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

 

 

1.Гораль Л.Т. Оптимізація режиму експлуатації підземних газосховищ // Нафтова і газова промисловість. 1997. – №4. – С. 29-31. 

2.Гораль Л.Т. Необхідність дослідження витіснення природних газів інертними // Нафтова і газова промисловість. 1996. – №4. – С. 51-52. 

3.Гораль Л.Т. Експериментальні дослідження процесу змішування газів в пористому середовищі // Нафтова і газова промисловість. 1998. – №6. – С. 56. 

4.Гораль Л.Т., Гімер Р.Ф., Андріїшин М.П. Розрахунок коефіцієнта п’єзопровідності по картах ізобар // Нафтова і газова промисловість. 1992. – №2. – С. 

5.Гораль Л.Т. Моделювання процесу взаємодії природного і інертного газів при їх сумісній фільтрації // Матеріали науково-практичної конференції “Шляхи підвищення якості підготовки спеціалістів для будівництва систем трубопровідного транспорту” – Івано-Франківськ. – 1998. С. 42. 

6.Гораль Л.Т. Кореляційний аналіз впливу параметрів ПСГ на їх економічні показники // Матеріали науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу університету нафти і газу – Івано-Франківськ. – 1998. 

7.Гораль Л. Т., Андріїшин М. П. Дослідження процесу взаємодії природного і інертного газів при їх фільтрації в пористому середовищі // Матеріали науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу інституту нафти і газу. Івано-Франківськ. – 1994. С. 83-84. 

8.Гораль Л.Т., Гимер Р.Ф. Про можливість збільшення газовіддачі виснажених покладів шляхом витіснення димогарними газами // Матеріали науково-методичної конференції “Стан, проблеми і перспективи розвитку нафтогазового комплексу Західного регіону України”, Львів. – 1995. С. 96. 

 

Проведено наукові дослідження газодинамічних і дифузійних процесів в пористому середовищі з метою заміни буферного об’єму газу інертним. Дана статистична оцінка впливу об’єму буферного газу на економічні показники підземного сховища газу. Реалізація математичної моделі що зв’язує затрати на створення ПСГ з його технологічними параметрами, методом пошуку екстремуму дозволила встановити, що оптимальний об’єм буферного газу з точки зору мінімуму приведених затрат на створення і експлуатацію сховища залежить від ціни буферного газу і коливається в межах 13 – 21% від повного об’єму газу. На основі обробки результатів проведених лабораторних досліджень змішування газів в пористому середовищі одержано емпіричну формулу для визначення ефективного коефіцієнту процесу дифузії газів в пористому середовищі. Побудована математична модель і розроблена методика та програмне забезпечення розрахунку переміщення зони контакту газів в процесі відбору активного газу дозволяють прогнозувати час періоду відбору і темп нагнітання азоту при відомому темпі відбору. 

Ключові слова та вирази: підземні сховища газу, буферний об’єм, фільтрація, дифузія, газодинамічні процеси. 

 

Проведено научные исследования газодинамических и диффузионных процессов в пористой среде с целью замещения буферного объема газа инертным. Дана статистическая оценка влияния объема буферного газа не экономические показатели подземного хранилища газа. Реализация математической модели, которая связывает затраты на создание ПХГ с его технологическими параметрами методом нахождения экстремума, позволила установить, что оптимальный объем буферного газа, с точки зрения минимума приведенных затрат на создание и єэксплуатацию хранилища, зависит от цены буферного газа и колеблется в пределах 13- 21% от полного объема газа. На основе обработки результатов проведенных лабораторных исследований смешивания газов в пористой среде получено эмпирическую формулу для определения эффективного коэффициента процесса диффузии газов в пористой среде. Построенная математическая модель и разработанная методика и программное обеспечение расчета перемещения зоны контакта газов в процессе отбора активного газа позволяют прогнозировать время периода отбора и темп закачки азота при известном темпе отбора. 

Ключевые слова и выражения: подземные хранилища газа, буферный объем, фильтрация, диффузия, газодинамические процессы. 

 

Dissertation for the Candidate of Technical Sciences degree in the speciality 05. 15. 13 – oil and gas pipelines, bases, and storage facilities – Ivano-Frankivsk State Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, 1999. 

A scientific research of gasodynamic and diffusion processes in porous medium has been carried out aiming at exchanging buffer gas volume by inert gas volume influence (effect) upon economic parameters of underground gas (UGS) storage has also been made. Realisation of the mathematical model, which its technological parameters, using the extremum search method lead to a conclusion that optimum buffer gas volume depends on the price of buffer gas and is within the limits of 13-21% of the full volume gas. 

In case buffer volume is looked upon as non-reversible loses of natural gas, then the decrease of buffer gas volume will result in considerable improvement of economic parameters of gas storage. But the decrease of the volume leads to the decrease for the worse the selecting conditions of active gas. Therefore it is advisable not to reduce buffer gas quantitatively but to replace it by some other substitute, economically justified. 

However, from the point of view of the buffer gas storage technology the replacement of buffer gas by nitrogen requires solution of a number of technical and technological problems, connected with joint filtration of natural gas and nitrogen in porous medium. That is why the solution of the problem of replacing buffer gas by nitrogen lies in solving the task of mixing gases in porous medium. The task has been solved on the basis of experimental research, aiming at determining the mixing character of gases in porous medium. And the way this process is influenced by the porous medium characteristics, it’s pressure and temperature. 

On the bases of the processed results an empirical formula has been obtained to determine the efficiency of gases diffusion in porous medium. 

Calculations of the diffusion efficiency made on the basis of this formula show insignificant changes in it under the influence of temperature and pressure. It is appropriate to determine the diffusion efficiency for a given producing horizon on the basis of average permeability of porous medium. It can be considered constant in time. 

To create (build up) the empirical dependence, mentioned above method of rational planning of experiment has been used. Construction of statistic dependencies of the function was carried out on the basis of the least square method on five levels. 

To work out the technology of displacement of buffer gas by nitrogen research must be carried out to investigate the process of transfusion of contact zone of gases in the producing horizon as well as the character of pressure compression in porous medium in the filtration zone of natural gas and nitrogen. 

The created mathematical model, the method and software of calculated transfusion of contact zone of gases when collecting active gas allow to predict the time of collecting and the rate of nitrogen injecting when the collecting rate is known. 

These investigations aimed at defining the character of gas mixing zone transfusion in porous medium, time of the process and distribution of pressures on the producing horizon area and in time. 

Key words and phrases: underground gas storages, buffer volume, filtration, diffusion, gasodynamic processes.