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 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

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

-- [ Страница 5 ] --

Разработан экспресс-метод оценки эффективности вариантов сооружения и циклической эксплуатации подземных хранилищ газа. Показано, что в оптимальном варианте доля затрат на создание буферного объема газа в пласте в незначительной степени зависит от удельных экономических нормативов, а определяется технологическими показателями подземного хранилища.

Рассмотрены основные проблемы создания газовых залежей подземных хранилищ в малоамплитудных ловушках водоносных пластов с активными водами. Первая проблема заключается в том, что при закачке в результате всплывания и опережающего продвижения газа по кровле пласта-коллектора происходит его активное “растекание” по площади. В неоднородных пластах в условиях ограниченной ловушки существует повышенная опасность ухода газа за ее пределы.

Другая проблема создания газовых залежей подземных хранилищ в малоамплитудных ловушках состоит в том, что вследствие активного всплывания газа не удается достаточно глубоко оттеснить подошвенные воды в зоне закачки от забоев нагнетательных скважин и достичь повышенных газонасыщенных толщин в области расположения эксплуатационных скважин. Газонасыщенные толщины могут лишь на несколько метров превышать вскрываемые мощности пласта.

При создании газовых залежей подземных хранилищ в малоамплитудных ловушках водоносных пластов большой толщины с активными водами образуется “тонкая” газовая залежь водоплавающего типа, достигающая значительных размеров по площади – возможно до нескольких километров в диаметре, но со сравнительно очень малой газонасыщенной толщиной в пределах двух–трех десятков метров.

Основная проблема эксплуатации тонких водоплавающих газовых залежей в пористых пластах подземных хранилищ с активными пластовыми водами состоит в опережающем “подтягивании” подошвенных вод и преждевременном обводнении эксплуатационных скважин, защемлении больших объемов остаточного газа в обводняемой области, уменьшении активного объема и увеличении буферного объема газа в пласте. Кроме того, в тонких водоплавающих залежах эксплуатация газовых скважин проводится в условиях возможного повышенного водного фактора отбираемого газа на забое скважин, что может вызывать существенную активизацию пескопроявлений, и вынужденного попутного выноса пластовой воды.

Рассмотрены основные технологические методы регулирования количества газа в пласте для решения гидродинамических проблем создания и эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ в малоамплитудных ловушках водоносных пластов с активными водами. К этим методам можно отнести: концентрированное размещение эксплуатационных скважин в центральной сводовой части структуры; “глубинную” закачку газа в водоносную часть пласта, в т.ч. закачку под слабопроницаемую перемычку; отбор газа из прикровельной части пласта путем перевода на ряде существующих вертикальных скважин интервалов вскрытия пласта в его прикровельную часть или применения горизонтальных скважин. Кроме того, для решения указанных проблем может использоваться комбинированная система нагнетательных и эксплуатационных скважин на хранилище, позволяющая реализовать селективную закачку и отбор газа.

В работе показано, что на действующих подземных хранилищах газа, при сложившейся системе размещения скважин и вскрытия пласта, основными эффективными технологическими методами решения гидродинамических проблем “всплывания” и “растекания” газа при его закачке, активного избирательного обводнения газовой залежи и скважин при отборе газа в условиях малой амплитуды ловушки с активными пластовыми водами являются изменение технологического режима эксплуатации хранилища и регулирование режимами эксплуатации групп скважин (зонное регулирование закачки и отбора газа).

На примере Щелковского подземного хранилища показаны результаты реализации указанных методов регулирования количества газа в пласте для решения проблемы стабилизации циклической эксплуатации тонкой водоплавающей газовой залежи в малоамплитудной ловушке водоносного пласта с активными водами.

Дано обоснование и рассмотрены основные результаты внедрения нового технологического режима эксплуатации хранилища и зонного регулирования темпов и объемов закачки и отбора газа по группам скважин.

К основным результатам регулирования можно отнести - “компактное” формирование в сезонах закачки газовой залежи в пределах Щелковского поднятия с предельными коэффициентами газонасыщенности щигровских неоднородных песчано-алевролитовых коллекторов в зоне расположения скважин, значительное увеличение дренируемой части общего объема газа в пласте в сезонах отбора. Дополнительными результатами реализации зонного регулирования закачки и отбора газа по группам скважин явились существенный прирост максимально возможных суточных отборов газа, кратное снижение водного фактора и пескопроявлений в скважинах, кратное уменьшение выбытия скважин из эксплуатации по причине образования песко-жидкостных пробок и свищей.

Главным результатом проведенных исследовательских и промышленных работ явилась разработка технологии регулирования количества газа в малоамплитудных ловушках водоносных пластов с активными водами, позволяющей достигать стабилизации и обеспечивать последующую многолетнюю установившуюся циклическую эксплуатацию “тонких” газовых залежей подземных хранилищ в сложных геолого-гидродинамических условиях.

Седьмая глава посвящена разработке комплекса аналитических методов контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ.

Комплекс включает методы на основе моделирования и статистические методы контроля.

