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Shell EOR RheonicsDVM SPEPaper 2020年XNUMX月

Shellは、EOR研究のためにRheonics DVMを展開します–「ジメチルエーテルDMEと水/ブライン混合物の輸送特性と密度の測定」

概要

18年22月2020〜19日に米国オクラホマ州タルサで開催される予定だったSPE(Society of Petroleum Engineers)石油増進回収会議で発表するための論文が発表されました。COVID-31のため、物理的なイベントは4月2020日まで延期されました。 – XNUMX年XNUMX月XNUMX日、仮想イベントに変更されました。 この論文のタイトルは「ジメチルエーテルDMEと水/ブライン混合物の輸送特性と密度の測定」で、Shell Global Solutions USIncのJingyuCuiとYunyingQiが執筆しました。 Birol Dindoruk、Shell International Exploration and Production Inc.

この論文では、著者らは、DMEと水の体系的な密度と粘度の測定に関する新しいデータを初めて提示します。 DME-ブラインシステム、特に対象の条件(リザーバー条件)の体系的な粘度データは見つからないため、Rheonics DVMを展開して、過酷で攻撃的な条件下で密度と粘度のデータを取得し、そのデータを使用して確立します。ブライン-DME混合物の密度と粘度の方程式を検証します。 このような重要な輸送データは、EOR / IORから坑井付近の刺激まで、さまざまなアプリケーションのDME / DEW注入の可能性を評価できるようにするために必要です。

SPE石油増進回収会議

ジメチルエーテルDMEと水/ブライン混合物の輸送特性と密度の測定

JingyuCuiとYunyingQi、 シェル グローバル ソリューションズ US Inc; Birol Dindoruk、 シェル インターナショナル エクスプロレーション アンド プロダクション インク

出版社: 石油技術者協会(SPE)
31年4月2020日からXNUMX月XNUMX日までのSPE石油増進回収会議で発表された論文
論文番号:SPE-200314-MS
DOI: https://doi.org/10.2118/200314-MS

出版物へのリンク

抽象

ジメチルエーテル(DME)は、水攻法を強化するための潜在的な石油増進回収EOR剤であると考えられています。 炭化水素との最初の接触混和性と水/塩水への部分的な高い溶解性により、DME-塩水がリザーバーに注入されると、接触時に炭化水素相に優先的に分配されます。 その結果、残油が膨潤して粘度が低下し、最終的な石油回収率が大幅に向上します。 膨潤と粘度低下の量は、システムの圧力と温度とともに、DMEの分割の程度とその可用性に依存します。 DME-油混合ゾーンおよびDME-水ゾーンでは、DME-炭化水素およびDME-水粘度の推定は、貯水池またはラボ/パイロット規模でのDME強化水攻法(DEW)の性能を評価および理解するために重要です。 。 それらの中で、特に関心のある状態(貯水池の状態)について、DME-ブラインシステムについて見られる体系的な粘度データはありません。 DME-炭化水素の粘度は、従来の混合規則と期待に非常によく従っています。 一方、DME-水の粘度は、予想とは非常に異なる挙動を示すことが示されています。 この論文では、DMEと水の体系的な密度と粘度の測定に関する新しいデータを初めて紹介します。 このような重要な輸送データは、EOR / IORから坑井付近の刺激まで、さまざまなアプリケーションのDME / DEW注入の可能性を評価できるようにするために必要です。

この調査の重要な機能のいくつかは次のとおりです。

  1. DMEおよびDMEで強化された水攻法に使用される文献の新しいデータ
  2. 測定されたものの相関関係の開発

紙のハイライト

ジメチルエーテルDMEの輸送特性と密度の測定 および水/塩水混合物

はじめに

輸送特性、特に粘度の特性は、運用と経済性の両方の観点から石油生産において重要です。 DMEが極性成分であることを考えると、DME-水/ブラインシステムの輸送特性が予想される傾向と混合規則(つまり、水溶液とのアルカンガスの挙動)に従うことは容易に明らかではありませんでした。

