W artykule przedstawiono zagadnienia związane z poborem próbek węglowodorowych płynów złożowych do badań właściwości fazowych (PVT). Omówiono znaczenie reprezentatywności pobranych próbek dla wykonania wiarygodnych badań mających wymierny wpływ na proces prowadzenia wydobycia węglowodorów z danego złoża. Wymieniono i scharakteryzowano poszczególne metody poboru wraz z wyjaśnieniem zasad ich stosowalności. Przedstawiono również kryteria wyboru właściwej metody.
EN
In the article issues related to the sampling of hydrocarbon reservoir for the studies of phase properties was presented. The importance of the representativeness of collected samples for the performance of reliable research having a measurable impact on the process of hydrocarbon production from a given reservoir was discussed. Different sampling methods were listed and characterized along with an explanation of the rules of their applicability. The criteria for choosing proper sampling method was also presented.
The type of reservoir fluid is a factor which determines many decisions concerning discovered reservoirs. It should already be defined at the phase of initial development as it has an impact on the techniques for predicting oil and gas reserves, depletion plan, and the selection of the enhanced recovery method. The goal of the task was sampling and description of the type and chemical composition of reservoir fluids originating from shale formations of Lower Paleozoic of Baltic-Podlasie-Lublin Basin. The samples were taken from successful wells performed in Lower Paleozoic (Ordovician, Silurian period). A series of lab tests and simulations were performed using a specialist software to determine the phase properties and PVT parameters of tested reservoir fluids. In the six category group of reservoir fluids; dry gas, wet gas, retrograde gas, volatile oil, black oil-type and heavy oils, the presence of wet gases, retrograde gases and black oils were found, both unsaturated and saturated. A typical example of wet gas obtained from one of the wells was sulphur free gas with a high content of hydrocarbons, low content of nitrogen and carbon dioxide. Retrograde gas has high ethane and heavy hydrocarbon content. Black oil has a high content of "heptanes plus" fraction- above 20%, an indication of a large quantity of heavy hydrocarbons. To describes the PT conditions of hydrates formation, an innovative technique, so-called method of “collapse pressure" was used.
W artykule przedstawiono wyniki prac badawczych skoncentrowanych na pomiarach mikroprzepuszczalności opartych na zjawisku zanikania impulsu ciśnienia (ang. pressure pulse decay). Głównym zamierzeniem przeprowadzonych prac było zbudowanie odpowiedniego stanowiska i opracowanie dla niego procedury badania mikroprzepuszczalności (w zakresie 0,1÷0,01 µD) w rdzeniach wiertniczych za pomocą azotu. Wykonano 50 pomiarów współczynnika przepuszczalności na 18 wyselekcjonowanych rdzeniach reprezentujących 3 różne typy litologiczne: dolomity (Ca2), środkowokambryjskie piaskowce kwarcowe oraz piaskowce czerwonego spągowca. Pomiary prowadzono przy trzech różnych ciśnieniach badawczych (porowych), tj. 70, 100 i 150 bar, a uzyskane na ich podstawie wartości współczynnika przepuszczalności zawierają się w zakresie 0,10÷122,12 µD. Na podstawie pomiarów wykonanych przy różnych ciśnieniach badawczych należy stwierdzić, że wartość współczynnika przepuszczalności zmniejsza się wraz z podwyższeniem ciśnienia. Obserwowany spadek przepuszczalności jest zmienny wśród przebadanych rdzeni i w przeliczeniu na 10 bar wzrostu ciśnienia wynosił 0,4÷38%, średnio około 5%. Na wartość współczynnika przepuszczalności ma również wpływ wartość zastosowanego naddatku ciśnienia w układzie uszczelnienia i – podobnie jak w przypadku ciśnienia badawczego – zwiększenie ciśnienia uszczelnienia skutkuje obniżeniem wartości współczynnika przepuszczalności. Obserwowany spadek przepuszczalności jest jednak bardziej wyraźny i w przeliczeniu na 10 bar wzrostu ciśnienia wynosił średnio 15%.
EN
The paper presents the results of research focused on micropermeability measurements using pressure pulse decay method. The main aim of the work was to build a suitable test stand and to develop a micropermeability testing procedure (in the range of 0.1÷0.01 μD) in the drilling core samples, using nitrogen. 50 micropermeability measurements were performed on 18 selected cores, representing 3 different lithological types: dolomites (Main Dolomite), Middle Cambrian quartz sandstones and Lower Permian Rotligend sandstones. Measurements were conducted at three different test (pore) pressures: 70, 100 and 150 bar, and the resulting values of the permeability coefficient ranged from 0.10 to 122.12 μD. Basing on the measurements which were made at different pore (test) pressures, it should be noted that the value of the permeability coefficient decreases with increasing pressure. The observed decrease in permeability is variable among the tested cores and when calculated per 10 bar pressure increase, it was 0.4÷38%, averaged 5%. Permeability coefficient is also influenced by the value of confining pressure exerted by the sealing system, and same as in the case of pore pressure, increasing the confining pressure results in decreasing permeability. However, the observed decrease in permeability is more pronounced and when calculated per 10 bar pressure increase, averaged 15%.
W publikacji rozważono tematykę wpływu ciśnienia i temperatury na wytrącanie się osadów parafinowych z płynów złożowych. Wymieniono ważniejsze metody badawcze służące do określania temperatury depozycji stałej fazy parafinowej (wax appearance temperature – WAT). Omówiono metody pozwalające na wyznaczenie krzywej wytrącania parafiny – WPC (wax precipitation curve). Wykorzystując odpowiednio zmodyfikowaną aparaturę PVT, określono temperaturę początku wytrącania się parafiny (WAT), poniżej której na specjalistycznym filtrze wychwycono stałą fazę parafinową w różnych temperaturach. Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów wyznaczona została granica rozdzielająca obszar parafinowy (występowanie parafin w fazie stałej) od obszaru bez parafiny. Pomiary ilości parafiny z wykorzystaniem filtra pozwoliły na wyznaczenie krzywej WPC, dzięki której otrzymujemy dodatkowe dane o ilości wytrąconego osadu parafinowego poniżej WAT. Szczególną zaletą opisanych badań jest możliwość wykonania pomiarów w szerokim zakresie ciśnień oraz nasycenie badanej próbki gazem złożowym, co pozwala na uzyskanie takiej próbki ropy, jaka występuje w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych. Większość znanych na świecie sposobów badań nie umożliwia takiego przygotowania próbki oraz pomiaru pod wpływem ciśnienia, tym samym otrzymane wyniki obarczone są błędem. Aspektem ekonomicznym stosowania omawianego sposobu jest możliwość prowadzenia eksploatacji z zachowaniem optymalnych warunków ciśnienia i temperatury, w których badane zjawisko nie zachodzi lub jest minimalne. Znajomość przebiegu krzywej wytrącania parafin (WPC) jest niezbędna do wybrania optymalnej, w danych warunkach, metody przeciwdziałania powstawaniu wytrąceń parafinowych blokujących przepływ mediów złożowych. Opracowany sposób pomiaru daje możliwość określenia skuteczności działania specjalistycznych inhibitorów parafin i asfaltenów oraz wyznaczenia ich optymalnego dawkowania. Takie podejście pozwala zarówno na ograniczenie kosztów, jak też na zminimalizowanie ryzyka zablokowania przepływu ropy z jednoczesnym zachowaniem ciągłości produkcji.
