SZÁLLÍTÁSI KÖLTSÉG OPTIMALIZÁLÁSA AZ AIR LIQUIDE HUNGARY ...
Nagyhozamú kondenzátum termelő kút termelés optimalizálása
Transcript of Nagyhozamú kondenzátum termelő kút termelés optimalizálása
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
1/75
Miskolci Egyetem Mszaki Fldtudomnyi Kar
Olajmrnki Intzeti Tanszk
Nagyhozam kondenztum termel kt termelsoptimalizlsa
Szakdolgozat
Papp Zoltn Andor
Olajmrnki szakirnytovbbkpzsi szak
Konzulensek: Dr. Turz Zoltn, egyetemi docensKiss Csaba, fmunkatrs MOL Nyrt.
Beads dtuma: 2014.05.09.
Miskolc 2014
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
2/75
: H-3515 Miskolc-Egyetemvros, Hungary
: (36) (46) 565-078 FAX: (36) (46) 565-077e-mail:[email protected]
Szakdolgozat feladat
Papp Zoltn Andor
olajmrnki szakmrnk hallgat rszre
Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
Mutassa be a csompont analzis mdszert, valamint jellemezze rviden a termelrendszerben fellp ramlsoklersra szolgl elmleteket!Ksztseel a kt szimulcis modelljt!Vizsglja meg az zemjellemzket befolysol tnyezket s hatrozza meg a rendszerre
jellemz optimlis termelsi paramtereket!Hatrozza meg a felszll termelsrl a mechanikus termelsre trtn tlls idejt!Ksztsen gazdasgossgi szmtst a megvizsglt paramterek tekintetben!
Ipari konzulens: Kiss Csaba, fmunkatrsTanszki konzulens: Dr. Turz Zoltn, egyetemi docensA szakdolgozat kszts helye: MOL Nyrt., BudapestA szakdolgozat leadsi hatrideje: 2014. mjus09.
Dr. Turz Zoltnintzet igazgat, egyetemi docens
Miskolc, 2013. szeptember 9.
MISKOLCI EGYETEM
Mszaki Fldtudomnyi Kar
KOLAJ S FLDGZ INTZET
UNIVERSITY OF MISKOLC
Faculty of Earth Science & Engineering
PETROLEUM AND NATURAL GASINSTITUTE
mailto:turzozkfgi.uni-miskolc.humailto:turzozkfgi.uni-miskolc.humailto:turzozkfgi.uni-miskolc.humailto:turzozkfgi.uni-miskolc.hu -
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
3/75
Igazol lap szakdolgozat benyjtshoz
Olajmrnki Szakmrnki Szakirny Tovbbkpzsi Szakon hallgatk rszre
A hallgat neve:Papp Zoltn AndorNeptun-kdja: XGEC79
A szakdolgozat cme: Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
Eredetisgi nyilatkozatAlulrott Papp Zoltn Andor, a Miskolci Egyetem Mszaki Fldtudomnyi Karnak hallgatjabntetjogi s fegyelmifelelssgem tudatban kijelentem s alrsommal igazolom, hogyezt a szakdolgozatot meg nem engedett segtsg nlkl,sajt magam ksztettem, s aszakdolgozatban csak az irodalomjegyzkben felsorolt forrsokat hasznltam fel. Mindenolyan rszt, melyet szszerint, vagy azonos rtelemben, de tfogalmazva ms forrsbl
tvettem, egyrtelmen, a forrsmegadsval megjelltem.
Budapest, 2014. prilis 30.
a hallgat alrsa
Tanszki konzulens nyilatkozataAlulrott Dr. Turz Zoltn, jelen dolgozat beadsval egyetrtek / nem rtek egyet.1)2014. mjus 6.
a tanszki konzulens alrsa
Ipari konzulens nyilatkozata2)
Alulrott Kiss Csaba, jelen dolgozat beadsval egyetrtek / nem rtek egyet.1)2014. mjus 6.
az ipari konzulens alrsa
A szakdolgozat beadsra kerlt
2014. mjus 9.
a Kolaj s Fldgz Intzetadminisztrcija
1A nem kvnt rsz nyomtats utn tollal trlend. A dolgozat akonzulensek nemleges nyilatkozata mellett isbenyjthat.Jelen intzeti igazol lapot a szksges alrsokkal egytt a hallgat kteles az eredeti munkba bekttetni,
kzvetlenl a feladatkirs mg.
2Amennyiben a hallgatnak nincs ipari konzulense a bekezds rtelemszeren trlend.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
4/75
TARTALOM
1. BEVEZETS......................................................................................................................................... 1
2. A KITERMELSTECHNOLGIA ELMLETI HTTERE.............................................................................. 3
2.1. RENDSZERSZEMLLET (NODAL)VIZSGLAT........................................................................................... 3
2.2. ASZNHIDROGNTERMEL KT MODELLJE............................................................................................... 5
2.3. AVIZSGLAT ALAPELVEI,A KT MUNKAPONTJNAKMEGHATROZSA........................................................... 7
2.4. BERAMLSI JELLEMZKHOZAMEGYENLETEK...................................................................................... 10
2.4.1. A beramls alapvet ismrvei............................................................................................... 10
2.4.2. Darcy trvny termelkenysgi egyenlet......................................................... ..................... 12
2.4.3. Vogel korrelcija .................................................................................................................... 14
2.4.4. Fetkovich korrelcija.............................................................................................................. 15
2.4.5. Kttag hozamegyenlet................................................................ ........................................... 15
2.5. TBBFZIS FGGLEGESRAMLS..................................................................................................... 16
2.5.1. A tbbfzis ramls jellegzetessgei..................................................................................... 17
2.5.2. Poettmann - Carpenter korrelci s tovbbfejlesztsei......................................................... 20
2.5.3. Ros-Duns korrelci................................................................................................................. 21
2.5.4. Orkiszewski korrelci............................................................................................................. 22
2.5.5. Gray korrelci........................................................................................................................ 23
2.6. TBBFZIS VIZSZINTESRAMLSI ELMLETEK........................................................................................ 23
2.6.1. Lockhart-Martinelli Eljrs...................................................................................................... 24
2.6.2. Dukler mdszere...................................................................................................................... 25
2.6.3. Beggs and Brill mdszer................................................................ ........................................... 25
3. A KT SZIMULCIS MODELLJNEK ELKSZTSE ............................................................................ 27
3.1. AMEZ S TELEP LTALNOS JELLEMZSE............................................................................................. 28
3.2. ATELEPFLUIDUM TULAJDONSGAI........................................................................................................ 30
3.3. PVTADATOK MODELLEZSE,FELHASZNLSA......................................................... ................................ 31
3.4. ARENDSZER ELEMEI A KTTALPTL A SZEPARTORIG................................................................................ 33
3.5. KT HOZAMEGYENLETNEKMEGHATROZSA......................................................... ................................ 35
3.6. TBBFZIS FGGLEGESRAMLS MODELLEZSE.................................................................................. 39
3.7. RENDSZER MUNKAPONTJNAK MEGHATROZSA.................................................................................... 42
4. OPTIMLIS TERMELSI PARAMTEREK MEGHATROZSA.............................................................. 44
4.1. TERMELCS TMR....................................................................................................................... 45
4.2. SZEPARTORNYOMS ......................................................................................................................... 46
4.3. OPTIMLIS CSTMRK MEGHATROZSA........................................................................................... 48
4.4. TALPI FVKA ALKALMAZSA......................................................... ...................................................... 51
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
5/75
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
6/75
sszefoglal
A dolgozatom els fejezetben ltalnos sszefoglalst nyjtok a csompont-analzis
elmletrl s annak gyakorlati alkalmazsrl, bemutatom a rendszer egyes elemeit, az
azokban vgbemen ramlsi folyamatokat s az ezeket ler legfontosabb elmleteket,
melyek a rendszervizsglat elvgzshez szksgesek.
Az elmleti httr bemutatst kveten ismertetem a vizsglat al vont kt ltalnos
jellemzit, majd a Prosper szoftver segtsgvel, a rendelkezsemre ll ktvizsglati adatok
alapjn kivlasztom a rendszer egyes elemeinek mkdst legjobban ler elmleteket, s
ezek alkalmazsvalmeghatrozom a kt szimulcis modelljt.
A kvetkez fejezetben az elkszlt modellen a paramterek vltoztatsval azoptimlis, illetleg a gazdasgi clnak megfelel termelsi viszonyok modellezst vgzem
el. Ennek keretben bemutatom az zemjellemzket befolysol legfontosabb
paramtereket, a termelcs tmrt, a szepartornyomst. A kton elvgzett szmtsok
eredmnyei alapjn javaslatot adok ezek optimlis rtkeinek alkalmazsra, illetve a
rendszer talpi fvkval trtn kiegsztsre. A javaslatokat gazdasgossgi szmtssal
egsztem ki.
rzkenysgvizsglat keretben meghatrozom a felszll termels vghez tartozrtegnyoms rtket, valamint bemutatom a lyuktalpi folyadkfelgylemls problmjt s
javaslatot adok annak lehetsges kikszblsre.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
7/75
Summary
In the first part of my thesis I present the theory of Nodal analysis and its practical
adaptation. Further on I introduce the elements of production system, flowing processes and
related theories which are needed to execute for investigation of the system.
Following the description of theoretical background I specify attributes of production
well, then I choose theories which supremely describe operation of several elements of the
system and on the basis of those a simulation model of the well is defined.
At the next chapter I execute the modeling of relations of production with parameters
optimization. I show characteristics which are influenced by the most important parameters,
diameter of tubing and pressure of separator.
On the score of calculations I give some suggestion for application of optimal values.
By means of sensitivity variables I determine the formation pressure which is due to natural
flow then I specify problem of liquid loading and I give some suggestion to elimination.
Finally, the thesis have been completed with basic economic calculation about return
of investment.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
8/75
1
1. BEVEZETS
A kolaj s fldgz rszarnya az energia elltsban a mai napig jelents hnyadotkpvisel s a jelenlegi folyamatok alapjn a jvben is megtartja a meghatroz szerept.
Az egyre nvekv ignyek s az emelked rak mr magukban is a sznhidrogn-ipar
bevteleinek nvekedst eredmnyezik. Mindazonltal az elrhet legnagyobbnyeresgre
trekv vllalkozsok a termel rendszer s elssorban kutak kiptsnek rendkvl magas
kltsgt ellenslyozand klns figyelmet szentelnek az zemeltetsi kltsgek
minimumon tartsra, illetleg az adott rtegbl kitermelhet fluidum mennyisgnek
maximalizlsra.
A sznhidrogn bnyszatt kt f rszre klnthetjk, egyrszt a potencilis
sznhidrogn lelhelyek feltrkpezst, feltrst s lehatrolst vgz kutatsra, msrszt
a termel kutak s a felszni technolgiai ltestmnyek kivitelezst magban foglal
mezfejlesztst kvet kitermelsre, amikor is a sznhidrogn kszletet a felsznre hozzk
s elksztik a tovbbfeldolgozsra, szlltsra.
A termel rendszer legfontosabb eleme a termelsi folyamat trgyt kpez s
felsznre hozand sznhidrognt tartalmaz rteg. A trol rtegbl a ktba raml fluidum
mennyisgek meghatrozsa rendkvl fontos a rendszer zemeltetse szempontjbl. A
rteg viselkedst a termels sorn a beramlsi vagy hozamegyenlettel jellemezzk. Ezt
kveten a fluidum tja a felsznig egy kzel fggleges csvn keresztl vezet, a ktban s
a termelcsben trtn ramls jellemzsre, lersra a tbbfzis fggleges ramlsi
elmletek szolglnak. Az immr kitermelt fluidum a felsznen egy kzel vzszintes
csvezetken, a folyvezetken keresztl jut el a gyjtkzpontba, ahol a folyadk s a
gzfzis sztvlasztsa s megfelel elksztse zajlik. A folyvezetkben trtn fluidum-
ramls lersra a tbbfzis vzszintes ramlsi elmletek alkalmasak.
Figyelemmel az olajrak folyamatos emelkedsre s arra, hogy minden egyes
sznhidrogntelep elbb vagy utbb fokozatosan kimerl, a sznhidrogn termels
optimalizlsa elengedhetetlen. A termelsi rendszer megfelel kialaktsn s
zemeltetsn, valamint hatkonysgnvel beruhzsokon keresztl befolysolhat az
adott rtegbl kitermelhet sznhidrogn mennyisge s a kitermels teme, a termels
profitmaximalizlsnak rdekben.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
9/75
2
Dolgozatom kzppontjban a komplex termelsi rendszer optimalizlsa ll. Az
egyes rendszerelemek eltr ramlsi sajtossggal rendelkeznek, azonban brmelyiken
trtn vltozs kihatssal van a rendszer egszre, vgs soron a kt mkdsre. Az
elemekbl ll termel rendszer vizsglata sorn elengedhetetlen, hogy azt egysges
rendszerknt kezeljk, ne csak egyes elemeit vizsgljuk. Ilyen, a gyakorlatban hasznlt
vizsglati md, a rendszer lersra szolgl csompont, vagy Nodal analzis. A
rendszeranalzis elvgzshez a szmtgpes Prosper szoftvert hasznlom, amivel
elvgezhet a kt szimulcis modelljnek fellltsa s az egyes rendszerelemek
paramtereinek vltoztatatsbl szrmaz, a rendszerre kihat hatsok vizsglata.
