بررسي كيفيت مطالعه خواص PVT گاز ميعاني

بررسي كيفيت مطالعه خواص PVT گاز ميعاني و مدلسازي EOS تحت داده هاي تخميني

شبيه سازي مخازن يك ابزار براي طراحي يك طرح توسعه اي ميدان و به منظور ارزيابي توليد ميدان ميباشد. محصولات نرم افزاري مختلفي ساخته شده اند و صنعت نفت و گاز تجريه گسترده اي از كاربرد آنها بدست آورده است. ساخت مدل PVT سيال نخزن (جدول PVT براي شبيه سازي مخزن)، يك بخش اساسي براي هر گونه مطالعات جامع مخازن مي باشد. مدل هاي PVT معمولاً با استفاده از الگوريتم هاي رياضي به كمك معادلات حالت ( EOS ) وجود دارند.

در هر حال مدل هاي PVT سيال براي شبيه سازي مخزن از عدم قطعيت هاي مختلف از داده هاي ورودي به دليل كمبود تجهيزات آزمايشگاهي با دقت پايين و كيفيت تكنيك هاي نمونه گيري ، بهويژه در زمينه گاز و ميعانات ساخته مي شوند.

اين مقاله خاص، در مورد كنترل كيفيت مطالعات PVT و استفاده از روش هاي پيشرفته توسط EOS پس از شناسايي منابع اصلي عدم قطعيت، روش بررسي كيفي براي ارزيابي سازگاري نمونه هاي PVT جهت انتخاب مدل سازي EOS قابل اعتماد توسعه داده شد. اين روش براساس راه حل ساده ايست و بايد بعنوان عدم قطعيت در مطالعات PVT ، مورد استفاده قرار گيرند.

الگوريتم تنظيم EOS طراحي شد و بدينوسيله توسط فلوچارت ارائه شده كه بطور خلاصه آزمايش ندلسازي EOS استو علاوه بر اين يه روش جديد براي تغيير تركيب گاز يك مخزن جهت مقدار دهي اوليه از مدل شبيه سازي مخزن و همچنين براي از بين بردن تناقضات احتماي در داده هاي ورودي پيشنهاد شده است. كار هاي پيشنهاد شده توسط نويسندگان با موفقيت در مدل شبيه ساز هاي مختلف در پروژه هاي گاز هاي ميعاني با مديريت LLC Server Energia در غرب سيبري به اجرا گذاشته شد.

مقدمه

يك نمونه از بسياري ابهامات در هنگام ساخت مدل هاي سيالات براي شبيه سازي مخزن بر اساس EOS ، اين عدم قطعيت هايي كه به علت محدوديت تجهيزات آزمايشگاهي كيفيت تست هاي انجام شده باعث گزارش هاي ضعيف PVT مي باشد.

اين مثاله منحصر به فرد براي بازنگري مطالعات كنترل كيفيت گاز ميعاني در بين سال هاي 1980 تا 90 مي باشد كه هم اكنون با استفاده از روش هاي مدل سازي پيشرفته EOS انجام گرفته اسن. اين مقاله بر اين اساس بيش از يكصد مطالعه PVT گاز ميعاني چهار حوزه غرب سيبري است، و هدف ما از ايجادجداول PVT (در حال حاضر منظور ما جدول PVT براي شبيه سازي مخازن نفت سياه مي باشد) است كه مي تواند براي شبيه سازي محصول مخزن در ميادين گاز ميعاني استفاده گردد.

محدوديت هاي روش هاي موجود مورد استفاده در مطالعات ميعانات گازي در روسيه، اجراي مطالعات ميعانات گازي در هر دو زمينه ميداني و آزمايشگاهي، دستورالعمل براي يكپارچه سازي محازن چاه ميعانات گازي در سال 1979 به تصويب رسيد. (اين دستورالعما هم اكنون نيز قابل اجراست) (Zatov و علي اف ، 1980) اجازه بدهيد مفاد كليدي از اين سند كه نگرانيكه از تست هاي آزمايشگاهي است را بررسي كنيم:

به محض اينكه نمونه هاي گاز جدا شده و ميعانات خام بازيافت شدند، آن ها را در بطري هاي سر بستخه و مهر و موم شده به آزمايشگاهي براي تجزيه و تحليل گاز مخزن فرستاده مي شوند. (به فلوچارت نمودار 1 نگاه كنيد) باري انجام اين كار ، آزاد سازي نمونه هاي ميعانات خام با حرارت دادن نمونه تا 70 يا 90 درجه سانتي گراد توسط دبوتانيوزاسسون صورت مي گيرد كه تبخير پروپان – بوتان را به دنبال خواهد داشت.