К методам контроля количества газа в пористых пластах на основе моделирования относится объемный (геометрический) метод, базирующийся на геологической модели пласта, и гидродинамический (пьезометрический) метод, основывающийся на гидродинамических моделях пласта.

Объемным методом определяется количество находящегося в пласте газа. При наличии необходимых исходных данных с помощью объемного метода устанавливается распределение объема газа по всем пластовым составляющим. Гидродинамическим методом определяется аккумулируемое при закачке или дренируемое при отборе количество газа в пласте.

В работе рассмотрены факторы, обуславливающие точность определения объемным методом объема газа, находящегося в пласте на подземном хранилище. Показано, что на практике при отсутствии утечек газа из пласта может возникать расчетный “разбаланс” объема газа в пласте, достигающий нескольких десятков процентов. Под расчетным “разбалансом” объема газа в пласте понимается разница между учетным, числящимся по балансу газа на станции подземного хранения, объемом газа в пласте и рассчитанным объемным методом.

В диссертации показано, что расчетный “разбаланс” объема газа в водоносных пластах подземных хранилищ при достоверном его учетном объеме связан с ошибками, возникающими вследствие неполного расчета всех пластовых составляющих объемным методом.

В гидродинамическом методе контроля количества газа в пористом пласте используются гидродинамические модели пласта, описывающие взаимосвязь режимных показателей процесса хранения газа - расходов газа и давлений в скважинах, с параметрами цифровых фильтрационных моделей. Гидродинамический метод представляет собой решение обратных гидродинамических задач по идентификации параметров этих моделей на основе фактических данных (истории) хранения газа. Идентифицированные параметры адаптированных по фактическим данным хранения гидродинамических моделей можно принимать в качестве фильтрационно-емкостных свойств пласта и по ним определять аккумулируемые и дренируемые объемы газа в пласте.

В работе рассмотрены факторы, определяющие условность результатов адаптации к режимным показателям хранения газа. Условность результатов адаптации заключается в том, что параметры адаптированной модели, полученные по данным реализованной системы хранения газа, соответствуют сложившейся геометрии фильтрационных потоков в конкретных геологических условиях.

В диссертации разработаны принципы адаптации гидродинамических моделей пористых пластов подземных хранилищ по фактическим данным хранения газа. Разработанные принципы позволяют проводить удовлетворительную адаптацию гидродинамических моделей и определять аккумулируемые и дренируемые объемы газа в неоднородных пластах в условиях, когда в течение рассматриваемых периодов адаптации происходят существенные изменения системы хранения газа (системы размещения нагнетательно-эксплуатационных скважин и расходов закачки и отбора газа по ним).

Одним их основных факторов, определяющих результаты адаптации гидродинамических моделей, является достоверность замеряемых значений пластового давления в скважинах в неоднородных пластах. В связи с этим рассмотрены особенности замеряемых значений пластового давления в газовых скважинах в слоисто и зонально неоднородных пластах.

Показано, что для реальной на практике продолжительности остановки эксплуатационных или нагнетательных скважин (в пределах нескольких суток) замеряемые в них значения пластового давления лишь незначительно отличаются от давления в участках пласта с повышенной проницаемостью в окрестности скважин. Из этого следует, что по замеряемым значениям пластового давления может быть оценена лишь активная часть всего аккумулируемого или дренируемого объема газа, которая сосредоточена преимущественно в высокопроницаемых участках пласта.

В диссертации приведена графическая интерпретация метода материального баланса газовой залежи хранилища при газовом режиме, которая заключается в обработке промысловых данных об изменении во времени средневзвешенного по газонасыщенному поровому объему пластового давления и отобранного или закачанного объема газа по уравнению материального баланса в целом для газовой залежи. Проблема определения средневзвешенного пластового давления в целом по газовой залежи всеми известными методами заключается в том, что для этого требуются замеры пластовых давлений в многочисленных точках пласта по всему объему газовой залежи.

На практике пластовые давления замеряют в ограниченном числе скважин. Кроме того, в ряде случаев осреднение давлений не представляется возможным провести путем их взвешивания, а среднее давление находится как среднеарифметическое значение замеряемых давлений. В таких случаях, особенно при неравномерном размещении скважин в неоднородных пластах, определяется некоторое пластовое давление в районе расположения скважин. При использовании в методе материального баланса газовой залежи пластового давления в районе расположения скважин вместо средневзвешенного пластового давления, определяется не весь газонасыщенный поровый объем залежи и не все аккумулируемые и дренируемые объемы, а только некоторая их часть. Эта часть соответствует газонасыщенному поровому объему, аккумулируемым и дренируемым объемам газа в районе расположения скважин.

Разработана методика определения аккумулируемой и дренируемой частей общего и буферного объемов газа в пласте по данным отдельных сезонов закачки и отбора методом материального баланса газовой залежи при водонапорном режиме с учетом особенностей оттеснения и вторжения в залежь пластовых вод при циклической эксплуатации подземного хранилища.

