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: 62
Скачиваний: 0
темпом отбора газа, различиями в строении пластовой водонапор ной системы и в параметрах пласта. Чем больше проницаемость пласта, меньше его размеры (ближе выходы на дневную поверх ность), тем значительнее уменьшается начальный объем храни
лища.
Важно также отметить, что уменьшение объема порового пространства даже на 40% вызывает сравнительно небольшой подъем подошвенной воды, так как хранилища имеют вид пологих куполов. Например, изменение объема порового пространства
,(6,35-5,01) 100-10”
врассмотренном теоретическом примере 4 на ------- 635 Л0”--------=
=21,1% привело к подъему подошвенной воды на 1,55 м
/1^5_100_ 0Л '\ 14,45 /
Чем меньше углы падения выбранной структуры при одина ковом уменьшении объема порового пространства во время отбора газа, тем меньше абсолютная величина подъема подошвенной воды.
В заключение можно сделать следующие выводы: 1) при со здании подземных хранилищ газа в куполообразных ловушках пластовых водонапорных систем в условиях упругого режима изменение давления при закачке газа можно рассчитывать с удо влетворительной степенью точности по формуле (10); 2) при отборе газа из хранилища продвижение подошвенной воды мало, так что все расчеты вполне возможно вести по газовому режиму; 3) лишь в единичных случаях (высокие значения коэффициента проницаемости, малые размеры пластовой водонапорной системы, обилие трещин) следует учитывать изменение объема порового пространства.
5. СРАВНЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ И ОПЫТНЫХ ДАННЫХ ПО ВЫТЕСНЕНИЮ ВОДЫ ГАЗОМ ИЗ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПЛАСТА
Опыты Л. К. Мамедова [22 ].
Физические характеристики образцов и данные вычислений
по формуле (31) при Z = 0, х = L приведены в табл. 18.
Интересно отметить, что подсчитанные по формуле (31), зна
менатель которой умножен на 4Ар (32), значения времен про рыва газа t' и фактические различаются не весьма существенно:
Из этого следует, что время прорыва газа в галерею стока
пропорционально не Ар, а С Ар2, |
где С — некоторый постоянный |
коэффициент, в нашем случае равный 4. |
|
Опыты С. X о л м г р е и а |
[23]. |
Они ценны тем, что дают возможность построить по формуле
(31) и сравнить с фактическим положение границы раздела почти
во время прорыва газа в естественных образцах.
43
Физические
|
№ эксперимента |
Проницаемость к, дарси |
Абсолютная по ристость т0, % |
Таблица 18
характеристики образцов в опытах Л. К. Мамедова
|
Диаметробраз ,цаИ1.Л |
< § |
Времяпрорыва газаф(/), мин. |
связанной% во отдыобъемапор |
Длинаобразца L,см |
