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: 57
Скачиваний: 0
Расчет продвижения подошвенной воды в хранилище (ловушку) при отборе газа
|
|
|
СО |
|
а |
|
> |
|
|
|
|
|
О1 |
|
|
а. |
Лк п0 |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
- |
|
|
, |
|
|
|
о р |
|
|||
Месяцы |
|
|
|
X |
< |
|
- |
|
|
« |
« |
а |
|
■g |
|
« 1П |
|
||
сутки |
|
1 |
к |
|
ки |
||||
|
<0 |
о |
|
|
£ |
см |
|
Ив |
|
|
О |
4, § |
N |
УК— |
|
3/мсут |
|||
|
су |
<3 |
< а |
|
|||||
|
О |
|
|
|
II |
|
|
|
|
м
<1
+ (М
|
СО |
с<5 |
=5 |
5 |
|
a |
tp |
Таблица 9
«*
СО
О
СЗ
<
1
а
II
а
Октябрь |
30 — 0 = 30 |
25,1 |
6,3 |
92,6 |
0,05 |
3,34 |
788 |
0,012 |
6,338 |
|
6,335 |
92,25 |
0,02 |
3,693 |
871 |
0,013 |
6,337 |
||||
|
|
|
||||||||
Ноябрь ............................. |
60 — 30 = 30 |
60,8 |
6,292 |
87,1 |
0,05 |
8,84 |
2085 |
0,044 |
6,293 |
|
Декабрь ......................... |
90 — 60 = 30 |
107 |
6,20 |
81,0 |
0,15 |
14,93 |
3530 |
0,084 |
6,209 |
|
Январь ............................. |
120 — 90 = 30 |
143 |
6,09 |
76,6 |
0,26 |
19,32 |
4550 |
0,121 |
6,087 |
|
Февраль ........................ |
150 —120 = 30 |
190 |
5,93 |
70,7 |
0,43 |
25,2 |
5940 |
0,157 |
5,930 |
|
Март................................. |
180 —150 = 30 |
227 |
5,74 |
66,6 |
0,65 |
29,28 |
6910 |
0,193 |
5,737 |
|
Апрель ............................ |
210 -180 = 30 |
250 |
5,53 |
65,0 |
0,95 |
30,85 |
7290 |
0,213 |
5,52 |
|
Май..................................... |
240 — 210 = 30 |
292 |
5,28 |
60,1 |
1,25 |
35,725 |
8440 |
0,236 |
5,284 |
Пр и меча ние. Здесь fK и 1нвремя конца и начала периода отбора соответственно.
Таблица 10
Продвижение подошвенной воды в хранилище (ловушку) при увеличенном в 2 раза темпе отбора газа
— А
Месяцы
сутки
Q, 10» м3
СФ |
|
|
о |
ат |
|
О |
||
|
||
сз |
р ', |
|
м |
ат |
сутки |
|
Z, |
Д |
?к, м3/ |
СФ СФ
5 ч
«5 <0
ОО
ЧН
CS
<3 а
Октябрь . . . |
30 — 0 |
= 30 |
50,2 |
6,323 |
88,35 ,0,035 |
7,59 |
1790 |
0,027 |
6,323 |
|
Ноябрь .... |
60 — 30 |
= 30 |
121,6 |
6,25 |
78,0 |
0,1 |
17,94 |
4230 |
0,09 |
6,23 |
Декабрь . . . |
90 — 60 |
= 30 |
214 |
6,08 |
64,9 |
0,26 |
31,02 |
7320 |
0,173 |
6.06 |
Январь .... |
120 — 90 |
= 30 |
286 |
5,8 |
55,7 |
0,60 |
40,19 |
9500 |
0,252 |
5,808 |
Если увеличить темп отбора газа в 2 раза и извлечь из хра нилища 251 млн. м3 газа, то подошвенная вода поднимется на 0,45 м. При отборе 286 млн. м3 газа в течение 120 суток уро вень подошвенной воды поднимется на 0,6 м, в то время как при
отборе того же количества газа в течение 240 суток уровень по дошвенной воды поднимется на 1,22 м.
Несомненный интерес представляет пример 4.
Пример 4. Определить изменение начального объема газо носной части пласта в связи с отбором газа и продвижением воды в хранилище при упругом режиме. Исходные данные для расчета взяты из примера 3. Кроме того, приняты коэффициент объем ного упругого расширения жидкости 0В = 4,55 . 10~5 1/ат; коэффициент объемного упругого расширения пород пласта |3С =
= 1,55 . 105 1/ат; время отбора газа, подлежащего извлечению для покрытия сезонных колебаний газопотребления, t = 210 сут
кам, Расчет ведется по формулам И. А. Парного, взятым из ра
боты |
[12]. |
|
|
Определим радиус воронки депрессии к моменту извлечения |
|||
всего |
объема хранящегося газа: |
|
|
|
|
R — )/ 4х/ + 7?02, |
|
где х — коэффициент |
пьезопроводности: |
||
|
к_ |
0,5 • 1,02 ■ 10~12 |
|
|
R = /4 • 2,03 -210- 0,864 • |
105 + 4 • 106 = 12,3 км. |
|
Определим среднее давление р в |
хранилище в этот же момент: |
||
|
|
|
=0 |
23
где
/^--1
, = л Д02Л |
Ло2___ _ |
— 1 |
+ -^- c |
|
|||||
|
m |
Uln-f- |
|
|
|
|
|
||
|
\ |
|
Ro |
|
|
|
|
|
|
|
|
151 |
, |
|
|
|
|
|
|
3,14 • 4 • IO6 |
• 20 |
-Г"1 |
|
-i |
95,945-12,3-10-5 =0,84, |
||||
|
|
|
|
||||||
6,35 • 106 |
2 • 2,3 • |
0,789 |
|||||||
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= QoT/>aT = |
250-io8-!__ = o 41 |
|
||||||
|
|
7>ГЙО |
|
|
95,945 • 6,35 • 10е |
U,a1' |
|
||
Подставим |
численные |
значения коэффициентов |
Лиф (/) |
||||||
в квадратное уравнение: |
|
|
|
|
|
||||
|
?2 4- (Л---- 1V — 1—0,41 |
|
|
||||||
|
6 |
\О,84 |
) |
5 |
0,84 |
|
|
||
Отсюда £ = 0,75; |
р = prg |
= 95,945 .0,75 = 71,8 |
ат. |
||||||
Определим |
изменение |
начального объема |
хранилища: |
||||||
|
у . |
_ 1 —Ф (0 _ 1 |
0Л1 _ л уд |
|
|
||||
|
|
|
I |
|
|
0,75 |
|
|
|
Qr = Qo V = 6,35 • |
106 • 0,79 = 5,01 • |
10е л3. |
|
||||||
По графику |
зависимости |
Q = Q(Z), построенному по струк |
|||||||
турной карте |
пластовой |
водонапорной системы, определим Z |
|||||||
(рис. 3): |
|
|
= 5,01 • 106 |
ж3, Zo = 14,45 м при Йо = |
|||||
Z — 12,9 м при йг |
|||||||||
= 6,35-106 .и3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продвижение подошвенной воды в хранилище |
|
||||||||
AZ = Zo — Z = 14,45 - 12,9 = 1,55 м. |
|
||||||||
Выясним влияние темпа отбора |
газа на продвижение подош |
||||||||
венной воды в хранилище при упругом режиме. Для этого темп отбора газа примем в 2 раза большим. Если количество извле каемого газа оставить прежним, то время на его отбор уменьшается в 2 раза. В нашем случае t = 105 суткам.
Выполняя расчет в указанном выше порядке, получим
R' = 8,8 км, А' = 0,486, <p(i) = 0,41, g' = 0,69.
Среднее давление в хранилище в конце периода отбора газа
р' — 66,2 ат.
Изменение начального объема хранилища
Г = 0,856; й' = 5,44 • 10е м9, Z' = 13,45 м.
24
Продвижение подошвенной воды
Д Z' = 1 м.
Отсюда видно, что увеличение темпа отбора газа в 2 раза уменьшило продвижение подошвенной воды в хранилище
в 1,55 раза.
Приведенные расчеты подтверждают, что и при упругом ре жиме с увеличением темпа отбора газа продвижение подошвенной
(или краевой) воды уменьшается.
Из примеров 3 и 4 также следует, что при эксплуатации под
земного хранилища газа в ловушках пластовых водонапорных систем продвижение подошвенной воды весьма мало.
