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

Система вихідних рівнянь розв’язувалась при певних початкових і граничних умовах методом Фур’є. В результаті одержано характер розподілу тиску в області природного газу і азоту на кінець моменту часу t 

 

де k – коефіцієнт п’єзопровідності пористого середовища; 

a – безрозмірний коефіцієнт; 

Q – загальна продуктивність при відборі чи нагнітанні активного газу; 

Qа – загальна продуктивність при нагнітанні азоту. 

Змінна x міняється з кроком x, який знаходиться 

•в першому випадку (для області природного газу) 

 

•в другому випадку (для області азоту) l (t)

 

де N – число розбиття області (N = 10). 

Для встановлення загальних закономірностей процесу витиснення буферного газу азотом з пористого середовища проводилися розрахунки на основі розробленої нами методики. Оскільки для реального продуктивного горизонту ПСГ такі закономірності прослідковуються не досить чітко завдяки впливам побічних факторів, то дані розрахунки проводились для гіпотетичного ПСГ, продуктивний горизонт якого є однорідним, має форму правильного циліндра, на контурі якого рівномірно розміщені свердловини для нагнітання азоту, а в центрі розміщена укрупнена свердловина для відбору і закачки активного газу. Об’єм продуктивного горизонту і характеристики пористого середовища вибрано ідентичними параметрам Богородчанського ПСГ. 

Для проведення вказаних розрахунків розроблено програму розрахунків на алгоритмічній мові BASІC. Результати розрахунків показують, що найбільш характерною є залежність параметрів режиму від характеру роботи ПСГ. Розрахунки проводились для процесу нагнітання азоту з продуктивністю Qа, що була сталою в часі, при різних варіантах переміщення активного газу. Розглядались варіанти роботи ПСГ, коли при нагнітанні азоту відбувається відбір активного газу з продуктивностями меншою, рівною і більшою за продуктивність закачки Qа і при рівномірному в часі нагнітанні азоту активний газ не відбирається і не закачується; при рівномірному нагнітанні азоту через укрупнену свердловину в центрі продуктивного горизонту відбувається нагнітання активного газу з продуктивністю меншою, рівною і більшою за продуктивність нагнітання азоту. 

Розроблена методика і створене комп’ютерне забезпечення дозволяють не тільки проаналізувати характер газодинамічних процесів в продуктивному горизонті ПСГ, але й розрахувати темп нагнітання азоту (при відомому темпі відбору активного газу), при якому зона контакту газів досягне заданого положення (вибою експлуатаційних свердловин в центрі покладу) на кінець періоду відбору. Може бути реалізована задача в іншій постановці: знайти розміщення зони контакту природного газу і азоту в продуктивному горизонті на заданий момент часу при відомому темпі закачки азоту і відбору активного газу. Кожна з поставлених задач може бути реалізованою на основі розробленої методики способом перебору варіантів. 

Нами прораховано можливий техніко-економічний ефект при нагнітанні азоту в пласт І-ІІ горизонтів Опарського родовища. 

Економічна ефективність здійснення закачки в пласт інертних газів може бути визначена як різниця між вартістю додатково видобутого газу від впровадження технології і сумою капітальних і експлуатаційних затрат на здійснення нагнітання інертних газів і відбір природного газу. Техніко-економічна частина роботи має достатньо велику похибку розрахунків, так як не враховано багато величин, що мають імовірнісний характер, такі як затрати на ремонти тощо. Але важливим було питання існування економічного ефекту від впровадження технології заміни буферного природного газу на інертний. Як показали розрахунки, економічний ефект становить від 13, 5 до 21, 7 млн. грн. в залежності від варіанту розробки. Критерієм оптимальності вважався період заміни буферного об’єму газу азотом. 

 

 

1.Розв’язана важлива народногосподарська задача, яка дозволяє на основі аналізу техніко-економічних параметрів підземних сховищ газу України методами математичної статистики встановити, що при зростанні об’єму буферного газу в 5, 21 разів капіталовкладення зростають в 4, 16 рази, що свідчить про суттєвий вплив об’єму буферного газу на економіку підземного зберігання газу. 

2.Проведено аналіз світового використання інертних газів з метою витіснення вуглеводнів з продуктивних горизонтів. Подана загальна характеристика газових методів збільшення нафтогазоконденсатовіддачі пластів. На базі І-ІІ горизонтів Опарського родовища зроблено техніко-економічне обгрунтування нагнітання інертних газів. В результаті розрахунків одержана величина економічного ефекту, яка становить 21, 652 млн. грн. 

3.Побудовано математичну модель, що зв’язує затрати на створення ПСГ з його технологічними параметрами; реалізація моделі 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. 

4.Проведені експериментальні лабораторні дослідження процесу змішування газів в пористому середовищі показали, що інтенсивність процесу невисока; на основі обробки результатів досліджень одержано емпіричну формулу для визначення ефективного коефіцієнту процесу дифузії газів в пористому середовищі. 

5.Аналітичні дослідження процесу дифузії газів в пористому середовищі показали, що довжина зони змішування, визначена з врахуванням експериментально знайденого коефіцієнту ефективної дифузії за один цикл відбору газу не перевищує одного метра, що призведе до утворення суміші з об’ємом природного газу близько 0, 5 млн. м3, яку пропонується використати для опалення шляхом змішування її з природним газом на поверхні. 

6.Побудована математична модель і розроблена методика та програмне забезпечення розрахунку переміщення зони контакту газів в процесі відбору активного газу дозволяють прогнозувати