実施された症状分析に基づいて、他の要因がない限り、DME-ブライン溶液は純粋なブライン溶液よりも高い粘度を持たなければならないと考えられていました。 予備的な粘度測定により、この仮説が確認されました(図3)。 したがって、水に関するこの予想外の粘度上昇をより深く調べる必要があります。 ただし、この動作を正しく予測して表すことができた既知の数値ツールはありません。

図3-20°CでのDME-ブラインシステムの粘度をすばやく確認するための予備粘度測定(生データ:水圧の傾向に見られるように、圧力と温度の補正は実行されていません)。

実験室での観察を説明し、実験室の実験を説明および設計するための重要なデータのコンテキストでこのギャップを埋め、さまざまなスケールでより信頼性の高い予測を可能にするために、これに対処し、開発するための包括的な実験プログラムを設計しましたDME-brineの粘度と密度を予測するために、リザーバーシミュレーターまたはその他のツールの流体記述要件を設定する際に使用できるトレンドキャプチャ式または混合ルール。 これを実現するために、以下の手順に従いました。

  1. さまざまな温度と圧力で純水からDMEの溶解限度までカバーする、DME-DI水溶液の粘度と密度を測定します。
  2. 純粋なDMEと水(塩水)特性を使用して混合特性を予測するための粘度混合規則を作成します。

機器と校正

DME-DI水(ブライン)混合物の密度と粘度は、RheonicsDVMを使用して測定しました[5]。 この装置は、密度と粘度を同時に測定できるため、電磁粘度計(EMV)と比較して水系の粘度を測定する上で明らかな利点を示しています。 さらに、Rheonics DVMは、最大30,000 psi(2000 bar)のプロセス圧力と-20°Cから200°Cの温度範囲で密度と粘度の両方のインライン測定を実行でき、応答時間は1回の読み取りあたり約XNUMX秒です。

DVMは、モジュールを流れる流体の粘度、密度、温度を測定するためのインラインモジュールです。 フロースルーモジュールは、DVMの密度および粘度センサーに基づいています。 モジュールには、内径12mmのフロースルーチャネルがあります。 センサーは流体の流路と平行に取り付けられ、流体の流れの不感帯を取り除きます。 標準モジュールにはSwagelok接続があり、他の適切なスレッド接続に置き換えることができます。 テフロンシールは、コネクタのネジ山に液体が流入する可能性を減らします。 センサーDVMはネジ付きボルトで取り付けられているため、清掃や交換のために簡単に取り外すことができます。 シンプルでコンパクト、そして頑丈な構造です(図4を参照)。

 

図4-レオニクスインラインDVMモデル 

Rheonics DVMは、ねじり共振器を使用して粘度と密度を測定します。ねじり共振器の一端は、テスト対象の流体に浸されています。 流体の粘性が高いほど、共振器の機械的減衰が大きくなります。 減衰を測定することにより、粘度と密度の積をRheonics独自のアルゴリズムで計算できます。 私たちの最初の作業は、ベンダーが提供したアルゴリズムが、機器に対する圧力と温度の影響を考慮していないことを示しました。 ベンダーはこの入力を適用してアルゴリズムを改善し、より一貫性のある補正係数を導き出しました。 流体の密度が高いほど、共振周波数は低くなります。 流体の密度が高いと、共振器の質量負荷が増加します。 共振器は、センサー本体に取り付けられた電磁トランスデューサーによって励起および検出されます。

ダンピングは、電子機器の検知と評価によって測定され、独自の[6]ゲート位相ロックループ技術に基づいて、安定した高精度で再現性のある読み取り値が得られます。

生の測定値を物理的により正確な測定値に変換するために、使用する特定のモデルにデバイス補正パラメータが必要でした。 これらの補正係数は、粘度と密度の両方についてメーカーから提供されました。

