Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геолого-промысловые особенности создания подземных газохранилищ в истощенных газовых месторождениях, связаных с неоднородными коллекторами (на примере ПХГ Прикарпатья)

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Геолого-промысловые особенности создания подземных газохранилищ в истощенных газовых месторождениях, связаных с неоднородными коллекторами (на примере ПХГ Прикарпатья)"

ой

\ \ ^ ^

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ

На правах рукопийу

ДУБЕЙ НАТАЛІЯ ВОЛОДИМИРІВНА

ГЕОЛОГО-ПРОМИСЛОВІ ОСОБЛИВОСТІ СТВОРЕННЯ ПІДЗЕМНИХ ГАЗОСХОВИЩ У ВИСНАЖЕНИХ ГАЗОВИХ РОДОВИЩАХ, ПОВ’ЯЗАНИХ З НЕОДНОРІДНИМИ КОЛЕКТОРАМИ (НА ПРИКЛАДІ ПСГ ПРИКАРПАТТЯ)

Спеціальність 04.00.17 - Геологія, пошук та розвідка нафтових і газових родовищ ^

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата геолого-мінералогічних наук

Івано-Франківськ - 1996

Робота виконана в Івано-Франківському державному технічному університеті нафти і газу

Науковий керівник: доктор геолого-мінералогічних наук,

професор Орлов Олександр Олександрович •

Офіційні опоненти: 1. Доктор геолого-мінералогічних наук,

професор Іадп'ота Мирослав Максимович (Український державний геологорозвідувальний інститут, м. Львів)

2. Доктор геолого-мінералогічних наук Гунька Неегор Никодимович (Інститут геології і геохімії горючих копалин ' НАН України, м. Львів)

Провідна організація: Львівський комплексний науково-дослідний відділ УкрНДІГазу (м. Львів)

Захист відбудеться " 1996 р, о /#с "годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради К.09.02.04 прн Івано-Франківському державному технічному університеті нафти і газу

Адреса: 284019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15 . .

З дисертацією можна ознайомишся у біблії, геці Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу.(м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15)

Автореферат розіслано Ч'ИїУТїСїб'' 1996 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор геолого-мінералогічних

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Структура споживання природного газу нерівномірна. З метою збалансування роботи газової промисловості та інших галузей економік», забезпечення необхідного резерву газу на випадок аварій і ускладнень в системі магістральних газопроводів та довготермінового резерву на випадок недопоставок газу з

країн-експортерів в Україні створена і продовжує розвиватись система підземних сховищ газу (ПСГ).

Ефективний її розвиток сьогодні пов'язаний в основному із спорудженням газосховищ у виснажених газових і газоконденсатних родовищах.

Методика проектування таких ПСГ балуегься на результатах аналізу розробки газових, покладів на виснаження з розрахунком укрупнених технологічних показників для однорідного за своїми геолого-промисловимн властивостями пласта.

Проте практика проектування та створення ПСГ в умовах неоднорідниА за проникністю колекторів показує, що відсутність врахування особлиг,остей геологічної будови газових покладів та зміни колек-горських властивостей порід по площі і розрізу призводить до завищення об'єму активного газу і значних перевитрат капітальних вкладень.

В то і і ж: час, детальний аналіз процесу розробки газового покладу і результатів промислово-геофізичних досліджень свердловин з використанням методів математичного моделювання дає змоіу кількісно оцінити шілнв неоднорідності ііпасгів-колекгюрів на газодинамічний стан газосховища тв на стадії його проектування і розрахувати реальні технологічні показники його роботи.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню виливу геологічних факторів, а саме неоднорідності коректорських властивостей пласта на технологічні показники експлуатації ПСГ, вдосконаленню методів проектування створення і експлуатації газосховищ, приурочених до неоднорідних пластів-колекторів, а також розвитку методики підрахунку запасів газ}' для умоч розробки неоднорідних колекторів.

ста роботи полягає у вивченні впливу неоднорідності колекторів на характер циклічної роботи газосховищ, створених у виснажених покладах

і розробці методів проектування створення і експлуатації ПСГ в умовах нерівном'пного дренування газового покладу.

Основні завдання роботи:

- дослідити геолого-нромислові особливості Угерськохо, Опарського, Богородчанського ПСГ і провести аналіз характеру неоднорідності колекторів по площі і розрізу в межах продуктивного горизошу;

- провести аналіз розробки Угорського, Опарського, Богородчанського газових родовищ, а також їх експлуатації в режимі ПСГ з метою вивчення характеру дренування порід-колекторів;

- розробити методику математичного моделювання процесу розробки газових покладів на виснаження в умовах неоднорідних колекторів та

' процесу їх циклічної експлуатації в режимі підземного зберігання газу;

- на основі математичного моделювання дослідити причини невідповідності фактичних і проектних технологічних показників експлуатації ПСГ, створених у неоднорідних колекторах;

- розробити методику проектування ПСГ у виснаженому газовому покладі в умовах неоднорідних колекторів.