Эффективнаяпо ристостьтэ, % |
t$,часы |
•хО |
|
'tчасы, |
|||||||
|
£ |
|
|
|
|
|
о |
|
I |
|
|
|
|
|
о |
|
ва,: |
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
J е |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1,8 |
32,34 |
41,3 |
1 |
60 |
20 |
163 |
25,85 |
1 |
1,18 |
18 |
2 |
1,65 |
33,67 |
39,2 |
1,5 |
32 |
15,55 |
159 |
28,4 |
0,534 |
0,596 |
11 6 |
3 |
1,35 |
33,31 |
39,2 |
о |
15 |
19,1 |
159 |
26,93 |
0,25 |
0,379 |
52 |
4 |
1,37 |
34,3 |
39,2 |
3 |
13 |
27,8 |
159 |
24,75 |
0,217 |
0,156 |
28 |
5 |
2,4 |
34,6 |
31,6 |
1 |
50 |
20,9 |
200 |
27,4 |
0,833 |
1,4 |
+68 |
6 |
2,5 |
34,4 |
39.2 |
1,5 |
28 |
16,31 |
160 |
28,8 |
0,467 |
0,405 |
—13 |
7 |
2,8 |
35,28 |
38,6 |
2 |
13 |
20,5 |
180 |
24,86 |
0,217 |
0,222 |
+ 2,3 |
8 |
2,46 |
34,88 |
38,6 |
3 |
12 |
18,25 |
175 |
28,5 |
0,2 |
0,121 |
38 |
9 |
3,8 |
36,3 |
38,6 |
1 |
25 |
16,4 |
176,5 |
30,35 |
0,417 |
0,777 |
+86 |
10 |
4 |
35,1 |
41,0 |
1,5 |
10 |
17,63 |
173 |
28,9 |
0,1665 |
0,297 |
+78 |
И |
3,9 |
36,27 |
41,0 |
2 |
8 |
23,9 |
173 |
27,6 |
0,133 |
0,163 |
+22 |
12 |
4,0 |
36,6 |
39,2 |
3 |
7 |
15,8 |
160.5 |
30,8 |
0,1164 |
0,0675 |
42 |
13 |
7,1 |
32,1 |
39,5 |
1 |
18 |
12,1 |
160 |
28,2 |
0,3 |
0,312 |
+4 |
14 |
7,0 |
31,95 |
39,4 |
1,5 |
8 |
14,2 |
158 |
27,4 |
0,133 |
0,134 |
+ 0,7 |
15 |
6,9 |
33,3 |
39,4 |
2 |
6 |
16,8 |
158 |
27,7 |
0,1 |
0,0775 |
22 |
16 |
7,0 |
31,8 |
39,5 |
3 |
5 |
18,1 |
160 |
26,0 |
0,0833 |
0,0327 |
— 61 |
17 |
9,7 |
37,65 |
39,5 |
1 |
10 |
10,7 |
160 |
33,62 |
0,1665 |
0,272 |
+63 |
18 |
10,0 |
38,6 |
39,5 |
1,5 |
7 |
12,2 |
159 |
33,9 |
0,1164 |
0,1174 |
+ 1,7 |
19 |
10,0 |
32.0 |
39,4 |
2,0 |
5 |
13,0 |
158 |
27,8 |
0,0833 |
0,0536 |
—36 |
20 |
10,5 |
40,1 |
39,5 |
3 |
4 |
14,5 |
160 |
34,27 |
0,0666 |
0,0286 |
—57 |
Из работы [23] известны следующие данные: £= 183 см;
т= 0,219; |
ри = 1,23 |
сантипуаза; |
А’= 1,66 дарси; ДР = |
|
= 0,425 ат; |
14,92 см. |
|
||
Чтобы |
вычислить |
положение границы раздела, недостает |
||
значения |
кв. |
Поэтому |
определим его |
по известной из опыта на |
сыщенности жидкостью порового пространства при ж = 0:
о = 42,5% (^—100, %), А-в= 0,00908 дарси.
Расчет ведем так: задаваясь значениями х, подставляя время
прорыва газа t — 0,64 • |
104 |
сек., получим значение |
Z по формуле |
||
(31). При х = 0 |
|
|
|
|
|
1/Я2 |
+ |
I £2 _ |
_ х)2 _ ^r\pt | = |
||
7= И — |
А’г I |
v |
|
I |
|
Г |
|
||||
= 14,92:- У223 — 0,00908 • |
0,64 • 104 • 2 • 1,66 • 0,425 |
= 14,92- 6,35 = |
|||
|
1,66-0,219-1,23 |
||||
|
|
|
|||
= 8,57 см.
44
При х = 15,2 см
Z = 14,92 - ]/ 40,4 + °!°°69608 [1832 - (183 - 15,2)2] =
= 14,92-8,35 = 6,57 см.
