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 |

Обоснование гидродинамических условий захоронения жидких отходов при добыче и подземном хранении газа

-- [ Страница 2 ] --

Для получения достоверных результатов при выполнении экспериментов необходимо принимать во внимание тип исследуемого процесса и учитывать характерные размеры зон пласта, в пределах которых наблюдается изменение величин параметров, описывающих процесс. В соответствии с этим все выполненные автором эксперименты подразделяются на эксперименты по физическому моделированию и натурные эксперименты.

Эксперименты по вытеснению пластовой воды промстоками, по удерживанию углеводородной жидкой примеси породой и по катионному обмену в связи с проектированием полигона захоронения жидких отходов газодобывающего предприятия необходимо проводить на моделях пласта, размер которых не меньше ожидаемой длины зоны смеси пластовая вода – промсток (тип эксперимента – моделирование процесса).

Обоснован минимальный набор безразмерных параметров, количественное соответствие которых у модели пласта и у натуры (характерного участка пласта-приемника) обеспечивает подобие процессов в лабораторных и в природных условиях. Поисковые эксперименты автора показали, что для получения достоверных результатов при изучении пластовых гидродинамических и массообменных процессов вытеснения пластовой воды промстоками, удерживания углеводородной примеси породой и ионного обмена в пластах применительно к условиям полигонов по захоронению промстоков Касимовского ПХГ и Заполярного НГКМ моделирование возможно осуществлять, используя модели пластов длиной до 8 м.

Эксперименты по двухфазной фильтрации водоуглеводородной смеси и по набуханию глинистых компонентов породы возможно проводить на образцах породы ограниченной длины, но не менее 150 – 300 мм, чтобы минимизировать влияние зоны концевых эффектов, охватывающей от 20 до 30 мм (тип эксперимента – натурный).

В четвертой главе анализируются результаты выполненных экспериментальных исследований.

Первая серия исследований включала эксперименты по моделированию процесса вытеснения пластовой воды промстоками различной минерализации и промстоков пластовой водой. Были рассмотрены различные варианты из практики эксплуатации полигонов, включая режим с меняющимся направлением фильтрации. Последний характерен для полигонов на ПХГ, когда пласт-приемник может испытывать влияние значительных колебаний давления в основном – газонасыщенном пласте промышленного комплекса. Изменение реологических характеристик вытесняемой и вытесняющей жидкостей (вязкости напрямую зависят от минерализации) приводит к изменению коэффициентов вытеснения. В исследованных случаях диапазон изменения коэффициентов составил от ~ 45 до
95 %. Соответственно измеренные на модели пласта длиной 5 м размеры зоны смеси получены равными от 1,5 до 8,0 м (по экстраполяции). По данным экспериментов зависимость относительной длины зоны смеси Lсм «промсток-пластовая вода» от пройденного расстояния L (м) в общем виде может быть описана формулой:

Lсм=0,187lnL + 1,105

Вторая серия исследований включала эксперименты по оценке набухаемости глинистых минералов и рентгено-аморфной тонкодисперсной фракции пород пласта-приемника промстоков и снижения вследствие этого приемистости нагнетательных скважин при закачке опресненных жидкостей.

Эксперименты имели характер натурных, поскольку в них использовали представительные образцы пород и представительные пробы пластовой воды и промстоков. Часть экспериментов была модельной, когда исследовались варианты предельно и частично опресненных промстоков (моделями служили дистиллированная вода и смеси ее с пластовой водой).

Для количественной оценки набухаемости глин и снижения вследствие этого проницаемости пород автор предложил использовать, в основном, два параметра.

«Коэффициент набухаемости» представляет безразмерное отношение объема «набухающих» глин к исходному их объему до поступления в поровое пространство породы пласта-приемника опресненного флюида.

«Приемистость» с размерностью (в системе «СИ») L4M-1T характеризует пропускную способность породы и, соответственно, обратно пропорциональна коэффициенту набухаемости глин этой породы. «Приемистость» напрямую связана с проницаемостью породы.

Чтобы оценить масштабы возможного снижения приемистости на исследуемых полигонах, были сделаны количественные оценки набухаемости и снижения приемистости пород в случае закачки предельно опресненных промстоков. Моделью таковых служила дистиллированная вода.

В представительном образце породы Касимовского полигона исходный объем глин (гидрослюда и каолинит) составлял 4,30 % от объема всех зерен породы. При вытеснении пластовой воды предельно пресными промстоками (было закачано около 7 объемов пор флюида) произошло сильное набухание глин. Коэффициент набухаемости составил 8,2. Следствием стало снижение приемистости образца
в ~ 5 раз, от 1,00 до 0,20 (в относительных единицах).