سپس مقدار بوتان آزاد شده از ميعانات همراه با چگالي در 20 درجه سانتي گراد و وزن مولكولي آن محاسبه مي شود. يك مقدار مشخصي از بوتان آزاد شده از ميعانات تحت يك نقطه جوش واقعي تست تقطير مي شود. داده هاي ورودي كه در پايين به آن اشاره شده است نتايج حاصل از مطالعات فوق بري محاسبه تركيب گاز مخزن استفاده شده است:

q: مقدار ميعانات خام در سانتي متر مكعب بيش از يك متر مگعب گاز جدا شده (نسبت ميعانات، گاز جدا شده)

v: حجم بطري نمونه برداري ميعانات،

a: حجك گاز آزاد شده از ميعانات در طول فرآيند دبوتانيزاسيون، ليتر

B: حجك هيدروكربن مايع در حجم ظرف (بوتان بدون ميعانات)،

M: وزن مولكولي بوتان جدا شده از ميعانات ،

: بوتان جىا شىه ميعانات ، /g

از آناليز كروماتوگرافي تركيب جزيي گاز جدا شده ، گاز آزاد شده وگاز دبوتانيوزاسون شده استفاده مي شود. داده هاي بالا براي محاسبه تركيب مولار سيال نخزن ، مورد استفاده قرار مي گيرند. آنها معمولاً تركيبات nC4-C1 را نشان ميدهند. در حالي كه تمام هيدروكربن هاي مايع در جز C5+ تركيب شده اند.

مطالعات ترموديناميكي آزمايشگاهي سيستم ميعانات گازي با ايجاد يك نمونه تركيبي كجدد مخلوط مخزن گاز ميعاني به اصطلاح نسبت گاز ميعاني (GCRi) اندازه گيري شده در هنگام مصرف نمونه خام و ميعانات گازي جدا شده، شروع مي شود. تراكم ديفرانسيلي (شبيه به كاهش حجك ثابت به كار گرفته شده در شركت هاي غربي) تنها روش مورد استفاده براي مطالعه ويژگي هاي ترموديناميكي شد. در طي اين آزمايش، نقطه شبنم سيستم ميعانات محاسبه شد و همچنين تلفات ميعانات خام در سلول PVT به عنوان تابعي از فشار در نظر گرفته شد.

براي برآورد تلفات ميعانات خام، مقدار ميعانات كاهش يافته توسط حجم گاز جدا شده بارگزاري مي شود. (بعنوان مثال، كاهش ميعانات خاص در سانتي متر مكعب بيش از يك متر مكعب از گاز جدا شده) تقسيم شده است. اينكه چرا اين مقادير در گزارش شده است ( در آزمايشات غربي ها، به ميزان كاهش يافته ميعانات به عنوان درصد سلول هاي PVT اندازه گيري شده است) در آخرين مرحله از افت فشار (معمولاً برابر 1.013 بار ) حجم و چگالي فاز مايع باقي مانده در سلول PVT اندازه گيري شده است و براي استخراج ضريب بازيافت جهت كاهش فشار مخزن از مقدار اوليه به 1.013 بار مورد استفاده قرار مي گيرد. با اين حال، پارامتر بعدي نيز به عنوان نتايج حاصل از مطالعات ترموديناميكي در آخرين مرحله در مدلسازي EOS ناديده گرفته شده است. نوعي گزلرش PVTدر پيوست A داده شده است.

همانطور كه مشاهده مي كنيد ، مقدار اطلاعات در درسترس بر روي مطالعات ميعانات گازي آزمايشگاهي، براي يك مدل سازي دقيق EOS كافي نمي باشد. بطور خاص، تركيبات ميعانات تا گروه C5+ داده شده و در نتيجه تنها مطالعات ترموديناميكي، نمودار كاهش ميعانات بر اساس كاهش حجم ثابت است.

علاوه بر اين ، مطالعات آزمايشگاهي مراحل بسيار ديگري را شامل مي شود. (جداسازي، دگاسينگ، دبوتانيزاسيون و تقطير). اين كاملاً طبيعي است كه هيدروكربن هاي سبك (بخصوص پروپان و بوتان) مي تواننند به طور متعددي با يك نمونه گاز ميعاني هنگام عبور از يك كرحله آزمايش لصرت نشانه هاي غير مستقيم از بين بروند. ( Kasperovich و Magaril، 2008) اين عمل منجر به خرابي تركيب گاز مخزن و اندازه گيري اشتباه مقدار چگالي و وزن مولكولي گروه C5+ مي شود.

