авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

Научные основы регулирования и контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ

-- [ Страница 3 ] --

Проведенными исследованиями показано существенное значение эффекта гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости в процессе многократно чередующегося вытеснения воды и газа и необходимость учета этого эффекта при разработке технологий регулирования и контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ. С целью учета эффекта гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости в расчетах требуется задавать для каждых коллекторов адресную комбинацию двух функций фазовых проницаемостей в “предельных” циклах. При этом в случае сооружения подземных хранилищ в водоносных пластах задаются функции относительной фазовой газопроницаемости первичного полного дренажа и возвратной полной пропитки, в случае сооружения подземных хранилищ в газовых месторождениях - первичной полной пропитки и возвратного полного дренажа.

В третьей главе приведены результаты работы по дифференцированию общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме и исследованию затрат закачиваемого газа в объекты хранения на создание и поддержание буферного объема газа в пласте.

Введены новые понятия, термины и даны определения, позволившие дифференцировать общий и буферный объемы газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ.

Рассмотрено понятие количества газа в пористом пласте в качестве определяющего технологического показателя подземного хранилища. Основными мерными характеристиками количества газа в пласте, как физической величины, приняты его значение, распределение по пластовым составляющим и динамическое состояние, определяемое участием его пластовых составляющих в фильтрационных массообменных процессах.

Показано, что использование термина “запасы” газа для обозначения всего количества газа в пористом пласте подземного хранилища вместо термина “количество” газа является некорректным в силу принципиальных различий по геологическим, технологическим и экономическим признакам понятий, обозначаемых этими терминами.

Введены понятия учетного и контролируемого количества газа в пласте на подземных хранилищах. За учетное количество газа в пласте принимается числящееся в нем количество по балансу газа на станции подземного хранения, в котором учитываются затраты газа на собственные технологические нужды. Контролируемым количеством газа в пласте считается количество газа, которое определяется с помощью применяемых методов контроля.

На основе исследований с использованием объемного метода выделены составляющие количества газа в пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме. К пластовым составляющим количества газа относятся: свободный газ в необводненной области искусственной газовой залежи; остаточный газ в обводненной области газовой залежи; газ приконтактной переходной (слабогазонасыщенной) области; остаточный газ обводненной области месторождения (в случае сооружения подземного хранилища в крупном истощенном или частично выработанном газовом месторождении). Кроме того, пластовые составляющие могут быть представлены газом, адсорбированным горными породами, растворенным газом в остаточной воде в пределах газовой залежи и приконтактной переходной области, газом, растворенным и диффундированным в водоносную область пласта, переточным газом во вторичных залежах (в случае их образования).

Рассмотрены основные годовые объемные по газу технологические показатели сооружения, расширения и циклической эксплуатации подземных хранилищ - общий Vобщ, буферный (подушечный) Vб и активный (рабочий) Vа объемы газа в пласте (рисунок 1).

Под общим объемом газа в пласте в том или ином году понимается максимальный объем газа в пласте в течение года. На этапах сооружения и расширения подземного хранилища общий объем газа в пласте может увеличиваться по годам за счет наращивания закачиваемого буферного и активного газа. На этапе циклической эксплуатации подземного хранилища общий объем газа в пласте ограничен проектной максимальной величиной.

Под буферным (подушечным) объемом газа в пласте в том или ином году понимается объем газа в пласте в конце сезона отбора. На этапах сооружения и расширения подземного хранилища буферный объем газа в пласте увеличивается по годам за счет наращивания закачиваемого буферного газа. На этапе циклической эксплуатации подземного хранилища буферный объем газа в пласте ограничен проектной минимальной величиной.

Сформулированы основные технологические требования к общему и буферному объемам газа в пласте для обеспечения нормального сооружения, расширения и многолетней циклической эксплуатации подземного хранилища.