EN
In this paper, the issue of pressure and temperature influence on the paraffin wax deposition in reservoir fluids was raised. Typical research methods for determining wax appearance temperature (WAT) were briefly characterized. Methods for the determination of wax precipitation curve (WPC) were discussed. Using the appropriately modified PVT apparatus the wax appearance temperature was determined, below which a solid waxy phase at various temperatures was captured on a specialized filter. On the basis of the research carried out, the boundary separating the wax deposition hazard zone (the occurrence of solid paraffin waxes) from the zone without wax was determined. Measurements of the amount of wax allowed to determine the WPC curve, thanks to which the additional data concerning the amount of solid wax deposited below WAT were obtained. A special advantage of the method is its ability to perform measurements in a wide range of pressures and the saturation of the tested sample with reservoir gas, which allows obtaining a sample of crude oil that occurs in real operating conditions. Most of the known research methods in the world do not allow for such sample preparation and measurement under pressure, thus the results obtained are flawed to a certain extent. The economic aspect of the discussed method is the ability to conduct operations while maintaining optimal pressure and temperature conditions in which the studied phenomenon does not occur or is minimal. Knowledge of the wax precipitation curve – WPC is necessary to select the optimal method for counteracting the formation of paraffin precipitates, which are blocking the flow of reservoir fluids for given conditions. The developed method of measurement gives the possibility to determine the effectiveness of specialist paraffin and asphaltene inhibitors and to determine their optimal dosage. This approach allows to reduce costs as well as minimize the risk of blocking oil flow while maintaining production continuity.
Określenie relacji między ciśnieniem, objętością i temperaturą (PVT) płynów węglowodorowych jest niezbędne do szacowania zasobów, prowadzenia symulacji złożowych, prognozowania wydobycia, poznania hydrauliki przepływu, ustalania warunków separacji cieczy i gazu, projektowania instalacji wydobywczych oraz przesyłowych. Znajomość przemian fazowych i umiejętność korzystania z przedstawiających je diagramów fazowych wpisuje się w podstawowe kompetencje specjalistów odpowiedzialnych za prawidłowe zagospodarowanie i eksploatację złóż węglowodorów. Umiejętność predyktywnej analizy zachowania fazowego płynów węglowodorowych jest niezwykle istotna w inżynierii naftowej i gazowniczej z dwóch głównych powodów. Po pierwsze, zachowanie fazowe płynów węglowodorowych rozpatrywane jest w skrajnie zróżnicowanym zakresie ciśnień – od ciśnienia atmosferycznego do ciśnienia przekraczającego 1000 bar, i temperatur – od ultraniskich (–170°C w przypadku LNG) do nawet 200°C. W tym zakresie płyn węglowodorowy może występować w jednej z trzech głównych faz, to jest stałej, ciekłej i gazowej, lub – co gorsza – w dowolnej ich kombinacji. Dlatego tak istotne jest zrozumienie interakcji między przepływającym płynem a poszczególnymi elementami systemu wydobywczego, obejmującego złoże, rury wydobywcze, separatory, pompy, kompresory, rurociągi transmisyjne itp. Po drugie, podczas wydobycia często zajmujemy się płynami węglowodorowymi o skomplikowanych składach chemicznych, w przypadku których zależność między składem a właściwościami termodynamicznymi jest bardzo silna. W publikacji, będącej drugą częścią serii pt.: Analizy PVT jako skuteczne narzędzie w rękach inżyniera naftowego, omówiono teoretyczne podstawy przemian fazowych węglowodorowych płynów złożowych. Przedstawiono diagramy fazowe dla poszczególnych typów płynów węglowodorowych wraz z nakreśleniem przebiegu przemian fazowych zachodzących podczas ich eksploatacji. Omówiono parametry charakteryzujące dany typ płynu złożowego oraz ich zmienność związaną między innymi z przemianami fazowymi zachodzącymi w trakcie wydobycia. Przedstawiono również zasadność wykorzystania diagramów fazowych w konkretnych przypadkach złożowych.
EN
Determination of the relationship between pressure, volume and temperature (PVT) of hydrocarbon fluids is necessary for conducting reservoir simulations, resource estimations, production forecasting and production and transmission installation design. The knowledge of phase transformations and the ability to use the phase diagrams depicting them is part of the basic competences of specialists responsible for the proper development and exploitation of hydrocarbon deposits. The ability of predictive analysis phase behavior of hydrocarbon fluids is extremely important in oil and gas engineering for two main reasons. Firstly, the phase behavior of hydrocarbon fluids is considered in a extremely wide range of pressures – from atmospheric pressure to exceeding 1000 bar and temperatures – from ultra-low (–170°C in the case of LNG) to even 200°C. Within these ranges, the fluid can transcend the three principal phases, namely gas, liquid, and solid, and worse yet, any combination of these. That is why it is so important to understand the interaction between the flowing fluid and individual elements of the production system including the reservoir, tubing, separators, pumps, compressors, transmission pipelines, etc. Secondly, during production we are often dealing with hydrocarbon fluids with a complex chemical composition, where the relationship between their composition and thermodynamic properties is very strong. This paper, which is the second part of the series titled: PVT analyses as an effective tool in the hand of the petroleum engineer, discusses the theoretical basis of the hydrocarbon reservoir fluids phase behaviour. Phase diagrams for individual types of hydrocarbon fluids along with a sketch of the phase changes taking place during their production are presented. The parameters characterizing a given type of reservoir fluid and their variability related to, among others, phase changes occurring during production are discussed. The importance of using phase diagrams in specific reservoir cases are also presented.
W pierwszej części artykułu omówiono, wykonywane rutynowo, laboratoryjne analizy fazowe węglowodorowych płynów złożowych (tzw. badania PVT), tj.: badanie kontaktowe, badanie różnicowe, badanie odbioru gazu do stałej objętości i badanie separacji. Opisano krótko budowę typowej aparatury do prowadzenia badań PVT. Omówiono podstawy wykonywania poszczególnych badań wraz z wizualizacją ich przebiegu w postaci schematów oraz przedstawiono określane na ich podstawie istotne parametry płynów złożowych. Skomentowano również stosowność wykonywania tego typu analiz oraz ich znaczenie dla prowadzenia sprawnego i efektywnego wydobycia węglowodorów.
EN
The first part of the article discusses routine laboratory phase behavior studies of hydrocarbon reservoir fluids (so-called PVT tests) such as constant mass expansion, differential liberation, constant volume depletion and separation tests. The construction of typical equipment for conducting PVT is briefly described. The basics of performing PVT test is discussed along with the visualization of the process in the diagrams, and the important parameters of the reservoir fluids determined on their basis, are presented. The appropriateness of performing such analyzes and their significance for efficient and effective hydrocarbon production is also commented on.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono innowacyjne metody określania warunków ciśnienia I temperatury (PT), w których zachodzi formowanie i dysocjacja hydratów oraz depozycja osadów parafinowych. Zarówno hydraty jak i osady parafinowe stwarzają spore trudności w trakcie eksploatacji ropy naftowej i gazu ziemnego, dlatego dokładne określenie obszarów (w zakresie PT), w których występują, jest istotnym zagadnieniem w kwestii zapewnienia efektywnego przepływu węglowodorów. Prezentowane metody opracowano na drodze badań eksperymentalnych, przeprowadzonych z wykorzystaniem odpowiednio zmodyfikowanej aparatury PVT, w Zakładzie Badań Złóż Ropy i Gazu, Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego.
