Режимы м-ний природных газов

Под режимом газового м-ния понимается проявление движущих сил в пласте, обусловливающих приток газа к забоям скв-н. Существуют два режима экспл-ции газовых м-ний: газовый и водонапорный. При газовом режиме приток газа к забоям скв-н обусловливается упругой энергией сжатого газа. Газовый режим хар-ся тем, что в процессе разр-ки контурная или подошвенная вода практически не поступает в газовую залежь или отсутствует.

Поэтому газовому режиму приписывалось усл-е неизменности в процессе разр-ки газонасыщенного перового объема залежи.

Однако опыт разр-ки таких м-ний, показывает, что газонасыщенный объем залежи при газовом режиме уменьшается вследствие выпадения конденсата в пласте. С уменьшением перового и газонасыщенного объемов залежи приходится считаться при разр-ке м-ний с трещиноватыми, трещиновато-пористыми (карбонатными) деформируемыми колл-рами. Газонасыщенный объем залежи возрастает при разр-ке газогидратных залежей.

При ВНР в процессе разр-ки в газовую залежь поступает контурная или подошвенная вода. С течением времени это приводит к уменьшению газонасыщенного объема порового простр-ва газовой залежи. След-но, при водонапорном режиме приток газа к забоям скв-н обусловливается как упругой энергией сжатого газа, так и напором продвигающейся в газовую залежь контурной или подошвенной воды. Продвижение воды в газовую залежь приводит к замедлению темпа падения пласт-го давл-я.

Довольно часто при разр-ке м-ний природных газов в усл-ях водонапорного режима давл-е вначале падает, как при газовом режиме. Дальнейшее поступление воды в залежь приводит к замедлению темпа падения пласт-го давл-я. Складывается впечатление, что м-ние вначале разрабатывается при газовом, а затем при водонапорном режиме. Согласно иссл-ям замедление в начале поступления воды в газовую залежь м/б связано с существованием и проявлением в водоносном пласте предельного градиента давл-я (в глинизированных колл-рах) При некоторых расчетах пользуются понятием средневзвешенного по газонасыщенному объему порового простр-ва пласт-го давл-я на рассм-ю дату. Физич-й смысл этого понятия закл-ся в след-м: это такое давл-е, к-рое установится в газовой залежи после достаточно длительного простаивания всех добыв-х скв-н (предполагается, что за время простаивания не происходит заметного продвижения границы раздела газ - вода). Позже будет показано, что изменение во времени среднего пласт-го давл-я при газовом режиме определяется по следующему ур-ю:

Здесь и в дальнейшем часто для упрощения под средним давл-ем будем понимать средневзвешенное по газонасыщенному объему порового простр-ва залежи давл-е приведенное к атмосф. давл-ю Pат и стандартной темпер-ре Тст; - газонасыщенный объем порового простр-ва залежи;-коэф-т газонасыщенности; - поровый объем залежи; Zн и z [p(t)] - соответственно коэф-ты сверхсжимаемости газа при пластовой темпер-ре Тпл и давл-ях рн и p(t).

Из данного ур-я следует, что для газового режима хар-рна прямолинейность завис-ти p/z(p) = f[Qдоб(t)].

При водонапорном режиме завис-ть p/z(p) = f[Qдоб(t)] отклоняется от соответствующей завис-ти, справедливой для газового режима.

При водонапорном режиме начальный участок завис-ти привед-го среднего пласт-го давл-я p/z(p) от добытого кол-ва газа может описываться формулой, справедливой для газового режима. Иногда (при хорошей проницаемости пласта, малом темпе разр-ки газовой залежи) вода поступает в газовую залежь настолько интенсивно, что водонапорный режим проявл-ся уже на ранней стадии разр-ки.

От темпов продвижения контурной или подошвенной воды зависит темп падения пласт-го давл-я. Темп падения пласт-го давл-я непосредственно предопределяет падение дебитов газовых скв-н, а след-но, число скв-н, необх-х для обеспечения запланированного отбора газа из м-ния. Темп падения пласт-го давл-я определяет продолжительность периодов бескомпрессорной и компрессорной экспл-ции, постоянной и падающей добычи газа, эффективной работы промысловых установок, изменение во времени потребной мощности установок искусственного холода, дожимной компрессорной станции.

Проявление водонапорного режима иногда благоприятно сказывается на этих показателях разр-ки м-ния и обустройства промысла. Однако в рез-те продвижения воды в газовую залежь чаще приходится сталкиваться с рядом негативных последствий. Вследствие изменчивости колл-рских св-в продуктивных отложений по площади газоносности, а также неравномерного распределения отборов газа по скв-нам они преждевременно обводняются. Неоднородность продуктивных отложений по толщине и неравномерность их дренирования по разрезу приводят к продвижению воды по наиболее проницаемым и дренируемым прослоям, пропласткам, что также вызывает преждевременное обводнение скв-н. В рез-те ухудшаются технике-экономические показатели разр-ки м-ния. Приходится идти на дополнительные капиталовложения для добуривания новых скв-н.