Фактичний матеріал і методи досліджень. В основу дисертаційної роботи покладено результати детального аналізу геолого-промислових матеріалів експлуатації підземних газосховищ Прикарпаття та результати математичного моделювання процесу розробки газових покладів в неоднорідній колекторах та їх циклічної експлуатації в режимі ПСГ. Теоретичні розрахунки базувались на використанні математичних і статистичних методів оцінки неоднорідності колекторів, а також методики прогнозування основних показників розробки газових родовищ та циклічної експлуатації ПСГ. В роботі автор опирається на фондові матеріали ДГІ "Львівтрансгаз" і “Прикарпапрансгаз".

Наукова новизна: ‘

1. Розроблена методика математичного моделювання розробки газового родовища в умовах різко вираженої неоднорідності пластів-колекторів.

2. Розроблена методика математичного моделювання процесу циклічної експлуатації підземного газосховища в умовах неоднорідних колекторів.

3. На основі математичного моделювання проведено уточнення методики підрахунку запасів газу за методом падіння пластового тиску для умов розробки неоднорідних колекторів.

4. Встановлено, що пластовий тиск, який визначається з метою контролю за розробкою газових покладів і експлуатацією ПСГ в умовах

неоднорідних колекторів, не відповідає середньому пластовому піску продуктивного горизонту; його величина залежить від характеру міжпластових перетоків у зупиненій свердловині і близька до пластового тиску високопроникного пласта.

5. В результаті математичного моделювання підтверджено, що основною причиною відхилення фактичних показників експлуатації ПСГ (активний і буферний об'єми газу, продуктивність ПСГ) від проектних є низький ступінь дренування низькопроникних колекторів.

6. Розроблена методика проектування створення нових підземних сховищ газу в умовах різкої диференціації колекторських властивостей породи по площі і розрізу продуктивного горизонту.

Положення, що виносяться на захист:

1. Різка диференціація колекторських властивостей порід по площі і розрізу продуктивних горизонтів підземних газосховищ Прикарпаття зумовлює значну нерівномірність дренування пласта: в процесі циклу закачки-відбору темп зміни пластового тиску від мінімальної до максимальної величин в низькопроникних пластах в 6-8 разів нижчий, ніж у високопроникннх, внаслідок чого утворюються слабодреновані малоактивні зони, які спричинюють зменшення активного об'єму газу ПСГ на 20-40 % і збільшення буферного об’єму газу.

2. Геолого-математична модель пласта, яка враховує зональну і шарову неоднорідність порід-колекторів, а також методика прогнозування основних показників розробки газових родовищ і експлуатації ПСГ в умовах різко вираженої неоднорідності пластів-колекторів дають змогу кількісно ' оцінити величину малоактивних зон в низькопроникних пластах, визначити ступінь відхилення фактичних показників розробки покладів газу і експлуатації підземних газосховищ від проектних величин.

3. При проектуванні ПСГ в неоднорідних колекторах в основу технологічних проектів слід закладати не повний газонасичений поровші об'єм, як це робиться на практиці, а тільки активний, визначений за запропонованою методикою математичного моделювання, виключивши об'єм "застійних” зон.

Практична цінність роботи. Впровадження в практику методики математичного моделювання циклічної роботи ПСГ, методики їх проектування та поетапного створення дає змогу більш достовірно визначити оптимальні технологічні показники експлуатації іа топиши. чкі

закладаються в основу технологічних проектів, виключити можливі непродуктивні витрати, що в цілому підвищить ефективність роботи ПСГ.

Теоретичні положення, практичні висновки та методики, розроблені в дисертаційній роботі, реалізуються в ДП "Львівтрансгаз" при проведенні аналізу експлуатації ПСГ, коректуванні діючих технологічних проектів і можуть бути використані при складанні технологічних проектів нових ПСГ.

Апробація роботи. Основні положення і результати роботи доповідались і обговорювались на науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу інституту нафти і газу (м. Івано-Франківськ, 1992 р.), на науково-практичній конференції "Стан, проблеми і перспективи розвитку нафтогазового комплексу Західного регіону України" (м. Львів, березень 1995 р.), на науково-практичній конференції "Проблеми і перспективи науково-технічного прогресу АТ "Укрнафта" в умовах ринку" (м. Івано-Франківськ, вересень 1995 р.), на науковому семінарі кафедри геології та розвідки нафтових і газових родовищ (м. Івано-Франківськ, червень 1995 р.).

Основні положення дисертаційної роботи викладені в 5 опублікованих роботах. ' .

Об'єм та структура роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, 8 розділів, висновків і рекомендацій; включає в себе 162 сторінки машинописного тексту, 32 рисунки і 15 таблиць. Список використаної літератури складається із 117 найменувань.

Автор висловлює щиру вдячність за всебічну підіримку і цінні поради науковому керівнику доктору геолого-мінералогічних наук, професору

О.О. Орлову, доктору геолого-мінералогічних наук, професору Б.Й. Маєвському, кандидату геолого-мінералогічних наук, доценту Л.С. Мончаку, доценту О.Є. Лозинському, а також спеціалістам і'еологічної служби ДП "Львівтрансгаз", "Прикарпатгрансгаз", Львівського КНДВ УкрНДІГазу.