この調査のためにDVMで収集されたデータ

35°CでのDI水の粘度と密度

 DME-Water溶液で完全な測定を実行する前に、キャリブレーションを実行しました。 測定の精度を判断するには、既知の液体でシステムを校正することが重要です。 その結果、次のXNUMXつの理由から、この目的のためにDI水が選択されます。

  1. DI水の粘度は、対象となるPTドメインを含む幅広い圧力と温度で利用できます。
  2. この研究の関心は主に水溶液にあり、水を校正するための理想的な候補にします。

キャリブレーション実験は35℃で実施されました。 結果は、同じ温度でのNISTデータと比較されました。 図5と図6は、測定された粘度と密度のデータとNISTデータのデータがよく一致していることを示しています。

図5-35℃でのDI水の粘度。

 

図6—35℃でのDI水の密度。

DME / DI水混合物の密度

表2の実験マトリックスに基づいて、一連のDME-DI水混合物の密度が測定されました。 表3〜5は、XNUMXつの異なる温度での実験データを表形式で示しています。

表3-35°CでのDI水/ DME溶液の密度。

圧力集中
プシア0%DME2%DME5%DME10%DME14%DME
4000.99670.98350.96560.94420.9188
7250.99760.98440.96650.94520.9198
14500.99970.98630.96840.94720.9220
21751.00170.98820.97020.94920.9243
30001.00380.99030.97230.95140.9268
40001.00650.99300.97490.95400.9297
50001.00920.99550.97810.95670.9326
60001.01190.99810.98000.95920.9354
70001.01451.00070.98250.96180.9382
80001.01711.00320.98500.96440.9410
90001.01971.00580.98740.96690.9437
100001.02241.00830.99000.96950.9464
110001.02491.01080.99240.97200.9491

 

 表4-50°CでのDI水/ DME溶液の密度。

圧力集中
プシア0%DME2%DME5%DME10%DME14%DME
4000.99050.97690.95750.93480.9099
7250.99140.97770.95810.93580.9108
14500.99330.97960.96030.93800.9134
21750.99530.98150.96220.94010.9159
30000.99750.98370.96440.94250.9186
40001.00010.98620.96690.94540.9218
50001.00270.98880.96950.94820.9249
60001.00540.99140.97210.95090.9281
70001.00790.99400.97470.95360.9310
80001.01050.99650.97720.95640.9339
90001.01310.99900.97970.95910.9368
100001.01571.00160.98230.96170.9397
110001.01821.00400.98480.96440.9425

 

表5-70°CでのDI水/ DME溶液の密度。

圧力集中
プシア0%DME2%DME5%DME10%DME14%DME
4000.98000.96560.94430.92170.8936
7250.98090.96650.94520.92280.8965
14500.98280.96860.94740.92510.9003
21750.98480.97050.94940.92740.9031
30000.98700.97240.95170.93000.9060
40000.98960.97510.95450.93300.9094
50000.99230.97770.95720.93600.9125
60000.99500.98040.95990.93900.9156
70000.99750.98300.96260.94190.9187
80001.00010.98560.96520.94480.9217
90001.00270.98810.96790.94760.9247
100001.00530.99070.97050.95030.9276
110001.00780.99320.97310.95310.9305

 

図8は、DI水/ DME溶液の密度に対して選択された等温線を示しています。 予想通り、密度は圧力が増加すると増加し、DME濃度が増加すると減少します。 図9は、さまざまな温度でのDI水/ DME溶液(5 mol%DME)の密度挙動を示しています。密度は、温度が上昇するにつれて減少します。

図8—35°CでのDI水/ DME溶液の密度。

 

図9—さまざまな温度でのDI水の密度/ 5mol%DME溶液。

DME / DI水混合物の粘度

同様に、DME / DI水の粘度も対応する濃度と条件で測定されました。 表6と表8に、測定データを表形式で示します。

 