يكي ديگر از اشكال اين است كه دستور عمل ها تنها تعدادي از معيار هاي كيفي نمونه گيري بر روي سايت را شامل شود (بعنوان مثال، سرعت جريان در لوله بايد m/s 4 و كاهش فشار در طول نمونه برذاري بايد بيش از 15 تا 20% فشار اوليه مخزن باشد، و غيره) با اين حال آن ها در واقع شامل توصيه هايي براي كنترل كيفيت آزمايشگاهي و تاييد نتايج تخميني سيال مي باشد. بديهي است عدم كنترل معيارهاي كيفيت تست هاي آزمايشگاهي و نيز دامنه محدودي از اطلاعات خروجي منجر به مشكلات خاصي در مدلسازي EOS و عدم قطعيت در اطلاعات ورودي خواهد شد.

منايع عدم قطعيت در اطلاعات ورودي ناشي از مطالعات ميعانات گازي آزمايشگاهي و محلي (GCS)

نسبت ميعانت گازي (GCR): نسبت ميعانات گازي براي آناليز سيستم هاي ميعانات گازي در آزمايشگاه بسيار مهم مي باشد. زيرا مقدار حاكم كسري از گاز خام و ميعانات اشباع شده است، براي نوتركيبي سيستم مخزن استفاده مي شود. اگر GCR اشتباه استفاده شود بعد از آن، تركيب و خواص سيال ناشي از نوتركيبي قطعاً مخدوش خواهد بود. نتايج GCR از تست هاي ميداني به عنوان نسبت جريان به نرخ جريان گاز ميعاني براي جريان ميعانات در جدا كننده، اشباع مي شود.

به طور معمول، نرخ جداسازي جريان گاز بر اساس نرخ گاز از طريق متر روزنه صفحه بصورت زير محاسبه مي شود:

معادله 1:

كه در اين معادله:

Q: نرخ جريان گاز جدا كننده

Por: فشار و دماي اندازه گيري شده در متر روزنه صفحه

C: يك مقدار ثابت اندازه متر روزنه صفحه

Zor و : ضريب تركيبي ويژه و چگالي ويژه جدا كننده

دو پارامتر بعدي به طور طبيعي در زمان تست هاي ميدان نامفهوم هستند و آنها با قياس چاه ها و مخازن آف ست، فرض شده اند. هنگامي كه آناليز فيزيكي و شيميايي گاز جدا شده انجام شد، CGR بر اساس نتايج آزمايشگاهي تنظيم شده است. با اين حال ، گزارش هاي PVT روي مطالعات ميعانات گازي براي دلايل مختلف به شرح زير انجام شد. واضح است كه نوتركيبي مجدد تركيبات سيستم گاز ميعاني مخازن، نمايان نيست.

محدوديت تركيبي براي C5+ . عدم قطعيت اصلي از تركيبات گاز ميعاني است با توجه به محدوديت گروه C5+ . 20% خطا هنگام محاسبه وزرن مولكولي C5+ وجود دارد كه مشخصه آن زمان، انتخاب روش مناسب براي تقسيم گروه C5+ به شبه كسر و تنظيم متعاقب معادلات EOS در شبيه ساز PVT براي تبديل شدن به يك چالش واقعي است.

اين بيشتر مربوط به گزارش آنها در زمان اتحاد جمهاير شوروي است. (در سال 1970 تا 1980) زماني كه غربي ترين ميادين سيبري كشف شد. براي مقدار دهي اوليه مدل سه بعدي شبيه سازي مخزن، مجكوعه اي از خواص سيالات كه بطور دست نخورده وجود داشته اند، اهميت ويژه اي دارند.

تجهيزات و تكنيك هاي قابل اجرا در آن زمان تنها مي توانست تا تركيبات گازي C5 را محاسبه كند.

مطالعات اخير PVT ، تركيبات گاز مخزن را بالاي C8 – C10 به ما مي دهد.

اين مشكل مي تواند با استفاده از تست تفطير – نقطه جوش ميعانات ثابت ، تا حدي حل و فصل شود. با اين حال، اين داده ها براي هر نمونه اي در دسترس نمي باشد . توضيحات مربوط به تركيبات بالاي گروه C5 يك نتيجه منفي ديگري را به دنبال دارد اين است كه هيچ راهي براي اعمال جنين روش كنترل كيفيت نمونه هاي جدا شده به عنوان طرح استاندينگ (يا طرح هافمن) وجود ندارد.

تعداد محدود مطالعه ترموديناميكي داده خروجي

همانطور كه قبلاً اشاره شد، كاهش حجم ثابت تنها مطالعه ترموديناميكي آزمايشگاهي است كه انجام شد، و پلت فشار و كاهش ميعانات، تنها نتايج در دسترس بود. هيچ اطلاعاتي براي z-factor و محتواي ميعانات در فشارهاي مختلف در دسترس نبوده كه مانع استفاده گسنره از الگوريتم هاي رياضي EOS شده است. هبچ كروماتوگرافي گازي در هر مرحله كه اجازه تست آزمايشگاهي كنترل كيفيت با استفاده از تعادل ماده كه معمولاً در شركت هاي غربي انجام مي شوند، را بدهد.

يك راه غير مساقيم براي چك كردن اطمينان از تستد هاي CVD، گسترش ذلذن تركيب پابت (CCE) براي نمونه هاي مشابه به ميعانات گازي در دسترس است. مزيت كليدي تست هاي CCE در سادگي آن و انطباق آن با اجزاي تشكيل دهنده تعادل ماده به عنوان آزمون در محيط محدود مي باشد.

خوشبختانه، در بسياري از آزمايش هايي كه 3 يا 4 سال قبل آغاز شده (بنا به صلاحديد خود يا مشتريان) تست هاي CCE علاوه بر مطالعات ترموديناميكي طبق رهنمود هاي مربطوه انجام مي شود.

با اين حال تجربه به ما نشان مي دهد كه آنها در واقع نتوانستد هر دو تست هاي آزمايشگاهي با معادلات حالت در همان زمان تكثير نمايند. اگر CCE يك آزمايش قابل اطمينان در نظر گرفته مي شد، آنگاه اختلافي در ميان چيز هاي ديگر مي تواند توسط تناقض بين CVD در انطباق با دستور عمل ها انجام شده و مذل CVD در تمام شبيه ساز هاي PVT تجاري غربي ايجاد مي شود. مطالعات آزمايشگاهي ويژه براي مقايسه روش هاي روسي و روش هاي غربي ممكن است لازم باشد.

وجود نمونه هاي تك اشباع ميعانات گازي و جدا. اين يك عامل مشترك در شركت هاي غربي براي اطمينان از نتايج تست هاي آزمايشگاهي با در نظر گرفتن حداقل سه نمونه ميعانات اشباع شده بر روي سايت و سه نمونه گاز جدا مي باشد.

نمونه برداري نفت ته چاهي بر اساس همين رويكرد است. مزاياي استفاده از اين رو ش مشهود است. هنگامي كه تنها يك نمونه در دسترس باشد، هميشه ترديد مار ا افزايش مي دهد. هر موقع دو نمونه در دسترس باشد ، اين سوال پيش مي آيد كه كداميل معرف واقعي مي باشند. و فقط سه نمونه به شما از كيفيت نمونه اطمينان مي دهد. متاسفانه تا اين زمان بيش از يك نمونه از ميعانات اشباع شده و گاز جدا در هر يك تاز حالت توليد ، نداشته ايم.

حالت عملياتي چاه در نمونه برداري. حالت عمليات يچاه كه نماينده مناسب ترين نمونه گاز جدا و ميعانات را تضمين مي كند نياز به يك بحث جداگانه دارد. ما بايد به اين واقعيت آشكار اشاره كنيم كه ظاهراً از روابط پيچيده حاكن بر جريان گاز سيستم گاز ميعاني به چاه نتيجه مي شود. گزارش هاي تست چاه ميعانات گازي نشان مي دهد كه فشار هاي نقطه شبنم 10 تا 20 بار بيشتر از حد انتظار مي باشد ( بعنوان مثال، در مورد ميدان گاز ميعاني فشار نقطه شبنم يك نفت بربر فشار اوليه مخزن مي باشد). در چنين مواقعي ، مدل سيال بايد به منظور كاهش فشار نقطه شبنم به فشار اوليه مخزن براي جلوگيري از مشكل مقدار دهي اوليه شبيه سازي شود.

ارزيابي مطالعخ كيفيت ميعانات گازي در آزمايشگاه، براي كاهش عدم قطعيت مدلسازي EOS، يك كطالعه آزمايشگاهي براي توسعه يك نرم افزار كنترل كيفيت گزارش د كه اجازه مي دهد نمونه هاي نامناسب را مشاهده كنيم و آن ها را براي شبيه سازي PVT استفده نكنيم . هر گزارش آزمايشگاهي براي اعتبار سنجي آن مورد بررسي و ارزيابي فرار گرفته است. در مورد نتايج ضعيف با داده هاي ورودي، گزارش با برچسب علت آن، رد شده است.

تنها يك نمونه گازي در دسترس باسد. همانطور كه در بالا اشاره شد مطالعه گاز ميعاني شوروي (و بعدها روسيه) به بيش از يك نمونه گاز جدا و ميعانات اشباع شده ضروري نبود. اين عملاً بررسي نمونه ها را غير ممكن مي سازد (با مقايسه فشار ناشي از باز كردن ظرف هاي نمونه گيري) و آن ها را در صورت تست جايگزين مي كنند. اگر تست هاي آزمايشگاهي بر اساس يك نمونه گاز جدا و ميعانات اشباع شده باشد، آن را بايد توسط معيار 1 برچسب زده شوند.

