При водонапорном режиме формулировка принципа мат. баланса следующая: начальная масса газа в пласте равняется сумме добытой массы газа и массы газа, оставшейся в газонасыщенном и обводненном объемах пласта.
Так как обводненный объем пласта равен , то в этом объеме при среднем коэф-те остаточной газонасыщенности находится газ в кол-ве
След-но, ур-е мат. баланса для газовой залежи в усл-ях водонапорного режима с учетом неполноты вытеснения газа водой записывается в виде
Здесь - среднее давл-е в обводненном объеме пласта;
- коэф-т сверхсжимаемости при - отношение защемленного объема газа (при давлении и темпер-ре Тпл) к общему поровому объему обводненной зоны пласта. По данным лабораторных иссл-й, коэф-т остаточной газонасыщенности зависит от давл-я в обводненном объеме, что и отражено в уравнении. При среднем коэф-те остаточной газонасыщенности суммарное кол-во воды , поступившей в залежь к некоторому моменту t, распределится в объеме
Тогда газонасыщенный объем (внутри контура газ-вода) ко времени t составит:
Таким образом, под текущим газонасыщенным объемом понимается его выражение согласно
Не предст-ет труда из ур-я мат. баланса получить дифференциальное ур-е истощения залежи при водонапорном режиме.
Принципиальных затруднений для использования при определении показателей разр-ки газовых м-ний в усл-ях водонапорного режима не имеется Однако исполь-е указанных формул усложняет м-дику расчетов, что объясняется необходимостью опред-я и учета изменения этого коэф-та от переменного давл-я . Кроме того, при анализе фактических данных затрудняется определение завис-ти . Расчеты значительно упрощаются, если в принять следующее допущение
Усл-е хар-ризует допущение о том, что газ защемляется при давлении, равном среднему пластовому давл-ю в залежи, и изменение коэф-та остаточной газонасыщенности определяется изменением во времени среднего пласт-го давл-я, т.е. Тогда получим
Важность ур-я состоит в том, что для использования его, благодаря допущению , не требуется знания трудно определяемой aост для обводненной зоны пласта и установления завис-ти ее изменения во времени. Ур-е обеспечивает высокую точность при прогнозных расчетах до отбора из залежи 50% и более от начальных запасов газа в пласте. При больших отборах необходимо использовать ур-я В ряде случаев, при значительной неоднородности пласта по колл-рским св-вам, в обводненной зоне может оставаться газ в виде макрозащемленных объемов. Тогда при анализе разр-ки в уравнении мат. баланса его необходимо учитывать. В прогнозных же расчетах весьма затруднительно заранее учесть возможность формирования макрозащемленных объемов газа. Строго говоря, их не следует допускать в принципе, предпринимая соответствующие меры по регулированию сис-мы разр-ки.
7. Расчет добычи конденсата по данным дифференциальной конденсации.Под диф-ной конденсацией понимается процесс выпадения жидкой УВ-ной фазы путем снижения давл-я в газокон-й смеси медленными темпами. По рез-там лабораторных экспериментов на бомбе PVT построится изотерма диф-ной конденсации при пластовой темпер-ре. Приведенный расчет базируется на следующих допущениях: 1) начальный состав газа не претерпевает каких-либо существенных изменений как по площади, так и по толщине продукт-го пласта, 2) давл-е во всем пласте снижается равномерно, без формирования значительной депрессионной воронки. Кол-во извлекаемого из залежи стабильного конденсата за любой i-й достаточно малый период разр-ки залежи, приведенное к Рат и Тст, находится по следующей формуле: ..,(1), где и - соответственно добытые кол-ва стабильного конденсата и газа за i-й интервал разр-ки (приведенное к Рат и Тст ), - среднее сод-е стабильного конденсата в добываемом газе за рассматриваемой период, - среднее давл-е в залежи или дренируемой зоне пласта на середину i-ого интервала. Сод-е стабильного конденсата в добываемом газе при некотором среднем пластовом давлении р : ..,(2), где - начальное потенциальное сод-е стабильного конденсата в газе (при начальном давлении ), - потери стабильного конденсата в пласте определяются по изотерме диф-ной конденсации.
Суммарное кол-во стабильного конденсата Qк к n-ому моменту времени определяется по фор-ле: ..,(3).
Очевидно, что суммарная добыча конденсата существенным образом определяется добычей газа. Другими словами, коэф-т конденсатоотдачи зависит от коэф-та газоотдачи. Обе части соотношения (3) разделим на начальные запасы конденсата . Кроме того, правую часть умножим и разделим на суммарное кол-во газа . или , где - коэф-т газоотдачи, - коэф-т конденсатоотдачи пласта, . Физический смысл - среднее сод-е конденсата в добытом с начала разр-ки газе.