EN
Tis paper presents an innovative methods to determine the conditions of pressure and temperature (PT), in which dissociation of the hydrates and deposition of the paraffin waxes occur. For the production and transport of hydrocarbons, both hydrates and paraffins poses serious problems, thus the accurate determination of zones (in the range of PT, in which they might be formed) is crucial for effective hydrocarbon flow assurance. The methodology was developed basing on experimental research conducted with properly modified PVT apparatus, in Department of Oil and Gas Reservoir Testing of the Oil and Gas Institute-National Research Institute.
W ciągu ostatnich kilku dekad wzrosła koncentracja gazów cieplarnianych w atmosferze, co wzbudziło zaniepokojenie z powodu zmian klimatycznych. Uważa się, że gazy cieplarniane zatrzymują ciepło emitowane z powierzchni Ziemi w dolnych warstwach atmosfery, czego skutkiem jest globalne ocieplenie. Emisja ditlenku węgla (CO2) odpowiada za około 2/3 obserwowanego procesu globalnego ocieplenia. W ciągu ostatnich 150 lat stężenie ditlenku węgla w atmosferze wzrosło z 280 ppm do około 400 ppm. Stało się tak głównie w wyniku spalania paliw kopalnych. Efektywne korzystanie z alternatywnych źródeł energii proponuje się jako pierwsze podejście do obniżenia poziomu CO2 w atmosferze. W minionym dziesięcioleciu geologiczne składowanie ditlenku węgla szczegółowo badano w kontekście nowego rozwiązania umożliwiającego ograniczenie koncentracji węgla w atmosferze. Idea ta polega na wychwytywaniu CO2 ze źródeł emisji, a następnie zatłaczaniu go do głębokich formacji geologicznych. Istnieją różne metody składowania: - zatłaczanie CO2 do wyeksploatowanych złóż ropy i gazu; - zatłaczanie CO2 do pokładów węgla; - zatłaczanie CO2 do głębokich solankowych poziomów wodonośnych. Poziomy wodonośne mają najwyższą szacowaną pojemność. Niejednokrotnie błędnie uważa się, że solankowe poziomy wodonośne cechuje niska wartość ekonomiczna. Jednak niektóre z nich mogą być istotnym źródłem energii, gdyż zawierają rozpuszczony w wodzie metan i/lub ciepło geotermalne. Pozyskanie tej energii może pomóc zrównoważyć koszty wychwytywania i składowania ditlenku węgla (CCS). W naszym kraju produkcja energii odbywa się głównie poprzez spalanie węgla – ok. 95%. W związku z tym technologie niskiej emisji CO2 z jego przechwytywaniem i bezpiecznym magazynowaniem są w Polsce wysoce pożądane. Głębokie solankowe poziomy wodonośne stanowią największy znany obecnie potencjał sekwestracyjny ditlenku węgla, lecz w przeciwieństwie do wgłębnych struktur naftowych stopień ich geologicznego rozpoznania jest znacznie mniejszy. W istniejących poziomach solankowych nasyconych gazem ziemnym szczelność (na przestrzeni czasu geologicznego) potwierdzona jest występowaniem niewielkich złóż gazu w lokalnych kumulacjach struktury. Typując przyszłe poziomy geologiczne do podziemnego składowania CO2 w Polsce, należy uwzględnić utwory permskie zalegające na obszarze Niżu Polskiego. Szczególną uwagę zwraca megastruktura niecki poznańskiej, wypełnionej utworami czerwonego spągowca rozciągającymi się na powierzchni ok. 5000 km2. Piaskowce te stanowią rozległy poziom solankowy nasycony gazem ziemnym. W lokalnych kulminacjach struktury powstały złoża gazu ziemnego. Jak wyliczono, megastruktura niecki poznańskiej w poziomach solankowych czerwonego spągowca może zawierać zasoby rozpuszczonego gazu ziemnego w ilości 120 mld Nm3, a więc na poziomie obecnie udokumentowanych zasobów gazu ziemnego w Polsce. Już w latach 70. rozważano różne metody pozyskania rozpuszczonego gazu. Jedną z ciekawszych propozycji jest prezentowana koncepcja składowania w tych poziomach CO2. Gaz ten cechuje dobra rozpuszczalność w wodach złożowych, znacznie większa (ok. 10-krotnie) od rozpuszczalności gazów ziemnych. W trakcie procesu sekwestracji CO2 powinien zatem zachodzić proces wypierania rozpuszczonych w solankach rodzimych gazów ziemnych i ich migracja do wyżejległych kulminacji, które stanowią złoża gazu ziemnego. Następowałby więc proces naturalnego uzupełnienia zasobów uwolnionym gazem ziemnym z możliwością jego późniejszego wydobycia. Monografia składa się z 7 rozdziałów. Rozdział 1 to przegląd literaturowy dotyczący badanego zagadnienia. Zaprezentowano w nim wiele koncepcji i wynalazków mających na celu umożliwienie pozyskiwania gazu ziemnego zawartego w głębokich poziomach solankowych. Są to techniki polegające głównie na wydobyciu nasyconej solanki na powierzchnię, a następnie odseparowaniu z niej rozpuszczonego gazu. Opisano również kilka projektów badawczych prowadzonych w Polsce i za granicą. Rozdział 2 dotyczy geologii. Zawiera ogólną charakterystykę geologiczną polskiej części basenu czerwonego spągowca i struktury niecki poznańskiej – jako potencjalnego krajowego obiektu sekwestracyjnego. W rozdziale opisano proponowaną koncepcję pozyskiwania gazu ziemnego poprzez zatłaczanie CO2 bezpośrednio do nasyconych poziomów solankowych w procesie sekwestracji CO2. Rozdział 3 przedstawia opis i wyniki kompleksowych badań właściwości fazowych mieszanin powstałych podczas zatłaczania CO2 do solanek zawierających metanowy gaz ziemny. Badania prowadzono z użyciem aparatury PVT firm Chandler i Ruska w złożowych warunkach ciśnienia i temperatury. Opisano użytą aparaturę, przedstawiono metodykę badań, w końcu zaprezentowano uzyskane rezultaty testów PVT gazów rodzimych (Ujazd-15, Porażyn-2A), ditlenku węgla i ich mieszanin pośrednich. Rozdział 4 zawiera opis i wyniki badań dotyczących zjawiska pęcznienia solanki wskutek zatłaczania do niej CO2 (ang. swelling test). Przedstawiono również rezultaty badań rozpuszczalności gazów ziemnych i CO2 w solankach złożowych i wodzie destylowanej. Rozdział 5 przedstawia szczegółową charakterystykę i wyniki eksperymentów prowadzonych na fizycznych modelach złoża. Doświadczenia wykonywano w złożowych warunkach ciśnienia i temperatury. Pierwszy omówiony eksperyment przeprowadzono na fizycznym modelu złoża bez porowatości. Kolejne eksperymenty pozwoliły zbliżyć się do bardziej rzeczywistych warunków, tj. były wykonywane w ośrodku porowatym. Testy udowodniły, że możliwe jest pozyskanie dodatkowych ilości gazu ziemnego poprzez wyparcie ich ze środowiska wodnego. Rozdział 6 opisuje numeryczny geologiczny model złoża, którym posłużono się w symulacjach procesu desorpcji gazu ziemnego z głębokich poziomów wodonośnych i geologicznej sekwestracji CO2. Przedstawiono specyfikację modelu symulacyjnego łącznie z parametrami petrofizycznymi, właściwościami płynu złożowego i ich wzajemnym oddziaływaniem. Symulacje numeryczne wykorzystujące specjalistyczne oprogramowanie (Eclipse firmy Schlumberger) były ukierunkowane na oszacowanie ilości gazu ziemnego możliwego do pozyskania podczas zatłaczania CO2 w procesie sekwestracji. W rozdziale opisano wpływ zatłaczania CO2 na ilość wydobytego gazu ziemnego – rozważono i przedyskutowano kilka scenariuszy prowadzenia tego procesu. Rozdział 7 prezentuje podsumowanie uzyskanych wyników badań oraz wnioski końcowe. Przedyskutowano w nim pewne koncepcje i strategie pozyskiwania gazu ziemnego z poziomów solankowych. Przedstawiono zalecenia dotyczące przyszłych prac.