نمونه بازيافت شده ملاك نيست. اين شاخه همه نمونه هايي را كه از چاه هاي چندين مخزن توليد شده اند را شامل مي شود (به جز مواردي چون زماني كه جريان سنج سيال بالا آمده از مخزن 90% را نشان دهد) . اين معيار نيز براي بر چسب كردن نمونه هاي ميعاني كه شامل نفت و rim نفت توسط چگالي بالاي ميعانات (بيش از 0.8 g/cm3) است را شامل مي شود. و همچنبن نمونه گيري زماني كه فشار ناشي از باز شدن بطري ها بطور غير طليعي كاهش يافته است.

تركيب سيال شناسايي شده مخزن اشتباه است. در اين صورت ضروري است كه تركيب مخزن كه گزارش شده است بازنگري شود. محاسباتي چون نسبت ميعانات گازي مورد استفاده براي نوتركيبي سيال مخزن. اگر اششتباهات محاسباتي تشخيص داده شوند، و زماني كه نسبت ميعانات گازي بر اساس داده هاي گاز جدا شده تنظيم نشده باشد، نمونه را بر اساس اين معيار برچسب مي زنند.

در صورت امكان (اگر اناليز گاز تركيبات C5+ محدود نشده باشد) طرح استاندينگ (يا هافمن) براي گاز جدا شده و ميعانات اشباع شده بر اساس شرايط جداسازي كه در تست هاي چاه گاز ميعاني استفاده شده، به كار گرفته مي شود.انحراف از منحني محاسبه شده مي تواند عدم تعادل فاز ترموديناميكي را به دنبال داشته باشد. بعنوان مثال، عملكرد جداسازي ضعيف در نمودار 2 نشان داده شده است.

انحراف فشار نقطه شبنم نمونه . اگر فشار نقطه شبنم نمونه در حين انجام آزمايش هاي نمونه برداري بيش از فشار ته چاه باشد نسبت به سيال دو فازي در نزديكي دهانه چاه جريان مي يابد. نمونه اي كه از اين طريق بازيافت مي شود نماينده نيست و بايد رد شود. نمونه هاي كه فششار نقطه شبنم آن پايين تر است (از 30 بار) نسبت به كاهش فشار ته چاه از اين دسته هستند. چنين حالتي ، احتمال فيزيكي آن كم است، و تنها در نمونه گيري هاي ضعيف مي تواند اتفاق بيافتد.

تناقض در داده هاي ورودي وجود دارد. براي كنترل كيفيت داده هاي ورودي، تركيبات گاز مخزن و نتايج تست آزمايشگاهي براي شبيه ساز PVT آپلود مي شود. يپي برخي از پارامتر هاي كليدي مانند چگالي سيالات پايدار، نسبت ميعانات گازي، نمودار تلفات ميعانات بدون ايجاد هر گونه تنظيم تركيب گاز مخزن محاسبه مي شوند. و با اندازه گيري هاي آزمايشگاهي مقايسه خواهند سد. در غير اينصورت تنظيم EOS در شبيه ساز PVT نياز به تغييرات قابل توجهي در پارامتر هاي شبه بحراني دارد كه در نهايت بصورت نمودار 3 به نمايش گذاشته مي شوند.

بايد توجه داشت كه در اين روش تنها در صورتي كه تركيب مخزم به صورت دقيق در دسترس باشد، قابل اجرا خواهد بود. يكي ديگر از نونه هاي تناقض در اطلاعات ورودي زماني است كه دما وفشار تست آزكايشگاهي با مقدار واقعي مخزن مطابقت ندارد. براي تشخيص چنين تناقضي بايد اطلاعات تست چاه را مجدداً قرائت نمود.

اطلاعات كافي براي كنترل كيفيت. بخش خاصي از داده ها در گزارش هاي مطالعه گاز ميعاني حذف مي شوند و يا با توجه به شرايط ضعيف گزارش در دسترس نمي باشند. در كنتل كيفيت و ارزيابي نمونه در چنين ومواردي بر اساس معيار فوق، يك چالش واقعي است. آنها با اين وجود مي توانند نتايج خود را با مخازن مشابه مقايسه كنند. بر اساس نتايج QC گزار ش هاي تست ميعانات گازي كه در دسترس است، جدولي تهيه شد كه در جدول 1 نشان داده شده است. معيار هاي 2 تا 5 بحراني در نظر گرفته شده، نمونه ها بر برچسب X در ستون برجسته قرمز رنگ هستند تا رد شوند. نمونه هايي كه با برچسب معيار 1 تا 5 (ستون زرد) براي مطابقت نتايج تست PVT آنها با نمونه هاي نماينده كاربرد دارند. دليل استفاده از معيار ديگر در ستون توضيحات، توضيح داده شده است. نمونه هايي به عنوان نماينده در نظر گرفته مي شوند كه در ستون هاي خود برچسب نخورده باشند. نمونه هاي رد شده براي مدل سازي بيشتر استفاده نخواهند شد. تجربه به ما نشان مي دهد كه نمونه هاي نماينده به ندرت بالاتر از 20% كل مي باشند.