Иссл-я и промысловые наблюдения показывают, что коэф-т извлечения газа из обводненных зон м-ний значительно меньше единицы. След-но, снижение коэф-та газоотдачи пласта- второе отрицательное последствие проявления водонапорного режима.

Отметим, что в усл-ях водонапорного режима процесс обводнения газовых скв-н и м-ний - естественный процесс! Однако при проектировании и осуществлении разр-ки м-ния природного газа следует предусматривать такое число добыв-х скв-н, такое размещение их на площади газоносности и структуре и соответствующие технологические режимы экспл-ции, сис-му обустройства газового промысла, коэф-т газоотдачи, которые обеспечивали бы наибольшую народнохозяйственную эфф-ть.

Сис-ма обустройства газового промысла в случае проявления водонапорного режима усложняется, так как необходимо предусматривать отделение от газа воды, утилизацию ее путем сброса в специальные скв-ны. Осложняются также процессы добычи газа из обводняющихся газовых скв-н. Т.о., третье отрицательное последствие проявления водонапорного режима связано с осложнениями, возникающими при экспл-ции скв-н и сис-мы обустройства промысла.

2. До последнего времени при определении запасов газа наиболее распространены объемный м-д и м-д падения пласт-го давл-я. Здесь и в дальнейшем рассм-ся м-ды опред-я начальных (дренируемых) запасов в пласте. Извлекаемые промышленные запасы - это запасы газа, которые можно извлечь до достижения эконом-ки рентабельного отбора из м-ния. Извлекаемые запасы газа, определяемые конечным коэф-том газоотдачи, устанавливаются на различных этапах проектирования и разр-ки м-ния в рез-те газогидродинамических и технико-экономи-ческих расчетов.

В основе м-да опред-я запасов газа по данным о кол-ве отобранного газа и изменения во времени среднего пласт-го давл-я лежит ур-е мат. баланса для газовой залежи. Впервые в СССР описываемая м-дика была предложена в 40-х годах В.П. Савченко, А.Л. Козловым, Н.В. Черским.

Определив по промысловым данным средние пластовые давл-я и соответствующие добытые кол-ва газа на различные моменты (при уверенности, что режим м-ния газовый), по ур-ю мат. баланса с исполь-ем м-да наименьших квадратов можно вычислить газонасыщенный объем порового простр-ва άΩ_н, а затем и запасы газа. Однако для более правильного опред-я запасов газа по падению среднего пласт-го давл-я промысловые данные подвергают графической обработке. Это позволяет исключить из рассмотрения (после соответствующего анализа) дефектные точки или установить причины различных аномалий, отклонений. Графический м-д обработки промысловых данных позволяет с большей наглядностью определять режим залежи, момент начала активного продвижения воды.

Представим ур-е мат. баланса для залежи в случае газового режима в виде (1)

Будем откладывать по оси абсцисс отобранные объемы газа Q_доб, по оси ординат - p˜/ z(p˜) на разные моменты времени. Из ур-я (1) следует, что в этих координатах завис-ть p˜/ z(p˜) = ƒ[Q_доб (t)] предст-ет собой прямую линию.

При Q_доб = 0 из ур-я (1) вытекает, что p˜/ z(p˜) = p_н / z_н.

При p˜(t) = 0 из (1) получаем:

(2)

Очевидно, что правая часть этого ур-я предст-ет собой начальные запасы газа в пласте, приведенные к атмосф. давл-ю и стандартной темпер-ре. След-но, рассм-ваемая прямолинейная завис-ть отсекает на оси абсцисс отрезок с корд-той, равной начальным запасам газа в пласте, приведенным к стандартным усл-ям.

Если завис-ть p˜/ z(p˜) = ƒ[Q_доб (t)] имеет начальный прямолинейный участок и выполняются достаточные усл-я для опред-я режима залежи, то можно экстраполировать данный участок до оси абсцисс с целью оценки начальных запасов газа в пласте.

Из предыдущих рассуждений следует, что при водонапорном режиме завис-ть p˜/ z(p˜) = ƒ[Q_доб (t)] криволинейная в отличие от прямой для газового режима. След-но, в рез-те обработки промысловых данных в координатах p˜/ z(p˜) - Q_доб (t) можно установить режим м-ния, а также оценить начальные запасы газа в пласте. В начале разр-ки поступление воды в залежь может не оказывать существенного влияния на изменение среднего пласт-го давл-я, т.е. начальный участок завис-ти p˜/ z(p˜) = ƒ[Q_доб (t)] часто прямолинеен, и изменение пласт-го давл-я описывается ур-ем, справедливым для газового режима.

Однако при водонапорном режиме в начале разр-ки графическая завис-ть изменения среднего пласт-го давл-я от добытого кол-ва газа м/б аналогичной завис-ти для газового режима. Экстраполяция подобных прямолинейных отрезков до оси абсцисс для опред-я начальных запасов газа в пласте недопустима.