EN
In the past few decades, greenhouse gases concentration has increased in the atmosphere and aroused concerns about climate change. It is believed, that greenhouse gases trap the heat radiated from the Earth's surface and lower layers of the atmosphere, causing global warming, and that carbon dioxide (CO2) accounts for about two thirds of the observed global warming. In the past 150 years, the concentration of carbon dioxide in the atmosphere has surged from 280 ppm, to about 400 ppm. This was mainly as a result of burning fossil fuels. Increasing the efficiency and developing alternative energies, have been introduced as approaches, to reduce the level of carbon dioxide in the atmosphere. Geological storage of carbon dioxide has been studied comprehensively in the past decade, as a new solution, to reduce the carbon content in the atmosphere. This idea consists of capturing carbon dioxide from sources of emission and injecting it into deep geological formations. There are different methods of storage strategies: - injecting CO2 into depleted oil and gas reservoirs, - injecting CO2 in coal seams, - injecting CO2 into deep saline aquifers. Among these candidates, deep saline aquifers have the highest estimated storage capacity. On the other hand, it is erroneously believed, that deep saline aquifers have low economic value. Some aquifers contain sources of energy, such as dissolved methane or geothermal energy. Production of this energy can help offset the cost of Carbon Capture and Storage (CCS). Coal accounts for 95% of energy generation in Poland. Therefore, low carbon emitting technology with its capture and underground storage of CO2, is required in our country. Deep saline aquifers have the largest long-term storage potential of CO2, but there are many problems with their exploration and qualification, due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration, done mainly by expensive drilling. In existing aquifers saturated by natural gases, tightness is confirmed by the presence of a lot of local gas accumulations, in their top structures. Special attention was focused on the Poznan Trough mega-aquifer, naturally saturated by native natural gases. This mega-structure represents a great potential for long-term underground CO2 storage in Poland, covering an area of 5000 km2. At present, these Rotliegend sandstones, represent a huge container of brine saturated with natural gas. Reservoirs of natural gas have been formed in its local culminations. As calculated, the Poznan Trough structure may contain dissolved natural gas resources, estimated as nearly 120 billion Nm3, and therefore, at the current documented level of natural gas reserves in Poland. Already in the 70's various ways of obtaining dissolved gas were considered. One of the most interesting proposals, seems to be the concept of storing CO2 in these layers. This gas has high solubility in reservoir water, much higher (ten times) than the solubility of natural gases. In the process of CO2 sequestration, the phenomenon of displacement of native natural gas (which originally saturates the underlying water) by CO2 injected into reservoir should occur. Such a displacement process, allows to replenish the gas cap by a volume, equivalent to methane gas dissolved in underlying water. This Monograph is organized into seven chapters. Chapter 1 contains the literature review related to this research. This chapter also describes many inventions and patents, regarding natural gas production from deep saline aquifers – conducted mainly by methane extraction from brine, in surface separation processes. It includes a description of some research and projects conducted both in Poland and abroad. Chapter 2 focuses on geology. It contains the geological characteristics of the Polish Rotliegend Basin and Poznan Trough mega-structure – the potential national sequestration object. The chapter introduces the proposed idea of obtaining natural gas resources, by injecting CO2 directly into the gas saturated saline aquifer, in the sequestration process. Chapter 3 deals with the comprehensive testing and analyses of the phase transitions/behavior of the mixtures, formed during the process of CO2 injection into saline aquifers saturated with natural gas. Studies were performed using the Chandler/Ruska PVT (Pressure-Volume-Temperature) systems at reservoir conditions. This chapter covers the PVT apparatus description, testing methodology and finally the results of the PVT study of native reservoir gases (Ujazd-15, Porażyn-2A), carbon dioxide and its mixtures with the native methane gases. Chapter 4 contains studies connected with the reservoir brine swelling process, during saturating it with CO2 – this is called the Swelling Test. The chapter also deals with a solubility study of native gases and carbon dioxide in reservoir brine and distilled water. Chapter 5 provides a detailed description and the results of my advanced experiments, performed on gas reservoir physical models with underlying water. These experiments were conducted at the reservoir (pressure and temperature) conditions. The first experiment was performed using a physical model having no porosity. Subsequent experiments allowed for the development of earlier studies, by using a more realistic model, with a porous rock matrix. These experiments have proven, that it is possible to achieve the additional natural gas volumes, by displacing it from saline aquifer. Chapter 6 describes a numerical model used to simulate the methane gas production, from deep saline aquifers and geologic storage of CO2. All of the specifications of the model, including petrophysical properties, fluid properties and rock-fluid properties, are explained in this chapter. Numerical simulations, performed using specialized software: Eclipse by Schlumberger company, were mainly focused on calculating the amount of gas possible to obtain during CO2 injection in the sequestration process. It describes the effect of injecting CO2 to methane gas recovery –various scenarios were simulated and discussed. Chapter 7 presents the summary of the results of the studies and conclusions. It also discusses the proposed ideas and strategies of obtaining methane gas from deep saline aquifers saturated with natural gas. Finally, some recommendations for future works are presented.
W artykule poruszono zagadnienia związane z kinetyką formowania się hydratów. Dokonano również przeglądu metod i technik laboratoryjnych dotyczących wyznaczania warunków termobarycznych powstawania hydratów gazowych. W publikacji zamieszczono także wyniki badań dotyczące warunków ciśnienia i temperatury (PT) formowania się hydratów gazowych dla węglowodorowych płynów złożowych pozyskanych z wykonanych dotychczas pozytywnie odwiertów z obszaru formacji łupkowych dolnego paleozoiku basenu bałtycko-podlasko-lubelskiego.
EN
The paper discusses issues related to the kinetics of the formation of hydrates. We also reviewed the methods and techniques of the laboratory determination of the (pressure and temperature) conditions of formation of gas hydrates. The paper also presents the results of the research on the conditions of pressure and temperature (PT) formation of gas hydrates for hydrocarbon reservoir fluids obtained from positively drilled wells in the shale formations of Lower Paleozoic of the Baltic–Podlasie–Lublin Basin.