A dolgozatom sorn igyekszem tfog kpet nyjtani a termelsoptimalizls egy
lehetsges mdjrl, vizsglni fogom az zemjellemzket befolysol kivlasztott
paramterek vltoztatsnak hatsait s vizsglat alapjn javaslatot adok a kt esetben az
optimlis termelsiparamterekre.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
10/75
3
2. A KITERMELSTECHNOLGIA ELMLETI HTTERE
2.1.
RENDSZERSZEMLLET (NODAL) VIZSGLAT
A sznhidrogn termel rendszerben a fluidumram nyomsa egyre cskken, ahogy a
rezervorbl a felsznre ramlik. A teljes nyomsess, ami vgs soron meghatrozza a
kitermelhet fluidum mennyisgt, a rendszer egyes elemein fellp elemi nyomsessekbl
tevdik ssze. A termel rendszer tbb elembl ll, melyek nmagukban klnbz
hidraulikus karakterisztikval jellemezhetek s kln vizsglat trgyt kpezhetik, azonban
az elemekbl ll termel rendszer vizsglata sorn elengedhetetlen, hogy azt egysges
rendszerknt kezeljk. A rendszerszemllet megkzeltsre clszeren azrt van szksg,
mert a termelsi g sorbakapcsolt elemei egymssal szoros klcsnhatsban vannak,
brmelyik rendszerelem jellemzinek megvltozsa hatssal van a rendszer egszre. Az
egyes elemek hidraulikus viselkedse egyrszt fgg a tbbi elemtl, msrszt hatssal is van
a tbbi elemre. Ezen sajtos kapcsolatok feltrkpezsre, s sszessgben a rendszer
hidraulikus viselkedsnek numerikus szimulcijra alkalmasvizsglatimd a csompont,
vagy Nodal analzis.
Az elmlet alapjait Gilbert krvonalazta az 1950-es vekben, amikor jellemezte a
rezervor, a kt s a ktfejfvka kztti klcsnhatst, s ez alapjn egy rendszerszemllet
megoldst tervezett a termelsi tem meghatrozsra. A kvetkez vtizedek sorn az
egyes rendszerelemek hidraulikus viselkedsnek kutatsa s lersa jelents fejldsen
ment t, szmos klnbz elmlet, szmtsi md s tervezsi mdszer ltott napvilgot,
ezzel prhuzamosan a szmtstechnika is rohamos fejldsen esett t. Ezen krlmnyek
egyttesen generltk az ignyt s tettk lehetv a rendszerszemllet elemzs jra eltrbe
kerlst a korai 80-as vekben.Az ekkor vgzett vizsglatok clja arendszer hidraulikus
viselkedsnek numerikus szimulcija, illetve az elrni kvnt hozam leggazdasgosabb
kitermelshez szksges optimlis zemjellemzk meghatrozsa volt. Szilas A. hatrozta
meg az alapvet elkpzelst arra vonatkozan, hogy a mdszer termel rendszerre
vonatkoz alkalmazsa kiterjeszthet az egsz mez viselkedsnek lersra is. Az
albbiakban rszletesen ismertetsre kerl mdszert K. E. Brown nevezte el Nodal
Analzisnek, mely kifejezshasznlata azta elterjedt a gyakorlatban, a mdszer rszletes
kidolgozsa Beggs nevhez fzdik.[12]
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
11/75
4
A hatkonys ezltalgazdasgos kitermels megvalstsa rdekben a csomponti
analzis alkalmazsnak cljai a kvetkezk K. E. Brown sJ. F. Lea szerint.[5]
1. Meghatrozni egy ltez olaj vagy gzkt hozamt, figyelemmel a ktgeometria s
ktkikpzs jelentette korltozsokra (elszr felszll termelsre.)
2. Meghatrozni azokat, arszben termelsi idtl is fgg krlmnyeket, amelyek
kztt a kt termel, illetve a termelse abbamarad.
3. Meghatrozni a mestersges termelsre tlls gazdasgossgi szempontbl idelis
idpontjt s kivlasztani annak legelnysebb mdjt.
4. Optimalizlni a rendszert a meghatrozott hozam leggazdasgosabb kitermelse
rdekben.
5. A ktrendszer minden egyes elemnek ellenrzse az ramls esetleges szksgtelen
korltozsainak, akadlyozsnak beazonostsa rdekben.
6. Lehetv tenni az opertor menedzsmentje s mrnki szemlyzete szmra a
hozamnvelsi mdok gyors felismerst.
A mdszer legtipikusabb alkalmazsi terletei az ipari gyakorlatban[20]:
Hozamok becslse
Termelcs mretkivlasztsa
Foly vezetk mretnek kivlasztsa A ktfej nyoms meghatrozsa s felszni fvkamretezse
A rezervornyoms cskkens hatsainak becslse
ramlsi korltozsokazonostsa
Egybtipikus alkalmazsok:
A felszn alatti biztonsgi szelepekmretezse
Perforci srsgrtkelse
Kavicsgyas szrtervezse
Mestersges termelsi md megtervezse
A beinjektltgz-folyadk arny optimalizlsa segdgzas termelsnl
Alacsonyabb ktfejnyoms vagy kompresszor teleptshatsainak rtkelse
Ktserkentsi eljrsok rtkelse
Ahogy a fentiekbl is ltszik a csomponti analzis egy szertegaz lehetsgeket
rejt, rugalmas mdszer a ktkikpzs tervezsre, a termel rendszer elemzsre s arendszer teljestmnynek javtsra. Emellett meg kel jegyezni, hogy gazdasgi
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
12/75
5
szempontbl a szimulcis mdszer alkalmazsa sokkal elnysebb, mint a jelents
kltsgekkel jr, valsgban kivitelezett zemi ksrletek elvgzse.
2.2.
ASZNHIDROGNTERMEL KT MODELLJE
Brmely sznhidrogn-termel kt termel rendszere magba foglalja a trol egy
rszt, a fluidomot a felsznre szllt egysget, azaz magt kutat, valamint a felszni
berendezseket. Ha a rendszer felosztst tovbb rszletezzk, a kvetkez sszetevket
klnthetjk el.
A rtegnek a gyjtterlet hatra s a frlyuk kztti szakasza,
a ktkikpzs sajtossgai (perforci, kavicsszr stb.),
a fggleges vagy ferde termelcs oszlop,
a felszn alatti fojtsok (biztonsgi szelepek, stb.),
a mestersges termelshez szksges eszkzk (segdgz szelep, stb.),
a termelsi fvka a ktfejen,
a folyvezetk a hozztartoz berendezsekkel, s
a szepartor, ahol az elsdleges szeparls trtnik.
1. bra Felszll olajkt csompontokkal
(Forrs:Takcs - SzilasSzaharov: Sznhidrognkutak mkdsnek hidraulikai elemzse[14])
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
13/75
6
Az 1. brn egy felszll olajkt vzlatos rajza lthat, amiben a fluidum a trol
rtegtl a perforcin keresztl ramlik a termelcsbe, amin vgighaladva emelkedik
felfel. A termelcsben klnbz szerelvnyek akadlyozzk ramlsnak tjt, majd a
ktfejfvkn t ri el a felszni folyvezetket, ahol a felszn domborzati viszonyait kvetve
jut el a szepartorba. Az egymstl eltr hidraulikai jellemzkkel br rendszerelemeket,
melyek sszessge alkotja a kt hidraulikai rendszert, a szmokkal jelzett csatlakozsi
pontok vagy gynevezett csompontok vlasztjk el egymstl. A fluidum ramls fbb
jellemzit a csatlakozsi pontokkal hatrolt hidraulikai elemekben a kvetkez tblzat
mutatja.
1. tblzat A rendszer hidraulikai elemei s jellemz ramlsai
A hidraulikaielem elnevezse
Csatlakozsipontok
Az ramls jellegzetessgei
Trol 1, 2 Egy- vagy tbbfzis szivrgs
Termelcs 2, 3 s 4, 5 Egy- vagy tbbfzis, fggleges vagy ferde csbeli ramls
Talpfvka 3, 4 Egy- vagy tbbfzis ramls szktelemben
Ktfejlevfka 5, 6 Egy- vagy tbbfzis ramls szktelemben
Folyvezetk 6, 7 Egy- vagy tbbfzis, vzszintes vagy ferde csbeli ramls
(Forrs: Takcs - SzilasSzaharov: Sznhidrognkutak mkdsnek hidraulikai elemzse[14])
A sznhidrogn termel rendszer elemeiben fellp nyomsvesztesgek sszege adja
meg a rendszer egszben tapasztalhat nyomsesst, ami tulajdonkppen az tlagos
rtegnyoms s szepartornyoms klnbsge. Ennek megfelelen kt megklnbzetett
pontot azonosthatunk a sorbakapcsolt rendszerben, ezek a rendszer vgpontjai. Az egyik a
sznhidrogn trolrteg megcsapolssal rintett rsznek htra, ami az brn 1-es szmmal
van jellve, a msik pedig az brn 7-es szmmal jellt szepartor. Ezen pontok nyomst
hossztvon llandnak tekintjk. A formcinyoms termszetesen vltozhat a trol
kimerlsvel, de ennek hatsa figyelmen kvl hagyhat, tekintettel arra, hogy a
termelmrnki feladatok rvid- s kzptvra vonatkoztathatak. Msrszt a
szepartornyomst ltalban a mez teljes lettartamra lltjk be s az zemmenet kzben
nem vltoztatjk, ezrt ezt is llandnak tekinthetjk.[12]
A2. brasematikusan brzolja a termelrendszer egyes elemein, azaz a trolban, a
ktkikpzsen, a termelcsben s a folyvezetkben fellp nyomsesseket, melyek
egyttes rtke kpezi a teljes nyomsvesztesget. Termszetesen a rendszer aktulis
kialaktstl fggen a jelzett nyomsvltozsok rszletesebben is feloszthatak a beptse
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
14/75
7
kerl elemeken pl. afvkn,biztonsgi szelepen vagy egyb termelcs szerelvnyeken
fellp nyomsvesztesgek szmbavtele rdekben.
2. bra Nyomsvltozsok a sznhidrogntermel ktban
(Forrs:www.petrowiki.com[20])
Az egyes elemek hidraulikai viselkedsnek lersra, az adott szakaszon fellp
nyomsess szmtsra az vek sorn rengeteg elmletet, szmtsi mdszertdolgoztak ki
az olajipari szakemberek, melyek kzl a legfontosabbak s a gyakorlatban
legelterjedtebbek a kvetkez fejezetekben kerlnek ismertetsre. A rendszerelemzs
elvgzsekoraz a clunk, hogy a rendszert alkot egyes elemek hidraulikai viselkedst, az
ott fellp nyomsesst ler szmtsi mdszer a lehet legpontosabban kzeltse a
valsgban fennll viszonyokat, ezltal a rendszer egsznek viselkedsrl is realisztikus
kpet kapjunk. Az egyes mdszerek pontossgnak az ellenrzsre s gy a mdszerek kzti
vlasztsra a konkrt feladat kidolgozshoz hasznland Prosper program egyes funkcii
fognak segtsget nyjtani.
2.3.
A VIZSGLAT ALAPELVEI, A KT MUNKAPONTJNAK
MEGHATROZSA
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
15/75
8
A rendszerelemzs fentebb felsorolt szmos alkalmazsi lehetsge kzl az egyik
legfontosabb, egy adott paramterekkel rendelkez termelrendszer hozamnak
meghatrozsa. A teljes rendszer teljestmnynek kirtkelse, azaz a termelsi hozam
meghatrozshoz szksges eljrs kidolgozsa, az albbi alapelvek, peremfelttelek
figyelembevtelvel lehetsges.[12],[14]
A rendszerben kialakul tmegramls (hozam) az ramlsi t mentn lland,
jllehet a vltoz nyoms s hmrsklet hatsra a fzisllapotok is vltoznak.
A nyoms az ramlsi t irnyba cskken az egyes rendszerelemeken fellp
energiavesztesg kvetkeztben.
Az egyes hidraulikai elemek csatlakozsi pontjainl, azaza csompontoknlaz
egyik elem kilp s a kvetkez elem belp nyomsa azonos.
A mkdsperemfeltteleimelyek rtkkeit hosszabb idtartamban llandnak
tekintjk:
a vgponti nyomsok, azaz a rteg- s szepartornyoms,
a frlyuk s a felszni szerelvnyek elrendezse, geometriai adatai, s
a ktba raml fluidum sszettele.