ЗМІСТ РОБОТИ

В першому розділі розглядається стан досліджень з теорії і практики проектування та експлуатації підземних сховищ газу в виснажених газових родовищах в умовах неоднорідних колекторів. •

Теоретичні основи проектування та експлуатації газосховищ л виснажених газових родовищах були закладені в працях С.Н. Бузінова, Ю.П. Коротаева, АЛ. Хейна, А.І. Шнрковського. Значний вклад в теорію і практику створення підземних газосховищ в виснажених пластах, в тому числі і в умовах Прикарпаття, зробили А.В. Баранов, Н.М. Бачуріна, В.П. Войціцький, Р.Ф. Гімер, О.М. Грачова, О.І. Іщенко, М.Ф. Карімов, М.Р. Ковальчук, Н.Є. Котляр, ІД. Лебедев, Л.М. Мітрофанова, В.І. Олексюк, Й.С. Павлюх, БЛ. Савків, М.В. Сидоренко, О.В. Солецький, Г.І. Солдапсін, А.І. Ткачук, А.М. Федутенко та інші. Важливими с основні положенні стосовно початкових пластових тисків у природних резервуарах під час зберії ання у них газу, викладені в роботах О.О. Орлова.

При проектуванні газосховищ у виснажених газових родовищах за основу приймались матеріали, одержані при аналізі розробки газових покладів, а гідродинамічні розрахунки проводились за тією ж методикою, що і при проектуванні самої розробки. При цьому не враховувались темпи і характер дренування пласта-колектора, особливо в умовах неоднорідних різнопроникних колекторів. За даними досліджень В.П. Войціцького, Р.Ф. Гімера, Й.С. Павлюха, О.В. Солецького за рахунок цього активний об'єм газу по Угерському, Опарському та Північно-Сохському (Узбекистан) ПСГ порівняно з проектною величиною зменшився на 20-40 %. Відповідно збільшився буферний об'єм газу і знизилась ефективність роботи газосховища. Така картина мас місце і по ряду інших ПСГ, створених в аналогічних геологічних умовах.

Проте в опублікованій літературі і фондових матеріалах ця проблема зводиться лише до фіксації самих фактів, після того як ПСГ вже виведено на циклічний режим роботи. Методичні розробки по врахуванню неоднорідності пласта на стада проектування ПСГ відсутні.

В другому розділі за останніми даними геолого-промислових досліджень описані основні риси геологічної будови і літологічна характеристика Угерського, Опарського та Богородчанського підземних сховищ газу, які створені на базі однойменних виснажених газових родовищ і вибрані в даній роботі об'єктами досліджень.

Підземні газосховища розташовані в межах Зовнішньої зони Перед-карпатсько прогину. .

Пласти-колекгорн на перших двох газосховищах складені пісковиками і алевролітами сарматських відкладів, колекторські властивості яких змінюються в дуже широких межах, зокрема діапазон зміни величини проникності — 0,1-1015- 1170- 10 і5 м2.

На Богородчанському ПСГ продуктивний горизонт складений пісковиками і, в певній мірі, алевролітами тортонських відкладів. Колекторські властивості їх більш витримані. Проникність пласта в межах покладу в основному складає 20-1015 - 100-1015 м2. Процуктивність свердловин визначається ефективною товщиною порід-колекіорів, яка коливається від 12 до 60 м.

Третій розділ присвячений аналізу неоднорідності пластш-колекторів підземних газосховищ Прикарпаття.

В розділі дасться огляд досліджень і методик по вивченню неоднорідності пластів, в тому числі для газових родовищ Зовнішньої зони Передкарпатського прогину. .

Ефективна товщина, піщанистість, пористість і проникність — найважливіші параметри, які визначають продуктивність експлуатаційного об'єкту. Характер мінливості цих показників по розрізу і площі продуктивних горизонтів вивчався для Угорського та С іарського газосховищ, де неоднорідність пластів-колекторів виражена найбільш чітко. Перші три параметри приймались за матеріалами промислової геофізики. В зв'язку з тим, що керновий матеріал, за яким визначалась проникність, відбирався лише із окремих свердловин і при цьому не зі всього продуктивного розрізу, значень проникності для проведення аналізу виявилось недостатньо. •

Для цього була використана графічна функціональна залежність між пористістю і проникністю к —/{їгі)), побудована автором для горизонтів НД-5 — НД-8 нижньої ) сармаїу (в яких або вже створені ПСГ, або є передумови для їх створення) на основі матеріалів лабораторних досліджень, що ввійшли в підрахунок запасів газу для Залужанського, Хідновичського, Угерського, Дашавського та Опарського газових родовищ. В інтервалі проникності І-1000'1015 м2 ця залежність мас вигляд прямої лінії. Коефіцієнт кореляції досить високий — 0,868. Виведене в роботі рівнянт регресії має вигляд:

І£& = 0,2т-2,73 (і)

Для Угерського ПСГ в межах продуктивного розрізу ефективна тов-щича окремих пропластків змінюється від 0,7 до 10 м, значення пористості

— від 16 до 26 %, проникності — від 1-5-1015 до 400-1015 м2. Для Опарсь-кого ПСГ в розрізі горизонту НД-7, по якому проводився детальний аналіз, встановлені такі межі основних показників: ефективної товщини — 2,6-8 м, пористості — 16-27 %, проникності 3-10-І015 — 700- і015 м2. Встановлено, що суттєва- неоднорідність пластів-колекторів по розрізу є характерною ознакою для обох ПСГ, проте дещо в більшій мірі вона виражена на Опарському ПСГ.