Geologiczne poziomy wodonośne stanowią obecnie największy znany potencjał sekwestracyjny ditlenku węgla. W przeciwieństwie do wgłębnych struktur naftowych stopień geologicznego rozpoznania poziomów solankowych jest znacznie mniejszy. Typując przyszłe poziomy geologiczne dla podziemnego składowania CO2 w Polsce, uwzględnić należy utwory permskie zalegające na obszarze Niżu Polskiego [13]. Szczególną uwagę zwraca megastruktura niecki poznańskiej, wypełnionej utworami czerwonego spągowca rozciągającymi się na powierzchni około 5000 km2. Piaskowce te stanowią rozległy poziom solankowy nasycony gazem ziemnym. W lokalnych kulminacjach struktury powstały złoża gazu ziemnego [20]. Jak wyliczono, megastruktura niecki poznańskiej w poziomach solankowych czerwonego spągowca może zawierać zasoby rozpuszczonego gazu ziemnego w ilości blisko 120 mld Nm3 [4], a więc na poziomie obecnie udokumentowanych wydobywalnych zasobów gazu ziemnego w Polsce. Już w latach 70. XX w. rozważano różne metody pozyskania rozpuszczonego gazu. Jedną z ciekawszych propozycji jest prezentowana koncepcja składowania w tych poziomach CO2. Gaz ten cechuje dobra rozpuszczalność w wodach złożowych, znacznie większa od rozpuszczalności gazów ziemnych. W trakcie sekwestracji CO2 powinien zatem zachodzić proces wypierania rozpuszczonych w solankach rodzimych gazów ziemnych i ich migracja do wyżejległych kulminacji, które stanowią złoża gazu ziemnego [7]. Następowałoby więc zjawisko naturalnego uzupełnienia zasobów uwolnionym gazem ziemnym z możliwością jego późniejszego wydobycia. Prezentowane wyniki badań są kolejną, trzecią już, częścią czasochłonnych eksperymentów laboratoryjnych, prowadzonych przez autora na fizycznym modelu złoża.
EN
Deep saline aquifers have the largest long-term CO2 storage potential, but there are many problems with their exploration and qualification, due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration done mainly by expensive drilling. In existing aquifers saturated by natural gases, their tightness is confirmed by the presence of many local gas accumulations in top structures. Special attention was concentrated on the Poznań Trough mega-aquifer naturally saturated by native natural gases. This megastructure represents a great potential for long-term underground CO2 storage, covering an area of 5000 km2. At present these Rotliegend sandstones are a huge container of brine saturated with natural gas. Reservoirs of natural gas have been formed in its local culminations. As calculated, the Poznań Trough structure may contain dissolved natural gas resources in the amount of nearly 120 billion Nm3, which is at the currently documented recovery level of natural gas resources in Poland. As early as in the 70’s, various methods of obtaining dissolved gas were being considered. One of the most interesting proposals the presented concept of storage in these layers of CO2. This gas has good solubility in reservoir water, much higher than the solubility of natural gases. In the process of CO2 sequestration, the process of displacement of native natural gas which originally saturates the underlying water through CO2 injected into reservoir should occur. The presented results are subsequent, already third, part of time-consuming laboratory experiments conducted by the author on a physical model of the deposit.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W wyniku przeprowadzonych badań próbek płynów złożowych, pozyskanych z wykonanych odwiertów na koncesjach PGNiG oraz Orlen Upstream, zdefiniowano w oparciu o zachodzące zmiany fazowe oraz skład chemiczny i właściwości fizyczne rodzaje płynów złożowych dotychczas odkrytych w dolnopaleozoicznych formacjach łupkowych. W sześcioskalowej grupie płynów złożowych: gazy bezgazolinowe, gazy gazolinowe, gazy kondensatowe, ropy lotne, ropy typu black oil i ropy ciężkie do chwili obecnej zidentyfikowano: gazy gazolinowe, gazy kondensatowe oraz ropę typu black oil.
EN
As a result of tests conducted on reservoir fluid samples obtained from the wells performed in the Lower Paleozoic formations of the Baltic-Podlasie-Lublin Basin on PGNiG and Orlen Upstream concessions, on the basis of phase transitions, chemical compositions and physical properties, the types of reservoir fluids currently discovered in this type of reservoirs were described. In the six-category group of reservoir fluids; dry gas, wet gas, retrograde gas, volatile oil, black oil-type and heavy oils, the presence of wet gases, retrograde gases and black oils were found, both unsaturated and saturated.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In accordance with commonly used petroleum terminology [3, 6] which takes into account the characteristic properties and phase transitions of fluids occurring naturally in hydrocarbon reservoirs six types of hydrocarbon reservoir fluids were distinguished, namely: non-gasoline (dry) gas, gasoline (wet) gas, retrograde gas, volatile oil, black oil, heavy oil. As a result of tests conducted on reservoir fluid samples obtained from the wells performed in the Lower Paleozoic formations of the Baltic-Podlasie-Lublin Basin on PGNiG and Orlen Upstream concessions, on the basis of phase transitions, chemical compositions and physical properties, the types of reservoir fluids currently discovered in this type of reservoirs were described [5].
PL
Zgodnie z powszechnie stosowaną terminologią naftową [3, 6] uwzględniającą charakterystyczne właściwości i zmiany fazowe naturalnie występujących płynów w złożach węglowodorów wyróżniono sześć rodzajów węglowodorowych płynów złożowych, a mianowicie: gaz bezgazolinowy (suchy), gaz gazolinowy (mokry), gaz kondensatowy, ropę lotną, ropę (black oil), ropę ciężką. W wyniku przeprowadzonych badań próbek płynów złożowych, pozyskanych z pozytywnie wykonanych odwiertów w dolnopaleozoicznych formacjach basenu bałtycko-podlasko-lubelskiego na koncesjach PGNiG oraz Orlen Upstream, zdefiniowano w oparciu o zachodzące zmiany fazowe oraz skład chemiczny i właściwości fizyczne rodzaje płynów złożowych dotychczas odkrytych w tych utworach [5].
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Geologiczne poziomy wodonośne stanowią obecnie największy znany potencjał sekwestracyjny ditlenku węgla. W przeciwieństwie do wgłębnych struktur naftowych stopień geologicznego rozpoznania poziomów solankowych jest jednak znacznie mniejszy. Typując przyszłe poziomy geologiczne dla podziemnego składowania CO2 w Polsce, uwzględnić należy utwory permskie zalegające na obszarze Niżu Polskiego. Szczególną uwagę zwraca mega-struktura niecki poznańskiej wypełnionej utworami czerwonego spągowca rozciągającymi się na powierzchni ok. 5000 km2. Piaskowce te stanowią rozległy poziom solankowy nasycony gazem ziemnym. W lokalnych kulminacjach struktury powstały złoża gazu ziemnego. Jak wyliczono, megastruktura niecki poznańskiej w poziomach solankowych czerwonego spągowca może zawierać zasoby rozpuszczonego gazu ziemnego w ilości blisko 120 mld Nm3, a więc na poziomie obecnie udokumentowanych zasobów gazu ziemnego w Polsce. Już w latach 70. ubiegłego wieku rozważano różne metody pozyskania rozpuszczonego gazu. Jedną z ciekawszych propozycji jest prezentowana koncepcja składowania w tych poziomach CO2. Gaz ten cechuje dobra rozpuszczalność w wodach złożowych, znacznie większa od rozpuszczalności gazów ziemnych. W trakcie procesu sekwestracji CO2 powinien zatem zachodzić proces wypierania rozpuszczonych w solankach rodzimych gazów ziemnych i ich migracja do wyżejległych kulminacji, które stanowią złoża gazu ziemnego. Następowałby wtedy proces naturalnego uzupełnienia zasobów uwolnionym gazem ziemnym z możliwością jego późniejszego wydobycia. Prezentowane wyniki badań są kolejną częścią czasochłonnych eksperymentów laboratoryjnych prowadzonych przez autora na fizycznym modelu złoża.