К настоящему времени накоплен значительный опыт применения м-да падения среднего пласт-го давл-я для опред-я запасов газа в пласте. Анализ завис-ти p˜/ z(p˜) = ƒ[Q_доб (t)] и других факторов во многих случаях позволил достоверно установить режим разрабатываемых м-ний. Считается, что м-д падения пласт-го давл-я следует использовать при отборе из пласта 5-10 % запасов газа. Объясняется это тем, что обнаружить заметное изменение во времени среднего пласт-го давл-я можно лишь в период второй фазы неустановившейся фильтрации газа, когда давл-е падает в каждой точке пласта.

Отметим факторы, которые влияют на точность подсчета запасов газа м-дом падения пласт-го давл-я.

При подсчете запасов газа важна достоверность добытого кол-ва газа. Необходим по возможности точный учет, напр-р, потерь газа при аварийном фонтанировании скв-н, потерь газа в атмосферу при иссл-ях скв-н и т.д. На достоверность опред-я добытого кол-ва газа могут влиять также возможные неконтролируемые перетоки газа из пласта в пласт.

Большое внимание должно уделяться повышению точности опред-я средневзвешенного по объему порового простр-ва пласт-го давл-я на разные моменты. Необходимая точность достигается в рез-те применения образцовых манометров, измерения статического давл-я после длительной остановки скв-н, использования карт αmh и карт изобар для вычисления среднего пласт-го давл-я.

Интервалы времени д/б такими, чтобы определяемые средневзвешенные пластовые давл-я на разные моменты значительно различались м/у собой. Различия в пластовом давлении не д/б соизмеримы с погрешностью манометров, применяемых при иссл-нии скв-н. Опыт показывает на допустимость использования промысловых данных, определенных с интервалом 0,5 или 1 год.

Точность опред-я p˜ зависит от точности построения карты изобар и карты равных значений пар-ра αmh. Достоверность этих карт зависит от числа скв-н и степени равномерности размещения их на площади газоносности. Для подсчета запасов газа объемным м-дом достаточно иметь карту αmh. М-д падения среднего пласт-го давл-я требует еще и карты изобар на несколько дат. Исполь-е давлений с карт изобар в операции взвешивания снижает требование достоверности к карте αmh. Этого нельзя сказать об объемном м-де. Погрешность построения этой карты непосредственно влияет на точность подсчета запасов газа объемным м-дом.

М-д падения среднего пласт-го давл-я обычно обеспечивает более высокую точность подсчета запасов газа, особенно в карбонатных колл-рах. Объемный м-д хар-ризуется очень важным достоинством - он позволяет оценивать запасы газа в пласте до начала разр-ки м-ния.

В последнее время при водонапорном режиме все чаще для опред-я начальных запасов газа применяется м-д мат. баланса. Согласно этому м-ду на последние несколько дат строятся карты равных значений отметок ГВК. По этим картам и коэф-ту остаточной газонасыщенности оцениваются объемы поступившей в залежь воды и защемленного газа на рассматриваемые даты. После этого с исполь-ем ур-я мат. баланса для водонапорного режима находятся запасы газа на основе фактических данных разр-ки на требуемые даты. Искомая величина запасов устанавливается в рез-те усреднения полученных данных на разные даты.

3.Ур-е мат. баланса для газовой залежи это одно из основных соотношений использующиеся при расчете показателей разр-ки и анализе разр-ки.

Газовый режим.

М_н=М_ост(t) + М_доб(t),…(1)

М_ост(t) – масса оставшегося газа в пласте на момент времени t.

М_доб(t) – масса извлеченного газа в пласте на момент времени t.

,…(2)

,…(3)

,…(4)

;

; z_ст=z(р_атм;Т_ст) » 1

,…(5)

,…(6)

Т=Т_пл=const

Подставим (5) и (6) соответственно в(2) и (3)

,…(7)

,…(8)

z явл-ся ф-цией только р. на поведение z в данном случае влияет только р, поскольку рассм-ся изотермически процесс и чисто газовая залежь, когда фазовыми превращениями при падении давл-я пренебрегают.

Подставим (4), (7), и (8) в (1), получим:

,…(9) – ур-е мат. баланса для газовой залежи при газовом режиме.

- приведенное пласт-е давл-е соотв-но начальное и текущее

Q_зап – геологические запасы газа приведенные к нормальным усл-ям.

Для абс. измеренных давлений мы должны запасы газа оценивать по величине отрезка отсекаемого на линии параллельной оси абсцисс с ординатой Ратм, если же эти давл-я избыточные то запасы оцениваются величиной отрезка отсекаемой оси абсцисс.

Завис-ть (9) явл-ся удобной для экстраполяции поэтому по начальному участку этой завис-ти можно дать оценку дренируемых запасов газа и кроме того уточнить начальное Рпл

Поиск по сайту: