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L’obiettivo principale di reservoir and production engineering è massimizzare il recupero finale degli idrocarburi nel modo più economico e nei tempi più rapidi. Capire come il fluido si comporta nelle condizioni del serbatoio, attraverso il processo di esaurimento della pressione e fino a quando il fluido raggiunge la superficie è fondamentale per rispondere a domande importanti, come ad esempio :

• Quanto sono grandi i serbatoi di petrolio?
• Quale metodo di recupero deve essere utilizzato?
• Il fluido contiene composti indesiderati che corrodono i tubi o tappano il pozzo?
• Il fluido si solidificherà e si depositerà nelle tubazioni, compromettendo la produzione?
• Quali pressioni del separatore massimizzeranno il recupero dell’olio?
• I volumi di fase porteranno a problemi idrodinamici, come le lumache, nel flusso all’interno delle condotte?

Durante lo sviluppo di giacimenti di petrolio e gas, il fluido prodotto è sottoposto a diverse condizioni. Mentre viaggiano dal serbatoio, fino alle condutture e poi attraverso le strutture di superficie, la pressione e la temperatura del sistema cambiano. Lungo questo processo, varieranno anche la composizione del fluido, i volumi di petrolio e gas e le proprietà del fluido come densità e viscosità.

Per studiare come si verificheranno questi cambiamenti volumetrici, vengono condotti di routine diversi esperimenti di laboratorio con campioni di olio di riserva in una cella PVT, riproducendo le condizioni a cui i fluidi sono sottoposti durante la produzione. I test PVT più comuni eseguiti per caratterizzare questi fluidi del serbatoio sono:

Constant Composition Expansion (CCE)

L’esperimento CCE, chiamato anche Constant Mass Expansion (CME) o semplicemente test pressione-volume (PV), viene eseguito su condensato di gas o petrolio greggio per indagare le relazioni PV del sistema.

In questo esperimento, il fluido viene mantenuto in condizioni di serbatoio, quindi la pressione viene esaurita a gradini a temperatura costante del serbatoio e il volume totale di idrocarburi viene misurato ad ogni pressione. Nessun gas o liquido viene rimosso dalla cella PVT in qualsiasi momento durante questo esperimento . Uno schema dell’esperimento CCE è illustrato di seguito nella Figura 1.

Deplezione di volume costante (CVD)

L’esperimento CVD viene eseguito solo per miscele di condensati di gas e oli volatili, supponendo che il liquido retrogrado che appare durante la produzione rimanga immobile nel serbatoio.

Il fluido viene mantenuto alla temperatura del serbatoio e alla pressione del punto di saturazione, quindi la pressione viene esaurita a gradini a una temperatura costante del serbatoio. Ad ogni fase di pressione, viene formata una seconda fase e viene registrato il volume totale del fluido. Per ottenere il successivo esaurimento della pressione, il mercurio viene iniettato nella cella e il gas viene rimosso in modo che il volume della miscela di gas e olio rimanente sia uguale al volume del punto di saturazione . Di seguito uno schema dell’esperimento CVD è presentato in Figura 2.

Liberazione differenziale (DL)

Il test di liberazione differenziale (DL) è forse l’esperimento di laboratorio più comune eseguito su campioni di petrolio greggio. Come nell’esperimento CCE, il fluido viene mantenuto alla temperatura del serbatoio e di solito alla pressione di saturazione. Quindi, la pressione viene ridotta a gradini a una temperatura costante del serbatoio. Il gas liberato raggiunge prima l’equilibrio con l’olio rimanente, quindi viene rimosso dalla cella e portato a condizioni standard. Il volume delle due fasi viene misurato e registrato ad ogni livello di pressione .

Il processo di deplezione di cui sopra viene ripetuto a temperatura costante del serbatoio fino a raggiungere una pressione vicina alla pressione atmosferica. La figura seguente mostra lo schema di questo esperimento.

Prove del separatore

Le prove del separatore sono condotte per determinare il comportamento del liquido del serbatoio mentre passa attraverso le facilità di superficie e poi nel serbatoio di riserva.

Il fluido del serbatoio viene posto in una cella (un separatore) alla temperatura del serbatoio e alla sua pressione di saturazione. Quindi, l’olio viene lampeggiato alle condizioni di separazione specificate. Quando viene raggiunto l’equilibrio di fase, il gas viene rimosso dal sistema, dove vengono misurati il volume, la gravità del gas e la composizione. Quindi, vengono misurati il volume e la densità della fase oleosa rimanente. Successivamente, questo liquido rimanente viene nuovamente soggetto alle condizioni di separazione successive e il processo viene ripetuto . Di seguito viene mostrato uno schema di un test separatore multistadio.

Nonostante il fatto che questi esperimenti PVT catturino il comportamento reale dei fluidi del serbatoio, possono essere eseguiti solo all’interno di un intervallo limitato di pressioni e temperature. Una volta che le condizioni originali possono cambiare con il tempo e le strategie di recupero, è necessaria la conoscenza del comportamento del fluido all’interno di un intervallo più ampio. In questo modo, le simulazioni descriveranno e quantificheranno il comportamento e le proprietà della fase fluida in qualsiasi condizione.

Nei prossimi post, introdurremo le soluzioni di simulazione di ESSS per l’analisi di giacimenti e PVT. Discuteremo anche di come il software di simulazione può essere utilizzato per caratterizzare il fluido. Restate sintonizzati!