Melléklet 4. Telep fluidumok viselkedésének alapjai 4.1. Olajtelepek A nyersolaj fizikai tulajdonságok és kémiai összetétel alapján igen széles tartományt fednek le, ezért célszerű őket csoportosítani, ami általában az alábbi főbb csoportokat takarja: -
Ordinary Black Oil- „Hagyományos fekete olaj”:
1. ábra Hagyományos „fekete” olaj (forrás: T.Ahmed:Reservoir Engineering Handbook)
A hagyományos fekete olaj egy jellemző nyomás-hőmérséklet fázisdiagramját a 4es ábra mutatja. Fontos megjegyezni, hogy az izovol görbék közel egyenlő távolságra helyezkednek el egymástól, azaz a nyomáscsökkenés és a kivált gáz mennyisége között egyenes arányosság áll fent, vagyis közel lineáris zsugorodási görbe jellemző erre az olaj típusra, kivéve a kis nyomások tartományát. Hagyományos fekete olajra jellemző termelési gáz-olaj viszony (GOR) 200 és 700 scf/STB közötti tartományban van, még a relatív sűrűségére (γo) 0,825-0,966 (15°40° API) közötti érték jellemző, színe barnától a sötétzöldig változhat.
-
Low-shrinkage crude oil- Kis zsugorodású nyersolaj:
A 5-ös ábra egy kis zsugorodású nyersolajra jellemző nyomás-hőmérséklet diagramot mutat. Itt a harmatpont görbe közelében az izovolok összesűrűsödnek. A harmatponti görbe közelében egységnyi nyomásesés hatására nagyobb mértékű a gázkiválás, mint a buborékponti vonal közelében, azaz a zsugorodási nem lineáris. További jellemzői ennek a nyersolajfajtának, hogy teleptérfogati tényezője (Bo) kisebb mint 1,2 bbl/STB, gáz-olaj viszony (GOR) kisebb, mint 200 scf/STB, relatív sűrűsége (γo) nagyobb mint 0,85 ( < 35°API), színe pedig nagyon sötét, szinte fekete.
2. ábra Kiszsugorodású olajtelep (forrás: T.Ahmed: Reservoir Engineering Handbook)
-
High-shrinkage (Volatile ) crude Oil- Nagy zsugorodású ( illékony) nyersolaj: Az illékony olaj egy jellemző nyomás-hőmérséklet diagramját mutatja az 6-os ábra. Ennek a fajta olajnak a sajátossága, hogy az izovolok közti távolság a buborékponti vonal közelében kicsi, ezzel szemben alacsony nyomáson a köztük lévő távolságok nagyobbak. A buborékponthoz közel kis nyomáscsökkenés hatására, nagy gázkiválás lesz jellemző. Az olaj teleptérfogati tényezője Bo < 2 bbl/STB, a gáz olaj viszony (GOR) 2000-3200 scf/STB között van, az olaj relatív sűrűségére (γo) 0,759-0,802 ( 45°-55° API) közötti érték jellemző, ami a termelés előrehaladtával csökken, színe pedig zöldtől a narancssárgáig változhat.
3. ábra Nagy zsugorodású olajtelep (forrás: T.Ahmed: Reservoir Engineering Handbook)
-
Near-critical crude oil- „Közel kritikus nyersolaj”: Ha a tároló T hőmérséklete megközelíti a szénhidrogén rendszer Tc kritikus hőmérsékletét, akkor beszélünk közel kritikus nyersolajról. Mivel az összes izovol a kritikus pontba fut össze, így egy izotermikus nyomásesés azt eredményezheti, hogy
a
buborékponton
a
pórustérfogat
100%-át
kitöltő
nyersolaj
úgy
összezsugorodik, hogy a buborékponti nyomástól 10-50 psi-jal alacsonyabb nyomáson már csak a pórustérfogat 55%-át fogja kitölteni. Az olajra továbbá jellemző a magas gáz-olaj viszony (GOR) > 3000 scf/STB, teleptérfogati tényezője (Bo) 2,0 bbl/STB vagy nagyobb. 4.2. Gáztelepek
-
Retrográd gáz-kondenzátum tároló: Ha a tároló T hőmérséklete a tárolt fluidum Tc kritikus hőmérséklete és Tct krikondenterm hőmérséklete között van, akkor retrográd gáz-kondenzátum tárolóról beszélünk. A 7-es ábra a retrográd rendszer egy tipikus fázis diagramját mutatja.