Ezen alapvet trvnyszersgek felhasznlsval a rendszer ered munkapontjnak
meghatrozsa a kvetkez mdon lehetsges. Az egyttmkds az elemek kztt,figyelembe vve a peremfeltteleket s az egyes elemek geometriai s hidraulikai adatait,
annl a hozamnl valsul meg, amely esetbenaz elemek csatlakozsi pontjaiban a nyoms
folytonos. A munkapont meghatrozsra reduklt jelleggrbk mdszert clszer
alkalmazni. Ehhez a rendszert tetszleges helyen elmetszve kt alrendszerre bontjuk. A
kvetkez lps a kt alrendszer nyoms-hozam jelleggrbjnek meghatrozsa, mely
fggvnyeket a teljes rendszer kt ismert nyoms vgpontjbl kiindulva lehet
meghatrozni. Az alrendszerek mkdsnek nyoms-hozam jelleggrbi metszspontja a
kt alrendszer egyttmkdstjellemzi, ez a munkapont, amelynl a hozam llandsgnak
s a nyoms folytonossgnak felttele teljesl. A gyakorlati clok rdekben a teljes
rendszer elmetszst clszer valamelyik csompontban, azaz az elemek kapcsoldsnl
felvenni, gy ugyanis a metszspont a klnbz jelleg elemek sorbakapcsolsnak pontja
is, ami tovbbiakban a vltozsok elemzsnl kedvez lesz.
A rendszervizsglat kapcsn ltalnosan megllapthat, hogy a rendszer munkapontjt
tetszleges helyen trtn elmetszssel szmthatjuk s az elmetszs clszer
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
16/75
9
megvlasztsval knnyen elemezhetek az egyes elemek paramtereinek vltozatsbl
ered hatsok.[14]
A gyakorlatban szoksos mdszer a megoldsi csompontnak a kttalpat vlasztani,
aminek megfelelen a kt alrendszer egyrszt a folyvezetk s a termelcs , msrszt a
rteg. A rtegre jellemz nyoms-hozam sszefggs, a beramlsijelleggrbe (IPR
Inflow Performance Relationship) megmutatja azokat a pontokat, hogy a kt mely
hozamokhoz mekkora talpnyomssal termel. A msik alrendszer jelleggrbjt a
folyvezetkben s a termelcsben fellp nyomsvesztessgek szepartornyomshoz
trtn hozzadsval kapjuk meg. Sokszor a folyvezetket a kt munkapontjnak
meghatrozshoz nem vizsgljuk, ilyenkor a vizsglt rendszer rgztett nyoms
vgpontjnak a ktfejet tekintjk. A ktfej s a kttalp jelentette vgpontok kztt felvett
nyoms-hozam prokbl kapotttermelcs jelleggrbe (VLPVertical Lift Performance)
megmutatja, hogy adott ktkialakts mellett bizonyos ktfejnyomshoz mekkora
kttalpnyoms tartozik, azaz hogy a termelcs aljn bizonyos hozamoknl milyen nyoms
lesz. Ha a beramlsi grbe s a termelcs jelleggrbe egyttesen van brzolva, akkor
azok kapcsolata knnyen megfigyelhet, ahogy ezt a3. bramutatja.
3. bra A termelcs jellegrbe s a beramlsi grbe kapcsolata
(Forrs:James Lea, Henry Nickens, Mike Wells - Gas Well Deliquification[4])
Ha a kt grbe egyltaln nem metszi egymst, akkor a kt nem mkdik, azaz nincs
olyan hozam nyoms pontpr, ami termelst eredmnyezne. Az IPR s VLP grbe
metszspontja a rendszer munkapontja, ez adja meg azt a hozamot, amit adott rteg a
megadott felpts kt esetben meg tud valstani. Teht az egyetlen olyan pont, ahol adott
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
17/75
10
ktfejnyomssal s adott rtegnyomssal rendelkez rendszer, vagyis a kt adott hozammal
termelni tud.
A kt grbe magasabb hozamhoz tartoz metszspontja adja a stabil zempontot, ahol
a kt alrendszer nyomsa s hozama megegyezik.Ennl a metszspontnl jelentkez nyoms
s hozam az, amely az adott krlmnyek kztt a megoldsi csompontnl kettvlasztott
rendszer egyenslyi llapotra jellemz. Azrt egyenslyi, mert ha felttelezzk, hogy a
beramlsnveksziksa D pont fel eltoldik, a termelcsben a nagyobb hozamok miatt
nagyobb nyomsvesztesgek lpnek fel, ami kihat a lyuktalpra, vagyis nagyobb lesz a
termelcsben a lyuktalpi nyoms, ami kisebb depresszit, kvetkezskpp kisebb
beramlst eredmnyez. Ennek hatsra a rendszer visszatr a kt grbe metszspontjba, a
kiindulsi hozam rtkhez. Hasonlan, ha a beramls C pont rtkre cskken, a
termelcsben fellp nyomsess is cskken, aminek kvetkeztben a lyuktalpon is
cskken a nyoms, a nagyobb depresszi hatsramegnvekszik a fluidum beramlsa a
rtegbl,szintnvisszall a kezdeti hozam rtkre. Az instabil munkapontban ezzel szemben
a cskken hozam hatsra lell a kt, nvekv hozam hatrra pedig elvndorol a stabil
munkapont irnyba. sszessgben teht a magasabb hozamhoz tatoz munkapont a
rendszer stabil munkapontja, mivel kisebb hozamvltozsok utnismt bellnaka kt grbe
metszspontjhoz tartoz termelsi jellemzk.[4]
2.4.BERAMLSIJELLEMZK HOZAMEGYENLETEK
2.4.1.A BERAMLS ALAPVET ISMRVEI
A sznhidrogn termel rendszer megtervezshez, zemeltetshez tisztban kell
lenni a ktba irnyul fluidumram trvnyszersgeivel, azaz elengedhetetlen annak
ismerete, hogy a fluidum milyen mennyisgben s temben ramlik be atrol rtegbl a
ktba. A fluidum a rezervorbla perforlt ktpalst-szakaszon, azaz a fakad felsznen
keresztl ramlik a ktba. Az egyes folyadkrszecskk a fizika trvnyeinek megfelelen
a nyomsklnbsg hatsra kezdenek ramolni, a nagyobb nyoms fell a kisebb nyoms
helyek fel. Amg a kt zrva van a rtegnyoms megegyezik a statikus talpnyomssal, azaz
a ktba nincs beramls. Akt megnyitst kveten elszra kt kzelben lv, majd a
tvolabb elhelyezked fluidum rszecskk is megindulnak a kt irnyba. Egy
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
18/75
11
meghatrozott id utna beramlsnak egy llandsult teme alakul ki, amikor is idegysg
alatt ugyanakkora tmeg fluidum ramlik be a trol rtegbl a ktba.
A kt krl kialakul nyomsviszonyok sematikus brja lthat a kvetkez brn,
ahol rw: ktsugr;re: megcsapolsi sugr; pr: tlagos formci nyoms; Static BottomHole
Pressure SBHP: statikus talpnyoms; FBHP Flowing Bottomhole Pressure: ramlsi
talpnyoms.
4. bra Nyomseloszls a kt krl.
(Forrs: Takcs Gbor Gas Lift Manual[12])
Az llandsult beramls temt elssorban trol s a kt kztt ltrehozott
nyomsklnbsg (depresszi) nagysga hatrozza meg, de szmos egyb tnyez is
befolysolja. Egyrszt a rezervortulajdonsgok gy, mint a kzet permeabilitsa, a
rtegmagassg, msrszt aberaml fluidum tulajdonsgai: viszkozits, srsg, stb., s
nem utols sorban a ktkikpzs hatsai, azaz a perforcik s a kt llapota. Tekintve, hogy
a felsorolt tnyezk adott ktnl huzamosabb ideig llandnak tekinthetek, gya beramls
temt elssorban a kttalpnyoms befolysolja. A rteg viselkedsnek jellemzsre, a
ktba val beramls lersra szolgl a beramlsi vagy hozamegyenlet,amely megmutatja,
hogy klnbz llandsult termelsi kttalpnyomsnl mekkora a termelsi tem, melynek
grafikus brzolsa a beramlsi vagy hozamgrbe angolul IPR-grbe.[11], [12]
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
19/75
12
A beramlsi grbe meghatrozsa ktvizsglati mdszerekkel lehetsges. A
ktvizsglat sorn klnbz tmrj fvkval termeltetik a kutat, melynek hatsra
klnbz hozamokhoz tartoz hozam nyoms pontprok rhatak fel. Az IPR grbe
meghatrozsa idelis esetben trtnhet kzvetlenl kapacitsvizsglati mrsek alapjn
vagy a rendelkezsre ll rteg paramterek alapjn is, mint pldul permeabilits, porozits,
skin tnyez stb. Ha ezek nem llnak kzvetlenl rendelkezsnkre, akkor korbbi well test
mrsekalapjnkell meghatrozni a hozamgrbt valamilyen kzelt mdszerrel.
A beramls tulajdonsgainak jellemzsre szolgl hozamegyenletek kidolgozsra
szmos elmlet szletett, melyek rszletes ttekintse nem clja e dolgozatnak, ennek
megfelelen a kvetkez alfejezetekben kizrlag a szksges elmleti httr bemutatsra
s a konkrt feladat-kidolgozs sorn a Prosper program ltal felknlt s ltalam ignybe
vett hozamegyenletek bemutatsra szortkozom.
2.4.2.DARCY TRVNY TERMELKENYSGI EGYENLET
Aporzus kzegben trtn ramlst ler Darcy egyenletazt fejezi ki, hogy egy adott
porzus kzetben adott nagysg felleten traml fluidum mennyisge egyenesen arnyos
a kzeg permeabilitsval, a nyoms gradienssel s fordtottan arnyos a fluidum
viszkozitsval. A negatv eljel azt jelzi, hogy az ramls irnya ellenttes a
nyomsgradiens irnyval.
= Amennyiben a kvetkez egyszerst felttelek tmasztjuk a beramls lersra:
az ramls radilis s egyenletes a kt krl,
a permeabilits eloszlsa a trolban homogn,
a trol prusait teljesen az adott fluidum tlti ki,
az ramlsllandsult,
majd ezek alkalmazsval megoldjuk a Darcy egyenletet a termelsi temre akkor a
kvetkez egyenletet kapjuk.
=5,4272 10
ln ( )
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
20/75
13
Az egyenletben szerepl paramtereket egy adott ktnl lladnak tekinthetjk,
amennyiben ezeket egy konstansban foglaljuk ssze, az gynevezett termelkenysgi
tnyezt (J), vagy az angolszsz irodalombanhasznlatos elnevezs szerintproduktivitsi
indexet (PI) kapjuk, azaz az egyenlet a kvetkezkppen alakul.
= ( )A fenti sszefggst a kt beramlsi egyenletnek vagy ellennyomsos
(backpressure) egyenletnek nevezzk, s azt fejezi ki, hogy a folyadk beramlsa a ktba
egyenesen arnyos a kttalpon ltrehozott depresszival, azaz a rtegnyoms s az
alkalmazott ramlsi kttalpnyoms kztti klnbsggel. Minl nagyobb ez a
nyomsklnbsg annl nagyobb a termelt hozam, azaz lland rtegnyoms mellett minl
kisebb az ramlsi kttalp nyoms,annl nagyobb lesz a termelt hozam mennyisge.
Ennek megfelelen, az 5. brn brzoltak szerint, a nyoms s a hozam kztt
fennll lineris kapcsolat brzolshoz egy egyenest tudunk felvenni, melynek vgpontjai
az tlagos rtegnyoms s a maximlis termelsi tem vagy hozam. Az egyenes y tengelyt
metsz pontja a nulla hozamhoz tartoz ramlsi kttalp nyoms, ami maga a rtegnyoms,
ugyanis ekkor a nyomsklnbsg nulla, azaz nincs beramls. Az egyenes X tengelyt
metsz pontja vgpontja a maximlis hozam, az gynevezett Absolute Open Flow Potential
(AOFP), ami azt a hozamot jelkpezi, ami zruskttalpnyoms mellett fennllna. Valjban
ez egy elmleti rtk, mert ezt a hozamot a valsgban elrni lehetetlen, gy aztn csak a
klnbz kutak sszehasonltsra szoktk hasznlni.
5. bra A kt teljestmnye a termelkenysgi tnyezs modell alapjn
(Forrs: Takcs Gbor Gas Lift Manual[12])
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
21/75
14
A sznhidrogn-termelsi gyakorlatban azonban jellemez, hogya kt kzelben az
ramlsi nyoms a buborkponti nyoms al esik, ekkor az ramls mr ktfzisv vlik, a
folyadkfzis mellett szabad gz is tallhat. Ebben az esetben mr nem lesz igaz, mint a
fentebb lert beramlsi egyenlet esetben, hogy a termelkenysg tnyez (J) lland. A
nyoms s a termelsi tem kztti sszefggs nem lesz lineris, a beramlsi grbe
meredeksge az ramlsi talpnyoms cskkensvel cskken. Ez a jelensg elsdlegesen a
nyomscskkens hatsra kiolddott gzmennyisg miatt kvetkezik be, ugyanis a
nyomscskkens miatt trolrtegbena kt irnyba n a gzteltettsg, sgy cskken az
olajra vonatkoztatott relatv teresztkpessg. sszessgben a mozgkonyabb gz
elrenyomulsa miatt az olaj lassabban fog a kttalp fel ramlani,tehta folyadktermelsi
temcskken sszehasonltva az egyfzisesettel.
2.4.3.VOGEL KORRELCIJA
Vogel numerikus rezervor szimulcis eredmnyek segtsgvel tanulmnyozta a
kutak beramlsi tulajdonsgaits ksrletei alapjn kimutatta, hogy az oldottgz hajts
trolkzetekbl val olajberamls az albbi sszefggssel jellemezhet, ha a termelsi
talpnyoms kisebb, mint a buborkponti nyoms.
= 1 0,2 0,8 A hozamegylet szerint a termelkenysg, azaz az egysgnyi nyomsklnbsg
hatsra beraml folyadk mennyisg vltoz, mgpedig kisebb ramlsi talpnyomsokhoz
kisebb termelkenysg tartozik. A mdszer nagy elnye, hogy a beramlsi karakterisztika
(IPR) a rtegnyoms, valamint a stabilizldott termelsi tem s a kttalpi nyoms
ismeretben meghatrozhat, az egyenlet annl pontosabb, ha a maximlis hozamhoz minljobban kzelt termelssel vgeztk a hozamvizsglatot. Igaz, hogy Vogel mdszert
elssorban oldottgz hajtsos rezervorokra fejlesztette ki, az sszefggs jl hasznlhat
ms rezervorokra is a buborkponti nyoms alatt.
Szles hozamtartomnyban termel kutak esetben a kttalpnyoms fggvnyben a
talpra egyfzis folyadk, vagy tbbfzis fluidum ramlik. Ebben az esetben a fzisok
szmtl fggen vagy a termelkenysgi tnyezt, vagy a Vogel korrelcit hasznljuk.
Ebbl addik a kt jelleggrbe egyttes hasznlata, amikor is a kt grbe a buborkpontinyomsnl csatlakozik. A buborkponti nyoms feletti ramlsi talpnyoms rtkeknl az
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
22/75
15
egyfzis szakaszra rvnyes termelkenysgi egyenletet hasznljuk, mg a buborkponti
nyoms alatti ramlsi talpnyoms rtkeknl a tbbfzis szakaszra rvnyes Vogel
korrelcit, ez az gynevezett kombinlt hozamegyenlet.
= + [1 0,2 0,8 ]ahol: = + 1,8 2.4.4.
FETKOVICH KORRELCIJA
Fetkovich kimutatta, hogy a buborkponti nyoms alatti talpnyomssal termel
olajkutak beramlsi viszonyai hasonlaka gzkutakhoz, arra a kvetkeztetsre jutott, hogyha a nyomsklnbsgek helyett a nyomsok ngyzeteinek klnbsgeit hasznljuk, akkor
megbzhatbb hozamegyenletet kapunk. Ezrt a gzkutak beramlsi egyenlett olajkutakra
is hasznlhatjuk a vrhat hozam meghatrozsra. Az gynevezett exponencilis
hozamegyenlet a kvetkez alak.
= (
)
A gyakorlati tapasztalatok szerint ez az sszefggs megfelel pontossggal lerja az
olajkt hozama s az alkalmazott depresszi kztti sszefggst, mg teltett trolbl
trtn termels esetre is. Az egyenletben szerepl C; n paramtereket tbb pontos
hozamvizsglat adataibl lehet meghatrozni. A kthoz trtn teljesen Darcy jelleg
(laminris) ramlsnl n = 1, mg teljesen turbulens ramls esetn n = 0.5, minden egyb
esetben a kt ramls kztti tmeneti ramls jtszdik le a trolban . Az n kitev rtke
szigoran csak 0,5s 1 kztt vltozhat. Ha ettl eltr rtket kapunk, akkor a mrsnk,
vagy a kirtkelsnk valsznleg hibs.[1]
2.4.5.KTTAG HOZAMEGYENLET
A tapasztalati ton felrt exponencilis hozamegyenletnl elmletileg
megalapozottabb, gynevezett kttag hozamegyenletet abban az esetben kapjuk meg, ha
mr a szivrgs ltalnos differencil egyenletnek megoldsnl figyelembe vesszk a
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
23/75
16
Darcy trvnytl eltr ramls lehetsgt, ez olajkutak esetben az albbi formban rhat
fel.
= +
Ahol az A s B rtkek kapacitsmrsekkel meghatrozhat konstans rtkek. Az A
konstans a laminris ramls figyelembevtelre, mg a B konstans a turbulens ramls
figyelembevtelre szolgl.
Az ipari gyakorlatban olajkutak esetben, valamint nagynyoms (pwf, Pr > 3000 psi ~
207 bar) gzkutak esetbenez utbbi egyenletet szokshasznlni. Mgkisnyoms gzkutak
esetn (pwf, Pr < 2000 psi ~ 138 bar) gyakran hasznljka gzkutak gynevezett kttag
hozamegyenlett, ahol az egyenlet bal oldaln a nyomsok ngyzeteinek klnbsge
szerepel. = + 2.5.
TBBFZIS FGGLEGES RAMLS
A sznhidrogn-termelsi gyakorlatban a legtbb esetben kt vagy tbbfzis
ramlssal tallkozunk. Az egyfzis ramls a termel kutakban ott fordul el, ahol a
nyoms nagyobb a buborkponti nyomsnl,jellemzena kttalp krnykn. Ekkor csak
folyadk fzis ramlik, mivel a fldgz az olajban oldott formban van jelen. Sokkal
ltalnosabb a tbbfzis ramls, azaz a termelt olaj, gz s vz egyttes ramlsa, ez
szmos helyen elfordulhat a termelsi rendszerben. A termelcsben trtnfelfel ramls
kzben, ahogy a nyoms egyre cskken, a buborkponti nyomst elrve a gz elkezd kivlni
az olajbl, gy innentl kt- vagy tbbfzis ramlsrl beszlhetnk. Ha kt klnll fzis
egyidej ramlsa valsul meg ktfzis az ramls, tbbfzis ramls esetben a
folyadkfzis sszetettsgre kell gondolnunk (pl. olaj+vz). Termszetesena gzkutakban
is elfordulhat tbbfzis ramls, a gz mellett gzkondenztumot s vizetis termelhet a
kt.
A tbbfzis ramlsok jellemzinek s viselkedsnek ismerete nlklzhetetlen az
olaj s gzkutak nyomsviszonyainak megllaptshoz, kiindulsi pontknt szolglnak
minden tervezsi s optimalizlsi problma megoldshoz. Ez fknt azrt van, mert a
teljes hidraulikai termel rendszerben a termelcsben a legnagyobb a nyomsvesztesg,
ami akr a teljes nyomsvesztesg 80 %-a is lehet. Ezrt a tbbfzis fggleges ramlsokminl pontosabb lersa, ismerete s a nyomsvltozsi grbe meghatrozsra szolgl
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
24/75
17
elmletek megfelel hasznlata az egyes kutak illetve teljes mezk gazdasgos
termeltetsnek kulcskrdse.
2.5.1.A TBBFZIS RAMLSJELLEGZETESSGEI
A tbbfzis ramls lnyegesen bonyolultabb az egyfzisnl. Tbb fzis egyidej
ramlsakor az ramlsi vesztesgeket nem lehetsges olyan pontosan kiszmtani, mint az
egyfzis ramls esetben. Apontos matematikai s fizikai modell meghatrozst szmos
tnyez nehezti, mely nehzsgeketa kvetkezkppen foglalhatjuk ssze.[11]
Az ramlsi nyomsgradienst igen sok fggetlen paramter hatrozza meg, melyek
radsul az ramls sorn vltoznak. Ros-Duns szerint 12 vltoz hatsa lnyeges, ezek a
kvetkezk: bels cstmr, csfal relatv rdessge, termelcs ferdesge, folyadk s gz
srsge, viszkozitsa, ramlsi sebessge, hatrfelleti feszltsg, nedvestsi szg s a
nehzsgi gyorsuls. A vltozk magas szmt, azok sszevonsval, dimenzi nlkli
paramter csoportok bevezetsvel lehet mrskelni, amikor is a mrtkegysgektl
eltekintnk, teht a dimenzi nlkli paramter csoport fggetlen lesz a magba foglalt
vltozk eredeti mrtkegysgeitl. A nyoms s a hmrsklet, mint alapparamter
termszetesen nem kerl sszevonsra ms vltozkkal, ugyanis a gradiens pontbeli
tulajdonsg, azt az aktulis nyomson s hmrskleten rvnyes jellemzkkel kell
meghatrozni.
Az ramls alatt a kzeg fajtrfogata a hmrsklettel s a nyomssal vltozni fog ,
mivel a termelt fluidum kompresszbilis, emiatt a srsge fgg a nyomstl s
hmrsklettl is. A ktban felfel haladva a nyoms cskken, s emiatt az olajban oldott
gz, a buborkponti nyoms alatt fokozatosan elkezd kivlni, abban a pillanatban, ahogy a
nyoms a buborkponti nyoms al cskken. A nyomscskkens hatsra ugyan nmileg
n az olaj trfogata, de sszessgbengzkivls s a cskken hmrsklet hatsra az olajfajtrfogata cskken. Gz esetben felfel haladva a fajtrfogat viszont a nyoms
cskkensvel arnyosan nvekszik, amit a hmrskletcskkens csak kis mrtkben
ellenslyoz.
A srldsi vesztesgek mellett siklsi vesztesgek is fel fognak lpni ktfzis
fggleges ramls esetn. Ez azrt van, mert a gz srsge jval kisebb, mint a folyadk,
emiatt a gz a folyadkhoz kpest jval gyorsabban ramlik a felszn fel, elresiklik a
folyadkhoz kpest, tulajdonkppen megelzi azt. Ily mdon azt tapasztalhatjuk, hogy atermelcsben lv folyadk srsge nagyobb, mint ahogy az a felszni adatokbl
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
25/75
18
kvetkezne. Egy adott gzram esetn az elresikl gz kevesebb teret fog elfoglalni a
termelcsbl, emiatt az raml fluidum srsge is rtelemszeren nagyobb lesz. A
termels gy tbb energit ignyel ahhoz kpest, mintha nem lenne sikls. A siklsi fknt
kis gzram s nagy ramlsi keresztmetszet esetn jelentsen befolysolja a termelcsben
fellp teljes nyomsvesztesget.
A tbbfzis ramls sorn tbbfle ramlsi rendszerrl beszlhetnk, mert a
folyadk s gz trfogatarnya s keveredsi mdja ms-ms lehet a felramls folyamn.A
klnbz ramlsi kpek gy,mint buborkos- vagy habramls, dugs ramls, tmeneti
ramls s a kd- vagy gyrs ramls lnyegesen eltrnek egymstl. Az ramlsi kpek
klnbzsgbl fakad sajtos hidraulikai jellegzetessgek, illetve az ezek lersra
szolgl szmtsok sszetettsge miatt egy ltalnosan rvnyes modell ksztsenagyon
nehz vagylehetetlen, minden egyes ramlsikpet kln-kln mdszerrel kell kezelni, a
szmols menete eltr lpsekben trtnik. Szmos szerz tapasztalati alapon
tanulmnyozta a klnbz ramlsi rendszereket s laboratriumi mrsek alapjn
kategorizltk s rendszereztk ket, erre hasznlhatk az gynevezett ramlsi trkpek,
melyek lerjk azokat a feltteleket, melyeknl az adott ramlsi rendszer elfordul. Az els
ilyen trkpet Duns-Ros ksztettk, kt dimenzinlkli paramtert hasznltak a
kategorizlsra, ezt manapsg kezdi felvltani a Barnea- ill. Kaya-fle trkp, melyek csak
a relatv sebessgek fggvnyben klntik el az ramlsi rendszereket.
A fentieken tl asrldsi nyomsvesztesg szmtsa is sokkal bonyolultabb, mint
az egyfzis ramls esetben, mivel a cs falval tbb fzis is rintkezhet. Valamint a cs
keresztmetszetben a tbbfzis keverk sebessgeloszlst az ramlsi kpek jelentsen
befolysoljk, gy az ms, mint az egyfzis laminris vagy turbulens ramls esetben, ami
tovbb nehezti a szmtsokat.
Meg kell jegyezni, hogy a gyakorlatban fellphetnek olyan tovbbi, elre pontosan
nem jelezhet tnyezk, melyek szintn befolysoljk a termelcsben fellpnyomsvesztesget pl. paraffin kivls, hidrtkpzds stb.
Az elzekben rszletezett szmos nehzsg miatt, sok szerz nem is prblta felrni
az ramlst egzakt mdonler differencilegyenleteket, hanem a jval egyszerbb mdhoz
folyamodva a tbbfzis keverket homogn fluidumnak tekintve a Bernoulli egyenletbl
indult ki. Ez a megkzeltsnagyban megknnyti a tbbfzis ramls kezelst s gy a
szmols menett. A termelcsben felfel raml folyadk s gz keverke a Bernoulli-fle
ltalnosenergiaegyenlettel jellemezhet, ami a kt pont kzti energia-megmaradst rja lebrmilyen szg ramls esetre, ez a kvetkez.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
26/75
19
+ + + = 0A nyomsgradienst ebbl eredeztetve a kvetkez egyenletet kapjuk.
