2588-0101 Вестник Евразийской науки The Eurasian Scientific Journal ООО «Издательство «Мир науки» https://esj.today/37NZVN225.html Определение фазового состояния двуокиси углерода в трехфазной системе (двуокись углерода-вода-нефть) в условиях нефтяного пласта на основе математической модели Determination of the phase state of carbon dioxide in a three-phase system (CO2 / water / oil) based on a mathematical model Мади Новел Мади Новел Mahdi Newfel novelmadi@gmail.com https://orcid.org/0009-0008-4417-5781 Зейгман Юрий Вениаминович Зейгман Юрий Вениаминович Zeigman Yuri Veniaminovich jvzeigman@gmail.com ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (Уфа, Россия) Ufa State Petroleum Technological University (Ufa, Russia) 02 06 2025 2025 17 2 37NZVN225 01 04 2025 19 05 2025 2025 Мади Новел, Зейгман Юрий Вениаминович Mahdi Newfel, Zeigman Yuri Veniaminovich CC BY 4.0 https://esj.today/37NZVN225.html

Изменение фазового состояния углекислого газа при его закачке в пласт с целью увеличения добычи нефти оказывает влияние на эффективность процесса вытеснения нефти. Однако в научной литературе отсутствуют точные математические модели, на основе которых можно было бы изучать изменения фазового состояния углекислого газа в трехфазной смеси (вода / нефть / диоксид углерода). В данной работе мы опирались на математическую модель Пенга Робинсона с модификациями, предложенными в предыдущих исследованиях. для определения фазового поведения компонентов смеси при различных давлениях и температурах, возникающих в процессе закачки двуокиси углерода в нефтяной пласт для увеличения нефтеотдачи. Результаты проведенного исследования с математическим моделированием изучаемых процессов позволили выполнять прогноз фазового поведения двуокиси углерода при контакте с пластовыми водой и нефтью и повысить эффективность применения СО2 как метода увеличения нефтеотдачи. Результаты также показали, что СО2 существует в жидкой фазе внутри трехфазной системы в условиях давления и температуры пласта, имеет перспективность для стратегий повышения нефтеотдачи. Результаты данного исследования расширяют знания в области математического моделирования фазовых изменений углекислого газа в процессе увеличения добычи нефти. Предложенная математическая модель также позволяет определить идеальные параметры закачки для контроля изменения фазового состояния углекислого газа под давлением и температурными условиями пласта.

The change in the phase state of carbon dioxide when it is injected into the reservoir to increase oil recovery affects the efficiency of the oil displacement process. However, there are no accurate mathematical models in the scientific literature that could be used to study changes in the phase state of carbon dioxide in a three-phase mixture (water / oil / carbon dioxide). In this paper, we relied on the Peng Robinson mathematical model with modifications proposed in previous studies to determine the phase behavior of the mixture components at different pressures and temperatures that occur during the injection of carbon dioxide into an oil reservoir to increase oil recovery. The results of the study with mathematical modeling of the processes under study made it possible to predict the phase behavior of carbon dioxide when in contact with formation water and oil and increase the efficiency of using CO2 as a method for enhancing oil recovery. The results also showed that CO2 exists in the liquid phase inside a three-phase system under reservoir pressure and temperature conditions and has potential for enhanced oil recovery strategies. The results of this study expand knowledge in the field of mathematical modeling of carbon dioxide phase changes in the process of increasing oil production. The proposed mathematical model also allows determining ideal injection parameters to control the change in the phase state of carbon dioxide under pressure and temperature conditions of the reservoir.