يك بار ديگر اشاره مي كنيم كه اين معيار هاي كنترل براي چك كردن اطمينان ما از تست هاي PVT و قابليت استفاده آنها در مدل سازي EOS توسعه يافته اند. آن ها مي توانند با معيار هاي ديگري چون عملكرد بهره برداري چاه (زمان توليد چاه قبل از نمونه برداري، ساختار جريان گاز صعودي و سرعت و غيره) و درجه تخليه مخزن (قبل از اينكه نمونه ها در مرحله اكتشاف يا بازيافت مي شود).

مدلسازي تست آزمايشگاهي تحت اطلاعات ورودي شبه واقعي

ما در اينجا روش تنظيم EOS كه معتقديم كارآمد ترين روش بر اساس نتايج مدلسازي تست هاي ميعانات گازي است را نشان مي دهيم. مدلسازي با استفاده از محصول نرم افزار Schlumberger PVTi انجام مي شود هر چند كه اين الگوريتم مي توانست به آساني با استفاده از ساير محصولات نرم افزاري بر اساس ابزار هاي رياضي EOS انجام بگيرد.

تركيب سيال مخزن

قبل از شروع مدلسازي ، تركيبات سيال مخزن تعيين خواهند سد. در بهترين حالت زماني كه نتايج پايدار باشند (دبوتانيزاسون) تست تقطير ميعانات در دماي جوش 10 درجه در دسترس هستند، تركيبات C1، C2، C3، i-C4 و nC4 از محاسبه تركيب سيال مخزن با استفاده از كسر وزني گرفته مي شوند در حاليكه تركيب C5+ بر اساس نتايج تست تفطير توسط فرمول زير محاسبه مي شود:

معادله 2:

كه در اين معادله

m(FRCi): كسر وزني FRC 10 درجه بر اساس تنظيم تست تقطير نقطه جوش مي باشد (بطور كلي، نتايج تقطير در كسر هاي وزني نشان داده شده است)

m(C5+) : كسز وزني گروه C5+ در تركيبات سيال مخزن مي باشد.

در نتيجه تركيب سيال ارائه شده و به شبيه ساز PVT در كسر هاي وزني به منظور جلوگيري از تحريف تركيبات در هنگام تنظيم EOS در طول وزن مولكولي تركيبات، آپلود مي شود. (بعنوان مثال، وزن تمام تركيبات بايد بدون اغيير باقي بماند) درنتيجه ما 30 تا 35 تركيب را خواهيم داشت. شكل 4 وزن مولكولي تركيب هيدروكربني را در مقابل الگوريتم منحني كسر مولي آنها براي بسط تركيبات را نشان ميدهد.

ذكر دو نكته مهم مربوط به تركيب سيال مخزن لازم مي باشد. اول اينكه شيب مشاهده شده در نمودار 5، بيش از بازه كسري پروپان – بوتان، نشان دهنده غير مستقيم افت در طول تست مي باشد. علت آن ، همانطور كه قبلاً اشاره شد، در روش چند مرحله اي تست آزمايشگاهي طبق دستور عمل ها پنهان شده اشت.

دوم، همانطور كه در برخي از مقالات به آن اشاره شده (Brusilovsky، 2008) ، خواص گروه C5+ موجود در گاز جدا شده و گاز آزاد شده از C5+ در ميعانات دبوتانيزاسيون اندازه گيري شده نشان داده شده است. براي همين توصيه مي شود گروه C5+ گاز جدا شده و گاز آزاد شده به عنوان يك بخش تك جزئي با وزن مولكولي آزمايشي 80 kg – mol شناسايي شوند.

به هر حال، آناليز حساس اين فاكتور ها نشان مي دهد كه تاثير روي نتايج تنظيم EOS براي سيستم هاي گاز ميعاني ميدان ها بصورت تخميني ناچيز برآورده مي شود و خطاي 20% محاسبه وزن مولكولي C5+ در آزمايشگاه تجاوز نمي كند.

در صورتي كه داده هاي آزمايش تقطير در دسترس نباشد، تركيبات گاز مخزن بدون تغيير به شبيه ساز PVT فرستاده مي شوند.