= sin + + 2 ahol f egy srldsi tnyez. A teljes nyomsvesztesg hrom tnyezbl ll, a
hidrosztatikus, a gyorsulsi s srldsi tagbl, azaz felrhatjuk a kvetkez egyszerstett
formban is.
=
+
+
A hidrosztatikus (emelkedsi) tag megadja az raml fluidumok helyzeti energijnak
vltozst, melyet a gravitcis er okoz.Ez leggyakrabban az raml keverk srsgbl
addik. A mozgsi vagy gyorsulsi tag az raml fluidumok sebessgvltozsbl add
nyomsvesztesget mutatja. Ez kizrlag nagy sebessg ramlsoknl kap viszonylag
fontos szerepet. Ezt a tnyezt sok szerz teljesen kihagyja vizsglatainl. A Darcy-
Weisbach egyenlettel lerhat srldsi tag azt a nyomsvesztesget adja meg, ami a fluidum
s a cs falnak srldsbl addik. Tbbfzis ramls esetn ezt nagyon nehz lerni,
hiszen tbb fzis rintkezhet a cs falval, s a fzisok sebessgeloszlsa is eltr. Ezrt
eltr szerzk eltr formulkat alkalmaznak a srldsi tag jellemzsre, valamint a
ktfzis srldsi tnyez lersra. Az egyes komponensek teljes termelcsben fellp
nyomsvesztesghez viszonytott jellemz szzalkos arnyt olaj- s gzkutak esetben a
kvetkez tblzat mutatja.
2. tblzat Az egyes nyomsvesztesgek jellemz arnya a termelcsben
az egyes nyomsvesztesgek jellemz arnya a termelcsben [%]komponens olajkutaknl gzkutaknl
hidrosztatikus 70-90 20-50
srldsi 10-30 30-70
gyorsulsi 0-10 0-10
(Forrs: H. Dale Beggs Production Optimalization using NODAL Analysis[3])
A ktfzis ramlsok lersnak fontossgt mutatja, hogy az ipartrtnelem sorn
tbb szerz is foglakozott ezzel a krdskrrel s ennek sorn szmos elmlet s mdszer
szletett, az elmletek jelentsen fejldtek, egyre bonyolultabb vltak.Az elmletek kzti
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
27/75
20
klnbsg abban ll, hogy klnbz elhanyagolsokkal, illetve felttelezsekkel szmoljk
a megoldshoz szksges paramtereket. Klnbz mdon veszik figyelembe a ktfzis
ramlsra jellemz fentebb rszletezett fizikai folyamatokat, az ramlsi rendszerek, illetve
a sikls hatst a srsgre, a keverk reolgiai tulajdonsgainak folyamatos vltozst az
egyes vesztesgek szmtsnl.
Minden ktra alkalmazhat univerzlis, ltalnos rvny megolds azonban a mai
napig nem ltezik, az elmletek szmtsi pontossga klnbz zemi paramter
tartomnyokban jelentsen eltrhet. A klnfle elmletek alkalmazsval ugyanarra a ktra
ms-ms nyomsvltozsi grbt kapunk. Az mindig az egyedi paramterektl,
krlmnyektl fgg, hogy melyik ktra melyik mdszer a legmegfelelbb, ennek eldntse
a termelrendszer mkdse lekpezsnek egyik legfontosabb krdse.Ugyanis jelents
mszaki s gazdasgi hatsa lehet az adott mezben, adott termelsi paramterek mellett
legpontosabb eredmnnyel hasznlhat legpontosabb ktfzis ramlsi elmlet
meghatrozsnak, amihez elengedhetetlen a megfelelen szles mrsi adatbzis s az
ismert elmletek szmtgpes modellje.[13]
A kvetkez alfejezetekben bemutatom a gyakorlatban leggyakrabban hasznlt
tbbfzis ramlsi elmleteket. A felsorolsra kerlkn kvl szmos ms tapasztalati
elmlet is ismert, mint pldul Hagedorn-Brown elmlet, de lteznek mechanisztikus
elmletek is, melyek szmtsokon alapulnak, ahol is a szerzk modellezni prbltk a
tbbfzis ramls fizikai tulajdonsgait s meghatroztk az egyes paramterek kzti
kapcsolatokat. Ezek kzl a legismertebb modellek: Hasan-Kabir, Aziz-Govier-Fogarasi,
Schmidt s Doty, ezeket azonban a szakdolgozatom terjedelmnek korltozottsga miatt
nem fejtem ki.
2.5.2.POETTMANN - CARPENTER KORRELCIS TOVBBFEJLESZTSEI
Az els tapasztalati szmtsi elmlet a tbbfzis fggleges ktfzis ramlsra,
mely a kttalp s ktfej kzti nyomsvltozsi grbe megadsra, a ktszakaszok nyoms
gradiensnekkiszmtsra irnyult, ebben ll a f jelentsge. Sokig ez volt az egyetlen
nyomsvesztesg szmtsra alkalmazhat elmlet, melyet tbben tovbbfejlesztettek,
illetve szmos grbesereg megalkotsa ezen alapszik. A fellltott empirikus sszefggsek
nagy htrnya az, hogy csak abban a nyoms, hozam tartomnyban s fluidum srsgnl
lesznek rvnyesek, amely mrsi adatok alapjn az elmlet kszlt.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
28/75
21
A szerzk tbb tnyezt is elhanyagoltak a szmtsok sorn.Az elmlet homogn
ramlsi modellen alapszik, azaz nem foglalkozik a klnbz ramlsi rendszerekkel. Nem
szmolnak a siklshoz kapcsold vesztesgekkel, minden ramlsi vesztesget srldsi
nyomsvesztesg jellegnek tekintenek, amit az f vesztesgtnyezvel fejeznek ki, melyet
az egsz termelcs hosszn llandnak rtkkel vesznek figyelembe. Ezt az f tnyezt
diagramon brzoltk, ahol az f a fggleges tengely, a vzszintes pedig a viszkozits
nlkli Reynolds szm. Ezzel kapcsolatban emlthet a modell egy tovbbi htrnya
miszerint, nem ptettk bele a viszkozits hatst. A nyomsgradiens szmtsa a kvetkez
alapkplettel trtnik.
= +
= +2
= +
ahol, k a keverkfajsly, f a dimenzinlkli energiavesztesgi tnyez, vk a keverk
ramlsi sebessge, d a cs tmrje.A Ctnyez kpletben tallhatfvesztesgtnyezt
szmos felszll s segdgzas kt zemadataibl hatroztkmeg.
A Poettmann-Carpenter elmlettel viszonylag pontos eredmnyeket kaphatunk nagy
hozam kutak esetben akkor, ha ramls gyakorlatilag siklsmentesnek tekinthet, a
gyakorlatban pontatlansga miatt mr nemigen hasznljk.
Poettmann s Carpenter mdszernek pontossgt egyes szerzk gy prbltkjavtani, hogy az alapvet sszefggseket vltozatlanul hagytk, viszont mdostottk az
f vesztesgtnyez meghatrozsnak mdjt. Baxendell s Thomas ksrleteiket
termelkutakban 2 7/8 s 3 termelcsveken keresztl vgeztk, ami alapjn az f-grbt
nagyobb tmegramokra is kiterjesztettk. Fancher s Brownpedig 2400 m mly s 2 3/8-
os tmrj termelcsvel elltott ktban vgzett mrsek alapjn hatroztak meg tbb f
vesztesgtnyez grbt, klnbzgz-olaj viszonyoknl.
2.5.3.
ROS-DUNS KORRELCI
A szerzk laboratriumi krlmnyek kzt vgeztk a fggleges tbbfzis
ramlsokat vizsgl, tltsz csszakaszokon kivitelezett kisbrleteiket, mely alapjn
klnfle ramlsi kpeket hatroztak meg, s elsknt figyelembe vettk ezek hatst
elmletkben. A keverk srsgs a srldsi tnyez szmtsa minden rendszer esetben
ms mdon trtnik. A folyadkba kevert radioaktv anyag segtsgvel tnylegesenmrtka folyadkhnyadot. Az elmletk kidolgozsakor a dimenzi analzist hasznltk a
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
29/75
22
paramterek egyszerstsre, a 2.5.1 fejezetben emltett 12 vltozt 9 dimenzi nlkli
tnyezv vontk ssze, amibl ngynek van nagy jelentsge, ezek a dimenzi nlkli
viszkozits, a dimenzi nlkli folyadksebessg, a dimenzi nlkli gzsebessg s a
dimenzi nlkli cstmr.A ktfzis fggleges ramls nyoms gradiens egyenlete a
kvetkez.
=+ 1 Hrom klnbz szmtsi eljrssal, kln kplettel szmoljk a buborkos s dugs,
valamint a kds ramlsi kp esetn a srldsi nyomsvesztesget, Ek pedig a
dimenzinlkli mozgsi tag.A dimenzi nlkli nyoms gradiens.
= (+ ) 144 A gyorsuls hatst azonban csak a kds ramlsi kp esetn tartottk fontosnak szmtsba
venni, azaz dugs s buborkos ramlsnl Ek=0.
2.5.4.ORKISZEWSKI KORRELCI
Orkiszewski a mdszert 148 kton vgzett mrsi adatok alapjn s szmos ms
elmlet mdostsval s kombinlsval ksztette el, a minl pontosabb szmtsi mdszer
kidolgozsardekben. A szerz jra nyomatkostotta, hogy a teljes ramlsi tartomnyban
univerzlisan hasznlhat s kell pontossg szmtsi mdszer jelenleg nem ltezik, gy
az ramlsi kpeket mindenkpp figyelembe kell venni. Megfigyelte, hogy a klnbz
elmletek ms s ms ramlsi tartomnyban voltak megbzhatak. Ezrt minden egyes
ramlsi rendszerre kivlasztotta az optimlis elmletet, buborkos ramls esetn a Griffith,
dugs ramls esetn a mdostott Griffith-Wallis, tmeneti s kd ramls esetn pedig a
Ros-Duns elmlet alkalmazst tartotta legmegfelelbbnek. ramlsi trkpek kzl a Ros-
Duns munkjt javasolta a buborkos s dugs ramkpek kzti hatr mdostsval. Az
hidrosztatikus nyomsvesztesg szmtsa a Ros-Duns ltal is hasznlt kplettel trtnik, a
srldsi nyomsvesztesg szmtsraa dugs s a buborkos ramls esetn klnbz
kpletet dolgozott ki. Orkiszewski szerint a gyorsulsi tag csak a kdramls esetben szmtand.
A modell nagyon jl lerja az ramlsi rendszereket, alkalmazsa kisebb mdostsok
bevezetsvel manapsg is elterjedt.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
30/75
23
2.5.5.GRAYKORRELCI
A Gzkutakra kidolgozott szmos korrelci kzl rdemes megemlteni a Shell
mrnke ltal kidolgozott s rla elnevezett, a gyakorlatban is szleskren alkalmazott
Gray korrelcit. A kimondottan fggleges gzkutakra vonatkoz mdszerszmol a gz
ltal felragadott folyadkkal, a hmrsklet gradienssel, a fluidum gyorsulssal s az nem-
sznhidrogn alap komponensekkel. [4] A termelcsben fellp ktfzis
nyomsvesztesgaz albbi egyenlettel hatrozhat meg.
A hagyomnyos Gray korrelci kidolgozsrakorltozottkrlmnyek kztt kerlt
sor, figyelemmel arra, hogy a mdszert alapveten az olyan kutakra teszteltk, amelyeknl
az ramlsi sebessg nem haladja meg az 50 ft/s, a termelcs tmr a 3,5 inch, a
kondenztum arny a 150 bbls/MMscf, s a vzarny az 5 bbls/MMscf rtket. A gyakorlati
tapasztalatok alapjnalapveten kds ramlsi tartomny,alacsony fluidum-tartalm gz
s gzcsapadk kutak esetben elfogadott az alkalmazsa, ilyen rendszereknl a fenti
rtkhatrokon tl is jkzeltst ad.
2.6.TBBFZIS VIZSZINTES RAMLSI ELMLETEK
A sznhidrogn-termelsi gyakorlatban vzszintes vagy kis dlsszg ramls
leggyakrabban a felsznen fut folyvezetknl fordul el, ami a ktfejet s a gyjtllomst
kti ssze. A fluidumok vzszintes ramlsa ezen kvl a mvels hatkonysgnak
fokozsa, illetve lakottterletek alatti telepek kitermelse rdekben az elmlt vtizedekben
alkalmazsra kerl vzszintes frsokban, valamint a gz-, olaj- s termk-
szlltvezetkekben fordul el.