З метою вивчення мінливості параметрів пласта по площі для Угерського і Опарського ПСГ автором побудовані графіки зміни ефективної товщини пісковиків і алевролітів та карти піщанистості, пористості і проникності. В результаті проведеного детального аналізу можна стверджувати, що значення перелічених параметрів для обох ПСГ змінюються по плоші в широких межах, тобто чітко виражена зональна неоднорідність, причому більший діапазон зміни цих параметрів має місце на Угерському газосховищі. . .

Для наочного ■ зображення характеру мінливості пористості і проникності продуктивних пластів для Угерського і Опарського ПСГ побудовані частотні графіки у вигляді полігонів розподілу даних параметрів.

З метою порівняння геолого-фізичних властивостей пласта і оцінки ступеня його неоднорідності використаний ряд статистичних характеристик і показників, таких як середня величина параметрів, дисперсія, серед-ньоквадратичне відхилення, а також коефіцієнт варіації, який є відносною мірою мінливості параметра. Для даного випадку величини коефіцієнта варіації пористості підтверджують, що продуктивні горизонти Угерської та Опарської площ, для яких даний показник становить відповідно 29 і 25 % більш неоднорідні порівняно із продуктивним горизонтом Богород-чанського ПСГ з коефіцієнтом варіації 10 %.

В четвертому розділі розглядаються геолого-промислові особливості розробки газових покладів Угерського, Опарського та Богородчанського газових родовищ. При цьому основна увага зосереджена на вивченню умов дренування покладів газу та режиму їх роботи.

Газові поклади в горизонтах НД-8 і НД-9 Угерського родовища складають єдину гідродинамічну систему з одинаковим початковим пластовим тиском 7,23 МПа і єдиним початковим контактом ГВК.

За час розробки з родовища видобуто 76,3 % від початкових запасів. Кінцевий пластовий тиск для горизонту НД-8 склав 2,10 МПа, для горизонту НД-9 — 2,77 МПа.

Розробка родовища проводилась за допомогою ІЗ свердловин. При цьому ні одна із свердловин не обводнилась. ГВК по окремих свердловинах піднявся на 2-5 м. Обводненість родовища оцінюється не більше ніж на 2 %.

Як видно з рис. 1, залежність = /(ПО) до відбору 1300 млн. м3 має вигляд прямої лінії, характерної для газового режиму роботи пласта, після чого починає відхилятись вверх, що на практиці інтерпретується як проявлення пружно-водонапірного режиму. Підрахована за графіком обводненість пласта повинна скласти 14,6 %, що суперечить фактичним даним.

Для Опарського ПСГ детально розглянуто умови розробки горизонту ' НД-7, який характеризується значною неоднорідністю

пластів-колекторів.

За період розробки з допомогою 6 свердловин відібрано 89,0 % від початкових запасів при зниженні пластового тиску з 7,04 до 2,11 МПа. Під кінець розробки дві приконіурні свердловини обводнились.

р '

Згідно' з рис. 1, залежність =/(Е<2) для даного об’єкту до видобутку 900 млн. м3 мала характер близький до лінійного, після чого почала суттєво виположуватися. Якщо припустити, що це пов'язано із обводненням пласта, то для даних умов вона повинна скласти 61,5 %, що суперечить матеріалам розробки, оскільки ГВК піднявся лише на 1 -4 м. За даними досліджень О.В. Солецького, И.С. Павлюха обводненість пласта не повинна перевищувати 5 %.

По Богородчанському родовищу за період розробки видобуто 66 % від початкових запасів газу, при цьому пластовий тиск понизився з 10,15 до 3,74 МПа. Ні одна із 7 свердловин не обводнилась.

р - -

Графік залежності — —/(£•()) має вигляд прямої лінії, що говорить про газовий режим роботи пласта і практично повне дренування газового покладу в процесі розробки.

Проведеним аналізом встановлено, що чим більша неоднорідність пластів-колекторів, чим більше в розрізі свердловини низькопроникиих пластів і пропластків, тим більший ступінь відхилення залежності

= /(£0 вщ прямої лінії.

ГРАФІКИ ЗАЛЕЖНОСТІ Чш/2 БІД 10

,|ОГОРОДЧАН(МЕ ГАЗОВЕ РОДОВИЩЕ УГЕРСЬКЕ ГАЗОВЕ РОДОВИЩЕ

ОПАРСЬКЕ ГАЗОВЕ РОДОВИЩЕ

РиС. 1

2000 2СР0 2250 М2 2300 ГО. 4 млм.н5

*500 гао «67 ГО, нли.и

ЛІНІЯ 1 - Відоме НА ОСІ АБСЦИС ПОЧАТКОВІ ЗАПАСИ ГАЗ* ОЦІНЕНІ ПО'ПРЯМОЛІНІННІЙ ДІЛЯНЦІ ГРАФІКА;

ЛІНІЯ2-БІДСІКАЄ НА ОСІ АБСЦИС ПОЧАТКОВІ ЗАПАСИ ГАЗУ, ОЦІНЕНІ ПО ПЕРШІЙ І ОСТАННІЙ ТОЧКАХ ГРАФІКА;

ЛІНІЯ З-ВІДСІКАЄ НА ОСІ АБСЦИС ПОЧАТКОВІ ЗАПАСИ ГАЗУ. ОЦІНЕНІ ПО ПЕРШІЙ І ОСТАННІЙ ТОЧКАХ ГРФІКА ІЗ ЕРА- , ХУВАННЯМ ОБВОДНЕННЯ.