EN
Deep saline aquifers have the largest long-term CO2 storage potential, but there are many problems with their exploration and qualification due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration done mainly through expensive drilling. In existing aquifers saturated by natural gases their tightness is confirmed by the presence of lots of local gas accumulations in the top structures. Special attention was concentrated on the Poznań Trough mega-aquifer naturally saturated by native natural gases. This megastructure represents a great potential for long-term underground CO2 storage covering 5000 km2 area. At present these Rotliegend sandstones are a huge container of brine saturated with natural gas. Reservoirs of natural gas have been formed in its local culminations. According to calculations the Poznań Trough structure may contain dissolved natural gas resources to the amount of nearly 120 billion Nm3, therefore at the current proved reserves of natural gas in Poland. Various ways of obtaining dissolved gas were already considered in the 70’s. One of the most interesting proposals is the concept of CO2 storage in these layers. This gas has good solubility in formation water, much higher than the solubility of natural gases. In the process of CO2 sequestration, the process of displacement of native natural gas which originally saturates the underlying water with CO2 injected into reservoir should occur. The presented research results are another part of the time-consuming laboratory experiments conducted by the author on a physical reservoir model.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Głównym źródłem produkcji energii w Polsce są procesy, w których wykorzystuje się spalanie węgla – dlatego technologie niskiej emisji CO2 z jego przechwytywaniem i bezpiecznym magazynowaniem są w naszym kraju wysoce pożądane. Głębokie solankowe poziomy wodonośne stanowią obecnie największy znany potencjał sekwestracyjny ditlenku węgla. W przeciwieństwie do wgłębnych struktur naftowych stopień geologicznego rozpoznania poziomów solankowych jest znacznie mniejszy. Typując przyszłe poziomy geologiczne dla podziemnego składowania CO2 w Polsce, uwzględnić należy utwory permskie zalegające na obszarze Niżu Polskiego. Szczególną uwagę zwraca megastruktura niecki poznańskiej wypełnionej utworami czerwonego spągowca rozciągającymi się na powierzchni około 5000 km2. Piaskowce te stanowią rozległy poziom solankowy nasycony gazem ziemnym. W lokalnych kulminacjach struktury powstały złoża gazu ziemnego. Jak wyliczono, megastruktura niecki poz-nańskiej w poziomach solankowych czerwonego spągowca może zawierać zasoby rozpuszczonego gazu ziemnego o objętości blisko 120 mld Nm3, a więc na poziomie obecnie udokumentowanych zasobów gazu ziemnego w Polsce. Już w latach 70. ub. wieku rozważano różne metody pozyskania rozpuszczonego gazu. Jedną z ciekawszych propozycji jest prezentowana koncepcja składowania w tych poziomach CO2. Gaz ten cechuje dobra rozpuszczalność w wodach złożowych, znacznie większa od rozpuszczalności gazów ziemnych. W trakcie procesu sekwestracji CO2 powinno zatem zachodzić zjawisko wypierania rozpuszczonych w solankach rodzimych gazów ziemnych i ich migracja do wyżejległych kulminacji, które stanowią złoża gazu ziemnego. Następowałby więc proces naturalnego uzupełnienia zasobów uwolnionym gazem ziemnym, z możliwością jego późniejszego wydobycia. W artykule przedstawiono koncepcję niekonwencjonalnego pozyskiwania złóż gazu oraz zaprezentowano wyniki eksperymentu przeprowadzonego na fizycznym modelu złoża.
EN
Coal accounts for 95% of energy generation in Poland. Therefore, low carbon emitting technology with its capture and underground storage of CO2 is required in our country. Deep saline aquifers have the largest long-term storage potential of CO2, but there are many problems with their exploration and qualification due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration done mainly by expensive drilling. In existing aquifers saturated by natural gases their tightness is confirmed by the presence of a lot of local gas accumulations in top structures. Special attention was concentrated on the Poznań Trough mega-aquifer naturally saturated by native natural gases. This megastructure represents a great potential for long-term underground CO2 storage covering an area of 5000 km2. At present these Rotliegend sandstones are a huge container of brine saturated with natural gas. Reservoirs of natural gas have been formed in its local culminations. As calculated the Poznań Trough structure may contain dissolved natural gas resources to the amount of nearly 120 billion Nm3, and therefore at the current documented level of reserves of natural gas in Poland. Already in the 70’s various ways of obtaining dissolved gas were considered. One of the most interesting proposals is the presented concept of storing CO2 in these layers. This gas has good solubility in reservoir water, much higher than the solubility of natural gases. In the process of CO2 sequestration, the phenomenon of displacement of native natural gas which originally saturates the underlying water through CO2 injected into reservoir should occur. Such a displacement process allows to replenish the gas cap by volume equivalent to methane gas dissolved in underlying water. The paper describes the concept of obtaining the additional gas sources and the results of experiment carried out on a physical reservoir model.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Powszechnie uważa się, że bez poczynienia realnych starań zmierzających do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych globalna temperatura wzrośnie o kilka stopni, znacznie zmieniając klimat na Ziemi. W naszym kraju produkcja energii odbywa się głównie poprzez spalanie węgla – ok. 95%. W związku z tym, technologie niskiej emisji CO2 z jego przechwytywaniem i bezpiecznym magazynowaniem są w Polsce wysoce pożądane. Głębokie solankowe poziomy wodonośne stanowią największy znany obecnie potencjał sekwestracyjny ditlenku węgla. W przeciwieństwie do wgłębnych struktur naftowych stopień geologicznego rozpoznania poziomów solankowych jest znacznie mniejszy. W Polsce pewne doświadczenia dotyczące podziemnego składowania gazów kwaśnych (CO2, H2S) uzyskano na złożu gazu ziemnego Borzęcin, gdzie od stycznia 1996 r. rozpoczęto proces składowania gazów kwaśnych. Typując przyszłe poziomy geologiczne dla podziemnego składowania CO2 w Polsce, uwzględnić należy również utwory permskie zalegające na obszarze Niżu Polskiego. Szczególną uwagę zwraca megastruktura niecki poznańskiej wypełnionej utworami czerwonego spągowca o powierzchni ok. 5000 km2. Piaskowce te stanowią rozległy poziom solankowy nasycony gazem ziemnym w ilości 2,4 Nm3 gazu w 1 m3 solanki. W lokalnych kulminacjach struktury powstały złoża gazu ziemnego. Jak wyliczono, megastruktura niecki poznańskiej w poziomach solankowych czerwonego spągowca może zawierać zasoby rozpuszczonego gazu ziemnego w ilości blisko 120 mld Nm3, a więc na poziomie obecnie udokumentowanych zasobów gazu ziemnego w Polsce. Już w latach 70. rozważano różne metody pozyskania rozpuszczonego gazu. Jedną z ciekawszych propozycji jest prezentowana koncepcja składowania w tych poziomach CO2. Gaz ten cechuje dobra rozpuszczalność w wodach złożowych, znacznie większa od rozpuszczalności gazów ziemnych. W trakcie procesu sekwestracji CO2 powinien zatem zachodzić proces wypierania rozpuszczonych w solankach rodzimych gazów ziemnych i ich migracji do wyżej położonych kulminacji, które stanowią złoża gazu ziemnego. Następowałby więc proces naturalnego uzupełnienia zasobów uwolnionym gazem ziemnym z możliwością jego wydobycia. Procesy składowania CO2 w głębokich solankowych poziomach wodonośnych nasyconych gazem ziemnym nie były do tej pory przedmiotem szczegółowych badań i stanowią nową dziedzinę poznawczą. W artykule przedstawiono koncepcję pozyskiwania niekonwencjonalnego gazu, opisano aparaturę i stanowisko badawcze służące do badań procesów wypierania gazu ziemnego. Zaprezentowano wyniki wybranych eksperymentów przeprowadzonych na fizycznym modelu złoża [5].
