Экспериментальные методы pvt-исследования пластовых флюидов на установках фазовых равновесий

Экспериментальные методы исследования пластовых флюидов проводят на термостатируемых установках фазовых равновесий различных конструкций, как отечественного, так и зарубежного производства. Закономерности фазовых переходов необходимо исследовать как на начальной стадии разработки месторождения, так и в процессе эксплуатации газоконденсатных залежей при различных термобарических условиях, так как с учетом фазовых изменений составляется проект разработки месторождения [1-3]. Лабораторные исследования газоконденсатных систем выполняют на разработанных отечественных установках моделей PVT-7, PVT-8, УГК-2 и используемые в настоящее время более современные установки УГК-3 и УФР-2 [4, 5]. Установки состоят из термостатируемой ячейки PVT-соотношений высокого давления различного объёма, которые рассчитаны на различное рабочее давление и температуру; внешнего насоса для создания необходимого давления в газоконденсатной ячейке; высокотемпературного датчика и датчика высокого давления для контроля термодинамических условий; лабораторного сепаратора и газометра для измерения объема отбираемого из ячейки пластового газа. Ячейки высокого давления обору- дованы смотровым окном для визуального наблюдения процессов фазовых превращений с целью определения давления начала конденсаций и замера уровня выпавшего насыщенного конденсата. В газоконденсатной ячейке находится смеситель для создания гомогенной пластовой системы [6-8]. Наряду с отечественными установками фазовых равновесий используют зарубежное оборудование, которое можно подразделить на два типа: ртутные и безртутные. К первому типу можно отнести установки Magta-PVT, Raska-PVT, АСФ- PVT, УФРУС. Ко второму типу относятся установки: Ruska модель 2370, Oilphase-DBR, Vinchi Technologies, Chandler Engineering [9-11].

Полученные результаты исследований используются как при изучении новых явлений и закономерностей, так и при накоплении практических данных о термодинамических явлениях в залежи, которые еще не обобщены теоретически. Поэтому совершенствование оборудования, разработка и внедрение новых лабораторных установок и методик исследования при решении оптимизационных задач разработки месторождений и изучения фазового поведения пластовых флюидов представляют большой научный и практический интерес. К определяемым параметрам, изучаемым при термодинамических исследованиях относятся:

– давление начала конденсации пластовой системы,

– фазовое состояние газоконденсатной системы,

– пластовые потери конденсата в процессе разработки залежи,

– вязкость и плотность конденсата в пластовых условиях,

– измерение количества конденсата в составе пластового газа при изменении температуры и давления и др. [12-14].

Достоверные результаты исследований вышеперечисленных параметров являются необходимой исходной информацией при составлении технологических проектов разработки и обустройства месторождений. В настоящее время для изучения фазового поведения пластовых многокомпонентных систем широкое распространение получили отечественные установки моделей УГК-3 [15-17].

Конструктивные особенностиее в том, что она состоит из камеры РVТ – соотношений объёмом до 3100 см3 рассчитанная на максимальное давление 40 МПа и температуру 800С. В комплект входит насос с постоянной подачей масла, поршневой разделитель, сепаратор и два напорных масляных бачка. Ячейка РVТ – соотношений предназначена для изучения фазового поведения рекомбинированной пробы и визуального определения обьема конденсирующихся углеводородов из пластового газа при изотермическом снижении давления. Она состоит из стального цилиндра, в котором помещен поршень со штоком, выведенным через крышку цилиндра. Внутри штока размещена специальная безъемкостная мешалка, которая представляет собой перфорированный диск, который осуществляет перемешивание пластовой пробы при движении вверх и вниз. Для привода мешалки на шток насажан электромагнит, который передвигаться вдоль штока. Электромагнит находится в возвратнопоступательном движении, перемещая вверх и вниз мешалку, создающую гомогенную пластовую смесь. Для визуального наблюдения фазовых превращений происходящих в ячейке РVТ– соотношений и определения количества выпавшей жидкой фазы из газа в нижней части ее расположено смотровое окно, герметически закрытое прочными линзами, которые освещаются сквозь окно от источника света. В нижней части смотрового окна помещен измерительный поршень меньшего диаметра, который приводится в движение от электропривода через коническую пару шестерен и ходовой винт. Верхний поршень большего диаметра термостатируемой ячейки перемещается благодаря гидравлическому давлению, создаваемому маслом, которое нагнетается насосом постоянной подачи. Штоки поршней снабжены шкалами, при помощи которых определяют положение поршня, следовательно, и объем в ячейке под поршнем, занимаемый газоконденсатной пробой. Верхний поршень передвигается во столько раз медленнее нижнего измерительного поршня, во сколько раз его сечение больше нижнего поршня. Так, при одновременном передвижении поршней в одну сторону объем и давление жидкой фазы в ячейке остается неизменными. Это дает возможность без изменения давления совместить уровень жидкой фазы с центром смотрового окна, для того, чтобы визуально определить границу раздела фаз и количество выпавшего конденсата. Для поддержания задаваемой пластовой температуры в ячейке РVТ-соотношений она термостатируется, контроль осуществляется ртутным термометром, расположенным в нижней крышке цилиндра. С помощью термостатируемого сепаратора установки определяются конденсатогазовые факторы отбираемой пластовой пробы и др. Основной частью сепаратора является цилиндр, в котором помещен поршень, перемещающийся при помощи ходового винта, который приводится во вращение через коническую пару шестерен либо от ручного маховика, либо от мотора с червячным редуктором. Лабораторный сепаратор предназначен для отделения конденсата от пластового газа при проведении исследований методом дифференциальной конденсации. Газовая фаза и конденсат исследуется на компонентный состав хроматографи- ческим методом. Для создания более высокого давления газа сепарации в термостатируемой бомбе PVT-соотношений используется поршневой разделитель. Электроконтактный манометр позволяет предохранять газоконденсатную ячейку от превышения максимального рабочего давления [18, 19].

Таким образом, установки модели УГК-3 рассчитанные на максимальное рабочее давление 40 МПа и температуру до 800С, проводят исследования газоконденсатных проб имеющих не высокое аномально пластовое давление, а конструктивные особенности установки не позволяют исследовать образцы проб с низким содержанием конденсата в пластовом газе.