Поэтому в дальнейших расчетах потребного количества сква жин, объема буферного газа и пр. мы исходим из газового ре
жима подземного хранилища газа. Темп падения давления по мере
отбора газа и число скважин будут в этом случае максимальными.
Небольшой фактический избыток в числе скважин, вызванный незначительным продвижением подошвенной воды и частичным восстановлением давления в хранилище газа, пойдет в запас
расчета. При необходимости величину продвижения краевой или подошвенной воды всегда можно рассчитать по одной из ме тодик, изложенных в [12, 14, 15].
Некоторые зарубежные авторы делают не совсем правильные выводы о преимуществах подземных хранилищ газа в ловушках пластовых водонапорных систем. Так, И. И. Гардеску пишет
[16], что давление отбираемого газа не меняется и не зависит от дебита из-за эффекта упругого расширения воды и материала пород коллектора. Поэтому даже в конце периода отбора газа в хранилище сохраняется высокое давление.
Приведенные выше расчеты показали, что при весьма высоком темпе отбора газа продвижение воды в ловушку за короткое время отбора газа мало, давление газа в хранилище не посто янно — оно значительно меняется в зависимости от темпа отбора газа.
6.ПРИБЛИЖЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О ВЫТЕСНЕНИИ ВОДЫ ГАЗОМ ИЗ НЕОДНОРОДНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПЛАСТА
Постановка задачи: имеется горизонтальный водоносный
пласт, |
разрез которого вертикальной |
плоскостью показан |
|
на рис. 8. Ось X направим вдоль пласта по его кровле, ось |
Z — |
||
вниз |
вдоль галереи нагнетания газа. |
Примем давление |
газа |
на галерее нагнетания одинаковым по мощности пласта, на га
лерее стока — распределенным |
по |
гидростатическому |
закону. |
||
Проницаемость песчаника вдоль оси |
X обозначим кг, вдоль осп |
||||
Z — кв, пористость т, |
мощность |
пласта h, расстояние |
между |
||
галереями нагнетания и |
стока |
L. |
Коэффициенты динамической |
||
25
вязкости: воды цв, газа р,г = 0. На кровле пласта (Z = 0) в про цессе вытеснения поддерживается постоянство депрессии, рав ное ря — Рг — const (т. е. рн = const, рг = const). Определить расход закачиваемого газа как функцию времени, общее коли чество закачанного газа в момент прорыва газа в галерею стока,
а также движение границы раздела газ — вода во времени. Кровлю и подошву пласта примем непроницаемыми, движение
жидкости — подчиняющимся закону Дарси. Используем метод последовательной смены стационарных состояний для полосок малой толщины.
Рис. 8. Схематический разрез горизонтального пласта вертикальной пло скостью.
L_ длина пласта; h — мощность пласта; Рн — давление на контуре нагнетания; Рг —
давление на контуре стока; АА' — положение границы раздела газ — вода в данный момент.
Рассмотрим движение точки В, находящейся на границе раз
дела газ — вода А А' и лежащей в полоске, параллельной |
кровле |
|||
и отстоящей от нее на расстоянии Z. Напишем выражение ско |
||||
рости для В, исходя из |
закона |
Дарси |
|
|
|
dx |
кг [рн— (рг+ Ув %)] |
(27) |
|
|
dt |
цв |
L—х |
|
|
|
|||
Из уравнения (27) путем несложных преобразований после |
||||
интегрирования |
от 0 до |
t и от 0 до х получим |
|
|
кг/\р |
£2 — (L—х)2 + Мв /* Zdt , кр = ра— Рг. |
(28) |
||
2 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим |
теперь полоску, |
проходящую в данный |
момент |
|
через точку В вертикально, параллельно оси Z на расстоянии х
от галереи |
нагнетания. |
скорости для |
точки В в |
этой |
полоске: |
|||
Напишем выражение |
||||||||
|
т dz _ |
кв |
{рн— [Рн~1~ Yb |
Z) |
^t]} |
|
(29) |
|
|
dt |
рв |
h—Z |
|
|
’ |
|
' ' |
Произведя интегрирование от 0 до |
t и |
от |
0 |
до Z, |
получим |
|||
h2-(h-Zy=_k^ |
|
kB^ BZdt^hyp_ |
Г fl dt |
(зо) |
||||
2 |
тцв |
т гацв ./ |
тцв J |
1 |
|
|||
|
|
|
О |
|
о |
|
|
|
26
