The early time condensation in the near well zone during non-stationary and non-isothermal flow of gas condensate sysem

• Autorzy: Siemek J. , Nagy S.

Warianty tytułu

PL

Początkowa kondensacja podczas nieizotermicznego i niestacjonarnego przepływu układu gazowo-kondensatowego w pobliżu odwiertu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper discusses one phase non-isothermal gas flow in porous media problems and investigation of Joule-Thomson effect influence on the gas flow temperature distribution in the near-well zone. Temperature effect in the near-well zone may be considered as an additional skin effect in the early-time analysis of transient gas well drawdown (or gas injection) tests with high constant rate at a wellhead. In case of condensate reservoirs the high temperature drop may cause the additional retrograde condensation of heavier components of hydrocarbon mixture. A system of four differential equations (motion, continuity, energy, state equation) has been solved in the near well zone. In the case of thin, non-isolated to the upper- and underburden reservoirs equation (5) must be modified for heat losses in vertical direction. In the present solution the vertical terms of energy transfer has been neglected. Term representing viscous dissipation in energy balance equation was regarded as negligible and was omitted. The paper includes considerations and solutions of mathematical model based upon Boltzman transformation of non-isothermal radial case gas flow in porous media. The system of four partial differential equations has been converted into two ordinary differential equations system and solved numerically using Runge-Kutta method. The properties of liquid and gas phase were evaluated using the Peng-Robinson equation of state during iteration procedure of solving main system of equation. The equilibrium model was solved by Quasi-Newton Successive Substitution (QNSS) and Dominant Eigenvalue Method (DEM) method. The new function (20) has been proposed, which describes the increase of liquid condensate in the reservoir. The function is computed numerically by using Richardson method based on VLE data and new (pu) function in the near well zone. If the value of liquid saturation is greater than critical the flow must be considered as the two-phase flow, so this analysis is non applicable. The presented model of correction of condensate saturation rate is more suitable than full equilibrium model in the near-well zone. The model is restricted to one phase gas If the value of liquid saturation is greater than critical the flow must be considered as the two-phase flow, so this analysis is non applicable. The presented model of correction of condensate saturation rate is more suitable than full equilibrium model in the near-well zone. The condensate saturation profile in the near-well zone has been estimated and example of solution of changing liquid and gas composition versus time and reservoir radius. The graphs showing change of pressure, temperature, condensate saturation during the early stage of well exploitation has been presented.

PL

W artykule przedstawiono problem niestacjonarnej i nicizotermicznej filtracji gazu kondensa-towego w bezpośrednim sąsiedztwie otworu. Głównym czynnikiem wpływającym na obniżenie się temperatury gazu jest efekt Joulc'a-Thomsona. Rozwiązano układ równań różniczkowych cząstkowych dla gazu ziemnego w pobliżu odwiertu. Uwzględniono efekty nieliniowe w równaniu ruchu w ośrodku porowatym, równanie ciągłości, równanie stanu Pcnga-Robinsona i równanie bilansu energii. W rozwiązaniu pominięto straty ciepła spowodowane wymianą w kierunku pionowym powyżej i poniżej warstwy udostępnianej. Przedstawiono sposób transformacji układu równań różniczkowych cząstkowych na układ równań różniczkowych zwyczajnych z użyciem transformaty Bol-tzmanna. Rozwiązanie numeryczne układu równań różniczkowych zwyczajnych rozwiązano metodą Rungcgo-Kutty z odpowiednim uwzględnieniem warunków początkowych i brzegowych. Własności równowagowe fazy ciekłej i gazowej modelowano równocześnie w trakcie rozwiązywania układu równań zwyczajnych. Model równowagowy rozwiązano za pomocą dodatkowego układu równań nieliniowych metodą Quasi-Newton Successive Substitution (QNSS) i Dominant Eigenvalue Method (DEM) w oparciu o równanie Pcnga-Robinsona. Zaproponowano nową funkcję (20) opisującą przyrost nasycenia kondensatu w pobliżu odwiertu poniżej ciśnienia nasycenia przy nasyceniu cieczy mniejszym od krytycznego. Funkcja S(r,z) określona jest numerycznie metodą Richardsona na podstawie danych równowagowych kondensacji wstecznej (VLE) oraz funkcji (|3U) uwzględniającej w sposób uproszczony efekt nierównowagowej kondensacji w pobliżu odwiertu. Rozwiązanie ograniczono do przypadku nasycenia fazą kondensatową w złożu poniżej krytycznego. Pokazano wyniki obliczeń w postaci przykładowych rozkładów zmienności składów faz ciekłej i gazowej oraz przebieg zmienności parametrów termodynamicznych gazu i kondensatu w funkcji czasu eksploatacji.

Słowa kluczowe

EN

Joule-Thomson effect; non-stationary and non-isothermal flow; temperature change; condensate outcrop; near-well zone

PL

efekt Joule'a-Thomsona; nieustalony i nicizotermiczny przepływ; zmiana temperatury; wykraplanic kondensatu; strefa przyotworowa

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 46, nr 3
• Strony: 319--336

Twórcy

autor

Siemek J.

autor

Nagy S.

• Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu, Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30,