРМЫ РАСТВОРИМОСТИ Н-ДЕКАНА В СО2 ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИИ И ТЕМПЕРАТУРЕ [6]

РИС. 4. ИЗМЕНЕНИЕ ПАРЦИАЛЬНОГО МОЛЬНОГО ОБЪЕМА МЕТАНА В СИСТЕМЕ МЕТАНМЕТИЛЦИКЛОГЕКСАН ПРИ ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ С РОСТОМ ДАВЛЕНИЙ [5]