4. ábra Retrográd gáz-kondenzátum tároló (forrás: T.Ahmed: Reservoir Engineering Handbook)
A tároló kezdeti nyomása (1-es pont) a felső harmatponti nyomásnál ( 2-es pont) nagyobb, itt a rendszer egyfázisú. A nyomás a termelés során izotermikusan csökken az 1-es és 2-es pont között, a harmatpontot elérve a könnyű és nehéz komponensek elkülönülnek egymástól, az azonos típusú molekulák között fellépő vonzó kölcsönhatás miatt. A vonzó kölcsönhatás a nehéz komponensek között erősebb, ezért csapadék kezd kondenzálódni. Ez a retrográd kondenzáció addig folytatódik a csökkenő nyomással, amíg a folyadék kicsapódás el nem éri a maximumát a 3-as pontban. Ha a nyomást tovább csökkentjük, a nehéz komponensek vaporizációja indul meg, amely az alsó harmatpontig tart, amíg a teljes folyadék gázzá nem alakul. További fizikai jellemzői ennek a csoportnak, hogy a gáz-olaj viszony (GOR) 8000-70000 scf/STB között van, amely a termelés során folyamatosan növekszik, a kondenzátum relatív sűrűsége (γo) nagyobb mint 50°API, a folyadék víztiszta vagy gyengén színezett.
-
Közel kritikus gáz-kondenzátum tároló: Amikor a tároló hőmérséklete a kritikus hőmérséklethez közel van, akkor közel kritikus gáz-kondenzátum tárolóról beszélünk. Nézzük a 8-as ábrát, ami egy tipikus fázis diagramját mutatja a közel kritikus gáz-kondenzátumnak. Jól látszik, hogy minden izovol a kritikus ponthoz konvergál, ahogy a nyomást izotermikusan csökkentjük egészen a 2-es pontig, ott a kivált folyadék mennyiség eléri a maximumát, további nyomáscsökkenés hatására a folyadék gázzá alakul.
5. ábra Közel kritikus gáz-kondenzátum tároló (forrás: T.Ahmed: Reservoir Engineering Handbook)
-
Nedves gáztároló: Ebben az esetben a tároló hőmérséklete felülmúlja, a szénhidrogén rendszer legmagasabb hőmérsékletét a krikondentermet.
6. ábra Nedves gáz fázis diagram (forrás:T.Ahmed: Reservoir Engieneering Handbook)
A 9-es ábra a nedves gáz egy jellemző fázis diagramját mutatja. A tároló izotermikus termeltetését az A-B vonal mutatja, amely alatt tárolt folyadék mindvégig gőz fázisban marad. Ahogy a termelt gáz a felszín felé áramlik a nyomása és hőmérséklete csökken. Ha a gáz belép a kétfázisú tartományba, a gázból folyadék kondenzálódik, amit a felszínen szeparátorral választanak le. Jellemző tulajdonságai a nedves gáznak, hogy a gáz-olaj viszony (GOR) 60000 és 100000 scf/STB között van, az olaj relatív sűrűsége (γo) nagyobb, mint 60°API, a folyadék víztiszta színű.
-
Száraz gáztárolók: Akkor beszélünk ilyen típusú tárolóról, ha a szénhidrogén keverék, mint a tárolóban mind a felszínen gáz halmazállapotban van jelen. A gázhoz egyedül csak a víz kapcsolódhat, mint folyadék. A száraz gázokra jellemző fázis diagramot a 10-es ábra mutatja. A rendszer fizikai jellemzője, hogy a gáz-olaj viszony ( GOR) általában nagyobb mint 100000 scf/STB. A keverék normál körülmények között sem alkot folyadékot, mivel nagy a kinetikus energiája, a molekulák közti vonzó kölcsönhatás pedig kicsi.