Вычисленные точки нанесены на график опытов С. Холмгрена,
приведенный |
на рис. 15. Как видим, при принятом значении |
|
кв = 0,00908 |
дарси экспериментальные и вычисленные |
точки |
совпадают удовлетворительно. Следует отметить, что в |
опытах |
|
Рис. |
15. Кривая границы |
раздела нефть — газ. |
1 — фактические точки; |
2 — теоретические. |
|
граница раздела |
газ — нефть приведена не в момент прорыва, |
|
а спустя 10,2 часа. Однако можно полагать, что положение гра ницы раздела за это время существенно не изменилось.
Опыты 10. С. |
Мельниковой [24 ] |
Ю. С. Мельникова |
исследовала вытеснение воды газом, а |
также изменение положения границы раздела во времени. К сожа лению, насыщенность жидкостью порового пространства вдоль
образца фиксировалась не одновременно, а через интервалы
1—Змии., что, несомненно, искажало истинную картину изме
нения положения границы раздела. Вместе с тем анализ опытов
позволяет получить ряд ценных данных1.
1. Сопоставление времени |
прорыва |
газа — фактическое и |
вычисленное по формуле (31) |
— дает почти точное совпадение |
|
1 Здесь приводятся данные первичных экспериментальных исследова |
||
ний, любезно предоставленные автору Ю. С. |
Мельниковой. |
|
45
при малых перепадах давления (Др < 0,3 ат). Так, при |
Др = |
||||||||
= 0,1 ат |
фактическое |
время |
прорыва |
(образец |
№ 5) |
равно |
|||
~1ч.32м., подсчитанное — 1 ч. 17 м., |
приЛр= 0,28 ат факти |
||||||||
ческое |
время равно 27 мин., |
подсчитанное — 27,3 мин. |
|
||||||
Из опытов Ю. С. Мельниковой следует, что при перепадах |
|||||||||
давления |
Др, больших |
1 ат, |
время |
прорыва газа |
на |
выходе |
|||
образца |
|
обратно пропорционально |
не |
перепаду давления Др, |
|||||
как это |
следует из формулы (31), а |
С Др2, |
где значение коэффи |
||||||
циента |
С ~ 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Опыты позволяют проверить вывод о том, что положение |
|||||||||
границы раздела не зависит от величины перепада Др (а |
следо |
||||||||
вательно, расхода закачиваемого газа). Одно и то же положение границы раздела будет при различных Др, но в разное время,
как это следует из формулы (31).
Положение границы раздела наиболее достоверно фиксиро валось при малых значениях времени от начала закачки газа.
На рис. 16 (по данным табл. 19) приведены графики положения
границы раздела при различных перепадах давления, получен ные в опытах, а также рассчитанные по формуле (31). Из сопо ставления опытных и рассчитанных данных видим, что кривые
границ раздела при t= 19; 30 и 55 мин., |
при Др = 0,1 ат удо |
||||||||
влетворительно совпадают с кривыми при |
£ = 5; |
8,5; |
12,5, при |
||||||
Др = 0,28 ат и |
кривой |
при |
г=2мин., |
при |
Др= 0,5 ат. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 19 |
Положение границы раздела газ —вода при различных перепадах |
|||||||||
|
|
|
давления Д р |
(образец № 5) |
|
|
|||
Перепад давления |
Л р, |
Насыщенность жидкостью порового про |
|||||||
|
странства q |
в % |
при X |
|
|||||
время фиксирования поло |
|
|
|||||||
жения границы раздела |
10 см |
45 см |
80 см |
115 см |
150 см |
||||
|
газ—вода |
|
|||||||
А р = 0.5 am, t |
— 2 мин. |
64,99 |
81,62 |
99,15 |
97,94 |
100,66 |
|||
Др = 0,28 ат, |
г = 5 |
мин. |
68,02 |
89,18 |
100,06 |
99,76 |
103,08 |
||
t = 8,5 |
мин............................... |
63,48 |
77,08 |
99,82 |
99,76 |
99,76 |
|||
t = 12,5 |
мин............................. |
58,95 |
66,81 |
81,62 |
96,73 |
102,78 |
|||
А р = 0,1 am, |
t = 19 |
мин. |
69,53 |
90,08 |
102,18 |
99,76 |
105,8 |
||
t = 30 мин................................. |
61,97 |
80,17 |
100,66 |
100,06 |
105,8 |
||||
t = 55 мин................................. |
58,95 |
64,99 |
81,62 |
99,76 |
100,0 |
||||
Однако из физических соображений трудно допустить правиль ность этого вывода. Можно предположить, что к моменту прорыва газа количество вытесненной жидкости будет тем больше, чем
меньше перепад давления Др. Если это предположение верно,
то кривая границы раздела при большем значении Др располо жится ближе к верхней образующей трубы (к кровле пласта).