В п’ятому розділі проведений аналіз експлуатації Угерського, Опарсь-кого і Богородчанського підземних газосховищ.

Всі три ПСГ працюють при газовому режимі роботи пласта.

На практиці робота газосховища контролюється графіком залежності

__ Рр17^

зведеного пластового тиску (Р = ;) В'Д кількості газу в ПСГ

(2<2псг)- В ідеальному випадку, який може мати місце при експлуатації ПСГ, створених у високопроникних однорідних колекторах, для газового режиму роботи пласта, ця залежність мас вигляд прямої лінії, яка проходить через початок координат. Кут нахилу прямої ао осі абсцис характеризує активний газонасичений поровий об'єм, який приймає

Д2псг

участь в циклічній роботі ПСГ (СОдув — ——р—). Для ідеального випадку

він повинен відповідати загальному газонасиченому об'єму газового покладу.

При циклічній експлуатації газосховищ в умовах неоднорідних за проникністю колекторів ця залежність приймає випіяд сплюснутого . еліпса, як це має місце для Угерського (рис. 2) і Опарського ПСГ. Активний газонасичений об'єм пласта в даному випадку визначається прямою, що проходить через точки, які відповідають кінцям сезонів закачки і відбору газу. Ця пряма не проходить через початок координат, а відсікає на осі абсцис відрізок, який відповідає об'єму газу, що не приймає активної участі в циклічній роботі газосховища.' При цьому по мірі збільшення об'ємів закачки-відбору, а відповідно, і пластових тисків в ПСГ, залежність Р =/(2<2пСг) зміщується вправо, що говорить про збільшення об'єму буферного газу.

В той же час, нахил результуючих прямих практично однаковий за весь період експлуатації ПСГ, тобто активний газонасичений об'єм газосховища вже формується на початковій стадії створення ПСГ і мало змінюється в Процесі його експлуатації.

Збільшення кута нахилу вказаних вище прямих порівняно із проект' ною прямою вказує на те, що активний газонасичений об'єм пласта значно нищий загального газонасиченого об'єму.

Приблизно такий же характер має вказана залежність для Опарського ПСГ і в меншій мірі для Богородчанського ПСГ, де неоднорідність колекторів менше виражена.

Проведеним аналізом встановлено, що дня Угерського ПСГ активний газонасичений об'єм пласта склав 71 %, для Опарського — 46 %, для Богородчанського — 89 % від загального газонасиченого об'єму покладу.

-із-

УГЕРСЬКЕ ПСГ

ГРАФІК ЗАЛЕЖНОСТІ Р ВІД ХОпсг

(СКЛАЛА Н.В.ДУБЕЙ З ВИКОРИСТАННЯМ МАТЕРІАЛУ ДП „ЛЬВІВТРАНСГАЗ")

1995Р

Рис. 2

Відповідно зменшився активний об'єм газу в пласті і збільшився буферний об'єм газу. '

В шостому розділі викладена методика математичного Моделювання процесу розробки газового покладу в умовах неоднорідних колекторів.

Розрахунки проводились з допомогою персонального комп'ютера для умов елемента покладу радіусом 1000 м, складеного двома пластами товщиною по 10 м і проникністю, відповідно, 100-1015 і 10-1015 м2, розділених непроникним глинистим пластом. Умовна свердловина знаходиться в центрі елемента. ’ •

Для спрощення розрахунків приплив газу до вибою свердловини приймався за лінійним законом, хсгфщієнт надстисливості - рівним 1.

Поточні пластові тиски і робочі дебіти окремих пластів визначались за виведеною автором формулою:

. -(/рЧ., - = аЧи~ от,. О/

де > Ррі-1,.> Ррі-2М > Ррі-іі’ ?1/-І > ?2м , Чїг пластові тиски і

робочі дебіти для кожного пласта для моментів часу Г,_| і Г; , МПа, тис. м3/добу; А? = Гі — Г|_|— інтервал часу між окремими моментами розрахунку, для нашого варіанта прийнято ДГ = 365 діб; й і і #2 — коефіцієнти фільтраційних опорів для першого і. другого пласта» МПа2/тис.мі/добу;

" 131 * рі'* аі

де Т5і і Трі — стандартна і пластова температури, °К; О — газонасиче-ний поровий об'єм, млн. м3; Раі — атмосферний тиск, МПа.

