The Importance of Water-Hydrocarbon Phase Equilibria During Reservoir Production and Drilling Operations

Abstract

La présence inévitable d'eau dans les réservoirs à hautes pression et température crée de nouveaux défis pour l'ingénieur pétrolier.Un bref état de l'art des équilibres eau-hydrocarbures est présenté dans un premier temps. À haute température, de grandes quantités d'eau peuvent se trouver dans la phase hydrocarbonée (jusqu'à 10 % moles), et à haute pression, on trouvera des quantités non négligeables de gaz dissous dans l'eau. Des mesures de solubilités mutuelles ont donné lieu à un grand nombre de modèles. Étant donné les limites des données expérimentales, les restrictions des modèles sont soulignées. Des études récentes ont indiqué l'intérêt d'utiliser des constantes de Henry pour la prédiction de la solubilité d'hydrocarbures dans l'eau.Les nouveaux défis sont abordés sur la base de quelques publications récentes. L'eau présente en phase hydrocarbonée peut conduire à des dépôts de sels autour du puits, et peut modifier l'estimation de la quantité de gaz en place. Elle peut également donner lieu à une modification des pressions de saturation. La présence d'eau dans les conduites de transport impose un traitement supplémentaire pour éviter la formation d'hydrates.Les hydrocarbures dissous en phase aqueuse peuvent, de leur côté, modifier la composition du fluide, particulièrement lorsque la pression devient très faible. La toxicité de l'eau contenant du H 2 S ou des aromatiques peut créer de réels problèmes lorsqu'il s'agit de nappes aquifères ou lorsqu'il est question de rejeter les eaux de production. Lors du forage, la présence de gaz dissous dans le fluide de forage (souvent à base d'eau) peut représenter un danger réel en causant des éruptions.Une attention particulière doit être portée aux injections de gaz acides dans des réservoirs, car l'effet de ces fluides injectés peut être difficile à prédire.En conclusion, au vu des besoins industriels présentés, des suggestions sont proposées pour des acquisitions de données supplémentaires ou pour améliorer les modèles actuels. The inevitable presence of water in high pressure-high temperature reservoirs leads to a number of new challenges for petroleum engineers.A brief state of the art on water-hydrocarbon phase equilibria is presented. It appears that large amounts of water may be present in the hydrocarbon phase (up to 10% molar), and non negligible amounts of gas can dissolve in water. Based on experimental data, a large number of models have been developed. However, concerning the limitations of the data, caution is expressed about the correctness of some models. Recent studies have proven the usefulness of Henry's constants to predict hydrocarbon solubilities in water.The new challenges that are raised by this problem are discussed based on a number of recent publications. The water present in the hydrocarbon may lead to salt deposits downwell, and it must be taken into account in order to estimate the amount of gas in place. It can also result in modifications of the saturation pressure. Due to the presence of water, additional treatment is needed for pi...