EN
It has been estimated that without real efforts to limit greenhouse gas emission global temperatures will rise by several degrees altering the world’s climate. Coal accounts for 95% of energy generation in Poland. Therefore, low carbon emitting technology with the capture and underground storage of CO2 is required in our country. Deep saline aquifers have the largest long-term storage potential of CO2, but there are many problems with their exploration and qualification due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration done mainly by expensive drilling. In existing mega-aquifers saturated by natural gases their tightness is confirmed by the presence of many local gas accumulations in top structures. Special attention was concentrated on the Poznań Trough mega-aquifer naturally saturated by native natural gases. This megastructure represents a great potential for long-term underground CO2 storage covering a 5000 km2 area. The Oil & Gas Institute and Polish Oil & Gas Company has gained some experience in acid gas capture and storage since, acid gas containing 60% of CO2 and 15% of H2S reinjected into an aquifer directly underlying the Borzęcin gas reservoir has been in operation since 1996. Apart from the technological parameters we also analyzed the process of displacement of native natural gas which originally saturates the underlying water through acid gases injected into the reservoir. Such a process allows to replenish the gas cap by volume equivalent to methane gas dissolved in underlying water. The PVT study results indicate that the volume of methane gas displaced from the reservoir waters is in direct proportion to the volume of CO2 injected into the reservoir and that acid gas concentration in hydrocarbon gases being displaced from the reservoir is gradually increasing. This paper describes the conception, the apparatus and research station/unit designed to explore natural gas displacement processes. The results of some experiments carried out on a physical model reservoir are presented.
Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych i symulacji prognostycznych doboru metod wspomagania wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego w warunkach specyficznych dla polskich złóż. Omówiono również pokrótce zastosowane metody badawcze w postaci fizycznych modeli złoża i numerycznych narzędzi symulacyjnych. Badaniom poddano procesy zatłaczania gazów ziemnych o zróżnicowanej zawartości składników kwaśnych, węglowodorów i azotu. Wykazano, że dla osiągnięcia szczególnie korzystnych warunków zmieszania fazy ropnej i gazowej niezbędne jest zastosowanie frontu kondensatowego, co nie zawsze czyni przedsięwzięcie opłacalnym. Osiągnięte rezultaty promują zastosowanie metod nawadniania złóż ropy naftowej wykorzystując wodę z odpowiednio dobranym składem chemicznym oraz procesy zatłaczania CO2, szczególnie w dużej skali z możliwością późniejszej jego sekwestracji. W referacie przedstawiono również nowatorską koncepcję pozyskiwania gazów ziemnych rozpuszczonych w głębokich poziomach solankowych, tworzących megastruktury w rejonie Niecki Poznańskiej, z wykorzystaniem procesów sekwestracji CO2. Desorbowany przez rozpuszczający się w wodzie CO2 metan tworzy wolną fazę gazową, przemieszczającą się ku górze wypełniając nowe lub uzupełniając istniejące pułapki złożowe.
EN
Results of laboratory studies and reservoir simulations for the selection of enhanced oil and gas recovery methods applied to Polish reservoirs are presented. Research methods based on physical as well as numerical models of reservoirs are briefly discussed as well. The studies include natural gas injection processes for various contents of hydrocarbon gases, acid gases and nitrogen. It is shown that the beneficial results obtained for mixing displacement processes require the formation of a condensate buffer. However the use of the condensate makes the process uneconomical. On the other hand, the method of water flooding with the proper chemical composition and subsequent CO2 flooding is more feasible, especially in case of large projects due to additional CO2 sequestration effects. An original concept of the recovery of natural gas originally dissolved in the deep water-bearing zones of Poznań Trough Mega Structure is presented. The gas being desorbed and replaced by the injected CO2 forms a free gaseous phase, migrates upwards and fills structural traps of new or existing gas caps.
W artykule prezentowana jest koncepcja wykorzystania ogromnej struktury wodonośnej, zalegającej na obszarze niecki poznańskiej, rozciągającej się na powierzchni około 5000 km2, jako potencjalnego miejsca dla podziemnego składowania CO2. Instytut Nafty i Gazu wraz z Polskim Górnictwem Naftowym i Gazownictwem S.A. posiadają pewne doświadczenia w wychwytywaniu i podziemnym składowaniu gazów kwaśnych. Od 1996 roku na złożu Borzęcin koło Wrocławia pracuje instalacja zatłaczająca kwaśne gazy odpadowe do akifera podścielającego złoże gazu ziemnego. Obok technologicznych parametrów pracy instalacji obserwowane, analizowane i badane są procesy wypierania rodzimego gazu ziemnego nasycającego warstwy wodonośne przez gazy kwaśne zatłaczane bezpośrednio do wód podścielających złoże. Opisywane zjawisko zachodzi z uwagi na blisko 10-krotnie większą rozpuszczalność w wodzie CO2 w stosunku do gazu ziemnego. Pozwala to na zwiększenie wydobywalnych zasobów złoża o gaz pierwotnie rozpuszczony w warstwach wodonośnych i nie dający się pozyskać standardowymi metodami eksploatacji. W artykule opisano aparaturę i stanowisko badawcze służące do badań procesów wypierania gazu ziemnego. Zaprezentowano wyniki wybranych badań i eksperymentów prowadzonych na fizycznym modelu złoża.
EN
In this paper we present Poznań Trough megaaquifer naturally saturated by native natural gases. This megastructure represents a great potential for long-term underground CO2 storage on 5000 km2 area. Oil & Gas Institute and Polish Oil & Gas Company has gained some experience in acid gas capture and storage. The acid gas containing 60% of CO2 and 15% of H2S reinjected into an aquifer directly underlying the Borzęcin gas reservoir has been in operation since 1996. Apart from technological parameters we also analyzed the process of displacement of native natural gas which originally saturates the underlying water by acid gases injected into reservoir. Such a displacement process allows to replenish the gas cap by volume equivalent to methane gas dissolved in underlying water. This paper describes the apparatus and research station/unit designed to explore the natural gas displacement processes. The results of some experiments carried out on a reservoir physical model are presented.