A vzszintes vezetkekben a nyomsesskicsi a kutakban lv fggleges vezetkhez
kpest, ezrt a felszni termel rendszer megtervezsnek kisebb is a jelentsge a teljes
termelrendszert tekintve. Tkletesen vzszintes cs esetn ahol, a magassgklnbsg
nulla, a nyomsess hidrosztatikus tagja nulla, azaz a teljes nyomsess a srldsi tagbl
szrmazik. Alacsony gztartalm elegyeket szllt vezetkek esetn a gyorsulsi tagot is
teljesen el lehet hanyagolni. Azonban, ha a szlltott fluidum gztartalma nagy, a
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
31/75
24
sebessgvltozsok rvid szakaszon igen nagyok lehetnek, akkor a fluidum ramls mozgsi
energijnak megvltozst ler mozgsi vagy gyorsulsi tag pontos szmolsra kell
trekedni, mert az is meghatroz.
Meg kell jegyezni, hogy a vzszintes, tbbfzis ramlsoknl is van jelentsge a
gravitcis hatsnak,abban a tekintetben, hogy a folyadk s a gz srsgklnbsge miatt
gravitcis elklnls lphet fel, s a fggleges ramlsi rendszerek ezek szerint
mdosulhatnak, gynevezett rteges (vagy elklnlt) ramlsi kpek is kialakulhatnak. Az
ramlsi rendszerek osztlyozsra az egyik legelterjedtebb mdszer az Alves-Baker-
Holmes. Ennek lnyege, hogy egy Baker ltal megszerkesztett diagram alapjn lehet
eldnteni, hogy az ramls az Alves ltal meghatrozott habos, dugs, rteges, fodros,
hullmos, gyrs s kds rendszer kzl melyikbe tartozik.
A kvetkez alfejezetekben a tbbfzis vzszintes ramls nyomsvesztesgnek a
szmtsra kifejlesztett s hasznlatos, legelterjedtebb mdszereket kerlnek rviden
bemutatsra.
2.6.1.LOCKHART-MARTINELLIELJRS
Az els, ksrleti eredmnyek figyelembevtelvel megalkotott flempirikus mdszer,
amit vzszintes csben fellp nyomsess szmtsra dolgoztak ki. Htrnya, hogy csak a
srldsi tagot veszi figyelembe, ellenben nem veszi figyelembe az ramlsi rendszereket,
s a gyorsulsi tagot, ezrt jelentsen leegyszersti a valsgban lejtszd folyamatokat,
ezrt viszonylagpontatlan. A mdszer alapveten kisnyoms ramlsok, kis viszkozits
fluidum s kistmrj vezetk esetben hasznlhat kielgt pontossggal. A mdszer
alapjt az a feltevs adja, hogy egy adott csszakaszon a folyadk s a gzfzis nyomsesse
azonosnak tekinthet, gy tetszlegesen vlaszthatunk, hogy kizrlag gzramlst, vagy
kizrlag folyadkramlst feltteleznk a csvezetkben s a vlasztsunknak megfelelenaz albbi kpleteket hasznljuk.
Ahol a ls gklnbz laboratriumi mrsek alapjn meghatrozott korrekcis
tnyezk, amit a Lockhart s Martinelliltal kidolgozott diagramrl tudunk a szerzk ltal
meghatrozott X fggetlen paramter alapjn, a gzra s a folyadkra jellemz ramlsi
rendszer szerint kivlasztott grbe mentn leolvasni.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
32/75
25
=
Szmos szerz tovbbfejlesztette az eljrst, gy hogyegyb tnyezk bevezetsvel
s alkalmazsval prbltk a szmts pontatlansgt cskkenteni, illetve az
alkalmazhatsgi tartomnyt kiterjeszteni(pl. Love. nagyobb tmrkre, Schlichting: nagy
viszkozits folyadkokra).
2.6.2.DUKLER MDSZERE
A mdszer igen szles kr s nagy mennyisg mrt adat feldolgozsa alapjn lettkidolgozva. Ez a mdszer nem veszi figyelembe az ramlsi tartomnyokat, viszont a
Lockhart-Martinelli mdszerrel ellenttben mr szmol a siklsbl add gyorsulsi
vesztesggel.Figyelembe veszi az folyadk s gz arnyt adott cskeresztmetszetben, mint
a nyomsess egyik kulcsfontossg paramtert. A folyadkhnyad meghatrozsa iteratv
ton trtnik. Tekintettel arra, hogy nem veszi figyelembe hidrosztatikus nyomsesst s az
emelkeds hatst a folyadk hnyadra, szintn csak vzszintesnek tekinthet ramlshoz
alkalmazhat. Nem hasznlatos 5 (~140mm) tmr felett. Az alapegyenlete akvetkez, ahol az Ek dimenzinlkli gyorsulsi tag.= 1 2.6.3.
BEGGS AND BRILL MDSZER
Ez volt az els olyan tbbfzis ramlsokat ler elmlet, amely vzszintes, ferde s
kzel fggleges csvekhez egyarnt hasznlhat. A mdszer kifejlesztshez szksges
ksrleteket kiszemi berendezseken vgeztk, ahol vzszintes csben, majd a kzpen
megtrt cs sllyed s felfele emelked csszakaszn egyarnt mrtk a folyadkhnyadot
s a nyomsest, ezltal megfigyelve a szgemelkeds ezekre gyakorolt hatst. A mdszer
szmol a siklsbl add gyorsulsi vesztesggel is, br a vzszintes csvezetknl ez
elhanyagolhatan kicsi. Tovbb a korbbi mdszerekkel ellenttben figyelembe veszi az
ramlsi tartomnyokat. Igaz az ramlsi kpeket csak vzszintes ramlsi irnyra hatroztameg egy empirikus mdszerekkel kidolgozott ramlsi trkpalapjn. A kvetkezngy
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
33/75
26
ramlsi kpet hatrozta meg: elklnl(rteges, fodros s krgyrs), tmeneti, szakaszos
(habos s dugs) s eloszl(buborkos s kds).
A szmtsok alapsszefggse a fggleges csvezetkre rvnyes egyenlet
mdostott, ltalnostott alakja, ahol a h csvezetk vgpontjainak magassg klnbsge
helyre sin l kifejezst runk, aholl a csvezetk tengely menti hossza.A srldsbl
add nyomsvesztesgnl a gzsiklsi sebessgt nem veszik figyelembe s tlagos
srsggel szmolnak. Ha a csvezetk kzelvzszintes s a gyorsulsi nyoms gradiens kicsi,
akkor a kplet az albbi alakra egyszersdik.
=
=
2
A mdszer legfbb elnye, hogy knnyen kezelhetk leszneka ferde kutak is, illetve, hogyjl lerhat a felszni gyjtvezetk is, ezek jellemezsre bevlt mdszer az ipari
gyakorlatban is, a dolgozatban a kt szimulcis modelljnek kidolgozsnl megfelel
pontossggal hasznlhat.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
34/75
27
3. A KT SZIMULCIS MODELLJNEK ELKSZTSE
A Kt szimulcis modelljnek elksztshez s a klnbz szmtsokelvgzshez a Petroleum Expert nev programcsomag Prosper nevezet programjt
hasznltam. A Prosper az angol PROduction and System PERformance kifejezsekbl
alkotott mozaiksz, ahogyan ezen szavak jelentse is mutatja, a program a termels, valamint
a rendszer teljestmnynek, mkdsi jellemzinek elemzsre alkalmas szoftver, melynek
segtsgvel az olaj s gziparban elfordul klnfle termel rendszereket tudjuk
modellezni.
A program segt a trol rtegtl a termelcsvn s a csvezetkeken t a
gyjtvezetkig kialakul ramlstani modell elksztsben. A program szmtalan
belltsi lehetssggel, klnbz szmtsok elvgzsre alkalmas. Az 2.1. fejezetben
ismertetett NODAL csompont-analzis segtsgvel, a szoftver lehetsget nyjt tbbek
kzttkttervezsre, meglv kutak termelsnek optimalizlsra, klnfle mechanikus
termelsi mdokkal elrhet kihozatalok sszehasonltsra, valamint a jvbeni vltozsok
hatsnak modellezsre. A beptett korrelcik s algoritmusok segtsgvel a
hagyomnyos szmtsi mdszereknl gyorsabban juthatunk kell pontossg
eredmnyekhez.Dolgozatomnak nem clja a program rszletes bemutatsa, csak az ltalam
hasznlt opcikkal foglalkozom.
A kt szimulcis modelljnek meghatrozshoz els lpsknt be kell vinni a
termel rendszer alapadatait s paramtereit.Az itt alkalmazottbelltsok meghatrozzk,
hogy a tovbbiakban milyen adatokat kell majd megadnunk. Az alapbelltsokat a
kvetkez paramterekkel tettem meg.
Az raml kzeg: retrogd kondenztum. Ez a modell figyelembe veszi a folyadk
kivlst a termelcsben,
PVT mdszer: llapotegyenletek mdszer (Equtation of state). Az ltalam
kivlasztott mdszernl a fluidum rszletes sszettelt kell megadni, amibl a
program a Peng-Robinson fle llapotegyenlet segtsgvel hatrozza meg a PVT
jellemzket.
Az ramls helye: termelcs
A kt tpusa: szrazfldi, termel kt
A ktkikpzsmdja: blscsvezett kt
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
35/75
28
Rezervor tpusa: egy kt termel egy rtegbl (Single Branch)
Hmrsklet s nyoms eloszls elrejelzse az ramlsi t mentn:durva becsls
alapjn, azaz a htadst egy tlagos htbocsjtsi tnyezvel veszi figyelembe.
Az alapadatok bevitelt kveten a Prosper klnbz rszegysgeiben rendre el kellvgeznia szksges adatbeviteleket a kvetkez rszfeladatok megoldshoz:
1. Az raml fluidum jellemzsre szolgl PVT adatok bevitele;
2. A felszni s mlybeni szerelvnyek adatainak bevitele;
3. A kt hozamegyenletnek meghatrozsa;
4. A fggleges ramlsi nyomsvesztesgek meghatrozsa; a mrt s szmtott
nyomsgradiensek sszehasonltsval a legmegfelelbb mdszerkivlasztsa;
5. A vlasztott hozamgrbe s a termelcs jelleggrbe alapjn a kt munkapontjnakmeghatrozsa;
6. az elkszlt modellen a paramterek vltoztatsval az optimlis, illetleg a
gazdasgi clnakmegfelel termelsi viszonyok modellezse.
Az itt felsorolt feladatokat a kvetkez fejezetekben rszletezem, azok legfontosabb
jellemzit bemutatom s felvzolom a konkrt kton elvgzett szmtsok eredmnyeit,
valamint az azokbl levont kvetkeztetseket.
3.1.
AMEZ S TELEP LTALNOS JELLEMZSE
A fldkreg trol kzeteiben elfordul sznhidrognek klnbz szerves
vegyletek keverkei, amelyekre szles nyoms-, s hmrsklet tartomnyban tbbfzis
viselkeds jellemz, lehetnek gz, folyadk vagy szilrd halmazllapotban vagy ezek
klnbz kombincijban. Az eltr fzisviselkedsek s a trolkzet fizikai
tulajdonsgaihatrozzk meg afolyadkok s gzok mozgsnak korltait, vgs soron akitermelsi lehetsgeket. A telep hmrsklete s a telep fluidum kritikus hmrskletnek
viszonya alapjn az albbi sznhidrogn trolkat klnbztetjk meg. Ha a rezervor
hmrsklete kisebb, mint a telep fluidum kritikus hmrsklete, akkor olajteleprl
beszlnk. Az olajtelepeket a rezervor kezdeti nyomsnak s a benn trolt fluidum
buborkponti nyomsnak fggvnyben tovbb osztlyozhatjuk az albbiak szerint. Ha a
trol kezdeti nyomsa nagyobb, mint a trolt fluidum telephmrskleten rvnyes
buborkponti nyomsa, akkor teltetlen olajteleprl beszlnk. Ha a trol kezdetinyomsa
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
36/75
29
a trolt fluidum buborkponti nyomstl kisebb, akkor teltett, azaz gzsapks- vagy
ktfzis olajteleprl beszlnk.
Ha a telep hmrsklete nagyobb, mint a telep fluidum kritikus hmrsklete, akkor
gzteleprl beszlnk, ilyenkor a trol kzetben a sznhidrognek tlnyomrszt gz
alakak, s nagyon kevs vagy egyltaln nem tallhat meg bennk a cseppfolys
sznhidrogn. A gztelepeknlmegklnbztethetjk egyrszt az intermedier alkotkban
szegny, gynevezett szrazgz telepeket, ami a metnon kvl alig tartalmaz ms
komponenseket. Ennl a tpusnl a mvels alatti nyoms-cskkens hatsra sem a
telepben, sem a termelcsben, sem az elkszt egysgben nem vlik ki sznhidrogn
kondenztum. Az intermedier alkotkban viszonylag gazdagabb, gynevezett nedvesgz-
telepek esetben a ktban s a felszni rendszeren megindul a kondenztum kivls. Ha a
telep hmrsklete a sznhidrognrendszer kritikus s krikondenterm hmrsklete kz
esik, gzcsapadk teleprl beszlnk, ilyenkor a fldgzban a knnyen kondenzld
sznhidrognek arnya olyanjelents, hogy a termels kzben a nyomscskkens hatsra
a kondenztum kivls mr a rtegben megindul, ami vesztesgknt jelentkezik.[9]
A gyakorlatban a PVT labormrsek segtsgvel lehet egyrtelmen eldnteni, hogy
milyen fludiumrl van sz: nedves gz, gzcsapadk illetve magas gz tartalm knny olaj.