Например, при Др= 0,5 ат (см. табл. 20) для образца №5
количество вытесненной воды к моменту прорыва газа (за без-
46
Таблица 20
Физические характеристики некоторых образцов
|
№ образца |
Длина образца L, см, площадь (сечение) об разца S , см2 |
Газопроницаемость, дарси |
Водопроницаемость, дарси |
Пористость, % |
Давление рн, ат |
Безгазовый период
|
продолжитель ность |
количествовы тесненнойводы, от%объема пор |
|
Примечание |
5 |
Л = 156 |
8,05 10,2 36,36 0,5 |
2 м. |
34 |
с. |
15,39 |
Фракция |
|
б- = 13,37 |
0,5 |
2 м. 34 с. |
15,13 |
105—125, |
||
|
|
1,0 |
1 м. |
44 |
с. |
15,78 |
250—300 |
|
|
2,5 |
|
30 |
с. |
10,52 |
мк |
|
|
3,0 |
|
24 с. |
10,13 |
|
|
6 L = 174 S = 12,56
8 |
И |
» |
|
II |
3 |
218 L =194,8 ■У = 7,84
9,3 |
11,1 |
36,28 |
0,5 |
4 м. 05 с. |
18,31 |
Фракция |
|
|
|
|
1,0 |
2 м. 20 с. |
15,78 |
125—210 |
|
|
|
|
2,0 |
1 м. 16 с. |
14,52 |
мк |
|
|
|
|
2,0 |
|
50 с. |
10,11 |
|
|
|
|
3,0 |
|
42 с. |
12,25 |
|
|
|
|
3,0 |
|
27 с. |
13,89 |
|
1,7 |
1,59 |
31,20 |
0,3 |
1 |
ч. 19 м. |
22,99 |
Смесь из |
|
1,56 |
|
0,3 |
1 ч. 25 м. |
22,49 |
50% пыли |
|
|
1,45 |
|
0,5 |
36 |
м. 30 с. |
20,59 |
и 50% |
|
1,59 |
|
0,5 |
32 м. 40 с. |
19,93 |
песка; |
|
|
1,51 |
|
1,0 |
12 м. 15 с. |
18,45 |
фракция |
|
|
1,57 |
|
1,0 |
12 |
м. 10 с. |
17,46 |
0,29 мм |
|
1,44 |
|
2,0 |
5 м. 35 с. |
16,14 |
|
|
1,63 |
1,58 |
29,85 |
1,0 |
28 |
м. 40 с. |
23,44 |
Образец |
|
|
|
1,0 |
30 |
м. 45 с. |
26,90 |
сцементиро |
|
|
|
1,5 |
15 |
м. 31 с. |
19,46 |
ван клеем |
|
|
|
2,0 |
12 м. 0 с. |
18,93 |
БФ |
|
газовый период) будет 15,39% от объема порового пространства,
при Ар = 3 ат будет 10,13%. Отсюда |
видно, |
что увеличение |
||
перепада давления |
Ар в 6 раз привело к относительному умеиь- |
|||
г |
- |
(15,39 — 10,13) |
100 |
о, о о/ |
шению объема |
вытесненной воды на —1-------15'------- = 34,2 %. |
|||
У образца № 6 при увеличении Ар в |
6 раз относительное ко |
|||
личество вытесненной воды уменьшилось на 24,2%, у образца
№8 — на 28,2% при увеличении Ар в 6,7 раза. Следовательно, при малых значениях времени от начала
закачки газа метод полосок дает приближающуюся к истинной картину вытеснения воды газом. В момент прорыва газа к галерее
47
стока искажение этой картины увеличивается. При повышении перепада давления в 6 раз уменьшение относительного коли
чества вытесненной жидкости не превышает |