8. Технолог-е режимы экспл-ции газовых скв-н и соотв-е им ур-я, используемые при расчетах показателей разр-ки.Технологический режим экспл-ции скв – это поддержание на забое или устье скв-н заданных регулируемых соотношением м/у давл-ем, дебитом или темпер-рой газа, обеспечивающих безаварийную эксплуатацию скв-н при соблюдении охраны недр и окружающей среды. Некоторые технологические режимы можно выразить математическими формулами. Другие технол-кие режимы основаны на определенных принципах, которые обуславливают ограничение дебита или забойного давл-я.
1. Режим допустимой депрессии на пласт. , где - допустимая депрессия на пласт, принимают как постоянную величину; - соответственно пласт-е и забойное давл-е на момент t. Режим допустимой депрессии на пласт применяется в залежах приуроченных к рыхлым колл-рам или при опасности обводнения подошвенной водой (конус воды). При опасности образования конуса расчет депрессии делается по формуле:
,
где h - газонасыщенная толщина, b - вскрытая газонасыщенная толщина, - относительная плотность газа по воде в пластовых усл-я , - плотность воды в пластовых усл-ях, , , .
Тогда , ур-е следует из фор-лы притока . Для рыхлых колл-ров допустимая депрессия на пласт устанавливается по рез-там испытаний на стационарных режимах. При этом устанавливается допустимый дебит и депрессия при которых еще не наблюдается разрушение ПЗП и вынос частиц горной породы.
2. Режим допустимого градиента давл-я на стенки скв-ны. Такой режим хар-рен также для условий разр-ки залежи, приуроченной к относительно неплотным породам, способным разрушаться при достаточно больших отборах газа из скв-ны. Градиент давл-я на забое газовой скв-ны определяют : , где ,
, A, B - коэф-ты фильтрационных сопротивлений в уравнении притока, Rk - радиус зоны дренирования. По рез-там иссл-я скв-ны определяются максимальный дебит и соответственно такое минимальное забойное давл-е, при которых колл-р не разрушается. Вычисляются пар-ры a0 и b. Найденные q, Pc, a0, b0поставляются и определяется допустимый градиент давл-я на стенке скв-ны . Затруднения при применении режима допустимого градиента на пласт связаны с приближенностью необх-х коэф-тов и , так как эти коэф-ты связаны с определением фактических степени и хар-ра совершенства скв-ны. Поэтому получил распространение режим допустимой депрессии на пласт, хотя градиенту давл-я, а не депрессии на пласт пропорциональна разрушающая скелет породы сила.
3. Режим полного и непрерывного выноса жидкости с забоя скв-ны. Газовые и газоконденсатные скв-ны при наличии жидкости на забое рекомендуется эксплуатировать при таких дебитах, которые не меньше минимально необх-х для удаления жидкости с забоев. Необходимый минимальный дебит определяется по формуле Ю.К. Игнатенко: , где [P]=МПа, [T]=К, , [q]=тыс.м3/сут., , 205,55 - коэф-т, различный для каждого газоконденсатного м-ния.
4. Безгидратный режим. На газовых м-ния Севера при некоторых режимах работы возможно гидратообразование. Так, при малых дебитах возможность гидратообразования связана с со значительным влиянием теплообмена с окружающими породами. При больших дебитах темпер-ра газа понижается до равновесной и ниже из-за эффекта Джоуля-Томсона (вследствие больших перепадов давл-я), поэтому желательно чтобы темпер-ра потока газа была выше темпер-ры гидратообразования. Расчет проводится при Т > Травнов.гидр.образ. . Каждому давл-ю соответствует своя темпер-ра гидратообразования. Усл-е гидратообразования зависит также от состава газа и его влажности.
, где - соответственно забойная и пластовая темпер-ра газа, - дроссель-эффект, - депрессия на пласт. По возможности выбирается режим безгидратной депрессии. С этим режимом также связан режим допустимого безгидратного дебита. При режиме безгидратной депрессии обеспечивается безгидратный режим в ПЗП и на забое. При режиме безгидратного дебита обеспечивается безгидратный режим по стволу скв-ны. При нарушении режимов соответствующие участки ингибируются метанолом. При пуске скв-ны темпер-ра на забое , где - массовый расход газа ( ), -теплоемкость газа, -теплоемкость горных пород, - время работы скв-ны от момента пуска.
5. Режим постоянного дебита. Этот режим применяется на очень ограниченный период. В усл-ях снижающегося пласт-го давл-я и след-но росту депрессии и быстрому падению давл-я
6. Режим постоянного забойного давл-я. Этот режим применяется в тех случаях когда нежелательно дальнейшее снижение давл-я ниже некоторого заданного значения (напр-р при выпадении конденсата или по другим причинам). Этот режимом связано падение давл-я, падение депрессии и соответственно снижение дебита скв-ны.