Условия взаиморастворимости углеводородов оторочки с нефтью и газом

Сущность метода заключается в том, что в пласте создается оторочка растворителя, которая проталкивается более дешевым агентом. В качестве агента применяют сухой или жирный газ. Более эффективно процесс протекает при использовании жир­ных газов. Воду для этой цели нагнетать нежелательно, в связи с большими потерями легких углеводородов, остающимися в смеси с водой в пласте.

Минимально необходимый объем оторочки — это такой объем, когда при продвижении ее до добывающей скважины оторочка полностью не разрывается. Оставшийся в пласте растворитель можно извлечь газом с отбором тяжелых фракций на газобен­зиновом заводе.

Если оторочка продвигается по пласту газом, то в качестве растворителя обычно используются сжиженные пропан-бутановые смеси и другие более тяжелые углеводороды. Состав растворителя необходимо выбрать так, чтобы наблюдалась неогра­ниченная взаимная растворимость оторочки в нефти и газе. При этом условии в пористой среде не образуются границы раздела (мениски) и вытеснение нефти происходит наиболее эффективно. Для осуществления вытеснения нефти оторочкой необходимо выбрать такой состав углеводородов растворителя, при котором они в пластовых условиях находятся в жидком состоянии. При вытеснении нефти пропаном или бутаном эти индивидуальные углеводороды будут в пласте в жидком состоянии, если пластовая температура ниже их критических температур, а пластовое давление выше упругости паров этих угле­водородов. Если в качестве оторочки используются смеси углеводородов, то пластовая температура должна быть ниже критической температуры смеси, а пластовое давление — выше давления насыщения системы нефть — углеводородная смесь при пластовой температуре.

Сложнее достигается неограниченная растворимость углеводородов на границе оторочка—газ. Для этого требуются более высокие давления, в чем легко убедиться, рассматривая критические кривые смеси метана с различными углеводоро­дами. Смесь представляет собой гомогенную среду, если ее параметры располагаются на критической кри­вой или выше ее. В области выше критической смесь метана с соответствующим углеводородом находится в гомогенном со­стоянии — жидком или газообразном—в зависимости от температуры и соотношения этих компонентов.

Переход из одного состояния в другое в этой области осуществляется без образо­вания поверхностей раздела. Следовательно, если параметры смеси расположены в этой области, то смесь характеризуется взаимной растворимостью метана и выбранного углеводорода.

Оторочка растворителя обычно состоит из смеси сжижен­ных углеводородов. Минимальное давление, которое следует поддерживать в каждой точке пласта, чтобы происходило вы­теснение смешивающимися агентами, определяют расчетным путем. Для упрощения состав оторочки рассматривают как один сложный компонент, образующийся в переходной зоне би­нарной смеси метана с этим компонентом. И далее считают, что для системы критические параметры совпадают с максималь­ным давлением и температурой, при которых углеводороды (би­нарная смесь) полностью переходят в однофазное состояние. Считается, что условие смешивания оторочки из сжиженных углеводородных газов с метаном соблюдается, если давление в пласте поддерживается выше критического при пластовой температуре.

А. С. Великовским, Г. С, Степановой и Я. И. Выборновой предложены следующие эмпирические формулы для определе­ния максимального давления критических кривых бинарных смесей метана с углеводородами нормального парафинового ряда и температуры, отвечающей этому давлению:

где Ркр. max— максимальное давление критической кривой, Па;

М₂ — молекулярная масса нормального парафинового углеводо­рода, составляющего смесь с метаном; — температура, отвечающая давлению Ркр. max, °С; Tкр.₂ — критическая темпе­ратура нормального парафинового углеводорода, составляю­щего смесь с метаном, °С.

При давлении в пласте выше Ркр. max оторочка будет нахо­диться в однофазном состоянии при любой температуре. Необходимое давление, при котором наступает вытеснение оторочки метаном в условиях смешивания фаз, может оказаться высоким и неприемлемым для условий воздействия.

Давление в системе, когда нефть будет вытесняться отороч­кой и газом в условиях полного смешивания, можно уменьшить, если растворитель продвигать газом, обогащенным; этаном, пропаном и бутаном. При этом задача сводится к опреде­лению необходимого состава нагнетаемого газа и смеси в про­межуточной зоне, для которых пластовая температура и давле­ние критические (критический состав). При выборе такого со­става углеводородов условно принимается, что промежуточная зона, образующаяся оторочкой и вытесняющим ее сжатым газом, в которой доля послед­него изменяется от 0 до 100 %, состоит из двух сложных ком­понентов. Состав каждого из этих компонентов в зоне смеси предполагается постоянным, изменяется лишь количественное соотношение двух компонентов в смеси.