В умовах розробки неоднорідних за проникністю пластів, в зв'язку з неодинаковими умовами їх дренування, поточні пластові тиски для кожного з них будуть різні. Тому’, визначений на вибої зупиненої свердловини тиск, буде не середньозваженим, а пластовим динамічним, який залежатиме від інтенсивності міжпластових перетоків. Для умов роботи двох пластів він складе:

РрІМуп.,- ~ > №

де — величина міжпластовіи перетоків, викликаних різницею тисків в окремих пластах, яка визначається за формулою:

/51

а і+Я2

Умови дренування покладу задавались близькими до реальних. Зокрема, для перших 10 років розробки прийнято режим постійного робочого дебіту <2 = 200 тис. м’/добу з подальшим його зниженням щорічно на

Результати розрахунків зображені на рис. 3. Лінія І характеризує залежність істинного середнього пласгового тиску від відбору газу в покладі, лінія 2 — залежність від відбору газу пластового тиску, визначеного на вибої зупиненої свердловини (динамічного тиску). Відхилення розрахункових точок залежності вверх від прямої лінії на заключній стадії розробки пояснюється активним підключенням в роботу низькопроник-них пластів за рахунок депресії на пласт. Слід відмітігтн, що саме такий характер мас залежність -^- = І\'Е.(^)) для Угорського та Опарського родовищ газу, в тон же час, для Богородчанського газового родовита, де пласти більш однорідні, ця залежість близька до прямолінійної (рис. І).

Запаси газу, визначені за початковою ділянкою графіка, в певній мірі занижені (рис. З, лінія 3). Ближче до фактичних будуть запаси, оцінені за початковим і кінцевим пластовими тисками (рис. З, лінія 4) із врахуванням можливого обводнення пласта.

В сьомому розділі викладена методика ' результати математичного моделювання циклічної роботи ПСГ в умовах неоднорідних колекторів.

Вирішувалась задача циклічної роботи окремого елемента ПСГ радіусом 300 м, складеного двома пластами товщиною по 10 м і проникністю, відповідно. 100-10 15 і 10-10 15 м2. розділених непроникним глинистим пластом. Моделювання проводилось для трьох режимів роботи свердловини, розташованої в центрі елемента з робочими дебітами 100, 200 і 300 тис. м'/добу.

Для сезону відбору г азу поточні пластові тиски і робочі дебіти окремих горизонтів визначались за тією ж методикою, що і при моделюванні процесу розробки газового покладу.

Для сезону закачки газу розрахункова формула прийме вид:

20%.

Результати математичного моделювання ПРОЦЕСУ РОЗРОБКИ ГАЗОВИХ ПОКЛАДІВ

• СКЛАЛА Н.Б.ДУБЕЙ

■ . 1995Р.

ЛІНІЯ 1-ВІДСІКАЄ НА ОСІ АБСЦИС ВІДРІЗОК. ЯКИЙ ВІДПОВІДАС ФАКТИЧНИМ ПОЧАТКОВИМ ЗАПАСАМ І".! '

ЛІНІЯ2-ХАРЛ:г.ТЕРі/і;:л с; ЗАЛЕЖНІСТЬ І^ин.ВІД Ю ЛІНІЯЗ-ВІДСІКАЄ НА ОСІ АБСЦИС ЗАПАСИ ГАЗУ. ВИЗНАЧЕНІ ПО ПРЯМОЛІНІЙНІЙ ДІЛЯНЦІ ГРАФІКА .

ЛІНІЯМ-ВІДСІКАЄ М ОСІ АБСЦИС ЗАПАСИ ГАЗУ. ВИЗНАЧЕНІ ПО ПОЧАТКОВОМУ І КІНЦЕВОМУ ПЛЛСТШИХ ТИСКАХ

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 110,0 1200 Юмлн.м%ову

Рис д

Динамічннй пластовий тиск та величина перетоку газу між пластами для умов закачки газу визначаються за формулами (4. 5).

Розрахунки проводились за допомогою персонального комп'ютера, їх результати зображені на рис. 4. Залежність зведеного пластового тиску від кількості газу в ПСГ мас вигляд сплюснутого еліпса з тими ж властивостями, які були встановлені при аналізі ПСГ Прикарпаття.

Активний газонасиченпй об'єм пласта, який контролюється динамічним пластовим тиском в зупиненій свердловині, для прийнятих умов складає 62-65 % Ьід загального газонаснченого об'єму. Відповідно, активний об'єм газу в пласті зменшується на 35-38 %. Об'єм буферного газу збільшується в залежності від режиму роботи на 8-25 %. При цьому із збільшенням об'ємів закачки газу, а, відповідно, і максимального пластового тиску, ефективність роботи ПСГ дещо покращується.

Отримані при математичному моделюванні результати, в цілому відповідають фактичним даним, одержаним при аналізі експлуатації Угері'.кого, Опарського і Богородчанськото ПСГ, що підтверджує наявність "застійних" зон в низькопроникішх колекторах в процесі циклічної експлуатації ПСГ.

В восьмому розділі на основі проведених аналізів експлуатації ПСІ' і математичного моделювання запропонована методика проектування нових підземних газосховищ, пов'язаних із виснаженими газовими покладами в умовах неоднорідних за проникністю колекторів.