شبيه سازي آزمون CVD

از يك شبيه ساز PVT براي شبيه سازي تست كاهش حجم ثابت استفاده مي شود. قبل از شبيه سازي، ميزان كاهش ميعانات در cm3 به ازاي 1 m3 گاز جدا شده و به درصد حجم PVT تبديل مي شود:

معادله 3:

كه در اين معادله

Plab: فشار آزمون (مطلق)، atm

Tlab: دماي آزمون ،

Zlab: ضريب تراكم پذيري ويژه براي گاز جدا شده در Plab و Tlab.

: تلفات ميعانات در cm3/m3

K: ضريب تبديل

K=10000

اين عمل شبيه سازي نشان داد كه نتايج CVD براي استفاده در فشار كمتر از 30 بار توصيه نمي شود. اولاً، وقتي فشار پايين باشد نمي توان به EOS اطمينان كرد. و دوماً، فشار هاي رهايي از ميدان گاز ميعاني در غرب سيبري ار اين مقدار مي باشند.

فشار نقطه شبنم

تست فشار نقطه شبنم با استفاده از شبيه ساز PVT براي بدست آوردن مقدار فشار نقطه شبنم ناشي از CVD، انجام مي شود.

شرايط جداسازي

مرحله اول (در ميدان) دما و فشار جداسازي و همچنين اندازه گيري ضريب ميعانات گاز (تنظيم شده توسط داده هاي آزمايشگاهي) به عنوان اطلاعات ورودي به شبيه ساز PVT وارد مي شود. شرايط دگاسينگ و دبوتانيوزاسيون به عنوان مرحله دوم جداسازي استفاده مي شود كه در فشار جداسازي 1.013 بار و درجه حرارت 20 درجه سانتيگراد خواهد بود. ضريب ميعاني گاز در اين مرحلهبه شرح زير است:

معادله 4:

در اين معادله

a: حجم گاز آزاد شده از ميعانات خام در ظرف حين انجام دگاسينگ

: حجم گاز آزاد شده از دگاسينگ ميعانات در طول فرآيند دبوتانيزاسيون

: حجم هيدوركربنهاي سيال در داخل حجم ظرف (ميعانات دبوتانيزاسيون شده)

همه پارامتر هاي فوق از گزارش استاندارد تست هاي ميعانات گازي آزمايشگاهي گرفته شده اند.

چگالي ميعانات دبوتانيزاسيون شده خواهد بود كه به داده هاي جداسازي مرحله دوم جمع مي شود. چگالي به فرآيند تنظيم EOS بايد اضافه شود چرا كه اين پارامتر به عنوان پارامتر كليدي در شبيه سازي مخزن براي پيش بيني توليد ميعانات ضروري است.

دومين مرحله شبيه سازي جداسازي شامل تنظيم ضريب انقباضي ميعانات مي باشد. متاسفانه، بسياري از شبيه سازهاي تجاري اجازه اندازه گيري ضريب انقباضي را به ما نمي دهد. بنابر اين ، اين پارامتر توسط كنترل دستي EOS تنظيم مي شوند.

استراتژي عمومي تنظيم EOS

همانطور كه تركيبات سيال سازند و آزمون هاي آزمايشگاهي نتيجه داده اند، مي توانيم به طور مساقيم اقدام به شبيه سازي كنيم. از شبيه ساز هاي پيشرفته PVT مدل سازي شامل انتخاب پارامتر هاي بحراني شبه تركيبي با استفاده از آناليز دگرسيون است تا زماني كه مقادير پيش بيني شده واقعي بدتس آيند.

براي آماده سازي يك يا چند سيال مشابه، ما مي توانيم از خواص بحراني شبه تركيباتي چون تركيبات مختلف آن ها استفاده كنيم كه اغلب زمان زيادي طول مي كشد و نتايج مبهمي را به دنبال دارد. با توجه به عدم اطمينان در انتخاب پارامتر هاي دگرسيون، تجربه و گاهي اوقات يك شانس مي تواند بسيار مهم باشد. با اين وجود، ما نهايت تلاش خود را طبق تجربه شبيه سازي بعنوان دستور عمل هاي درستي ارائه داده ايم.

فلوچارت موجود در پيوست B شرايط اجراي آن را نشان مي دهد. اولين مرحله از مدلسازي سيستم گاز ميعاني شامل گروه بندي شبه تركيبات بر اساس تنظيم نقطه جوش تست تقطير) با تقسيم بندي گروه C5+ به شبه تركيبات (زماني كه داده هاي تست تقطير تنظيم نقطه جوش موجود نباشد) . پيوست ‍C داده اي كه براي شبيه سازي PVTآپلود مي شود را نشان مي دهد (داده اول از پيوست A بدست مي آيد).