7. ábra Száraz gáz tároló (forrás: T-Ahmed: Reservoir Engineering Handbook)
5. Földgázok tulajdonságai 5.2.2 Állapotegyenletek Kétállandós módosított állapotegyenlet: Shmidt and Wenzel: P
n R T V b
The Redlich-Kwong állapotegyenlet:
a V u b V w b 2
2
[5-1]
P
n R T a V b V V b T 0,5
[5-2]
R 2 Tc2,5 a 0,42747 Pc
[5-3]
b 0,08664
R Tc Pc
[5-4]
Soave módosítás, Soave-Redlich-Kwong állapotegyenlet: α dimenziónélküli korrekciós tényező bevezetése
P
n R T a V b V V b
R 2 Tc2 a 0,42747 Pc
[5-5]
[5-6]
1 m 1 Tr0,5
[5-7]
m 0,480 1,575 0,176 2
[5-8]
2
ω acentric tényező Peng-Robinson állapotegyenlet:
P
n R T a V b V V b b V b
R 2 Tc2 a 0,45724 Pc
b 0,07780
R Tc Pc
[5-10]
[5-11]
1 m 1 Tr0,5
[5-12]
m 0,3476 1,5423 0,2699 2
[5-13]
2
Összetett állapotegyenletek:
[5-9]
Beattie-Bridgemann állapotegyenlet:
P
n R T (1 C ) A (V B) 2 2 V V
[5-14]
Ahol: -
a ) V b B B0 (1 ) V c C V T 3 A A0 (1
Benedict-Webb-Rubin állapotegyenlet: C P R T B0 R T A0 02 2 b R T a 3 T
a 6 c 3
1 2 exp 2 T2
[5-15]
9. Számítás Standing mélység nyomás (m) (bar) 0 41
Vasquez mélység nyomás (m) (bar) 0 41
225.5
58.51
225.5
57.71
451
75.95
451
75.44
676.4
93.26
676.4
93.1
901.9
110.45
901.9
110.71
1127.4
127.54
1127.4
128.26
1352.9
144.52
1352.9
145.77
1653.5
167.02
1653.5
169.05
1879
183.81
1879
186.47
2104.5
200.55
2104.5
203.87
2329.9
217.26
2329.9
221.27
Glaso mélység nyomás (m) (bar) 0 41
Petrosky-Farshad mélység nyomás (m) (bar) 0 41
225.5
58.82
225.5
58.39
451
76.68
451
76.66
676.4
94.46
676.4
92.82
901.9
112.16
901.9
109.87
1127.4
129.79
1127.4
126.83
1352.9
147.34
1352.9
143.69
1653.5
170.65
1653.5
166.05
1879
188.07
1879
1825.75
2104.5
205.76
2104.5
199.41
2329.9
222.83 2329.9 1-4. táblázat (a Szerző saját szerkesztése)
Standing mélység nyomás (m) (bar) 0 54
216.05
Vasquez-Beggs mélység nyomás (m) (bar) 0 54
150
65.81
150
65.87
375
83.41
375
83.59
600
100.88
600
101.23
825
118.22
825
118.79
1050
135.43
1050
136.27
1275
152.52
1275
153.67
1500
169.5
1500
171.02
1725
186.37
1725
188.29
1950
203.14
1950
205.52
2175
219.83
2175
222.7
2400
236.46
2400
239.84
2625
253.06
2625
256.97
Glaso
Petrosky-Farshad mélység nyomás (m) (bar) 0 54
mélység (m) 0
nyomás (bar) 54
150
66.04
150
65.68
375
84.04
375
83.12
600
101.94
600
100.46
825
119.77
825
117.71
1050
137.51
1050
134.86
1275
155.17
1275
151.92
1500
172.75
1500
168.91
1725
190.26
1725
185.81
1950
207.71
1950
202.65
2175
225.09
2175
219.43
2400
242.44
2400
236.17
2625
259.76
2625
252.89
5-8.táblázat ( a Szerző saját szerkesztése) Standing mélység nyomás (m) (bar) 0 41
Vasquez mélység nyomás (m) (bar) 0 41
225.5
58.78
225.5
58.59
451
77
451
76.7
676.4
94.88
676.4
94.5
901.9
112.43
901.9
112.01
1127.4
129.69
1127.4
129.26
1352.9
146.67
1352.9
146.28
1653.5
168.94
1653.5
168.64
1879
185.41
1879
185.21
2104.5
201.75
2104.5
201.67
2329.9
218.01
2329.9
218.06
Glaso mélység nyomás (m) (bar) 0 41
Petrosky-Farshad mélység nyomás (m) (bar) 0 41
225.5
58.21
225.5
59.23
451
76.11
451
77.15
676.4
93.8
676.4
94.8
901.9
111.28
901.9
112.22
1127.4
128.54
1127.4
129.42
1352.9
145.6
1352.9
146.42
1653.5
168.09
1653.5
168.81
1879
184.8
1879
185.44
2104.5
201.4
2104.5
201.97
2329.9 217.95 2329.9 9-12. táblázat (a Szerző saját szerkesztés)
218.45
Standing mélység nyomás (m) (bar) 0 54
Vasquez-Beggs mélység nyomás (m) (bar) 0 54
150
65.68
150
65.6
375
83.08
375
82.88
600
100.35
600
100.06
825
117.48
825
117.12
1050
134.48
1050
134.08
1275
151.36
1275
150.94
1500
168.12
1500
167.71
1725
184.78
1725
184.39
1950
201.34
1950
201
2175
217.81
2175
217.55
2400
234.23
2400
234.06
2625
250.61
2625
250.54
Glaso mélység nyomás (m) (bar) 0 54
Petrosky-Farshad mélység nyomás (m) (bar) 0 54
150
65.71
150
66.13
375
83.16
375
84.15
600
100.48
600
101.97
825
117.68
825
119.59
1050
134.76
1050
137.04
1275
151.72
1275
154.3
1500
168.56
1500
171.41
1725
185.31
1725
188.36
1950
201.96
1950
205.19
2175
218.52
2175
221.9
2400
235.03
2400
238.53
2625 251.51 2625 13-16. táblázat ( a Szerző saját szerkesztése)
9.1.
255.11
PVT korrelációs egyenletek eredményeinek összehasonlítás mérési
eredményekkel
A mért adatok szerint meghatározott buborékponti nyomás, az oldott gáz-olaj viszony, és az olaj teleptérfogati tényező:
Standing Rs (scf/STB) Pb (psi)
Bo (bbl/STB)
1 mért pont
814.78 2510.98
1.50
2 mért pont
645.06 2592.04
1.41
3 mért pont
1454.51 4471.21
1.90
4 mért pont
1160.33 4364.84
1.78
5 mért pont
110.64
354.29
1.08
6 mért pont
107.62
412.61
1.07
7 mért pont
680.70 2476.89
1.45
8 mért pont
963.84 2246.40
1.51
9 mért pont
521.93 3410.60
1.26
10 mért pont
341.36
898.80
1.22
11 mért pont
1225.93 2087.62
1.63
12 mért pont
1470.65 3274.21
1.88
13 mért pont
1371.56 2942.18
1.78
14 mért pont
937.92 3523.63
1.63
15 mért pont
1500.49 5755.26
1.99
17. táblázat ( a Szerző saját szerkesztése)
Vasquez Rs (scf/STB) Pb (psi)
Bo (bbl/STB)
1 mért pont
732.58 2767.14
1.36
2 mért pont
604.79 2755.47
1.29
3 mért pont
1315.77 4890.40
1.68
4 mért pont
1073.25 4687.29
1.56
5 mért pont
91.57
434.02
1.05
6 mért pont
90.19
500.45
1.04
7 mért pont
612.86 2728.33
1.36
8 mért pont
867.41 2475.11
1.42
9 mért pont
456.69 3829.62
1.21
10 mért pont
303.83 1011.67
1.12
11 mért pont
1106.76 2292.66
1.40
12 mért pont
1324.62 3595.03
1.59
13 mért pont
1236.19 3229.77
1.52
14 mért pont
869.43 3794.50
1.44
15 mért pont 1362.83 6273.36 1.76 18. táblázat (a Szerző saját szerkesztése) Glaso Rs (scf/STB)
Pb (psi) B(bbl/STB)
1 mért pont
714.32 2818.37
1.47
2 mért pont
563.53 2915.37
1.39
3 mért pont
1378.91 4662.01
1.86
4 mért pont
1160.35 4362.41
1.74
5 mért pont
121.94
326.62
1.06
6 mért pont
110.74
389.28
1.06
7 mért pont
573.33 2880.13
1.43
8 mért pont
753.01 2781.41
1.50
9 mért pont
421.42 4065.37
1.23
10 mért pont
323.55
927.05
1.19
11 mért pont
1086.19 2327.61
1.61
12 mért pont
1336.43 3579.87
1.84
13 mért pont
1232.14 3251.85
1.75
14 mért pont
854.09 3797.83
1.60
15 mért pont 1531.93 5616.49 1.93 19. táblázat ( a Szerző saját szerkesztése)
Petrosky Rs (scf/STB)
Pb(psi)
Bo (bbl/STB)
1 mért pont
753.90
2698.83
1.44
2 mért pont
604.46
2754.29
1.36
3 mért pont
1383.06
4674.54
1.81
4 mért pont
1131.31
4471.52
1.69
5 mért pont
212.58
142.58
1.06
6 mért pont
170.63
153.19
1.06
7 mért pont
622.30
2695.12
1.41
8 mért pont
861.42
2500.98
1.47
9 mért pont
466.68
3768.53
1.23
10 mért pont
322.91
945.84
1.18
11 mért pont
1139.63
2235.97
1.55
12 mért pont
1377.23
3483.04
1.77
13 mért pont
1279.96
3141.27
1.68
14 mért pont
887.15
3705.32
1.56
15 mért pont 1465.08 5881.70 1.89 20. táblázat (a Szerző saját szerkesztése) Standing esetén
8. ábra
9. ábra.
10. ábra
Vasquez-Beggs esetén:
11. ábra.
12. ábra.
13.ábra. Glaso esetén:
14. ábra.
15.ábra
16.ábra
Petrosky esetén:
17.ábra
18.ábra
19.ábra