W monografii przedstawiono wyniki wieloletnich badań modelowych zjawisk wytrącania się z ropy naftowej ciężkiej asfaltenowej frakcji organicznej. Dalsza część opracowania dotyczy doboru środków chemicznych w postaci rozpuszczalników i cieczy zabiegowych do usuwania powstałych wytrąceń utrudniających właściwe prowadzenie procesów wydobywczych. Omawiając zjawiska fazowe zachodzące w układzie gaz-ropa-asfalteny ustalono, że podlegają one klasycznym kryteriom równowagowym w warunkach PVT. Korzystając z odpowiedniego oprogramowania określono warunki flokulacji, a więc aglomeracji i sedymentacji cząstek asfaltenowych dla kilku wybranych rodzajów ropy naftowej w zadanych warunkach ciśnienia i temperatury. Ponieważ podatność danego rodzaju ropy naftowej na tworzenie flokulacji asfaltenowych znacząco zależy od jej składu chemicznego, wskazano najbardziej właściwe metody jego określania. Badając obszary możliwej flokulacji wyznaczano krzywe dolnego i górnego ciśnienia asfaltenów. Wyniki symulacji weryfikowane były doświadczalnie z wykorzystaniem specjalnie opracowanej metodyki badawczej zastosowanej w warunkach laboratoryjnych. Druga część to badania laboratoryjne związane z określeniem optymalnych w warunkach Niżu Polskiego rodzajów cieczy do przemywania powstałych w odwiertach i instalacjach napowierzchniowych osadów asfaltenowych. W pierwszym etapie wytypowano dostępne produkty w postaci rozpuszczalników oraz sprawdzono ich kompatybilność z cieczami bazowymi. Zasadnicza część badań laboratoryjnych związana była z wykonaniem testów przepływowych na odpowiednio uszkodzonych osadami asfaltenowymi rdzeniach wiertniczych celem sprawdzenia skuteczności ich wymywania. Uzyskane wyniki pozwoliły wytypować najbardziej skuteczne ciecze robocze stanowiące podstawę zastosowania przyjętych środków zaradczych.
EN
The monograph presents the results of the research on the precipitation of the asphaltene organic fraction from crude oil. The other part of the study concerns the selection of chemicals/inhibitors in the form of solvents and treatment liquids to remove the resulting precipitates that slow down the proper exploitation processes. Analysis of the phase phenomena in the gas-oil-asphaltenes system confirmed it to obey the classic criteria of equilibrium at pressure-volume-temperature (PVT) conditions. Using the appropriate software tools, the conditions of flocculation and, consequently, those of agglomeration and sedimentation of asphaltenes particles for a few selected types of the crude oil at specified pressure and temperature conditions were determined. Because the susceptibility of a given type of oil to the formation of the asphaltenes flocculation significantly depends on its chemical composition, it was necessary to identify the most appropriate method to determine its composition. By examining the areas of possible flocculation curves, the lower and upper asphaltenes onset pressures were determined. The simulation results were verified experimentally using a specially developed research methodology used in the laboratory. The second part of the study concerned laboratory studies to identify the optimum types of washing solvents used in the wells and the surface equipment to remove the asphaltene deposition at the Polish Lowlands conditions. At the beginning of this part the available solvents were selected and tested for compatibility with the liquid base. The main part of the laboratory tests were the core flow tests on sediments cores damaged by asphaltenes to verify the effectiveness of their elution by the selected solvents. The results of these tests allowed to select most effective media as the basis for the proposed remedial measures.
W artykule prezentowana jest koncepcja wykorzystania ogromnej struktury wodonośnej, zalegającej na obszarze niecki poznańskiej, rozciągającej się na powierzchni 5 000 km2, jako potencjalnego miejsca do podziemnego składowania CO2. Instytut Nafty i Gazu wraz z Polskim Górnictwem Naftowym i Gazownictwem SA posiadają pewne doświadczenia w wychwytywaniu i podziemnym składowaniu gazów kwaśnych. Od 1996 r. na złożu Borzęcin k. Wrocławia pracuje instalacja zatłaczająca kwaśne gazy odpadowe do strefy zawodnionej (tzw. akifera) podścielającej złoże gazu ziemnego. Obok technologicznych parametrów pracy instalacji obserwowane, analizowane i badane są procesy wypierania rodzimego gazu ziemnego nasycającego warstwy wodonośne przez gazy kwaśne zatłaczane bezpośrednio do wód podścielających złoże. Opisywane zjawisko zachodzi z powodu blisko 10-krotnie większej rozpuszczalności CO2 w stosunku do gazu ziemnego w wodzie. Pozwala to na zwiększenie wydobywalnych zasobów złoża o gaz pierwotnie rozpuszczony w warstwach wodonośnych i nie dający się pozyskać standardowymi metodami eksploatacji. W artykule opisano aparaturę i stanowiska badawcze służące do badań procesów wypierania gazu ziemnego. Zaprezentowano wyniki wybranych eksperymentów przeprowadzonych na fizycznym modelu złoża.
EN
In this paper we present Poznań Trough megaaquifer naturally saturated by native natural gases. This megastructure represents a great potential for long-term underground CO2 storage on 5 000 km2 area. Oil & Gas Institute and Polish Oil & Gas Company has gained a lot of experience in acid gas capture and storage. The acid gas containing 60% of CO2 and 15% of H2S reinjected into an aquifer directly underlying the Borzęcin gas reservoir has been in operation since 1996. Apart from technological parameters we also analyzed the process of displacement of native natural gas which originally saturates the underlying water by acid gases injected into reservoir. Such a displacement process allows to replenish the gas cap by volume equivalent to methane gas dissolved in underlying water. This paper describes the ap.aratus and research station/unit designed to explore the natural gas displacement processes. The results of some experiments carried out on a reservoir physical model are presented.
Asfalteny, jako faza stała, stanowią poważne źródło zagrożeń w procesie eksploatacji złóż ropy naftowej. Zmiany ciśnienia, temperatury oraz składu eksploatowanej ropy mogą prowadzić do wytrącania się w rurkach produkcyjnych i rurociągach transportowych organicznej fazy stałej. Wyposażenie wgłębne i napowierzchniowe odwiertu oraz sposób eksploatacji ropy asfaltenowej powinny umożliwiać kontrolę i zabezpieczać poprawną eksploatację złoża. W niniejszym artykule dokonano ogólnej charakterystyki asfaltenów oraz przedstawiono podstawy zjawisk fazowych układu gaz-ropa-faza asfaltenowa. Dokonano także przeglądu eksperymentalnych metod określania warunków ciśnienia i temperatury (PT) flokulacji asfaltenów oraz zaprezentowano eksperymentalną metodę prognozowania warunków flokulacji asfaltenów w ropie - z użyciem techniki prześwietlania próbki strumieniem światła podczerwonego na zaadaptowanej do tego celu bezrtęciowej aparaturze PVT.
EN
Asphaltenes as the solid phase are the serious source of problems in production processes of oil reservoirs. Changes in pressure, temperature or oil composition often induce precipitation that can lead to deposition of organic solids in production and transportation pipe. Production system design and operating strategy must provide for control and remediation of those deposits. The paper presents the general characteristics of the asphaltenes, the basics of phase phenomena of gas-oil-asphaltenes system. A review of experimental methods for determining the conditions of pressure and temperature (PT) of asphaltenes flocculation was presented. The paper also presents an experimental method of determining the PT conditions of asphaltenes flocculation - using infrared light scattering technique on, modified for this purpose, a mercury-free PVT apparatus.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.