پارامتر كليدي براي شروع تنظيم EOS با فشار نقطه شبنم است. ما مي توانيم پيش بيني فشار نقطه شبنم را با دقت بيشتري انجام دهيم. تقريباً برابر چندين بار بوسيله ضريب متقابل دوتايي (BIC) بين C1 و تركيب سنگين تر. اگر تفاوت بين مقدار واقعي و پيش بيني شده زياد باشد ، پس بايد وزن مولكولي C5+ متفاوت باشد.

ما مي توانيم پارامتر هاي ديگر نمونه گاز ميعاني را توسط تفاوت خواص شبه تركيبي مانند فشار و دماي بحراني Pcr و Tcr تنظيم كنيم. و همچنين ضريب بي مركزي ( ) ، امگا B . آزمايشات ما نشان مي دهد كه بهتر است فقط Pcr و Tcr، ضريب بي مركزي مختلف و امگا A و B تنها بعنوان آخرين راه حل استفاده شوند.

علاوه بر اين فلوچارت فوق يك سري از پيشنهادات عملي بر اساس تجربه ما در مدلسازي سيستم گاز ميعاني را با استفاده از شبيه سازهاي PVT تجاري مطرح مي كنيم:

- بهترين نتيجه براي گاز ميعاني مي تواند با استفاده از سه پارامتر معادله پينگ رابينسون به دست آيد.

- روش اصلاح ويتسون به تقسيم تركيبات بر شبه جزئي ها موقعي كه داده هاي تست تقطير تنظيم نقطه جوش در دسترس نباشد ترجيح داده مي شود. (ويتسون و همكارن، 1989) اين روش به عنوان روش چند خوراكي در شبيه ساز PVT طراحي شده است.

- براي جلوگيري از نتايج نا مفهوم مدل تنظيم مجدوده تغييرات شبه جزئي بايد بين 15% براي فشار هاي بحراني و بين 20% براي وزن مولكولي C5+ باشد.

- شما مي توانيد يك نمونه گاز ميعاني را با موفقيت تنظيم كنيد اگر خطا از 10 بار براي فشار نقطه شبنم و از 5% براي كل داده هاي تجربي فشار تجاوز نكند.

- فشار نقطه شبنم هنگام تنظيم بعلت اهميت و دقت آن بيشترين وزن را خواهد داشت.

تنظيم كنترل كيفيت

وقتي تنظيم صورت مي گيرد، بايد نسبت بع درستي نتايج مطمئن شد. اول، ساخت پاكت فاز. اغلب نتايج نامفهوم نشان مي دهد كه مدل بصورت نادرست تنظيم شده است. علاوه بر كنترل كيفيت به دريافت جداول PVT براي شبيه ساز مخزن با فرمت كلمه كليدي و بررسي درستي منحني ، عدم وجود شاخه و ناپيوستگي ، تطابق نقاط داده به محدوديت هاي فيزيكي تغييرات آنها در ميدان، نياز داريم. بطور كلي، بسياري از شبيه سازهاي PVT اين نوع اشتباهات را براي ماربر خود گزارش مي دهند در حاليكه جداول PVT دريافت مي گردد.

اگر تنظيم كيفيت ضعيف باشد، فشار نقطه شبنم نمونه هاي گاز ميعاني كه در آزمايشگاه گرفته شده در جداكننده پايين تر از حد انتظار تنظيم مي شوند .( بعنوان مثال، در حضوز يك rim نفت ما مي توانيم بگوييم كه فشار نقطه شبنم برابر با فشار اوليه مخزن است)

وضعيت مشابهي ممكن است به وجود آيد زماني كه تنها نمونه هاي در دسترس بعد از چندين سال از توليد ميعانات كازي گرفته شوند. مقدار دهي موفقيت آميز شبيه سازي مخزن مستلزم اين است كه تركيبات گاز سازند براي كاهش فشار نقطه شبنم نمونه به مقدار واقعي تنظيم شده باشد. ما پيشنهاد مي كنيم از روش زير براي تنظيم تركيبات گاز مخزن در شبيه ساز PVT استفاده شود (شكل 5). به محض اينكه نمونه گاز ميعاني اوليه تنظيم شده تركيب سال و تركيب تعادلي كاز در فشار نقطه شبنم به ما مي دهد و سپس تركيبات را در نسبت هاي متفاوت گاز ميعاني مخلوط كنيد تا زماني كه فشار نقطه شبنم برابر با مقدار مورد نظر شود. تركيبي كه در تنظيم فشار نقطه شبنم بدست مي آيد تركيب گاز مخزن را به دنبال خواهد داشت.

جهت تاييد تركيبات جديد بايد تست CVD در شبيه ساز PVT انجام شود. تركيب فاز گاز در مرحله مربوط مقدار قبلي فشار نقطه شبنم بايد با تركيب نمونه گاز ميعاني اوليه خواص آن انطباق داشته باشد. (منحني كاهش ميعانات، چگالي و CGR)