Файл: Подземное хранение газа (вопросы теории, практики и экономики) А. И. Ширковский. 1960- 4 Мб.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 50
Скачиваний: 0
Для расчета составим вспомогательную табл. 2.
|
|
Таблица 2 |
|
Значения /, |
т и Q |
t, |
т |
Q |
сутки |
||
0 |
0 |
0,0531 |
63,3 |
0,03 |
0,0718 |
126,6 |
0,06 |
0,0905 |
189,9 |
0,09 |
0,109 |
Расчет произведем по формуле (24):
0,03 —1,157 + (—1,845) 0,037 + 0,092 (1 + 0,158) (1 —0,152) + 1 - ±0,03 —1,158 (^-+(-4,845)-1,158 °^833_-
. 1,158 (0,0531 + 0,0718) '
+2 • 0,037
1 |
оочГ |
1 1го |
0,0718 |
, Q/_. , , _о |
0,092 • 0,833 1 |
= 0,0127, |
1 - у 0,03 —1,1о8 |
|
+ (-1,845)^1,158 |
—------- |
|
||
|
|
Qi = 0,037 + 0,0127 = 0,0497. |
|
|||
Полученное |
значение |
Qi принимаем в дальнейших расчетах |
||||
за Qo. |
Результаты |
вычислений приведены в табл. |
3. |
|||
Таблица 3
Основные данные, характеризующие процесс создания хранилища в течение II фазы неустановившейся фильтрации при упругом режиме
tt |
ДЙ |
Й |
йг, |
Z, |
Z |
Fm, |
F |
Рг, |
сутки |
|
|
106 м3 |
м |
|
104 м3 |
|
апга |
0 |
0 |
0,037 |
2,09 |
8,35 |
0,152 |
52,0 |
0,417 |
86,0 |
63,3 |
0 0127 |
0,0497 |
2,805 |
9,6 |
0,174 |
57,5 |
0,463 |
86,7 |
126,6 |
0,01268 |
0,0624 |
3,52 |
10,8 |
0,197 |
64,5 |
0,518 |
87,15 |
189,9 |
0,01266 |
0,0750 |
4,23 |
11 8 |
0.215 |
71,0 |
0,571 |
87,50 |
На |
рис. 4 приведены кривые |
зависимостей рг |
— p^t), |
Z — |
||||
— Z(t) |
и Q = Q( t). |
|
|
|
|
|
|
|
Из данных табл. 3 и рис. 4 видно, что в течение II фазы давле ние в созданной области газоносности изменяется незначительно.
12
3. ЗАКАЧКА ГАЗА В КУПОЛЬНУЮ ЧАСТЬ (ЛОВУШКУ) ВОДОНАПОРНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВЫТЕСНЕНИИ ВОДЫ НА ПОВЕРХНОСТЬ ЗЕМЛИ
Рассмотрим пластовую водонапорную систему, изображенную схематично на рис. 5. Весь пласт заполнен жидкостью. Требуется создать подземное хранилище газа в центральной верхней части
Рис. |
5. Схема |
пластовой водонапорной |
системы. |
|
|
1 — нагнетательные |
скважины; |
2 — разгрузочные |
скважины; |
3 — изогипсы; |
i — не-, |
проницаемая кровля пласта; КС — контур стока; |
КН — контур нагнетания; |
Rg — ра |
|||
диус батареи нагнетательных скважин (Rg = Ro); |
Н — высота ловушки; h — мощность |
||||
водоносного пласта; АВ — наинизший возможный уровень положения условной поверх ности раздела газ — вода.
водонапорного пласта, имеющего куполообразное поднятие. Для этого надо закачать газ в центральную часть купола и вытеснить из нее воду в специально пробуренные скважины, которые мы назовем разгрузочными. Они располагаются в виде кольцевой
батареи |
вдоль окружности радиуса RK.C. Жидкость |
вытесняют |
до тех |
пор, пока поверхность контакта газ — вода |
не займет |
положение АВ. Дальнейшее вытеснение нерационально, так как газ будет выходить за пределы ловушки и растекаться по пласту.
Задача ставится следующим образом. Известны форма и раз
меры водонапорной системы, параметры пласта и свойства на
13
сыщающих систему жидкостей и газа, граничные условия на кон турах нагнетания и стока.
Определить, как изменяются во времени давление в хра нилище, объем порового пространства хранилища, созданная мощность газоносности и суммарное количество закачанного газа.
Назовем контуром нагнетания окружность, на которой
расположены нагнетательные скважины, а контуром стока окруж ность, вдоль которой находятся разгрузочные скважины. В рас сматриваемых условиях движение воды в области, ограниченной контурами нагнетания и стока, можно рассматривать как ради альное. Ввиду небольших размеров упомянутой области упругость воды и пористой среды можно не учитывать и интересующую нас задачу рассматривать как фильтрацию несжимаемой жидкости в недеформируемом пласте.