35%. |
|
|||
3. Рассчитаем изменение положения границы раздела по |
|||||
формуле (31) |
и |
сравним с фактическими данными при |
Ар = |
||
= 0,28 ат и |
Ар — 0,1 ат для образца № 5. |
|
|
||
Образец приготовлен из смешанной фракции с размером |
|||||
частиц 105—125 |
и 250—300 мк. Объем порового пространства |
||||
691 см3; объем |
образца 2089,6 с.и3; |
общая |
пористость |
то = |
|
= 33,08%; эффективная пористость т — 33,08 |
(1—0,2) = 26,4%; |
||||
длина образца L — 157 см; площадь |
поперечного сечения |
5 = |
|||
= 13,31 см2; проницаемость по воздуху kr = 7,1 дарси; проницае мость по воде кТ' = 6,9 дарси; диаметр d = Н = 4,12 см; коэф фициент динамической вязкости воды рв = 1 сантипуазу; пере
пад давления |
Ар = 0,28 ат; |
температура проведения |
опыта |
|||
t — 22° С. Жидкость представляет собой 1%-ный |
раствор |
NaCl |
||||
в воде. Время прорыва газа на выходе образца |
= 27 мин., |
|||||
подсчитанное по формуле tp = 27,3 мин. |
|
к |
||||
Если |
принять р = 50% |
при х = 0, /=1640 сек., то |
= |
|||
= 0,000516, ко = 0,00366 дарси. |
. |
г |
||||
Если |
принять q = 43,7% |
при х = 0, /=4600 |
сек., |
Ар = |
||
= 0,1 ат, то “0 |
= 0,000556, |
кв = 0,00394 дарси. |
|
|
||
Результаты вычислений положения границы раздела в момент |
||||||
прорыва газа по формуле (31) приведены в табл. 21 |
|
|||||
По данным |
табл. 21 и |
19 |
построены графики, |
приведенные |
||
на рис. 16, а и б. Из анализа этих графиков и таблиц можно сделать следующие выводы: 1) более близкое совпадение факти ческих кривых раздела и вычисленных по формуле (31) имеем
при малых значениях х; |
2) при больших значениях х и t |
зпачи- |
|||||||||
|
|
Данные |
вычислении |
положения границы |
раздела |
Таблица 21 |
|||||
|
|
|
|
||||||||
X, |
см |
|
|
|
Д £> = 0,28 ат; |
|
/ = 1640 сек. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
см |
0 |
|
10 |
|
20 |
30 |
40 |
50 |
100 |
157 |
|
|
2,06 |
|
1,715 |
|
1,42 |
1,18 |
0,97 |
0,79 |
0,21 |
0 |
|
|
|
|
|
|
/ = 990 сек. |
|
|
|
|
|
Z, |
с.и |
1,07 |
|
0,82 |
|
0,61 |
0,42 |
0,25 |
0,1 |
0 |
0 |
|
|
Д j? = 0,l |
ат; |
/ = 4600 сек.; |
|
о = 43,7% при ж = 0 |
|
||||
Z, |
с.и |
2,32 |
|
1,9 |
|
1,58 |
1,3 |
1,07 |
0,86 |
0,24 |
0 |
|
|
Д />=0,1 ат; |
/ = 4600 сек.; |
|
е = 50%приж = 0 |
|
|||||
Z, |
см |
2,06 |
I |
1,715 |
I |
1,42 |
1,18 |
I 0,97 |
| 0,79 |
0,21 |
» |
48
