단일 및 다중의 위상 동작

Dec 05, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 4507(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

상변화 현상은 다공성 매질에서 유체의 역학 및 분포에 상당한 영향을 미칩니다. 저장소 내 유체의 위상 거동에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나는 모세관 효과입니다. 이는 매체가 더 단단해지고(감금 효과) 나노 크기에서 더 많은 기공을 포함함에 따라 불가피하게 중요해집니다. 이러한 제한된 매체에서 탄화수소의 기화 및 응축 특성을 이해하는 것은 2상 엔벨로프의 정확한 모델링과 그에 따른 탄화수소 저장소의 에너지 생산 성능에 중요합니다. 이 논문은 다양한 유형의 암석(즉, 사암, 석회암, 치밀 사암 및 셰일)에서 단일 성분 및 다성분 탄화수소의 기화를 연구합니다. 기화 온도는 각 암석 유형에서 실험적으로 측정되었으며, 모세관 매질의 상변화 온도와 벌크 값 사이의 편차를 조사하기 위해 벌크 조건에서 측정된 끓는점과 비교되었습니다. 측정된 기화 온도와 벌크 측정 사이의 편차는 단일 성분 용매의 경우 4.4%(켈빈 단위의 1.6%) ~ 19.7%(켈빈 단위의 5.2%) 범위였으며 1.4%(켈빈 단위의 0.4%) ~ 27.6%였습니다. (켈빈 단위로 5.3%) 탄화수소 혼합물 사용. 실험에서 얻은 기화 온도는 고전적인 Peng-Robinson 상태 방정식에 의해 계산된 계산된 2단계 포락선과도 비교되었습니다. 계산된 값과 측정된 기화 온도의 편차 백분율은 단일 성분 용매의 경우 최소 4.4%(켈빈 단위로 1.6%)였으며 탄화수소 혼합물의 경우 2.1%(켈빈 단위로 0.7%)였습니다.

생산 또는 주입 단계에서 탄화수소 저장고에서 가장 흔히 나타나는 물리적 현상 중 하나는 국지적 압력이나 온도 변화로 인한 유체 위상 변화입니다. 생산 기간 동안 유정 근처 지역의 압력이 점진적으로 감소하여 시간이 지남에 따라 가벼운 구성 요소가 기화됩니다. 예를 들어, 오일 회수 강화(EOR) 응용 분야에 외부 가스를 주입하면 다공성 매체의 비등압 조건으로 인해 저장소에 유입된 가스의 상당한 상 변화가 발생합니다. 이러한 현상은 고압 저장소에서 자주 발생할 수 있습니다.

중유 응용 분야의 일반적인 관행 중 하나는 매트릭스에 증기를 주입하여 오일 점도를 열적으로 낮추어 모세관 시스템 내 이동성을 향상시키는 것입니다. 막대한 열 손실로 인해 증기는 열에너지를 잃고 주입 후 응축되는 경향이 있어 밀도가 높아집니다. 일반적으로 저장소에서 기화 및 응축이 발생하는 것은 유체의 동적 거동, 즉 유체의 분포 및 전파 속도에 영향을 미치기 때문에 가장 중요합니다. 석유 저장소의 또 다른 일반적인 관행은 열 지원 유무에 관계없이 액체 또는 가스 용매를 사용하는 것입니다. 이러한 유형의 적용 중에 온도와 압력의 변화는 탄화수소 회수 및 고가의 용매 회수에 결정적인 영향을 미칩니다.

이러한 상황에서는 원하는 상을 갖는 것이 오일 회수 및 비용 측면에서 상당한 개선을 가져올 수 있으므로 다공성 매트릭스의 상 변화를 정확하게 예측하는 것이 매우 중요합니다. 좁은 Bakken 저장소의 프로판 주입 프로젝트는 주입된 유체의 상태가 궁극적인 오일 회수를 달성하는 데 중요한 역할을 하는 경우에 적합한 예입니다. 탄화수소 용매 주입의 주요 목적 중 하나는 용매가 오일과 접촉하자마자 중유 점도를 낮추는 것입니다. 기체 형태로 용매를 주입하는 것은 기체의 전파와 오일과의 접촉을 제한하는 기공 내의 높은 모세관 저항으로 인해 제한됩니다. Bakken 저장소에서는 프로판이 저장소 조건에서 액상이 될 수 있는 적절한 상 변화 압력과 오일과의 효율적인 접촉 때문에 선택되었습니다1.