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 -hőmérséklet fázisdiagramját a 4- es ábra mutatja. Fontos megjegyezni, hogy az izovol görbék közel egyenlő távolságra helyezkednek el egymástól, azaz a csökkenés és a kivált gáz mennyisége között egyenes arányosság áll fent, vagyis közel lineáris zsugorodási görbe jellemző erre az olaj típusra, kivéve a kis ok tartományát. Hagyományos fekete olajra jellemző termelési gáz-olaj viszony (GOR) 200 és 700 scf/stb közötti tartományban van, még a relatív sűrűségére (γ o ) 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 -hőmérséklet diagramot mutat. Itt a harmatpont görbe közelében az izovolok összesűrűsödnek. A harmatponti görbe közelében egységnyi esés 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 (γ o ) 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 -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 on a köztük lévő távolságok nagyobbak. A buborékponthoz közel kis csökkenés 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 (γ o ) 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 esés azt eredményezheti, hogy a buborékponton a pórustérfogat 100%-át kitöltő nyersolaj úgy összezsugorodik, hogy a buborékponti tól 10-50 psi-jal alacsonyabb on 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 a (1-es pont) a felső harmatponti nál ( 2-es pont) nagyobb, itt a rendszer egyfázisú. A 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 sal, amíg a folyadék kicsapódás el nem éri a maximumát a 3-as pontban. Ha a t 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 (γ o ) 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 t izotermikusan csökkentjük egészen a 2-es pontig, ott a kivált folyadék mennyiség eléri a maximumát, további csökkenés 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 a 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 (γ o ) 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: n R T a P [5-1] 2 V b 2 V u b V wb The Redlich-Kwong állapotegyenlet:
n R T a P [5-2] V b V 0, 5 V bt 2 2,5 R Tc a 0,42747 [5-3] P b, 08664 c R T Soave módosítás, Soave-Redlich-Kwong állapotegyenlet: α dimenziónélküli korrekciós tényező bevezetése c 0 [5-4] P c P n R T V b a V V b [5-5] 2 R T a 0,42747 P c 2 c 0,5 m 1 T 2 1 r [5-6] [5-7] 2 m 0,480 1,575 0,176 [5-8] ω acentric tényező Peng-Robinson állapotegyenlet: P n R T V b V a V b b V b [5-9] 2 2 R Tc a 0,45724 [5-10] P b, 07780 c R T c 0 [5-11] P 0,5 m 1 T 2 1 r c [5-12] 2 m 0,3476 1,5423 0,2699 [5-13] Összetett állapotegyenletek:
Beattie-Bridgemann állapotegyenlet: n R T (1 C) A P ( V B) [5-14] 2 2 V V Ahol: a - A A0 (1 ) V b - B B0 (1 ) V c - C 3 V T Benedict-Webb-Rubin állapotegyenlet: C0 2 P R T B0 R T A0 2 T 3 b R T a 2 6 3 1 a c exp 2 T 2 [5-15] 9. Számítás Standing Vasquez 0 41 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 Petrosky-Farshad 0 41 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 2329.9 216.05 1-4. táblázat (a Szerző saját szerkesztése) Standing Vasquez-Beggs 0 54 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 0 54 0 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 Vasquez 0 41 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 Petrosky-Farshad 0 41 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 2329.9 218.45 9-12. táblázat (a Szerző saját szerkesztés) Standing Vasquez-Beggs 0 54 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 Petrosky-Farshad 0 54 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 255.11 13-16. táblázat ( a Szerző saját szerkesztése) 9.1. PVT korrelációs egyenletek eredményeinek összehasonlítás mérési eredményekkel A mért adatok szerint meghatározott buborékponti, 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) Rs (scf/stb) Glaso 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)
Rs (scf/stb) Petrosky 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