Обозначим (рис. 5) — объем порового пространства газо носной части пласта; F = F(Z) — площадь газо-водяного кон
такта; р? — давление в газоносной части пласта в данный момент; t — время, прошедшее с начала закачки газа; Z — понижение уровня воды, отсчитываемое от наивысшей точки кровли; т —
пористость газоносной части пласта; FK — площадь газо-водя ного контакта'при Z — Н; Ro — средний радиус отступления воды в положение АВ; RK. с — радиус контура стока воды; h —
среднюю мощность водоносной части пласта между контурами, описанными радиусами 7?о и 7?к. с! Цв — динамический коэффициент вязкости воды; к — коэффициент проницаемости; рК. с — давление на контуре стока воды; ув — удельный вес воды; Н — высоту ловушки; 7?с — радиус разгрузочной скважины.
Для решения задачи воспользуемся методом последователь ных приближений. Порядок вычислений при этом следующий.
Задаемся небольшим |
отрезком |
времени |
Л t = tK — ta (где |
tK и tu — время конца |
и начала |
отрезка) |
и объемом порового |
пространства газоносной части пласта Qr к концу отрезка вре мени tK. По формуле
'к
f QrPoidt 4- ри QH
находим давление в газоносной части пласта к концу отрезка времени 11{; ра, йн — давление и объем порового пространства
области газоносности в начале отрезка времени ta. По графику зависимости Q = Q(Z) (рис. 3), построенному на основе струк
турной карты ловушки, определяем мощность |
газоносности ZK |
||
к концу |
отрезка времени tK и Ьр = рг Д- ув |
(Н — ZK) — рк. с. |
|
тт |
у |
2nkh Д рп |
- |
По |
формуле qK —------ -—у„ - —находим |
суммарный дебит |
|
, {нкпс — ибп)
14
жидкости, вытесняемой к концу отрезка времени tK через все разгрузочные скважины. Далее определяем изменение объема порового пространства газоносной части пласта Ай за отрезок времени A t. При этом считаем, что в пределах небольшого отрез ка времени A t средний расход жидкости равен среднеарифмети ческому значению в начале и конце отрезка:
АЙ = ^н + ?к)-А/.
Новое значение объема порового пространства йг' = QH AQ.
Расчет повторяем в описанном выше порядке до тех пор, пока
принятое значение йг и полученное |
Q/ |
не будут равны или |
|||
отличаться на |
величину, допускаемую точностью расчета. |
Далее |
|||
задаемся следующим |
значением A t и |
йг |
и повторяем |
расчет |
|
в том же порядке, принимая ранее полученные значения рг |
и йг |
||||
за начальные |
QH и ра. |
|
скважины жидкость |
||
Вытесняя |
газом |
через разгрузочные |
|||
из ловушки, можно создавать подземное хранилище при различ
ных граничных условиях на контурах нагнетания. В общем случае
qr - qc(t).
Это означает, что известен расход закачиваемого газа в ло вушку при создании хранилища.
Граничное условие на контуре стока
Рк.с = const.
Постоянное давление на контуре стока обусловлено тем, что при сравнительно небольших колебаниях дебитов вода, вытес
няемая газом, будет свободно |
переливаться через |
устье раз |
|
грузочных скважин. |
части |
пластовой водонапорной |
|
Пример 2. В купольной |
|||
системы вытеснением жидкости |
через |
разгрузочные |
скважины |
создается хранилище, при этом расход закачиваемого газа из вестен. Требуется рассчитать создание хранилища. Схема пла
стовой водонапорной системы изображена на рис. 5. По струк
турной |
карте |
ловушки |
построены |
зависимости |
Q = Q(Z), |
Fm — Fm(Z') |
(рис. 3). |
|
|
|
|
Определить, как изменяются во времени давление в газоносной |
|||||
части |
пласта |
рг = pr(t), |
созданная |
мощность |
газоносности |
Z = Z(i), объем газоносной части пласта йг = Qr(f). |
|||||
Для расчета приняты следующие исходные данные. |
|||||
|
Пористость пласта т . . . ............................................. |
0,2 |
|||
|
Коэффициент проницаемости к, дарси .................... |
1,5 |
|||
|
Динамический коэффициент вязкости воды р.в, |
1 |
|||
|
сантипуазы............................. ................................... |
||||
15
Мощность пласта h, м...................................................... |
|
20 |
|||
Давление на контуре стока рк. с, ата..................... |
. . |
60 |
|||
» |
» |
» |
области питания рк, ата |
60 |
|
Радиус контура стока |
RK. с, м..................................... |