В образце породы Заполярного полигона исходный объем глин (монтмориллонит, гидрослюда, хлорит, каолинит) составлял 4,23 % от зерен породы, объем глин после фильтрации ~ 7 объемов пор пресных промстоков резко возрос. Коэффициент набухаемости в данном случае оказался равным 9,65. Приемистость образца для пресных промстоков соответственно упала в ~ 21 раз от исходной 0,19
до ~ 0,009 (в относительных единицах). На обоих полигонах уменьшение приемистости нагнетательных скважин при закачке в пласт опресненных промстоков является весьма значительным и это обстоятельство следует учитывать при подготовке промстоков к нагнетанию в пласт-приемник.

Исследованиями автора показано в то же время, что процесс набухания глин носит обратимый характер. Замещение в поровом пространстве пласта-приемника закачанных опресненных промстоков на минерализованную (например, пластовую) воду может быть способом восстановления приемистости пласта.

При выполнении экспериментов использовались химико-аналитические методы контроля. Результаты геохимического контроля состава отбираемых из модели пласта жидкостей автором были обобщены в форме тройных диаграмм с координатами Na–Ca–Mg и Cl–(CO3–HCO3)–SO4, наглядно демонстрирующих динамику массообменных процессов на фронте вытеснения одного флюида другим.

Исследования в третьей серии экспериментов были выполнены с целью оценить риски снижения приемистости нагнетательных скважин при попадании в стоки примесей углеводородов. Эта проблема является актуальной для полигона Заполярного НГКМ. В настоящее время на месторождении разрабатываются только сеноманские залежи с темпом отбора газа 100 млрд. м3/год. При этом даже незначительное содержание жидких углеводородов С5+ в газе (около 0,2 г/м3) дает годовую их добычу в количестве 15 тыс. т. После ввода в разработку начиная
с 2008 года валанжинских залежей количество добываемых жидких углеводородов (конденсата) резко увеличится и достигнет уровня в 2,5 млн. т в год. В проекте обустройства объектов газового комплекса Заполярного НГКМ принято предельно допустимое содержание примесей углеводородов в закачиваемых в пласт-приемник промстоках до 15 мг/дм3 (~ 0,02 % объем.). Однако, при проведении выборочных анализов в 2002 – 2003 гг. на полигоне отмечены случаи, когда содержание углеводородов С5+ доходило до 10 % по объему (~ 80 – 90 г/дм3). Присутствие примесей углеводородной природы в количествах, намного превышающих по разным причинам допустимые нормы, необходимо учитывать при исследовании особенностей фильтрации промстоков в водоносном пласте, поскольку в случае, если углеводороды будут, в основном, улавливаться вблизи места поступления промстоков в пласт (у забоев нагнетательных скважин), возможно заметное снижение приемистости пласта. В тех случаях, когда углеводородная примесь будет фильтроваться в составе промстоков без накопления пористой средой, контроль за распространением промстоков по пласту в динамике приобретает особую актуальность, поскольку углеводороды, в частности, углеводородный конденсат являются особенно опасным компонентом промстоков с экологической точки зрения.

Изложенные соображения послужили основой для постановки экспериментальных исследований особенностей фильтрации водоуглеводородных (водоконденсатных) смесей в водоносном пласте применительно к условиям полигона по захоронению промстоков на Заполярном НГКМ.

Исследования фазовых проницаемостей при двухфазной фильтрации флюидов, результаты которых опубликованы в печати, показали, что для получения достоверных данных образец породы должен иметь длину, значительно превышающую длину тех входного и выходного участков, где наблюдаются «концевые эффекты». В описываемых натурных экспериментах использовали образцы длиной более 150 – 300 мм. На таких образцах влияние концевых эффектов на результаты экспериментов было в пределах точности измерений (не более
± 3 – 5 %). Основные данные об образцах пород пласта, использовавшихся при изучении процессов фильтрации водоконденсатной смеси, представлены в таблице 1.

Из таблицы следует, что образцы пород обладали характеристиками, близкими к соответствующим характеристикам натурного пласта-приемника промстоков. Отобранные и использовавшиеся пробы пластовой воды пласта-приемника Заполярного полигона являлись представительными для этого пласта.

В отличие от фильтрации одной фазы или вытеснения флюида другим, с ним смешивающимся, в экспериментах по фильтрации водоконденсатной смеси в образец породы пласта подавали практически одновременно две не смешивающиеся друг с другом жидкости – водную «основу» промстоков и углеводородный конденсат как «примесь».

Таблица 1 – Основные данные об образцах пород пласта Заполярного НГКМ

№ п/п Параметры образцов пород пласта Эксперимент
Первый Второй Третий
1 Длина L, см 30,6 100,2 45,0
2 Площадь поперечного сечения, F, см2 5,228 11,76 5,228
3 Пористость m, % 38,8 37,2 38,4
4 Объем пор Vп, см3 62,17 438,49 92,16
5 Проницаемость k, мД (1 мд=10-15 м2) 51,6 19,61 30,6
6 Содержание глинистых минералов в породе, % масс. 7,96 (в т.ч. 3,73 – рентгено-аморфной фазы)


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 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.