Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Дослідження дифузійних і газодинамічних процесів у ПСГ при фільтрації природного газу і азоту

Предмет: 
Тип роботи: 
Автореферат
К-сть сторінок: 
26
Мова: 
Українська
Оцінка: 

основною задачею вирішення проблеми заміни буферного газу азотом є задача про змішування газів в пористому середовищі. Задача такого плану може бути вирішена тільки на основі експериментальних досліджень, оскільки необхідно визначити коефіцієнт дифузійного перемішування газів. Одержані експериментальні дані слід адаптувати до умов реальних підземних сховищ газу і на цій основі реалізувати технологію заміни буферного газу азотом. 

Нами створена експериментальна установка, за допомогою якої проводились дослідження процесу змішування газів в пористому середовищі з метою визначення коефіцієнту дифузії. 
Результати проведених експериментальних досліджень дозволили одержати емпіричну залежність для визначення коефіцієнту дифузії, як функції проникливості породи, тиску і температури середовища. Для побудови вказаної емпіричної залежності використана методика раціонального планування експерименту. Незалежними параметрами вважались проникливість k, тиск P і температура T. Четвертий параметр вважався сталим C. Функцією-відгуком вважався коефіцієнт дифузії газів, чисельно визначений в результаті експериментів. Побудова статистичних залежностей функції-відгуку від параметрів проводилась на основі методу найменших квадратів на п’яти рівнях. 
Загальний вид функції D = F (k, P, T) буде 
 
D =  k0, 475 p-0, 018 T0, 48. (5)
 
Визначивши середнє значення коефіцієнту для умов досліду, одержали формулу 
 
D = 1, 210-14 k0, 475 p-0, 018 T0, 48, м2/с. (6)
 
Середньоквадратична похибка складає 1, 451110-19, а коефіцієнт варіації – 0, 0121 (1, 21%). В одержаній формулі проникливість k слід підставляти в дарсі, тиск – в МПа, температуру – в К. 
Розрахунки коефіцієнта дифузії, проведені на основі одержаної формули показують, що в залежності від умов (тиску і температури) значення коефіцієнту дифузії змінюється мало. Так, при зміні температури в діапазоні 280 – 320 К значення коефіцієнту дифузії зростає на 6, 62%, а при зміні тиску від 3 до 12 МПа – зменшується на 2, 52%. Отже для конкретного продуктивного горизонту коефіцієнт дифузії слід визначати на основі середньої проникливості пористого середовища і можна вважати постійним в часі. 
Крім експериментальних досліджень, проводились аналітичні розрахунки дифузійного перемішування газів в зоні контакту з метою визначення об’єму перемішування азоту і природного газу. 
Середнє значення концентрації кожного з компонентів по довжині зони змішування не залежить від часу і на кожен момент часу має стале значення Cсер = 0, 5. Очевидно, що середня по довжині зони змішування концентрація може бути знайдена із співвідношення 
 
Ми одержали формулу для довжини зони змішування L у вигляді 
 
За результатами розрахунків, довжина суміші за період циклу відбору не перевищує 1 м, що дозволяє вважати тиск постійним по довжині суміші і залежним тільки від часу періоду відбору t. Очевидно, що з плином часу довжина зони суміші зростає. Характер залежності довжини суміші від часу визначається рівнянням (8) Закон зростання довжини суміші в часі близький до параболічного. Якщо вважати, що тиск в сховищі в період закачки зростатиме по кривій, що дзеркально відображає його зменшення в період відбору, то можна встановити, що характер зміни довжини суміші за період закачки буде ідентичний періоду відбору. Отже, за період закачки довжина зони суміші зростатиме на величину до 1 м. 
Вважаючи, що концентрації кожного з компонентів на всій довжині суміші в кожен момент часу однакові і рівні 0, 5, визначили кількість природного газу і кількість азоту в суміші на кінець періоду відбору. При цьому результат отримали у відносних одиницях. Для природного газу відносну його кількість визначили по відношенню до максимальної ємності сховища, а для азоту – до об’єму буферного газу. 
Відносні кількості природного газу і азоту в суміші 
 
де R – радіус контуру продуктивного горизонту; h – потужність пласта; W – об’єм порового простору. 
Для умов Богородчанського ПСГ, поровий об’єм продуктивного горизонту якого складає 30, 66 млн. м3, за залежностями (9) одержимо 
 
Vг = 1, 310-4; Vа = 2, 9610-4.
 
Як визначено нами в результаті розрахунку оптимальних параметрів ПСГ, в залежності від вартості газу оптимальний об’єм буферного газу в ПСГ складає 13 – 21% від загальної ємності сховища. Якщо вважати цей газ незворотніми втратами, спрямованими на підтримання необхідного пластового тиску, то при заміні буферного газу інертним азотом ці втрати за один цикл відбору зменшаться до 0, 013%, тобто майже в 1000 разів. Крім того, слід відмітити, що суміш газу з азотом, що утворилась в пласті, можна (і доцільно) використовувати в кінці періоду відбору з метою опалення. Така суміш має меншу питому теплоту згорання, яку можна збільшити змішуючи з чистим природним газом на поверхні. Досвід використання азотованого природного газу за рубежем загальновідомий (наприклад, в Польщі). 
Другий показник (Vа) характеризує витрату азоту за один цикл відбору. Як видно з розрахунків, вони складають близько 0, 03% від об’єму закачаного азоту. Якщо для умов Богородчанського ПСГ необхідний об’єм закачки азоту (який рівний об’єму буферного газу) складає 1568 млн. м3, то щорічний об’єм його дозакачки, пов’язаний з сумішоутворенням і використанням суміші, складе 0, 464 млн. м3. 
В четвертому розділі проведені дослідження газодинамічних процесів в продуктивному горизонті при витисненні буферного об’єму газу азотом. Проведені дослідження
Фото Капча