Содержание к диссертации
Введение
1 Классификация подземных хранилищ газа в пористых пластах 19
1.1 Вводные замечания 19
1.2 Назначение подземных хранилищ газа в пористых пластах в Единой системе газоснабжения 26
1.3 Группы подземных хранилищ газа в пористых пластах по расположению и функциям в Единой системе газоснабжения 29
1.4 Виды подземных хранилищ газа в пористых пластах по объектам хранения и их горно-геологическим условиям 33
1.5 Типы подземных хранилищ газа в пористых пластах по основным технологическим режимам по производительности закачки и отбора при циклической эксплуатации 35
1.6 Типы подземных хранилищ в пористых пластах по объему активного газа и максимальной суточной производительности при циклической эксплуатации и масштабу области "влияния" в Единой системе газоснабжения 41
1.7 Использование классификации подземных хранилищ газа для уточнения особенностей применения методов регулирования и контроля количества газа в пористых пластах разного строения 46
1.8 Выводы 48
2 Исследование гистерезисных явлений двухфазной фильтрации в гидрофильных пористых средах при чередующемся вытеснении воды и газа 52
2.1 Экспериментальные данные относительных фазовых проницаемостей гидрофильных пористых сред в процессах однонаправленного вытеснения воды газом и газа водой 52
2.2 Обоснование различия зависимостей относительных фазовых проницаемостей гидрофильных пористых сред для газа и воды при разных направлениях вытеснения 57
2.3 Аппроксимирующие функции зависимостей капиллярного давления и относительных фазовых проницаемостей гидрофильных пористых сред для газа и воды в процессах однонаправленного вытеснения 59
2.4 Гистерезис относительных фазовых проницаемостей. Закономерности чередующегося вытеснения воды и газа в гидрофильных пористых средах 64
2.5 Исследование влияния гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости на процесс многократно чередующегося вытеснения воды и газа в гидрофильных пористых средах 69
2.5.1 Обоснование расчетной модели неустановившейся двухфазной фильтрации газа и воды 69
2.5.2 Методы расчета гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости при моделировании многократно чередующегося вытеснения воды и газа 81
2.5.3 Параметрический анализ эффекта гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости в процессе многократно чередующегося вытеснения воды и газа 83
2.5.3.1 Условие бесконечного водоносного пласта 85
2.5.3.2 Условие ограниченного замкнутого водоносного пласта 106
2.6 Выводы 124
3 Дифференцирование общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ 128
3.1 Вопросы терминологии 128
3.1.1 Об использовании терминов "запасы" и "количество" газа в пластах подземных хранилищ 128
3.1.2 Учетное и контролируемое количество газа в пластах подземных хранилищ 130
3.2 Общий, буферный и активный объемы газа в пластах подземных хранилищ 131
3.3 Особенности аккумулирования и дренирования общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ. Активно и пассивно аккумулируемые и дренируемые объемы газа 133
3.3.1 Оценка неравномерности дренирования слоисто неоднородных пластов 139
3.3.2 Оценка неравномерности дренирования зонально неоднородных пластов 142
3.4 Неаккумулируемые и недренируемые объемы газа в пласте в пределах газовой залежи и ее окрестности 145
3.4.1 Оценка объема адсорбированного горной породой газа в водоносном пористом пласте 145
3.4.2 Оценка объема растворенного газа в остаточной воде 146
3.4.3 Оценка конвективно-диффузионного переноса растворенного газа в водоносную область пласта по результатам математического моделирования 147
3.4.4 Оценка объемов дисперсного и защемленного газа на модели двухфазной фильтрации с учетом гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости 150
3.5 Пластовые составляющие общего и буферного объемов газа, их соотношение и динамическое состояние при закачке и отборе газа 150
3.6 Затраты закачиваемого газа на подземном хранилище на создание и поддержание буферного объема газа в пласте. Пластовые потери газа 156
3.7 Выводы 161
4 Иерархическая структура гидродинамических моделей пористых пластов подземных хранилищ газа 166
4.1 Принципы рационального гидродинамического моделирования пористых пластов подземных хранилищ газа 166
4.2 Рациональное использование гидродинамических моделей для решения задач регулирования и контроля количества газа в пористых пластах на разных этапах функционирования подземных хранилищ 170
4.3 Структура иерархического комплекса гидродинамических моделей пористых пластов подземных хранилищ газа 172
4.3.1 Полнота описания в гидродинамических моделях физических процессов, происходящих в пористом пласте 174
4.3.2 Гидродинамические модели с подвижной границей раздела и совместной двухфазной фильтрации газа и воды 174
4.3.3 Геометрическая схематизация гидродинамической модели. Размерность модели. Цифровая фильтрационная модель пласта 175
4.3.4 Масштаб осреднения параметров цифровых фильтрационных моделей пласта 177
4.4 Разновидности гидродинамических моделей пористых пластов 178
4.4.1 Балансовая (нульмерная) модель газовой залежи 178
4.4.1.1 Балансовая модель газовой залежи при газовом режиме 179
4.4.1.2 Простая балансовая модель газовой залежи при водонапорном режиме 182
4.4.2 Модификации балансовой модели газовой залежи 185
4.4.2.1 Общая характеристика модификаций балансовой модели газовой залежи 185