表6—35°CでのDI水/ DME溶液の粘度。

圧力集中
プシア0%DME2%DME5%DME10%DME14%DME
4000.73500.83420.93461.00621.0010
7250.73770.83440.94051.01321.0066
14500.73880.83610.94321.02311.0123
21750.73800.83870.94391.03011.0189
30000.73720.84120.95771.03841.0247
40000.73580.84390.95751.04881.0390
50000.73460.84570.96131.05701.0508
60000.73390.84980.95381.06121.0637
70000.73360.85200.95571.06581.0739
80000.73080.85350.96371.06631.0811
90000.72970.85510.96521.07721.0927
100000.72840.85270.96691.08571.1002
110000.73100.85190.96701.09431.1124

 

 

表7—50°CでのDI水/ DME溶液の粘度。

圧力集中
プシア0%DME2%DME5%DME10%DME14%DME
4000.54330.61810.69430.71210.7157
7250.54410.61990.69480.71600.7073
14500.54710.62080.69730.72340.7111
21750.54810.62360.69690.73050.7237
30000.54990.62590.70050.73840.7329
40000.55200.62800.70710.74560.7444
50000.55520.62350.70450.75690.7531
60000.55570.62760.70740.76600.7602
70000.55790.62980.70920.77490.7715
80000.56070.63170.71280.78590.7756
90000.56120.63620.71750.79230.7852
100000.56300.63830.71980.7918
110000.56350.63760.72160.80380.8035

 

 

表8—70°CでのDI水/ DME溶液の粘度。

圧力集中
プシア0%DME2%DME5%DME10%DME14%DME
4000.40030.44220.47910.47830.5041
7250.40160.44020.48120.47890.4962
14500.40290.44200.48280.4985
21750.40540.44370.48320.48590.5011
30000.40760.44510.48440.48980.5090
40000.40970.44680.48730.49520.5191
50000.41220.44940.49530.50030.5270
60000.41320.45220.49760.50680.5366
70000.41360.45170.50110.51370.5420
80000.41600.45400.50580.52060.5495
90000.41810.45510.50880.52590.5520
100000.41930.45610.51050.53300.5601
110000.41930.45640.51230.53510.5666

 

図10は、DI水/ DME溶液の粘度が圧力の増加とともにわずかに増加し、DME濃度の増加とともに増加することを示しています。これは予想に反しています。 図11は、さまざまな温度での5 mol%DMEを含むDI水/ DME溶液の粘度を示しています。 予想通り、このような溶液の粘度は温度が上がるにつれて低下します。

図10—5°CでのDI水の粘度/ 35 mol%DME溶液。

図11-さまざまな温度でのDI水/ DME溶液の粘度。

広範囲のDI水/ DME混合物の密度と粘度を予測できるようにするために、生成された一連の実験データと純粋な成分特性を使用して、混合規則の形で相関関係が開発されました。

次のセクションでは、実行した実験を使用して、Brine-DMEシステム用に開発した単純な相関ツールの有効性と精度の範囲を示します。

ブライン-DME混合物の密度方程式の検証

 

表14—3℃での35 wt%ブライン/ DME溶液の密度。

実験密度(g / cc)計算された密度(g / cc)相対誤差(%)
プシア2%DME5%DME8%DME2%DME5%DME8%DME2%DME5%DME8%DME
4001.00000.98320.96961.00060.97960.9612-0.060.370.87
7251.00080.98400.97031.00160.98110.9630-0.080.300.75
14501.00260.98590.97211.00370.98400.9664-0.110.190.59
21751.00450.98770.97411.00570.98650.9693-0.130.130.49
30001.00660.98980.97621.00780.98890.9720-0.120.090.43
40001.00910.99240.97881.01010.99160.9749-0.110.080.40
50001.01160.99480.98131.01240.99390.9772-0.080.090.42
60001.01410.99730.98391.01450.99600.9793-0.040.130.47