Под активным (рабочим) объемом газа в пласте понимается разность между общим объемом газа и буферным объемом газа в пласте по всем пластовым составляющим. Активный объем газа в пласте при соответствующей производительности фонда скважин и объектов обустройства станции подземного хранения обеспечивает объем активного газа подземного хранилища, включая все его составляющие. В газгольдерном режиме циклической эксплуатации подземного хранилища объем активного газа может значительно увеличиваться за счет многоцикличности закачки и отбора газа в течение года.

На основе анализа результатов гидродинамических расчетов и промысловых данных контроля циклической эксплуатации подземных хранилищ газа в пористых пластах обоснованы составляющие общего и буферного объемов газа в пласте при водонапорном режиме, дана оценка их возможного соотношения при закачке и отборе газа на хранилище.

В соответствии с проведенным анализом доминирующую часть (до 90 - 95 %) общего объема газа в пласте составляют свободный газ основной газовой залежи и газ в приконтактной переходной (слабогазонасыщенной) области. Основную часть буферного объема газа в пласте образуют свободный газ в необводненной области и остаточный газ в обводненной области газовой залежи, а также газ в приконтактной переходной области. Доля газа, адсорбированного горными породами пласта, и растворенного газа в остаточной воде оценивается не более 1 – 1.5 %. Ежегодное увеличение доли газа, растворенного и диффундированного в водоносную область пласта, может составлять 0.15 – 0.2 % от активного объема газа в пласте. В состав общего и буферного объемов газа в пласте, кроме того, может входить объем газа, ушедшего из основной газовой залежи и скопившегося во вторичных газовых залежах пласта. Доля этого газа в общем объеме газа в пласте в отдельных случаях может достигать несколько десятков процентов.

На примере зонально и слоисто неоднородных пластов проведены исследования особенностей аккумулирования при закачке и дренирования при отборе газа пластов подземных хранилищ. Показано, что высокие темпы, малая продолжительность и периодическая смена закачек и отборов газа при сооружении и циклической эксплуатации подземных хранилищ обуславливают существенное увеличение неравномерности аккумулирования и дренирования неоднородных пластов.

Аккумулируемую часть общего объема газа в пласте Vобщ ак (рисунок 1) представляют свободный газ основной газовой залежи и газ в приконтактной переходной области. Все остальные пластовые составляющие образуют неаккумулируемую часть общего объема газа в пласте Vобщ неак. Дренируемую часть общего объема газа в пласте Vобщ др образует только свободный газ основной газовой залежи, все остальные пластовые составляющие входят в недренируемую часть общего объема газа в пласте Vобщ недр.

Аккумулируемая часть буферного объема газа в пласте Vб ак включает свободный газ необводненной и остаточный газ обводненной области основной газовой залежи, а также газ в приконтактной переходной области. В неаккумулируемую часть буферного объема газа в пласте Vб неак входят все остальные пластовые составляющие. Дренируемая часть буферного объема газа в пласте Vб др представлена только свободным газом необводненной области основной газовой залежи. Все остальные пластовые составляющие образуют недренируемую часть буферного объема газа в пласте Vб недр.

Проведенные исследования показали, что при циклической эксплуатации подземных хранилищ в пористых пластах, дренируемые части общего объема газа и буферного объема газа в пласте существенно меньше их аккумулируемых частей.

По степени участия в фильтрационных газовых потоках выделены активно и пассивно аккумулируемые и дренируемые части общего Vобщ ак акт, Vобщ ак пас, Vобщ др акт, Vобщ др пас и буферного объемов газа в пласте Vб ак акт, Vб ак пас, Vб др акт, Vб др пас (рисунок 1). Активно аккумулируемые и дренируемые части объемов газа в пласте, сосредоточенные преимущественно в высокопроницаемых участках пласта, с заметным (фиксируемым) изменением пластового давления участвуют в фильтрационных газовых потоках от скважин или к скважинам и обеспечивают основной вклад в регулирование пластового давления в районе расположения эксплуатационных скважин при закачках и отборах газа. Пассивно аккумулируемые и дренируемые части объемов газа в пласте, находящиеся в основном в низкопроницаемых и удаленных участках пласта, участвуют в работе системы скважин с отставанием во времени и оказывают второстепенное воздействие на регулирование пластового давления в районе расположения эксплуатационных скважин. Соотношение активно и пассивно аккумулируемых и дренируемых частей общего и буферного объемов газа в пласте зависит от пространственного распределения неоднородных участков пласта, уровня и соотношения их емкостных и фильтрационных свойств, темпов закачки и отбора газа в пласте, системы размещения эксплуатационных скважин и распределения расходов газа по ним.

