Газонасыщенность пластовой воды Краснодарского ПХГ

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 41 из 43Следующая ⇒

(, минерализация г/дм³)

Газонасыщенность после закачки значительно превышает газонасыщенность до закачки, что подтверждает предлагаемую модель (см. табл. 2).

Перейдем теперь к непрерывной модели, описывающей проникновение газа в растворенном виде в водоносную область, окружающую ПХГ. Для этого введем расход  растворенного газа через произвольное сечение водоносной области согласно формуле

,

где  время полного цикла (1 год). Это означает, что расход  газа, переносимого через произвольное сечение водоносной области в растворенном виде, пропорционален градиенту  газосодержания и представляется законом

                                                        (4)

диффузионного типа, в котором коэффициент  "диффузии" равен . Из закона (4) следует, чем больше объем  вытесняемой воды, тем интенсивней происходит унос газа из ПХГ в растворенном виде.

Учитывая уравнение объемного баланса газа в пластовых водах

,

получаем дифференциальное уравнение переноса газа в растворенном виде

    , где .                   (5)

 Таким образом, мы приходим к хорошо известному в математической физике уравнению, называемому уравнением типа теплопроводности.

Постановка и решение задачи об уносе газа из ПХГ. Предположим, что ПХГ ра­ботает в циклическом режиме, причем его газовая область уже сформировалась и не изме­няется в размерах. При этом каждый раз при закачке газа происходит увеличение газона­сыщенного порового пространства на величину, равную . Предположим также, что вода, контактирующая с газом в пределах газовой полости ПХГ, всегда имеет газосодержа­ние , а вода, находящаяся вне этой полости () начальный момент времени  была свободна от газа. Иными словами,  и . Требуется найти рас­пределение газа в воде в зависимости от времени работы хранилища, а также общий объем  газа, унесенного из газовой полости ПХГ.

Решение уравнения (5) с условиями  и  хорошо известно и имеет вид

.                                  (6)

С его помощью можно вычислить общий объем  унесенного из ПХГ в растворенном виде как функцию от времени. Имеем

.

Поскольку

,

то

    .                                    (7)

Результаты. Формула (7) указывает, по меньшей мере, на два важных обстоятельства:

во-первых, количество газа, уносимого из ПХГ в растворенном виде, постоянно возрастает по мере увеличения продолжительности эксплуатации ПХГ;

во-вторых, это количество пропорционально корню квадратному из числа  эксплуатационных циклов. Если представить , то из формулы (7) получим

.

Если величину  принять равной 2 м³/м³, то

    .                                           (8)

Например, если объем активного газа в ПХГ составляет 5,5 млрд. м³, приведенное давление  МПа, разность  объемов газа между моментами достижения наибольшего и наименьшего газонасыщенных поровых объемов составляет 3,0 млрд. м³, то  млн. м³. В этом случае для уноса  газа из ПХГ верна формула  млн. м³. Через 9 циклов унос составит 144 млн. м³, через 25 циклов – 240 млн. м³, через 36 циклов – 288 млн. м³.

В процентном отношении полученные цифры не велики, однако, следует заметить, что данные результаты получены в предположении, что газ, растворенный в воде, частично возвращается в газовую полость хранилища вместе с пластовой водой при отборах. Все это будет не так, если размеры газовой полости ПХГ приблизятся к замыкающей изогипсе кровли пласта. В этом случае унос газа из газовой полости ПХГ может многократно увеличиться. Вода с растворенным в ней газом уходит за замок купольного поднятия пласта, а на обратном пути она отсекается водой, подтягивающейся из нижних горизонтов и не содержащей газа вовсе. Величина  становится в этом случае пропорциональной не корню квадратному из числа циклов, а самому числу циклов, т.е. . Например, при  м³/м³, и  млн. м³ :  млн. м³. Через 36 циклов эксплуатации ПХГ из газовой полости ПХГ может быть унесено более 1,0 млрд. м³ газа, что представляет весьма существенную потерю.

Выводы

1. Унос газа в растворенном в воде виде составляет одну из статей потерь в ПХГ, создаваемых в водоносных структурах, а также истощенных газовых залежах, имеющих водяной фактор.

2. Естественную убыль  природного газа из-за уноса в растворенном виде в ситуациях без осложнений можно в первом приближении оценить формулой

,

где  увеличение газонасыщенного объема ПХГ в цикле;  число циклов эксплуатации.

3. В случае осложнений, состоящих в эксплуатации ПХГ с границей ГВК, близкой к замыкающей изогипсе купольного поднятия, унос газа вместе с водой может оказаться значительно большим, чем в предыдущем случае.

1. И.В.Зиновьев, С.А.Варягов, Н.К.Никитин, В.А.Гридин, С.В.Беленко. "Выделение зон Северо-Ставропольского ПХГ". Газовая промышленность, №2, 2003. С.70-73.

2. А.Ю.Намиот, М.М. Бондарева. Растворимость газов в воде под давлением.- М.: Гостоптехиздат. 1963. 145 с.

3. Лурье М.В. Механика подземного хранения газа в водоносных пластах. - М.: Нефть и газ. 2001. 350 с.

4 Дидковская А.С., Лурье М.В. Методика непрерывного мониторинга запасов газа в подземных газохранилищах. НТС "Транспорт и подземное хранение газа".- М.: Газпром, №6, 2002. С. 52-64.

5. Culberson O.L., McKetta J.J. Trans.AIME, vol.189, p.319,1950.

6. Culberson O.L., McKetta J.J. Trans.AIME, vol.192, p.223,1951.

7. M.R.Tek – Natural Gas Underground Storage: Inventory and Deliverability/ - PenWell Publishing Co., USA, 1996, 433 p.

(31) Тема 2006-2-4 Д Математическая модель станка-качалки.

Трифонов А. А., Жуков А. Е. Математическая модель станка-качалки с частотно-регулируемым электроприводом // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2006, № 2. С. 4 – 10.

УДК 519. 87

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?