Суть іі зводиться до наступного:

1. За відомими значеннями пористості, одержаними в результаті інтерпретації промислово-геофізичних досліджень в свердловинах, пробурених в межах газового покладу, використовуючи графічну функціональну залежність \%к — /\НІ), для кожного пласта визначаються значення проникності.

За величиною проникності пласти групуються в дві, а при необхідності і в гри групи. Для кожної групи по окремих свердловинах знаходяться середньозважені по ефектнішій товщині значення проникності. За побудованими картами рівних товщин і рівних проникностей визначаються середньозважені їх величини П" площі покладу.

2. Одержавши середні значення товщини і проникності для кожної групи колекторів, дня заданих умов експлуатації (загальний газонасиче-ний об'єм пласта, максимальні і мінімальні пластові піски, робочі дебіти, віддаль між свердловинами тощо) за методикою, викладеною в розділі 7,

РЕЗУЛЬТАТИ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ЦИКЛІЧНОЇ РОБОТИ ПСГ

( СКЛАЛА Н.В.ДУБЕЙ )

1995р.

проводіггься математичне моделювання процесу циклічної експлуатації газосховища. * •

За результатами моделювання визначається відношення активного газонасііченого об'єму пласта, який приймає участь в циклічній роботі ПСГ (СОакі) Д° загального газонаснченого об'єму покладу (О):

к = ^ пі

За значенням /с визначаються активний і буферний об'єми газу в ПСГ: ■ _ _

. = Ш(Ртях - Ртіп ) _ Ш

_ _ дьи/=кПРтіп + &{1-к)Р^., /9/

де Ршах ' Ртіп — задані зведені максимальний і мінімальний пластові тиски; Р2х. — зведений пластовий тиск "застійних" зон, величина якого визначається в процесі моделювання.

3. Складається проект створення підземного сховища газу з врахуванням результатів математичного моделювання його циклічної експлуатації. При цьому необхідно виділити два етапи створення ПСГ.

1 етап — дослідно-промислова експлуатація (ДПЕ) на протязі 2-3

циклів закачки-відбору з використанням фонду свердловин, які залишилися від розробки, а також існуючих промислових комунікацій. При необхідності ' можуть бути пробурені додаткові свердловини по ро-рідженій експлуатаційній сітці. ' • •

.За даними ДПЕ уточняється визначений за результатам'» моделювання активний газонасичений об'єм, об'єм “застійних” зон і буферний об'єм газу, режим компресорної станції та інші технологічні параметри експлуатації ПСГ. •

Одночасно з ДПЕ слід проводити експлуатаційне буріння по розрідженій сітці з метою уточнення геологічної будови газового покладу, продуктивної характеристики і необхідної кількості експлуатаційних свердловин.

2 етап включає доведення експлуатаційного фонду свердловин до величини, одержаної в результаті корегування технологічного проекту, оббудову родовища і вивід ПСГ на проектний режим.

Висновки і рекомендації

І. На основі вивчення характеру неоднорідності пластів-колекторів по розрізу і площі покладів, в яких створені підземні сховища газу Прикарпаття, встановлено, що продуктивні пласти Угерського і Опарсь-коїо ПСГ в значній мірі неоднорідні, причому для Угерського підземного

газосховиша в більшій мірі виражена мінливість колекторських властивостей по площі, а для Опарського ПСГ — по продуктивному розрізу.

2. Створена методика математичного моделювання процесу розробки неоднорідних за проникністю газових покладів та процесу їх циклічної експлуатації в режимі підземного газосховища.

3. Аналіз розробки газових покладів, пов’язаних з неоднорідними колекторами, аналіз їх експлуатації в режимі ПСГ та матеріали математичного моделювання показали, що:

— при розробці газових покладів характер дренування окремих пластів визначається їх ґіроникністю: в перший період в роботу включаються в основному високопроникні пласти: по мірі збільшення пластової депресії активність дренування низькопроникних пластів поступово збільшується і на кінцевій стадії розробки можливий переток газу з низь-копрошікних пластів у високопроникні:

— при циклічній експлуатації ПСГ за рахунок значно вищих темпів зміни тиску, порівняно з процесом розробки газового покладу, та періодичності зміни напрямку руху газу в пласті диференціація пластових тисків по окремих пластах носігть більш виражений характер: в процесі циклу закачки-відбору газу зміна тиск}' від мінімальної до максимальної величини у низькопроникних пластах в 6-8 раз нижча, ніж у високопроникних, створюється так званий ефект "застійних" зон, який спричинює зменшення активного об’єму газу на 20-40 % і більше;

— пластовий тиск, який замірюється в свердловинах з метою контролю за розробкою газових покладів і контролю за роботою підземних» газосховищ, не відповідає середньому пластовому тиску по продуктивному горизонту; його величина залежить від ступеня дренування окремих пластів та величини міжпластових перетоків і близька до пластового тиску найбільш проникних пластів;

4. Підрахунок запасів газу за методом падіння пластового тиску на стадії проектування ПСГ рекомендується проводити за початковою і кінцевою точками залежності зведеного пластового тиску від сумарного об'єму газу, відібраного із покладу з врахуванням можливого обводнення.