|
3000 |
||
Удельный вес воды ув, кг/м3........................................ |
|
1000 |
|||
Высота ловушки Н, м..................................................... |
|
55 |
|||
Радиус разгрузочной скважины Rc, м.................... |
|
0,1 |
|||
Средний радиус отступления воды, принимаемый |
500 |
||||
постоянным1, R0 = Rq, м......................................... |
qr, |
||||
Постоянный |
расход |
закачиваемого газа |
Ю’ |
||
мР/сутки............................................................................... |
|
|
|||
Радиус контура области питания RK, км................ |
|
19,47 |
|||
Количество разгрузочных скважин п' .......................... |
|
40 |
|||
|
» |
нагнетательных скважин zij.................... |
|
20 |
|
Вычислим значение |
Ло: |
|
|
|
|
|
|||||
|
о — |
|
2л khrT |
|
|
_ 2 • |
3,14 • 1,5 • 2000 • 40 • 0,864 • 10’ |
|
|||
|
|
д2п' _ В2п' \ |
— |
2,3 • |
33,5 • 10’ |
|
|
||||
|
|
цв 1п |
‘к,с |
б |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
= 845 м31сутки ат. |
|
|
|
|||
Результаты вычислений, выполненные в указанном выше |
|||||||||||
порядке, |
приведены в табл. 4. |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
|
Основные данные, характеризующие создание хранилища газа |
||||||||||
|
|
вытеснением воды через разгрузочные скважины |
|
|
|||||||
гк |
---— |
|
йг, |
|
|
Z, |
Д Р> |
А, |
<7к, |
ДЙ, |
йг', |
= Д t, |
|
ата |
|
м3/сут |
103 м?/сут |
||||||
|
10’ м* |
|
м |
ат |
10’ *М |
10’ *м |
|||||
сутки |
|
|
|
|
|
|
ки ат |
ки |
|
|
|
60 — |
0 = |
60 |
0,84 |
71,50 |
|
5,35 |
16,56 |
845 |
13,900 |
0,84 |
0,84 |
120— 60 = |
60 |
1,675 |
71,65 |
|
7,45 |
16,41 |
845 |
13,860 |
0,834 |
1,674 |
|
180 — 120 = 60 |
2,507 |
71,80 |
|
9,05 |
16,39 |
845 |
13,830 |
0,831 |
2,505 |
||
240 — 180 = |
60 |
3,336 |
71,92 |
10,5 |
16,37 |
845 |
13,820 |
0,830 |
3,335 |
||
300 — 240 = |
60 |
4,16 |
72,02 |
11,7 |
16,35 |
845 |
13,810 |
0,828 |
4,163 |
||
360 — 300 = |
60 |
4,99 |
72,12 |
12,9 |
16,33 |
845 |
13,800 |
0,827 |
4,99 |
||
По данным табл. 4 построены кривые зависимостей pv = рг( t)
и Z = Z(t), приведенные на рис. 6.
Как следует из расчета, если хранилище газа создается вы теснением жидкости через разгрузочные скважины, то при посто
янном расходе |
закачиваемого |
газа темп создания хранилища |
|
(с?йр\ |
примерно |
постоянен. |
|
1 |
Если необходимо, можно вести |
расчет и при переменном радиусе от |
|
ступления воды, так как R = R(Z) можно построить по структурной карте ловушки.
16
Расчет создания |
хранилища газа при из |
|
ложенных |
выше исходных |
данных можно произвести также |
по формуле |
[1] |
|
|
AQ = Ат |
(25) |
где
FmdZ,
_ йр |
ГГ |
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
~ Йк ’ |
|
~Н ’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
Ув Н |
7о = |
|
|
|
|
|
|
|
|
= —— , |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Рк. с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2л khpK рг |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(ЯкПс--«2п) ’■ |
|
Рис- 6. |
Кривые |
зависимостей |
||||||
ца in v |
кс----- |
5-L |
|
|||||||
|
|
|
|
|
1 — РГ=РГ(О; |
2— z=z(i). |
||||
п — число разгрузочных скважин, |
— = Т, |
т = |
1 |
, Q — f qvpA^dt, |
||||||
|
|
|
|
|
?0 |
|
|
о |
|
|
Q — ЦгРлт! ПРИ постоянном темпе закачки газа |
(ср — const), |
|||||||||
|
Рг йг — Ди йн |
|
QPar + Рн йн |
Рг |
~ Рг- |
(26) |
||||
|
|
Рат |
|
|
Ph. с |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для расчета |
по |
формуле |
(25) |
исходные |
данные |
возьмем |
||||
из предыдущего примера при |
t = 60 суткам; QH — 0,84 . 10е м3; |
|||||||||
рп = 71,5 ата; |
Za = 5,35 |
м; |
Fm = 32 |
. 104 л* 2; |
QK = |
|||||
= 56,5 . 106 |
л€3; |
FK = 6,16 . |
10® |
ji2. |
необходимые |
для |
расчета, |
|||
Подсчитаем |
другие величины, |
|||||||||
а также составим вспомогательную табл. 5. |
|
|
|
|||||||
а = |
1000 ■ 55 |
0,092, |
Pi |
55 |
56,5 • 10в |
|
0,833, |
|
||
|
*60-10 |
|
|
• 6,16 • 10в. о,2: |
|
|
||||
2 Заказ 1921. |
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
гос. |
публичная |
|
|
|
|
|
|
|
||
НАУЧН-ТЕХНИЧЕСНАЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
БИБЛИОТЕКА СССР