4.4.2.2 Модели укрупненных разноаккумулируемых и разнодренируемых участков газовой залежи 188
4.4.2.3 Двухобъемная модель газовой залежи 190
4.4.2.4 Модель переменной газонасыщенности по укрупненным зонам газоносности 192
4.4.3 Многомерные гидродинамические модели газовой залежи 194
4.4.4 Аналитические модели водоносной области пористых пластов подземных хранилищ 196
4.5 Выводы 199
5 Исследование условий стабилизации и установившейся циклической эксплуатации газовых залежей в пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме 202
5.1 Вводные замечания 202
5.2 Влияние темпа закачки буферного газа при создании газовой залежи подземного хранилища на последующую ее циклическую эксплуатацию 202
5.3 Исследование стабилизации пластового давления при циклической эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ 205
5.4 Оценка ежегодных пластовых потерь газа, связанных с его уходом за пределы структурной ловушки 211
5.5 Влияние размеров структурной ловушки водоносного пласта на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 212
5.6 Влияние амплитуды структурной ловушки водоносного пласта на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 214
5.7 Влияние активного объема газа на возможные пластовые потери в условиях ограниченной структурной ловушки 217
5.8 Влияние общего объема газа на возможные пластовые потери 218
5.9 Влияние гидропроводности (проницаемости) водоносного пласта на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 219
5.10 Влияние гравитационных сил на формирование газовой залежи подземного хранилища при ее создании 223
5.11 Влияние системы размещения эксплуатационных скважин на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 225
5.12 Влияние величины активного объема и соотношения буферного и активного объемов на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 226
5.13 Исследование изменения газонасыщенного порового объема в процессе установившейся циклической эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ при водонапорном режиме 228
5.14 Исследование изменения давления (плотности газа) в зоне расположения скважин от объема газа в пласте при циклической эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ 231
5.15 Исследование изменения газонасыщенности на внешней границе газовой залежи в процессе ее циклической эксплуатации 237
5.16 Влияние неклассического технологического режима на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ при водонапорном режиме 240
5.17 Выводы 243
6 Регулирование количества газа в пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме 249
6.1 Цель и задачи регулирования количества газа в пористых пластах подземных хранилищ 249
6.2 Технологические аспекты сокращения буферного объема газа на подземных хранилищах в пористых пластах 250
6.2.1 Соотношение между буферным и активным объемом газа на отечественных и зарубежных подземных хранилищах 250
6.2.2 Основные технологические методы снижения буферного объема газа в пласте 251
6.2.2.1 Повышение пластового давления в газовой залежи подземного хранилища 252
6.2.2.2 Выбор рационального темпа закачки буферного газа при создании газовой залежи хранилища 253
6.2.2.3 Интенсификация эксплуатационных скважин 253
6.2.2.4 Использование скважин большого диаметра и горизонтальных скважин 253
6.2.3 Оптимизация основных технологических показателей подземных хранилищ газа. Экспресс-метод оптимизации 254
6.3 Регулирование количества газа в малоамплитудных ловушках водоносных пластов подземных хранилищ с активными водами 260
6.3.1 Основные гидродинамические проблемы создания и эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ в малоамплитудных ловушках водоносных пластов 260
6.3.2 Технологические методы регулирования количества газа в малоамплитудных ловушках водоносных пластов подземных хранилищ с активными водами 263
6.3.3 Регулирование и стабилизация количества газа в малоамплитудных ловушках водоносных пластов (на примере Щелковского подземного хранилища) 265
6.3.3.1 Геолого-гидродинамические особенности щигровского пласта-коллектора - объекта хранения газа 265
6.3.3.2 Состояние хранения газа на Щелковском подземном хранилище до 2000 года 268
6.3.3.3 Технологический режим эксплуатации хранилища, темпы и объемы закачки и отбора активного газа в сезонах по зонам скважин с целью стабилизации циклической эксплуатации газовой залежи 274
6.3.3.4 Основные результаты стабилизации циклической эксплуатации газовой залежи подземного хранилища 279
6.4 Выводы 285
7 Аналитические методы контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ 288
7.1 Вводные замечания 288
7.2 Цели и задачи методов контроля количества газа в пористых пластах на основе геологического и гидродинамического моделирования 289
7.3 Контроль количества газа в пористом пласте на основе геологического моделирования - объемный метод контроля 290
7.3.1 Определение объема газа в пористом пласте на основе сеточной цифровой геологической модели 290
7.3.2 Точность определения объемным методом объема газа в пласте. Расчетный "разбаланс" объема газа в пласте 293
7.3.3 Пример определения объема газа в пласте на основе детальной сеточной цифровой геологической модели 295
7.3.4 Объемные методы оценки пластовых составляющих объема газа в водоносном пласте 300
7.3.4.1 Методы оценки объема газа в газовой залежи 300
7.3.4.1.1 Метод удельных объемов газовой залежи 301
7.3.4.1.2 Метод осредненных параметров газовой залежи 302