5. При проектуванні ПСГ в умовах неоднорідних колекторів в основу технологічних проектів рекомендується закладати не повний газонасиче-ний поровий об'єм, як це робиться на практиці, а тільки активний, визначений за запропонованою методикою математичного моделювання, виключивши об'єм "застійних" зон, що дасть змогу досягти максимального наближення проектних показників до реальних.

6. Рекомендується розроблена нова методика проектування підземних газосховищ в умовах неоднорідних колекторів. Суть її полягає в попередньому математичному моделюванні процесу циклічної роботи ПСГ для конкретних промислово-геологічних умов даного об'єкту з наеіупним проведенням його дослідно-промислової експлуатації. Така система проектування скорочує термін вводу ПСГ в експлуатацію, дозволяє більш об'єктивно оцінити йсго потенційні можливості, виключити непродуктивні витрат та підвищити ефективність зберігання газу.

По темі дисертації опубліковано такі роботи:

1. Волкова МЛ., Дубей Н.В., Старосельський Є.М. Про проведені дослідження загазованості верхніх відкладів осадкопої товщі Богород-чанського ПСГ ',! Наук.-техн. конф. проф.-викл. складу ін-ту нафти і газу: Тези доповідей. Івано-Франківськ, 1992. -Івано-Франківськ, 1992. — С. 59.

2. Вонціцький В.П., Дубей Н.В. Особливості створення і експлуатації газорегулювалыюго комплексу підземних газосховищ у Прикарпатті // Стан, проблеми і перспективи розвитку нафтогазового комплексу Західного регіону України: Тези доп. і пов. наук.-практ. конф., Львія, 28-30 березня 1995.—Львів, 1995. — С. 174.

3: Охорона навколишнього середовища в районі Богородчанського підземного сховища газу /О.О. Орлов, М.А. Волкова, Н.В Лубен, В.Г. Омельченко // Стан, проблеми і перспективи розвитку нафтогазового комплексу Західного регіону України: Тези доп. і пов. наук.-практ. конф., Львів, 28-30 березня 1995.—Львів, 1995. — С. 180.

4. Дубей Н.В. Математичне моделювання процесу розробки газових покладав в умовах неоднорідних колекторів /Івано-Франк. держ. техн. ун-т нафта і тазу. —Івано-Франківськ, 1995. — 6с. Деп. в ГНТБ України, №2357 —Ук. 95 від 2.11.95.

5. Дубей Н.В. Математичне моделювання циклічної роботи підземних газосховищ в умовах неоднорідних колекторів Лвано-Франк. держ. техн. ун-т нафти і газу. —Івано-Франківськ, 1995. — 7 с. Деп. в ГНТБ України, №2358-Ук. 95 від 2.11.95.

Дубей Н.В. Геолого-промысловые особенности создания подземных газохранилищ в истощенных газовых месторождениях, связаных с неоднородными коллекторами (на примере ПХГ Прикарпатья).

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геоиого-минералогических наук по специальности 04.00.17 - геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений, Ивано-Франковский гос. тех. университет нефти и газа, Ивано-Франковск, 1996.

Защищается рукопись диссертации, которая содержит результаты изучения характера изменения коллекторских свойств пород по площади и разрезу тазовых залежей У герского, Опарского и Богородчанского ПХГ, детального анализа их разработки на истощение и эксплуатации в режиме газохранилища, а таюкс математического моделирования процесса циклической эксплуатации ПХГ, проведенных с целью установления причины несоответствия проектных и фактических'показателей эксплуатации ПХГ. Доказано, что таковой является низкая степень дренирования низкопроницаемых пластов и образование в лих малоактивных зон. Предложена новая методіска проектирования ГІХГ, создаваемых в условиях неоднородных колек-юров.

Dubei N.V. Geological and industrial peculiarities of the forming of underground gas storages (UGS) in exhausted gas fields.connected with nonuni-fonn reservoirs (on the example of UGS in Preorpathia).

Dissertation for a scientific degree of a- Candidate of geological and mi-ncralogical sciences in major 04.00.17 - geology and prospecting for oil and gas, Ivano-Frarikivsk State Technical University of Oil. and Gas, Ivano-* Frankivsk, 1996.

The manuscript of the dissertation which includes the results of the investigation of the character of rock properties changes along the area and section of gas deposits of Uhersko, Opary and Bohorodchany UGS is submited for defei,-.». It presents a detailed analysis of their development for exhaustion and their o;.rration as a gas storage as well as mathematic simulation of the process of ,'GS cyclic operation which have been carried out to determine why anticipate і and real indexes of UGS operation do not coincide. It has been proved thn it is due to unsufficient drainage of layers with low permeability and formation of the zones of low activity. A new methodology of the planning of UGS formed in the conditions of nonuniform reservoirs is developed.

Юпочові слова: неоднорідність пластів-колекторів, малоактивні зони, запаси газу, проектування підземних газосховищ.

Підписано до друку 14.02.% р.,г,.60 х 84,

І/І6, аг і:. 34, др.орг:.!, ті: рож 100 нріш. .

Іваао-Франісівськиїі державним технічшіі університет І13І.ЇІІ і гззу.

Дільниця оперативної пол Іграфії .Карпатська 15. '