Проведены исследования затрат закачиваемого газа в объекты хранения на создание и поддержание буферного объема газа в пласте.

Под затратами газа на создание буферного объема газа в пласте понимаются затраты закачиваемого газа на формирование пластовых составляющих буферного объема газа. Эти затраты осуществляются на этапах сооружения и расширения подземных хранилищ.

В качестве затрат газа на поддержание буферного объема газа в пласте принимаются затраты закачиваемого газа на восполнение пластовой составляющей свободного газа для обеспечения технологических требований к буферному объему газа в пласте. Уменьшение пластовой составляющей свободного газа связано с многолетним непрерывным процессом растворения закачиваемого газа в пластовых водах и конвективно-диффузионного переноса растворенного газа в водоносную область пласта при циклических вторжениях - оттеснениях пластовых вод в газовой залежи. При многолетней циклической эксплуатации подземного хранилища объемы газа растворенного и диффундированного в водоносную область пласта накапливаются и могут достигать существенной части буферного объема газа в пласте. В связи с этим они должны ежегодно списываться с баланса газа в пласте в составе статьи собственных технологических нужд и компенсироваться затратами закачиваемого газа на поддержание буферного объема газа в пласте.

Рассмотрены различные виды затрат закачиваемого газа в объекты хранения на создание и поддержание буферного объема газа в пласте, что позволило обосновать понятие пластовых потерь газа.

Под пластовыми потерями газа следует понимать первично и вторично нерациональную часть затрат закачиваемого газа на создание и поддержание буферного объема газа в пласте, понесенную “впустую”. Пластовые потери закачиваемого газа могут включать неконтролируемые или нерентабельные по отбору объемы “вертикальных” утечек газа из пласта и объемы газа, ушедшего из основной газовой залежи за пределы структурной ловушки.

Четвертая глава посвящена вопросам упорядочения и рационального использования разных по сложности гидродинамических моделей пористых пластов для адекватного решения задач регулирования и контроля количества газа в пластах разного геологического строения на всех этапах функционирования подземных хранилищ.

Разработаны принципы рационального гидродинамического моделирования пористых пластов подземных хранилищ газа. Эти принципы включают последовательность построения моделей разного уровня, проблемную ориентированность и адекватность модели поставленной задаче исследования, соответствие модели сложности геологического строения пласта и объему достоверных исходных данных. К числу этих принципов также относятся объединение (комплексирование) разных по сложности моделей, описывающих отдельные области пласта, в его полномасштабной модели, взаимодополняемость и контроль правильности результатов моделирования, полученных на моделях разного уровня.

Указанные принципы заключаются в следующем. Многочисленные гидродинамические модели пористых пластов подземных хранилищ по образу многообразных вертикальных и горизонтальных связей “генеалогического древа” последовательно “выстраиваются” от “высшего” уровня сложных – подробных многомерных детальных сеточных моделей до “низшего” уровня упрощенных – приближенных низкомерных укрупненных моделей, образуя комплекс моделей разного уровня.

Каждая модель пласта в указанном комплексе должна быть проблемно ориентирована и настроена на адекватное решение конкретной задачи исследования, обеспечивая рациональный объем трудозатрат физического и компьютерного моделирования. С одной стороны, модель по количеству и составу параметров должна наиболее полно соответствовать целям исследования. С другой стороны, параметров модели должно быть минимально необходимо и достаточно для решения поставленной задачи. Так, при исследовании, например, укрупненных показателей газовой залежи подземного хранилища, во многих случаях достаточно использование упрощенных гидродинамических моделей. Для исследования систем хранения и размещения скважин требуются более сложные модели.