 

図13—さまざまな温度での3wt%ブライン/ DMEの密度。

全体として、提案された密度の混合規則は、中程度から低いDME濃度で混合密度を十分に予測し、偏差が予想されるマージン内にある間、より高いDME濃度(つまり、8 mol%)でわずかに過小予測します。

ブライン-DME混合物の密度方程式の検証

 

表15—3℃での35 wt%NaClブライン/ DME溶液の粘度。

圧力実験粘度(cp)計算された粘度(cp)相対誤差
プシア0%DME2%DME5%DME8%DME2%DME5%DME8%DME2%DME5%DME8%DME
4000.75370.84620.95351.02200.92090.98241.0392-8.82-3.03-1.68
7250.76500.84850.95631.01590.92170.98381.0413-8.63-2.87-2.51
14500.76160.83320.95321.02010.92380.98691.0462-10.87-3.53-2.55
21750.76410.83340.95161.03130.92570.98991.0507-11.08-4.02-1.88
30000.75940.83880.95271.02350.92790.99311.0557-10.62-4.25-3.15
40000.75530.84000.94101.02210.93040.99681.0613-10.76-5.93-3.83
50000.75280.84390.95201.03300.93291.00061.0670-10.54-5.10-3.29

 

図14—さまざまな温度での3 wt%NaClブライン/ DMEの粘度。

図14は、粘度の混合規則が35℃、50℃、70℃での粘度を推定している一方で、実験データと全体的に良好な一致を示していることを示しています。

結論/研究の結果

新しい粘度計(Rheonics DVM)を使用した体系的な方法論が、DME溶解水系用に開発されました。 水などの既知の物質を使用した初期校正と検証テストの後、

  1. DI水/ DME、ブライン/ DMEシステムの密度と粘度は、35°C、50°C、70°C、さまざまな圧力とDMEで広範囲に測定されています。
  2. 私たちの知る限り、粘度と密度の測定の主題セットは、文献の最初のものです。 これらは、DME強化水攻法(DEW)の評価および/またはリスク軽減、および水以外のDMEの他の使用に使用できます。
  3. これらの混合物の密度と粘度を計算するための混合ルールタイプが開発され、検証されています。 計算値は実験データとよく一致し、シミュレーターなどのさまざまなアプリケーションで評価された条件下で、ブライン/ DME混合物の必要な密度と粘度の値を生成するための簡単なツールセットを構成します。

PVT / EORの研究は、従来の機器では困難です。革新的な最先端のソリューションが必要です。

PVT / EOR分析では、オペレーターはオフラインまたはインラインの機器を使用して密度を測定し、別の機器を使用して粘度を測定します(ほとんどはオフライン)。 密度と粘度を測定するためにXNUMXつの別々の機器を使用することには大きな問題があります。

  • 密度と粘度の測定に使用されるほとんどの従来の機器は、PVTで再利用できない非常に価値のある大量の流体サンプルを使用して、ダウンホール流体サンプルシリンダーから抽出された分析用の個別の流体サンプルを必要とします
  • 2つの別々の機器で同じ温度と圧力の条件を達成するのは難しく、測定誤差につながります
  • スペースと取り付けの制約により、PVTオーブン内に大型でかさ密度計と粘度計を同じ場所に配置するのは困難
  • 手動操作で、測定に時間がかかる
  • 測定データを同期し、コンプライアンスを確保するために、ハードウェアとソフトウェアの重要な統合作業が必要です

Rheonics DVMはこれらの課題の解決にどのように役立ちますか?