Ehhez segtsgl vizsgljuk meg a szban forg kt esetben a PVT adatokblellltott
fzisgrbt, ami a6. brn lthat.
6. bra A vizsglt ktbl termelt fluidum fzisgrbje
(Forrs: a szerz sajt szerkesztsea MOL Nyrt adatai alajn)
Kritikus pont
Krikondenterm
rezervor
0
50
100
150
200250
300
350
400
450
500
550
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Nyom
s[bara]
Hmrsklet [C fok]
fzisgrbe
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
37/75
30
A telepfolyadk kezdeti telepllapott a rezervor felirattal elltottpontjelli,amibl
lthat, hogy a telep hmrsklete a sznhidrognrendszer kritikus s krikondenterm
hmrskletekz esik, ebbl tudjuk, hogy ez egy gzcsapadk telep. A gzcsapadktelepek
jellemzje, hogy nyomscskkens hatsra, a harmatponti nyoms elrsekor a
telepfolyadk harmatponti llapotbajut, ezrt a rendszertszoksos harmatponti rendszernek
is nevezni. Tovbbi nyomscskkenshatsramegindul a telepben a retrogrd csapadk
kivlsa, ameddig a fenti pontbl kiindulva metszi legnagyobb csapadkkivls
hatrgrbjt.Ettl a ponttl kezdve a termelcsben felfel haladva a retrogrdcsapadk
egy rsze elprolog, a msik rsze termelsi vesztesg lesz.[2]
3.2.
A TELEPFLUIDUM TULAJDONSGAI
A PVT labormrs sorn meghatrozott adatokat a kvetkez tblzat mutatja, ahol a
rezervor krlmnyek alatt 94,5 Celsius hmrsklets 494 bar abszolt nyoms rtend.
A 11 mm-es fvka volt a ktvizsglatok sorn a legnagyobb amit alkalmaztak, az ennl
vett minta harmatponti nyomsa a 403 barA harmatponti nyoms volt. A PVT labormrsek
alapjn tovbbiparamterek (vz s startalom, a dermedsi hmrsklet, kinematikai
viszkozits, kn s merkaptn tartalom) meghatrozsaira is sor kerlt.
3. tblzat PVT adatok
Telepfluidum tulajdonsgok(11 mm-es fvknl vett mintk rekombinlsa alapjn)
Harmatponti nyoms 403 BarA
Srsg rezervor krlmnyek kztt 0,44 g/cc
Viszkozits rezervor krlmnyek kztt 0,075 m Pa sec (cP)
Z eltrsi tnyez rezervor krlmnyek kztt 1,319 -
Gz teleptrfogarti tnyezje rezervor krlmnyekkztt 0,0034 vol / vol
Srsg teltettsgi nyomsnl 0,417 g/cc
Viszkozits teltettsgi nyomsnl 0,066 m Pa sec (cP)
Z Eltrsi tnyez teltettsgi nyomsnl 1,133 -
Gz teleptrfogarti tnyezjeharmatponti nyomsnl 0,0036 vol / vol
(Forrs: a szerz sajt szerkesztse a MOL Nyrt. adatai alapjn)
Az egyre nagyobb mlysgekbl trtn kitermels velejrja, hogy a nyoms s a
hmrsklet nvekedsvel egyidejleg nvekszik a sznhidrognek savas gztartalma,
ezzel egytt a korrzi kialakulsnak a veszlye. A sznsavas illetve savany gzok akkor
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
38/75
31
fejtik ki a kros hatsukat, amikor a sznhidrognek termelse akr minimlis vztermelssel
is prosul, ugyanis a knhidrogn s aszndioxid vzben olddva savas kmhatst okoznak,
amivel jelentkorrzit idzhetnek el a termel, illetve szllt csrendszerben. Ha kn-
hidrognvan jelen, klnfle hidrognfejldssel kapcsolatos meghibsodsok lphetnek
fel, hidrogn elhidegeds, vasszulfid jelenltbl add elektrolitikus korrzi,szulfidionok
ltal okozott feszltsgkorrzis repeds(sulphid stress cracking = SSC). Ha szn-dioxid
van jelen s nagy sebessg a gzramls, mr a vz nyomai is ers sznsavas korrzit
eredmnyeznek. A PVT laborvizsglatok sorn kalkulltkompozcis sszettelalapjn a
tbb mint 4 kilomter mlyrl termelt fluidum savanygz s inertgz tartalma a
kvetkezkpp alakul: 0,8 % knhidrogn (H2S), 1,36 % szndioxod (CO2) s 2,88 %
nitrogn (N2). Ezen paramterek mellett a szndioxid s knhidrogn okozta korrzis
hatsok elleni vdekezsl specilis korrzill anyagok hasznlat szksges , melyek a
termelrendszer kltsgeit megemelhetik. A knhidrogn tartalom kapcsn meg kell
emlteni, hogy az a lgkrbe kerlve mr rendkvl kis koncentrcikban (10-20 ppm) is
mrgez az emberre, ezrt a knhidrogn gzt is termel kutak megfigyels re s
ellenrzsrenagy gondot kell fordtani.
3.3.
PVT ADATOKMODELLEZSE, FELHASZNLSA
A trol, a termel kt s a felszni gyjtvezetk nyoms - s
hmrskletviszonyainak meghatrozshoz a termelt fluidum jellemzinek minl
pontosabb modellezse szksges a nyoms s a hmrsklet fggvnyben. Az raml
fluidumok hmrsklete s nyomsa folyamatosan vltozik, amineka termel ktszakaszon,
a tbbfzis fggleges ramls sorn klnsen nagy jelentsge van, mert az itt fellp
nyomsvesztesg a legnagyobb a rendszer egszt tekintve, s ennek a nyomsvesztesgnek
a dnt hnyadt a hidrosztatikus tag adja, aminek a nagysgt pedig a PVT adatok
jelentsen befolysoljk.
A szoftver segtsgvel kikszblhetjk azt a gyakorlati problmt, hogy korltozott
adatmennyisg ll rendelkezsnkre, mert a beptett korrelcik segtsggvel kell
pontossg szmtsok vgezhetek, illetve a korrelcikat a labormrsek alapjn, amrsi
adatok ismeretben pontosthatjuk. A programba tbb PVT korrelcis mdszert is
beptettek, amelyekkel PVT tulajdonsgokat s nyomsvesztesgeket szmthatunk, ezen
tlmenenrszletes mrsi adatok, sajt korrelcik, valamint rszletes fluidum sszettel
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
39/75
32
s a hozz tartoz jellemzk tblzatos formban trtn bevitelre s ezen adatokkal trtn
tovbbszmolsra is van md.
A termelrendszer egszn vgbemen nyoms s hmrskletvltozsok megfelel
modellezse rdekben az raml fluidum tulajdonsgainak, a valsgban lejtszd fizikai
folyamatoknak a minl pontosabb jellemzse szksges. A sznhidrognek nyoms-
trfogat-hmrsklet adatainak legmegbzhatbb forrsa a klnbz trolkbl szrmaz
mintkon vgzett laboratriumi mrsek eredmnyei. A vizsglt kt esetben a MOL a
rendelkezsemre bocsjtotta a PVT labormrsek adatait [19]. A ktvizsglat sorn kt
klnbz fvka mretnl (3 mm s 11 mm) vett 3 sorozat szepartor-gz s folyadk
mintblvlasztottak egy reprezentatv mintt, amelyet a mintavtelezsi krlmnyeknek
megfelelen rekombinltak. A mintavtelek alapjn a PVT jelentsben meghatroztk a
PVT mrsek legfontosabb paramtereit, valamint a laborvizsglatok alapjna ktbl nyert
fluidum sszettelt komponensekre bontva. A MOL munkatrsai a mrt paramterek
szoftveres reproduklhatsgnak vizsglathoz az IPM szoftvercsomag PVTP programjt
hasznltk. A szoftveres modellezs segtsgvel kivlasztottk azokat az egsz telepre
vonatkoz reprezentatv labormintkat, amelyek eredmnyeit a legjobb kzeltssel
visszakaptk a szmtsok sorn.
A kt ramlsi modelljnek elksztse sorn lehetsgem volt a PVTP programmal
ksztett kompozcis modell adatait hasznlni, mely ttelesen tartalmazza az egyes
komponensek, kztk az sszevont pszeudo-komponensek teljes rendszerhez viszonytott
rszarnyt, illetve azok legfontosabb paramtereit (kritikus hmrsklet, nyoms s
trfogat, molekulasly, fajsly, forrspont stb.) Az llapotegyenlettel szmtott,
komponensalap PVT adatok hasznlata azrt optimlis, mert ezpontosabb eredmnyeket
ad, mint az egyes, alap PVT adatokblkiindul hagyomnyos korrelcis eljrsok (Glaso,
Beal, Petrosky), vagy akr azoknak a teszt adatokhoz legjobban illeszked mdostott
vltozata.
A PVT adatok bevitelt egy PVTP szoftverrel ksztett fjl importlsval vgeztem
el, ami tartalmazta az egyes komponensek rszletes adatait, ezen kvl a tovbbi
szmtsokhoz meg kellett adnom a rezervor hmrskletet (94,5 fok Celsius) s a vztest
startalmt (145000 ppm). Ez utbbira azrt van szksg, mert, ugyan a modellalkots
bemen paramtereit szolgltat ktvizsglat sorn nem volt vz a termelvnyben, de a
ksbbiekben a termels elrehaladtval elfordulhat vzberamls.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
40/75
33
3.4. A RENDSZER ELEMEI A KTTALPTL A SZEPARTORIG
A modellalkotshoz elengedhetetlen a rendszer egyes elemeit jellemz adatokat
megadni melyet a Prosper kln ablakban tehetnk meg.
A ktgeometria, azaz a kt trbeli elhelyezkedse (ferdesge) azrt br kiemelt
jelentsggel, mert a tbbfzis fggleges nyomsvesztesg szmtsnl a srldsi
nyomsvesztesg a mrt mlysg (MD) alapjn kerl kalkullsra, tekintettel arra, hogy a
fluidum a termelcs teljes hosszban rintkezik annak bels felletvel, mg a statikus
nyomsvesztesget mindig a tnyleges mlysg (TVD) alapjn kell szmtani. Jelen esetben
a frlyuk 4530 mterig lett lemlytve, a legals blscs szakasz 4522 mterig lett
beptve. A mrt s a tnyleges mlysg kztt nincs eltrs, mindkett 4522 m, azaz a kt
fgglegesnek tekinthet.A kt vzlatos rajzt a frszras teszteres vizsglat elvgzse
alatt a7. bratartalmazza.
7. bra A kt vzlatos rajza
(Forrs:a szerz sajt szerkesztse a MOL Nyrt. adatai alapjn)
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
41/75
34
A felszni berendezsekrl nem volt informci, ezrt alapesetknt egy 1000 mter
hossz3-os folyvezetket feltteleznk magassgemelkeds nlkl. Ki kell emelni, hogy
a fggleges ramls hidraulikai modellezsnl, a nyomsess meghatrozsakor a felszni
vezetken keletkez nyomsesst nem szksges figyelembe venni. Amennyiben a
szoftverben megadjuk a felszni szerelvnyek adatait, ezek figyelmen kvl hagystkln
belltssal kell jelezni. Az erre szolgl ablakban a manifold a folyvezetk vgt , a
gyjtllomstjelzi, az sszes tbbi elem helyt ehhez viszonytottan kell megadni. Itt
kivlasztottam a folyvezetket s megadtam a srldsi nyomsvesztesg kiszmtshoz
szksges adatait gy, mint a hosszt (1000 m), az emelkedst (0 m) s a 3 nvleges
mrethez tartoz bels tmrjt.A csfal bels rdessgre vonatkoz rtk a mr hosszabb
ideje termel s erzi ltal kikezdett termelcsveknl lnyeges, ilyen adat nem llt
rendelkezsemre, ezrt a rendszer ltal automatikusan felknlt rtket fogadtam el. A
fentieken tl a hmrsklet vltozsnak elrejelzshez 5 Celsiusnak adtam meg a
folyvezetk krnyezetnek tlagos hmrsklett, s 5 W/m2/Kelvinnek az ered
htbocsjtsi tnyezt.