Применение той или иной гидродинамической модели в решающей степени зависит от сложности геологического строения пласта и объема достоверных исходных лабораторных, геофизических, геологических и промысловых данных. Область предпочтительного применения упрощенных гидродинамических моделей распространяется на пласты сравнительно однородного геологического строения, а также на пласты с ограниченным объемом достоверных исходных данных. Областью предпочтительного применения сложных гидродинамических моделей являются сложно построенные неоднородные пласты, по которым имеется достаточно большой объем исходных данных.

Адекватность полномасштабной модели пласта, описывающей пласт в целом, поставленной задаче и соответствие такой модели объему и достоверности исходных данных, имеющихся по разным областям пласта, обеспечиваются путем комплексирования – объединения разных по сложности моделей, описывающих отдельные области пласта.

Упрощенные и сложные гидродинамические модели пластов, а также получаемые с их использованием результаты расчетов взаимно дополняют и могут служить в качестве проверки друг друга. Так, низкомерные укрупненные модели позволяют описать некоторую интегральную в пространстве характеристику состояния газовой залежи хранилища, многомерные детальные сеточные модели - дифференциальную картину распределения насыщенности и давления в пласте. Результаты расчетов на укрупненных моделях могут служить интегральной проверкой результатов, полученных на детальных сеточных моделях, результаты сеточного моделирования представляют собой определенную детализацию решений на укрупненных моделях. Исходя из этого контроль результатов моделирования при решении как прямых, так и обратных задач, особенно для сложно построенных неоднородных пластов, целесообразно осуществлять путем последовательного использования нескольких гидродинамических моделей разного уровня и сопоставления полученных результатов. Последовательный переход от “крупносеточных” к “мелкосеточным” моделям позволит в прямых задачах более обоснованно и экономично получать прогнозные решения, при решении обратных задач - проводить определенную регуляризацию решений некорректных задач.

Дано обоснование рационального использования разных по сложности гидродинамических моделей пористых пластов для решения задач регулирования и контроля количества газа в пласте на разных этапах функционирования подземных хранилищ газа.

Показано, что рациональное использование тех или иных по сложности моделей – это вопрос соотношения цены и качества, т.е. на сколько получаемые результаты моделирования будут соответствовать понесенным затратам и удовлетворять целям и задачам моделирования. Проведенные исследования показали, что при использовании упрощенных гидродинамических моделей повышение условно на единицу качества результатов обеспечивается сравнительно небольшим приростом затрат. При использовании сложных гидродинамических моделей для повышения качества результатов на условную единицу требуется значительное увеличение затрат на моделирование.

По результатам анализа применения разных по сложности гидродинамических моделей пористых пластов получены оценки рационального долевого использования моделей на разных этапах функционирования подземных хранилищ газа. В начале сооружения подземного хранилища на базе укрупненной цифровой геологической модели имеется возможность построения и использования только упрощенных гидродинамических моделей пласта. По мере поступления новых геологических данных в процессе сооружения подземного хранилища детализируется цифровая геологическая модель пласта, происходит постепенное снижение рациональной доли преимущественного использования упрощенных гидродинамических моделей и увеличение доли использования сложных гидродинамических моделей пласта.

На этапе циклической эксплуатации подземного хранилища на основе детальной геологической модели пласта появляется возможность построения подробной, многомерной, детальной сеточной гидродинамической модели пласта, а также уточнения ранее созданных упрощенных гидродинамических моделей путем их адаптации по поступающим новым данным истории хранения газа. При этом рациональная доля использования упрощенных гидродинамических моделей становится не более 40% в основном для оперативных укрупненных технологических расчетов и расчетов на долгосрочную перспективу. Рациональная доля применения детальных многомерных гидродинамических моделей увеличивается до уровня примерно 60%.

Полученный опыт использования гидродинамических моделей показывает, что для типичных по сложности геологического строения объектов хранения газа трудовые и материальные затраты при исключительном использовании сложных трехмерных моделей оправдываются достигаемыми результатами на 50-60%. Это означает, что в 40% случаев те же результаты можно получать с меньшими затратами на более простых моделях.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.