新しい貯留層はますます超深度になり、非常に高い圧力条件(> 25000 psi)と高温(> 400°F)になります。 超深井戸からサンプル流体を取得することは非常に費用がかかるため、密度と粘度の測定を最小限の量の貯留層流体で実行することが重要です。 全体として、PVT研究では、密度と粘度の測定を行う必要があります。

  • HTHP(高温高圧)条件で貯水池の不確実性を低減
  • リザーバー液の最小量で

レオニクス ' DVM は、HTHP密度計と粘度計を組み合わせた単一の機器であり、最も過酷な条件で密度、粘度、温度を同時に測定します。

Rheonics機器を使用したHPHT条件でのDVMを使用したPVT研究に関するアプリケーションノートをお読みください。

PVT研究用の密度粘度

PVT研究用の密度粘度

PVT分析は、地表生産を石油貯留層の地下回収に関連付け、生産中に貯留層で何が起こるかをシミュレートするために実行されます。 PVTデータは、埋蔵量の推定から地表の計画まで、貯留層工学において広範囲にわたるアプリケーションを持っています…

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Rheonics DVMは、正確で信頼性の高いPVTおよびEOR調査により、貯留層エンジニアを支援します

レオニクス_DVM

DVM はユニークな3-in-1プロセス機器です。 密度計、粘度計、温度計がオールインワン:小型のフォームファクターで堅牢なデバイスです。

シングル機器、デュアル機能

レオニクス ' DVM は、XNUMXつの選択肢に取って代わり、真のリザーバー条件で動作しながらより優れたパフォーマンスを提供する独自の製品です。 これにより、プロセス流体の密度と粘度の監視が必要なアプリケーションで、XNUMXつの異なる機器を同じ場所に配置することが困難になります。

最小限のサンプルサイズ要件

別個のラインまたはサンプリングシステムの要件がないため、DVMでのテストには最小限のリザーバ液が使用されます。 安全で費用対効果の高いDVMでは、0.7mlのサンプルのみでPとTの全範囲にわたって粘度と密度を測定でき、時間と費用を節約できます。

 

実験器具は、リザーバー条件下で流体特性を測定するための限られた用途しかありません。 非常に高い圧力と温度、衝撃と振動、限られた電力の利用可能性、および厳しいスペースの制約。

密度と粘度の重要性にもかかわらず、それらは、石油およびガス産業で見られる極端な条件下で測定することは非常に困難です。 共振流体特性センサーは、実験室グレードの装置でのみ可能であると考えられていた測定の限界を押し戻しています。

リザーバー分析用のRheonicsDVMの独自の利点

3-in-1プロセス機器

密度計、粘度計、温度計が一体となっています。 小型で堅牢なデバイス。

密度と粘度の両方に対応する単一の機器

測定の提供において非常に高い精度

過酷な条件でも高精度

30,000 psi(2000 bar)および400°F(200°C)でリザーバーの流体密度と粘度を測定します

測定を提供するための最低の流体使用

リザーバー条件下で密度と粘度の両方の測定に必要な0.7 cc未満の流体サンプル

優れたデザイン

すべてのチタン接液部品。 オーブンまたはバスで動作するように構築されています。 最小のフォームファクタ密度と粘度を実現するスタンドアロンDTCM。

非常に便利な操作

全範囲にわたって密度と粘度を測定するためのハードウェアまたはソフトウェアの変更はありません。 粘度の影響やピストンの変化を除去して、異なる範囲の粘度を測定するための再キャリブレーションは不要です。

正確な温度測定

サンプル流体の正確な温度測定のためのクラスAA Pt1000

HPHTの密度と粘度のレオニクスソリューション
dvmインライン、オンライン、リアルタイム高圧高精度高温hpht粘度および密度追跡

DVM

HPHT超高精度オールインワン密度計および粘度計

インライン、オンライン、リアルタイムの高圧高温粘度および密度追跡

  • 密度、粘度、温度の同時測定
  • 貯水池の状態で測定:30,000 psiおよび400°F(2000バーおよび200°C)
  • ベンチまたはフィールドでの使用向けに構築
  • 過酷な条件での非常に正確な測定
  • ボックスからフローループでの操作まで5分–すべてのPVTシステムと統合するように構築
  • チタングレード5構造
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