Современное оборудование для изучения РVT-свойств многокомпонентных газоконденсатных систем

В настоящее время выпускаемое за рубежом экспериментальное оборудование для изучения термодинамических свойств углеводородных многокомпонентных систем с целью моделирования разработки месторождений используется в нефтегазовых лабораториях [1-3]. Так, комплексная уста новка PVT- соотношений фирмы Chandler Enginering модель 3000G успешно адаптирована к отечественной методике исследований, а определяемые параметры имеют хорошую сходимость с результатами, получаемыми на отечественных установках типа УГК-3 или УФР-2. Исследователями кампании Chandler Enginering создана система, являющаяся высокоточным прибором для проведения объемно-метрических исследований фазовых переходов пластовых флюидов с различным содержанием конденсата в пластовом газе [4, 5]. Система основана на уникальной конструкции насосной ячейки, в которой вертикальным перемещением поршня от электродвигателя через редуктор изменяется объем PVT-ячейки. Газоконденсатная ячейка является прецизионным прибором для изучения фазового поведения пластовых флюидов и определения соответствующих физических свойств газожидкостной смеси. Конструкция PVT-ячейки содержит несколько технических особенностей, обеспечивающих более точный замер объема выпавшей жидкой фазы, рассчитанна на диапазон рабочего давления до 137,9 МПа и температуры до 204 0С с точностью измерения 0,05 0С. В ячейке высокого давления находится детектор фаз (бароскоп) на цилиндрическом приводе, который перемещается вдоль вертикальной оси, и определяет количество жидкой фазы. Создание однофазной, гомогенной газоконденсатной смеси производится с помощью магнитной мешалки, которая находится внутри ячейки [6-8].

Дополнительно PVT -ячейка оснащена акустическим миксером, позволяющим ускорять процесс стабилизации пластовой системы. Регулировкой потенциометра частота прилагаемого сигнала оптимизируется для достижения максимума эффекта акустического миксера. При изменении температуры и давления ультразвуковой сигнал акустического миксера может также изменяться. Система магнитного перемешивания также отличается от других имеющихся методов создания однофазной системы тем, что она не зависит от завихрений вверху или внизу ячейки и не создает кавитации в жидкости, обычно возникающей при быстром перемешивании. Определение фазового равновесия системы и фазовой стабильности может быть подтверждено активизацией операционной программы. Одним из важных преимуществ оборудования является автоматическое измерение и отображение объемов фаз, скорректированных по температуре и давлению [912].

Определение динамической вязкости газонасыщенной системы при пластовых условиях или при других задаваемых значениях температуры и давления осуществляется с помощью капиллярного вискозиметра фирмы Chandler Engineringи [13, 14].

Методика измерения вязкости, т.е. сопротивления, оказываемого флюидом деформированию или движению, с использованием капиллярного вискозиметра основана на принципе определения вязкости для ламинарного потока несжимаемого флюида в капилляре согласно уравнению:

π ⋅ R ⁴ ⋅∆ P

µ=

8QL где µ - вязкость; R – радиус капилляра; ΔP – перепад давления; Q – скорость потока; L – длина капилляра.

При экспериментальном выполнении измерения вискозиметром фирмы Chandler Enginering это уравнение несколько модифицируется введением эмпирического параметра К V :

µ =

К υ ⋅∆ P 8 QL

При проведении исследований коэффициент капилляра определяется для каждой конфигурации, длины и диаметра капилляра градуировкой с использованием стандартных жидкостей с известной вязкостью для заданных термобарических условий. Для контроля и слежения за параметрами системы используется встроенный внутренний компьютер. Данные о давлении и температуре постоянно обновляются и выводятся на экран монитора. Компь- ютерная программа получения данных и осуществления контроля, установленная на внешнем компьютере, представляет собой интерфейс с графическим представлением данных в реальном времени, обеспечивает полученные данные и автоматизацию некоторых видов проверки. Данные, полученные в ходе процесса, легко импортируются в программу крупноформатной таблицы для предъявления результатов [15, 16].

Так, динамическая вязкость насыщенного кон- денсата при пластовых термодинамических условиях значительно отличается от вязкости стабильного конденсата вследствие большого количества насыщения газом при повышенной температуре и давлении. В результате исследований выявились общие закономерности, т.е. вязкость их увеличивается с ростом конденсатогазового фактора с понижением температуры, понижение давления вызывает увеличение вязкости, которое наблюдается при давлении ниже давления начала конденсации пластовой газонасыщенной смеси. До этого увеличение динамической вязкости с ростом давления выше давления начала конденсации системы незначительно. Вяз- кость исследованных газонасыщенных систем изменялась в пределах от 0,07 до 1,09 (мПа∙с) и зависела от состава, температуры и давления [17, 18].

Таким образом, данное оборудование имеет широкую область исследований: определение плотности газоконденсатной системы при заданных температуре и давлении, изучение зависимости изменения пластового давления от относительных отборов сухого газа, определение давления начала и максимальной конденсации пластовой углеводородной системы, измерение газо- и конденсатона-сыщенности в зависимости от изменения давления и температуры и др.