A ktberendezsek, mlybeli berendezsek a rendelkezsre ll dokumentcik
alapjn akvetkezkpp lettek kialaktva. A 4530 m mly frlyukba 3568 mterig 9 5/8-
os blscsvet ltettek, majd 4522 mterig 7-os blscsvet, melyet a felsznig
cementeztek. A ktvizsglat idejealatt ablscsben 4149 mterigegy 3 klstmrj
termelcs kerlt beptsre, melynek a fggleges ramls vizsglata szempontjbl
szmunkra fontos paramtere a bels tmr, ami 2,75. Ez alatt egy 4 -os slyosbt
helyezkedik el, 2,25-osbels tmrvel. A termelcs legalja, a termelvny bevezetsre
szolgl elem alja 3337 mter. Szksges megjegyezni, hogy ennek a legals, tovbb a
kzvetlenl a ktfej alatt elhelyezked szerelvnyeknek abels tmrje, nagyobb, mint a
tbbi elem, azonban ahosszuk a termelcs teljes hosszhoz kpest elhanyagolhat, ezrt
az tmrjketnem vettem figyelembe. A blscs perforlst 4382 m s 4386 m kzttvgeztk el, ennek a kzprtke 4384 m, a rendszervizsglat fggleges ramlsra
vonatkoz rszt tulajdonkppen ettl az rtktl felfel fogjuk elvgezni, ezrt a blscs
aljnak ezt az rtket adtam meg. A fggleges ramls modellezsnl figyelembe vett, az
ramlsra rendelkezsre ll keresztmetszeteket a mlysg fggvnyben a 4. tblzat
mutatja.
4. tblzat A fggleges ramls jellemz mreti
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
42/75
35
mlysg[m]
cs tmrje[col]
ramlsi keresztmetszet[cm2]
0 - 4149 2,75 38
4150 - 4337 2,25 26
4338 - 4384 5,9 176
(Forrs:aszerz sajtszerkesztse a MOL Nyrt. adatai alapjn)
A geotermikus gradiens ablakban megadtam a kt krnyezetnek hmrsklet-
eloszlst tblzatos formban, vagyis 0 m-nl a talajhmrskletet (5 C) illetve a
perforls, teht 4384 m mlysgben a rezervorhmrskletet (94,5 C). Tovbb meg kell
adni az olaj, a gz s a vz fajhjt, valamint egy tlagos htadsi tnyezt is, amit viszont
a rendszer a ksbbiekben fellvizsgl.
3.5.
KT HOZAMEGYENLETNEK MEGHATROZSA
A Prosper programban sszesen 30 opci kzl vlaszthatunk a hozamegyenletek
meghatrozshoz, illetve ennek alapjn a beramlsivagy IPR grbk elksztshez, attl
fggen, hogy milyen informcik llnak a rendelkezsnkre. A retrogrd kondenztum
esetben 16 klnbzberamlsi modell alkalmazsa lehetsgesa program kziknyve
szerint. Az egyes modelleknl eltr alapadatokat kell bevinni az erre szolgl mezkbe.
Alapveten ktfle mdszer ll rendelkezsnkre: az egyik esetben a kivlasztott
hozamegyenlet llandinak meghatrozsra rezervoradatokbl kerl sor, a msik esetben
a multirate eltaggal elltott modelleknl - tbbpontos hozamvizsglat adatai alapjn
illeszti a program a hozamegyenletet a mrt pontokra.
A hozamgrbe meghatrozshoza rendelkezsemre ll adatok figyelembevtelvel,
az albbi 4, gyakorlatban is hasznlatos modellt vlasztottam, majd vizsgltam az egyes
elmletetek ltal kapotteredmnyeket.
A Jones egyenlet a Darcy egyenlet tovbbfejlesztett vltozata, kzismertebb nevn a
2.4.5 fejezetben ismertetett kttag hozamegyenlet, ami az A s B egytthatkkal
figyelembe veszi laminris s turbulens jelleg ramlsokat is. A Jones mdszer a megadott
rezervor paramterek alapjn szmolja a beramlsi grbt s a tesztpontok adatainak
figyelembevtelvel igaztja azt, teht elnye, hogy a tesztpontoktl eltr tartomnyban is
j eredmnyeket ad, tovbb lehetsg van a skin tnyez figyelembevtelre is. A Jones
mdszerrel trtn szmtshoz az5. tblzatban feltntetettadatokat vittem be a szoftverbe.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
43/75
36
5. tblzat Jones reservoir modell inputparamterei
paramter rtk dimenzi
rezervor permeabilits 23 mD
rezervor vastagsg 3 m
elrasztsi terlet 817128 m2
Dietz Shape faktor 31,6 -
frlyuk sugr 0,1 m
perforcis kz 4 m
mechanical geometrical
skin4,7 -
(Forrs: a szerz sajt szerkesztse a MOL Nyrt. adatai alapjn)
A multirate Jones modell, hasonlan a Jones modellhezugyancsak a tovbbfejlesztett
kttag hozamegyenlettel kalkull, de kizrlag a tesztpontok adatait veszi figyelembe, a
skin tnyezt is csak azokon keresztl, implicit mdon veszi figyelembe.
A Multirate C and n mdszer a 2.4.4 fejezetben ismertetett exponencilis
hozamegyenletnek felel meg s C tnyezt valamint az n kitevt a tesztpontokra trtn
illesztsalapjn kalkullja.
A Multirate Forchheimer egyenlet pszeud nyomssal szintn a Darcy egyenlet
tovbbfejlesztett vltozata, azt egsztette ki egy turbulens taggal, ami a beramlsi tem
ngyzetvel arnyos, azaz kezeli azt a jelensget, hogy a hozam s a nyomsgradiens kzttnagy sebessgeknl nemlineris sszefggs ll fenn. A Multirate Forchheimer egyenlet
teht a tbbpontos hozamvizsglaton alapszik s a kttag hozamegyenletek csoportjba
tartozik s a pszeudo nyomsok hasznlatval figyelembe veszi a gz viszkozitsnak s
eltrsi tnyezjnek nyomsfggst, ezrt j kzeltst ad a nagynyoms telepek
beramlsi jellemzire.
A multirate modelleknl ltalnos adatokmegads szksges, melyeket a kvetkez
tblzatban foglaltak szerint vittem be a szoftverbe.
6. tblzat Multirate modellek input paramterei
paramter rtk dimenzi
rezervor nyoms 494 bar
rezervor hmrsklet 94,5 C
vz-gz arny 0 Sm3/Sm3
teljes gz-olaj arny 933 Sm3/Sm3
(Forrs: a szerz sajt szerkesztse a MOL Nyrt. adatai alapjn)
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
44/75
37
Az IPR grbk elksztshez szksges a tesztpontokhoz tartoz nyoms- s
hozamrtkeket frsi mveletek kzben, mg ki nem kpzett kutakban vgzett ktvizsglat
frszras teszteres vizsglatokkal (DST) hatroztk meg, mikor is klnbz
fvkamretekkel termeltetnek, s llandsult nyomsnl mrik az adott gz s
folyadkhozamokat, ennek rtkeit a7. tblzatban foglaltam ssze.
7. tblzat A kttalp nyoms s hozam rtkprok
fvka mret gzhozam kttalp nyoms
[mm] [1000 m3/nap] [barA]
3 31,5 483,4
4,7 62,1 467
8 155,6 427,4
11 241,5 385,2
11 237,7 387,7
(Forrs: a szerz sajt szerkesztse a MOL Nyrt. adatai alapjn)
A 11-es fvkamrettel kt beramlsi vizsglatot is vgeztek, a tblzat utols
sorban lv adatokat egy hosszabb ideig, sszesen 127 rig tart termeltets utn mrtk,
ami gy a valsgos termelsi krlmnyekrl megbzhatbb kpet ad, ezrt a tbbpontos
hozamvizsglatbl szmol mdszereknl ennek a tesznek az adatait hasznltam. A
kivlasztott hozamegyenletekkel ksztett beramlsi jelleggrbket a8. braszemllteti.A beramlsi grbk ellenrzshez a program tesztpontknt meg tudja jelenteni a
rendelkezsnkre ll hozam-nyoms prokat, ha ezek a pontok illeszkednek a program ltal
meghatrozott grbre, akkor a grbe s a hozamegyenlet meghatrozsa megfelel. Az
brnjl lthat, hogy a vlasztott egyenlettl fggen aprogram ltal szmtottelrhet
maximlis elmleti hozamai (AOF) 500 s 830 ezer m3/nap rtk kztt vltoznak.
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
45/75
38
8. bra A kt hozamgrbi klnbz modellekkel
(Forrs: a szerz sajt szerkesztse)
A beramlsi grbt alapveten hrom f tnyez hatrozza meg, a rteg
teresztkpessge, az effektv rtegvastagsg s a skin. Elbbi kett nvekedse pozitv
irnyban hat a beramls nagysgra utbbi negatvan. A ktvizsglatok alapjn rszletes
rezervorparamterek is rendelkezsemre lltak, ami a Jones hozamegyenlet melletti rvknt
hozhat fel. Mindazonltal a hozamegyenletek kztti vlasztst az alapjn tettem meg,
hogy megvizsgltam a ktvizsglati tesztek sorn mrt hozamokhoztartoz nyomsoks az
egyes korrelcikkal szmtott grbkkel ugyanezen hozamokkal szmtott nyomsok
kztti eltrs nagysgt. Ennek eredmnyeit a kvetkez tblzat mutatja.
8. tblzat Az egyes IPR korrelcik megfelelsge
teszt hozam
(1000Sm3/d)
teszt
nyoms(bar)
multirate
forchheimer
multirate
Jones
multirate
C&nJones
31,50 483,40 0,00 0,00 0,00 0,18
62,10 467 15,54 19,04 20,65 15,69
155,00 427,4 0,83 4,26 0,00 24,72
237,70 383,7 0,00 0,00 0,07 127,08
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
RAMLSITALPNYOMS(BAR)
GZ HOZAM (1000M3/NAP)
BERAMLSI JELLEGGRBK
Jones Multirate Jones
Multirate C and n Multirate Forchheimer with pseudo pressure
Tesztpontok
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
46/75
39
eltrsek ngyzetsszege: 16,37 23,30 20,72 167,68
(Forrs: a szerz sajt szerkesztse)
A legkisebb ngyzetsszegek mdszervelszmtott eredmnyek alapjn a Multirate
Forchheimer with pseudo pressure korrelcival kapott grbe a vizsglt kt esetben a
legjobban illeszkedett a tesztpontokra, ezrt ezt - a nagynyoms gzkutak illetve
gzcsapadk rendszerek beramlsi viszonyainak lersra a gyakorlatban elterjedt -
korrelcitvlasztottam a tovbbi vizsglatok elvgzshez.
3.6.TBBFZIS FGGLEGES RAMLS MODELLEZSE
A termelcs mkdst ler jelleggrbe(VLP) jelenti a kapcsolatot a termelcsbenazramls sorn fellp nyomsvesztesg sa termelsi hozam kztt. A termelcsben fellp
nyomsvesztesgek szmtsakor kln egysgknt kezeljk magt a termelcsvet, az abba
trtn beramls helytl a ktfejig.A program adott ktfejnyomsbl kiindulva kiszmtja,
hogy, a megadott felpts termelcsben, adott tulajdonsg termelvnybl, adott
nyomscskkens hatsra mekkora hozam fluidumkpes thaladni.
A Prosper szoftverben a termelcs jelleggrbe modellezsre 17 korrelci ll
rendelkezsre. Az adott krlmnyeknek leginkbb megfelel elmlet kivlasztsa rdekben, a
klnbz korrelcikkal kapott eredmnyeket grafikusan s tblzatosan is sszehasonlthatjuk
a mrsi eredmnyekkel, amihez legalbb egy tesztpont adatit kell bevinni a rendszerbe. A
ktvizsglatsorn a legnagyobb tmrj fvkval (11 mm) s a leghosszabb ideig (tbb mint
5 napig) vgzett ramlsi vizsglat tekinthet reprezentatvnak a telepre nzve, ezrt ennek
adatai hasznltam, a kvetkez tblzat szerinti tartalommal.
9. tblzat VLP tesztpont adatai
VLP teszpont adatok
paramter rtk dimenzi
Termelcsfej nyoms 195 bar
Termelcsfej hmrsklet 43,5 C
vz-gz arny 0 sm3/sm3
szepartor gz-olaj arny 933,00 sm3/sm3
gz hozam 237708 sm3/nap
mrt mlysg 4327 m
mrt nyoms 383,7 bar
formci nyoms 494 bar
(Forrs: a szerzsajt szerkesztse a MOL Nyrt. adatai alapjn)
-
7/21/2019 Nagyhozam kondenztum termel kt termels optimalizlsa
47/75
40
Az egyes korrelcikkal trtn nyomsgradiensek kiszmtsa eltt a tesztpontnl
megadott ktfejhmrskletet figyelembe vve a szoftver pontosabb htbocsjtsi tnyezt
szmol, amire azrt van szksg, mert a hmrsklet befolysolja az illeszts sorn hasznlt PVT
adatokat. A vizsglat sorn a kvetkez korrelcikat jelltem ki sszehasonltsra:
Duns and Ros Original: A szerzk ltal eredetileg publiklt mdszer, kifejezetten alkalmas
gzcsapadkok ramlsnak a jellemzsre.
Duns and Rose Modified: Kds ramlsi tartomnyban j kzeltseketad, magas gz-
olaj viszonnyal rendelkez olajok valamint kondenztumok esetben javasolt az
alkalmazsa.
Petroleum Experts: a tb