Разработана методика определения дренируемых объемов газа в залежи по картам изобар с использованием зональной и сеточной площадных моделей пласта при газовом режиме. Показано, что не учет усиления неравномерности дренирования газоносных коллекторов при циклической эксплуатации подземного хранилища по сравнению с разработкой месторождения, на базе которого создано хранилище, может приводить к существенному завышению активно дренируемых объемов газа и расчетного активного объема, а также занижению буферного объема газа в пласте.

При определении количества газа в пористом пласте подземного хранилища объемным и гидродинамическим методами возможны случайные и систематические ошибки. В диссертации для оценки и учета этих ошибок и проверки соответствия найденного количества газа учетному количеству газа в пласте разработаны статистические балансово-объемный и объемно-гидродинамический методы контроля количества газа в пласте.

Случайные ошибки определения объема газа в пласте методами моделирования обуславливаются субъективным фактором и могут возникать при обработке и анализе геолого-геофизической и промысловой информации, а также при проведении расчетов.

Систематические ошибки определения объема газа в пласте объемным методом контроля могут быть следствием постоянного исключения из расчетов неконтролируемого объема газа той или иной пластовой составляющей или ее части, а также неконтролируемых утечек газа из пласта, произошедших до рассматриваемого периода эксплуатации хранилища. Кроме того, возможны отклонения учетного объема газа в пласте от истинных значений. Эти отклонения могут быть вызваны погрешностями при ведении баланса газа на станции подземного хранения и недостаточным списанием затрат газа на собственные технологические нужды.

Систематические ошибки в гидродинамическом методе контроля обуславливаются постоянным исключением из расчетов слабо или неконтролируемой части аккумулируемых и дренируемых объемов газа в залежи и ее окрестности.

Дано описание и рассмотрено применение балансово-объемного и объемно-гидродинамического методов контроля количества газа в пласте по уточнению пластовых составляющих, аккумулируемых и дренируемых частей общего и буферного объемов газа в пласте.

Показано, что совместное использование разработанных аналитических методов контроля дает возможность получать более достоверные сведения о значении, распределении и динамическом состоянии количества газа в пласте, а также об учетном количестве газа в пласте и балансе газа на подземном хранилище.

Заключение

В результате проведенных в рамках настоящей диссертационной работы исследований и их практической реализации решена крупная научная проблема создания научно-методических основ регулирования и аналитического контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ, сооружаемых в водоносных пластах, истощенных, частично выработанных и неразрабатываемых газовых месторождениях, что позволило сделать следующие выводы.

1. Создана классификация подземных хранилищ газа в пористых пластах, входящих в Единую систему газоснабжения, позволяющая по комплексу наиболее важных географических, геологических, технологических и технико-экономических признаков объяснять и прогнозировать технологические показатели подземных хранилищ и уточнять особенности применения методов регулирования и аналитического контроля количества газа в пластах разного геологического строения.

2. Проведены теоретические исследования гистерезисных явлений двухфазной фильтрации газа и воды в процессе их многократно чередующегося вытеснения в гидрофильных пористых средах, позволившие установить существенное влияние и необходимость учета эффекта гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости при разработке технологий регулирования и методологических основ контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ.

3. Разработаны методические основы дифференцирования общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах на составляющие, принимающие разное участие в фильтрационных процессах при закачке и отборе газа на подземных хранилищах. Проведены исследования затрат закачиваемого газа в объекты хранения на создание и поддержание составляющих буферного объема газа в пласте.

4. Разработана методология рационального гидродинамического моделирования пористых пластов подземных хранилищ газа, предусматривающая упорядочение и использование разных по сложности гидродинамических моделей для адекватного решения задач регулирования и контроля количества газа в пластах разного геологического строения на всех этапах функционирования подземных хранилищ.

5. Проведены теоретические исследования создания и циклической эксплуатации газовых залежей в пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме, на основе которых обоснованы основные геологические, гидродинамические и технологические факторы и условия, обеспечивающие стабилизацию и многолетнюю установившуюся циклическую эксплуатацию искусственных газовых залежей.

6. Разработаны технологии регулирования количества газа в малоамплитудных структурных ловушках водоносных пластов с активными водами для решения гидродинамических проблем создания и циклической эксплуатации “тонких” газовых залежей подземных хранилищ. Практическая реализация результатов диссертационной работы показала, что на действующих подземных хранилищах при сложившейся системе размещения скважин и вскрытия пласта эффективными основными технологическими методами регулирования являются изменение технологического режима эксплуатации хранилища и регулирование режимами эксплуатации групп скважин (зонное регулирование закачки и отбора газа).

7. Разработаны научно-методологические основы аналитического контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ с использованием объемного и гидродинамического методов и впервые созданных статистических балансово-объемного и объемно-гидродинамического методов контроля. Опираясь на эти основы можно получать более достоверные сведения о значении, распределении и участии количества газа в фильтрационных процессах в неоднородных пористых пластах при закачке и отборе газа на хранилищах, а также о числящемся по балансу закачки-отбора количестве газа в объектах хранения и балансе газа на подземных хранилищах.

Основные публикации, из общего числа 46 опубликованных работ по теме диссертации



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 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.