STUDY OF GAS ADDITION EFFECTS ON THE PHASE BEHAVIOR OF PETROLEUM MIXTURES AT HIGH PRESSURE AND HIGH TEMPERATURE CONDITIONS
Etude de l'effet de l'addition de gaz sur l'équilibre de phases en mélanges pétroliers dans des conditions de haute pression et haute température.
Résumé
Phase behavior of reservoir fluids is a crucial information for an efficient production development project. Depending on fluid characteristics, their phase behavior can vary from simple to complex multiphasic equilibria. Moreover, multiphasic equilibria may be encountered by natural occurrence under reservoir conditions or induced during production operations. Recently, complex phase behavior has been reported for Brazilian Pre-Salt crude oils, especially for medium crude oil fluids associated with high gas oil ratios. Specifically, evidence of complex liquid – liquid equilibria have been reported at high pressure and high temperature conditions. However, the study and detection of this equilibrium have been limited by the crude oil characteristics, high opacity, and low phase segregation, that limits conventional PVT laboratorial analysis. For that reason, it is proposed in this work a systematic study of phase behavior of Pre-Salt crude oils mixed with gases at high proportion. Phase transitions were investigated by a combination of PVT techniques providing visualization and detection of phase transitions in opaque fluids under high pressure. Through these studies, non-typical phase transitions were detected for systems involving high methane content, when analyzed using conventional PVT techniques (near-infrared light scattering and high-pressure microscopy). Results show the formation of a high dispersed second liquid phase, no fractal, with fast redissolution at high pressure. Bulk fluid analyses were also made by intermediate of a new full visual PVT technique, using a short-wave infrared fluid imaging designed for opaque crude oil evaluation. This test confirms a second dense liquid phase that can be formed when crude oil is mixed at a high gas oil ratio, especially with methane. Thermodynamic modelling and solubility analysis suggest that this second phase formed could be a heavy and aromatic dominated phase, but its behavior is far from typical asphaltenes. Based on the formed second phase characteristics, a wide biphasic liquid – liquid region is then identified for mixtures of crude oil and gas, especially for low molecular weight gases at high gas oil proportion.
Le comportement de phase des fluides de réservoir est une information cruciale pour prévoir des procédés de production pétrolière efficace. Selon les caractéristiques du fluide, le comportement de phase peut varier de simples équilibres liquide-vapeur à des systèmes multiphasiques plus complexes. Ces équilibres multiphasiques peuvent être rencontrés naturellement dans les conditions de réservoir ou induits par les procédés de production. Récemment, des comportements de phase complexes ont été observés dans des champs d’huile Brésiliens situés sous une croûte saline et appelés « Pre-Salt » contenant des fluides de réservoir moyens caractérisés par rapports gaz liquide (GOR) élevés. Plus précisément, des équilibres liquide-liquide et liquide-liquide-vapeur ont pu être observés dans des conditions de haute pression et de haute température. Cependant, l'étude et la détection de ces équilibres ont été limitées par les caractéristiques de ces pétroles bruts et en particulier leur opacité élevée ainsi que par la faible ségrégation de phase rencontrées dans ces équilibre entre phases denses sous haute pression , qui limitent l'analyse par les techniques PVT conventionnelles. Pour cette raison, il a été proposé dans ce travail une étude systématique du comportement de phase des huiles brutes Pre-Salt Brésiliennes recombinées avec de fortes teneurs en gaz. Les transitions de phase ont été étudiées par une combinaison techniques PVT novatrices offrant une visualisation et une détection des transitions de phase dans les fluides opaques sous haute très haute pression. Des transitions de phase atypiques ont été mises à jour dans des systèmes ayant une forte teneur en méthane par de premières études menées avec des techniques PVT conventionnelles par dispersion de lumière dans l’infrarouge proche et par microscopie haute pression dans le visible. Ces résultats ont montré la formation d’une phase liquide no fractale fortement dispersée dans une seconde phase liquide, avec une faible cinétique de redissolution sous haute pression. Pour confirmer ces observations, de nouvelle analyses ont été effectuées par l'intermédiaire d'une nouvelle technique PVT à visibilité intégrale. Cette technique utilise une imagerie infrarouge dans le domaine des ondes courtes (SWIR) qui permet de rendre visible les pétroles bruts opaques. Ces nouveaux tests ont permis de confirmer la présence d’une phase dispersée qui peut se former lorsque le pétrole brut est recombiné avec un GOR important avec un gaz léger tel que du méthane mais aussi avec du dioxyde de carbone. Les résultats de la modélisation thermodynamique associée à ces observations expérimentales indiquent que cette seconde phase liquide formée pourrait correspondre à une phase lourde fortement aromatique, mais son comportement est éloigné des phases asphaltènes typiques. Sur la base des caractéristiques de la seconde phase formée, une large région liquide-liquide biphasique est donc identifiée pour les mélanges de pétrole brut et de gaz, en particulier pour les gaz de faible poids moléculaire à forte proportion de gaz.
O comportamento de fases dos fluidos do reservatório é uma informação fundamental para um projeto de produção petrolífera eficiente. Dependendo das características do fluido, seu comportamento da fase pode variar de equilíbrios liquido – vapor simples a sistemas multifasicos complexos. Recentemente, transições de fases complexas foram reportadas petroleos producidos do Pré-sal brasileiro, especialmente para fluidos envolvendo óleos médios associados a altas proporções de gás. Especificamente, un tipo de equilíbrio líquido – líquido complexo foi encomtrado em condições atipicas de alta pressão e alta temperatura. No entanto, o estudo e a detecção desse equilíbrio têm sido limitados pelas características do petróleo, sua alta opacidade e a baixa segregação de fase, que limita a análise laboratorial PVT convencional. Por esse motivo, é proposto neste trabalho um estudo sistemático do comportamento de fase de petróleos do Pré-Sal Brasileiro misturados com gases em alta proporção. As transições de fase foram investigadas por uma combinação de técnicas PVT, proporcionando visualização e detecção de diferentes transições de fase em fluidos opacos sob alta pressão. Por meio desses estudos, transições de fase atípicas foram detectadas para sistemas envolvendo alto teor de metano, quando analisadas por técnicas convencionais de PVT (espalhamento de luz no infravermelho próximo e microscopia de alta pressão). Os resultados mostram a formaçao de uma segunda fase liquida altamente dispersa, não fractal, com rapida redissolução a pressoes elevadas. Análises integrales do fluido foram feitas por meio de uma nova técnica PVT de visualização total, usando inspeção do fluido no infravermelho proximo, projetadas para a avaliação de petróleos opacos. Este teste confirma uma segunda fase liquida densa é formada quando o óleo cru é misturado a uma alta proporção de gás, especialmente com metano. Resultados de modelagem termodinâmica e de análises de solubilidade indicam que esta segunda fase formada pode ser uma fase pesada e dominada por aromáticos, mas seu comportamento fuje dos asfaltenos típicos. Com base nas características da segunda fase formada, uma ampla região bifásica líquido - líquido é identificada para misturas de petróleo bruto e gás, especialmente para gases de baixo peso molecular em alta proporção de gas.
Origine : Version validée par le jury (STAR)