 Ключевые слова двуокись углерода фазовое состояние трехфазная система математическая модель смешивание с нефтью модель Пенга-Робинсона повышение нефтеотдачи Keywords carbon dioxide phase state three-phase system mathematical model mixing with oil Peng-Robinson model enhanced oil recovery Zhang Y. A comprehensive model for investigation of carbon dioxide enhanced oil recovery with nanopore confinement in the Bakken tight oil reservoir / Y. Zhang, K. Sepehrnoori // SPE Reservoir Evaluation & Engineering. — 2019. — Т. 22, № 1. — С. 122–136. — URL: https://scholar.google.de/scholar?q=Zhang,+Y.+Sepehrnoori,+K.+/+A+comprehensive+model+for+investigation+of+carbon+dioxide+enhanced+oil+recovery+with+nanopore&hl=ar&as_sdt=0&as_vis=1&oi=scholart. Santos M.S. Molecular dynamics simulation of n-alkanes and CO2 confined by calcite nanopores / M.S. Santos, L.F. Franco, M. Castier, I.G. Economou // Energy & Fuels. — 2018. — Т. 32. — С. 1934–1941 — URL: https://colab.ws/articles/10.1021%2Facs.energyfuels.7b02451. Reamer H.H. Phase equilibria in hydrocarbon systems. Volumetric and phase behavior of the n-decane-CO2 system / H.H. Reamer, B.H. Sage // Journal of Chemical and Engineering Data. — 1963. — Т. 8, № 4. — С. 508–513 — URL: https://www.semanticscholar.org/paper/Phase-Equilibria-in-Hydrocarbon-Systems.-Volumetric-Reamer-Sage/fae2e1500716f672089fee3f447defc1359aa42e. Peng D.Y. A New Two-Constant Equation of State / D.Y. Peng, D.B. Robinson // Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals. — 1976. — Т. 15, № 1. — С. 59–64 — URL: https://www.researchgate.net/publication/231293953_New_Two-Constant_Equation_of_State. Marcilla A. Pitfalls in the evaluation of the thermodynamic consistency of experimental VLE data sets / A. Marcilla, M. del Mar Olaya, M.D. Serrano // Industrial & Engineering Chemistry Research. — 2013. — Т. 52. — С. 13198–13208. — URL: https://www.semanticscholar.org/paper/Pitfalls-in-the-Evaluation-of-the-Thermodynamic-of-Marcilla-Olaya/584badb104f7eccdfefca8a62af9ae2d93198a38. Andrews T. The Bakerian lecture: On the continuity of the gaseous and liquid states of matter // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1869. — Т. 159. — С. 575–590. — URL: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1869.0021. Adewumi M. Acentric Factor and Corresponding States. — University Park: Pennsylvania State University, 2013. — URL: https://www.e-education.psu.edu/png520/m8_p3.html. Whitman A.M. Thermodynamics: Basic Principles and Engineering Applications. — New York: Springer, 2023. — 203 с. — URL: https://dokumen.pub/thermodynamics-basic-principles-and-engineering-applications-1stnbsped-978-3-030-25221-2.html. Cengel Y.A. Thermodynamics: An Engineering Approach / Y.A. Cengel, M.A. Boles. — 9th ed. — Boston: McGraw-Hill, 2004. — 964 с. — URL: https://archive.org/details/isbn_9780071235785. Franses E.I. Thermodynamics with Chemical Engineering Applications. — Cambridge: Cambridge University Press, 2014. — 678 с. — URL: https://www.cambridge.org/highereducation/books/thermodynamics-with-chemical-engineering-applications/1C3A6D29183849C71D47AEF3C540CE92. Smith J.M. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics / J.M. Smith, H.C. Van Ness, M.M. Abbott, M.T. Swihart. — 8th ed. — New York: McGraw-Hill Education, 2018. — 768 с. — URL: https://archive.org/details/introduction-to-chemical-engineering-thermodynamics-8th-j.-m.-smith-h.-c.-van-ne. Crovetto R. Evaluation of Solubility Data of the System CO₂-H₂O from 273 K to the Critical Point of Water // Journal of Physical and Chemical Reference Data. — 1991. — Т. 20, № 3. — С. 575–589. — URL: https://pubs.aip.org/aip/jpr/article-abstract/20/3/575/241506. Ma X. Three-Phase Equilibrium Calculations of Water / Hydrocarbon / Nonhydrocarbon Systems Based on the Equation of State (EOS) in Thermal Processes. — Beijing: Research Institute of Petroleum Exploration and Development, CNPC, 2021. — 20 с. — URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.1c04522. Kwelle S.O. Experimental Studies on Resistance to Fluid Displacement in Single Pores: PhD Thesis. — Edinburgh: University of Edinburgh, 2017. — 215 с. — URL: https://www.pure.ed.ac.uk/ws/portalfiles/portal/78960201/Supercritical_CO2_DIW_displacements_Ebraheam_Al_Zaidi_v_3.pdf.