7.3.4.2 Объемный метод оценки объема газа в приконтактной переходной области 302
7.3.4.3 Объемный метод оценки объема растворенного газа в остаточной воде в пределах залежи и диффундированного в водоносную область пласта 303
7.3.4.4 Примеры оценки пластовых составляющих объема газа в водоносном пласте 304
7.3.4.4.1 Оценка объема газа в приконтактной переходной области 304
7.3.4.4.2 Оценка объема растворенного газа в пределах залежи и диффундированного в водоносную область пласта 304
7.3.4.4.3 Оценка объема свободного газа в залежи методом удельных объемов 306
7.3.4.4.4 Оценка объема свободного газа в залежи методом осредненных параметров 308
7.3.4.4.5 Сводная оценка составляющих объема газа в пласте 310
7.4 Контроль количества газа в пласте на основе гидродинамического моделирования - гидродинамический метод контроля 311
7.4 1 Условность параметров цифровых фильтрационных моделей к режимным показателям хранения газа 311
7.4.2 Критерии качества и принципы адаптации гидродинамических моделей по фактическим данным хранения газа 313
7.4.3 Особенности замеряемых значений пластового давления в газовых скважинах в макронеоднородных пластах 317
7.4.3.1 Особенности замеряемых значений пластового давления в газовых скважинах в слоисто неоднородных пластах 319
7.4.3.2 Особенности замеряемых значений пластового давления в газовых скважинах в зонально неоднородных пластах 324
7.4.4 Определение аккумулируемой и дренируемой части общего и буферного объемов газа в пласте 327
7.4.4.1 Метод материального баланса газовой залежи хранилища при газовом режиме 327
7.4.4.1.1 Методы определения средневзвешенного пластового давления в газовой залежи 327
7.4.4.1.2 Графическая интерпретация метода материального баланса газовой залежи хранилища при газовом режиме 330
7.4.4.2 Метод материального баланса газовой залежи хранилища при водонапорном режиме 337
7.4.4.2.1. Особенности применения метода материального баланса газовой залежи хранилища для отдельных сезонов отбора и закачки газа при водонапорном режиме 337
7.4.4.2.2 Методика определения дренируемой части общего объема газа методом материального баланса по падению в сезоне отбора среднего давления в газовой залежи с учетом вторжения пластовой воды 338
7.4.4.2.3 Пример определения дренируемой части общего объема газа методом материального баланса по падению в сезоне отбора среднего давления в газовой залежи с учетом вторжения пластовой воды 342
7.4.4.3 Определение дренируемых объемов газа в залежи по картам изобар с использованием площадных моделей пласта 345
7.5 Цели и задачи статистических методов контроля количества газа в пористых пластах 350
7.6 Балансово-объемный метод контроля количества газа в пласте 353
7.6.1 Описание балансово-объемного метода контроля объема газа в пласте 353
7.6.2 Применение балансово-объемного метода контроля общего объема газа в пласте 355
7.6.3 Применение балансово-объемного метода контроля буферного объема газа в пласте 359
7.6.4 Возможность совместного использования в балансово-объемном методе контроля статистических данных общего и буферного объемов газа в пласте 363
7.7 Объемно-гидродинамический метод контроля количества газа в пласте 366
7.7.1 Описание объемно-гидродинамического метода контроля объема газа в пласте 366
7.7.2 Применение объемно-гидродинамического метода контроля дренируемой части общего и буферного объемов газа в пласте 367
7.7.2.1 Контроль объемно-гидродинамическим методом дренируемой части общего объема газа в пласте 368
7.7.2.2 Контроль объемно-гидродинамическим методом дренируемой части буферного объема газа в пласте 370
7.7.3 Применение объемно-гидродинамического метода контроля аккумулируемой части общего и буферного объемов газа в пласте 373
7.7.3.1 Контроль объемно-гидродинамическим методом аккумулируемой части буферного объема газа в пласте 373
7.7.3.2 Контроль объемно-гидродинамическим методом аккумулируемой части общего объема газа в пласте 377
7.8 Сводные результаты контроля аналитическими методами значения, распределения и динамического состояния пластовых составляющих общего, буферного и активного объемов газа в пласте 379
7.9 Выводы 385
Заключение 388
Список использованных источников 390
- Типы подземных хранилищ газа в пористых пластах по основным технологическим режимам по производительности закачки и отбора при циклической эксплуатации
- Особенности аккумулирования и дренирования общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ. Активно и пассивно аккумулируемые и дренируемые объемы газа
- Исследование стабилизации пластового давления при циклической эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ
- Пример определения объема газа в пласте на основе детальной сеточной цифровой геологической модели
Введение к работе
Актуальность темы
Использование подземных хранилищ газа в пористых пластах является одним из основных способов обеспечения надежности газоснабжения, повышения гибкости поставок газа потребителям и эффективности реализации газа внутри странык и за рубежом.
Общее количество газа в пористых пластах подземных хранилищ страны составляет около 30% от годового уровня потребления и экспорта газа. В общем количестве газа на подземных хранилищах на долю активного объема газа приходится примерно 58% и на долю буферного объема газа - 42%.
Газовая отрасль страны характеризуется падением добычи в традиционных регионах и необходимостью освоения новых месторождений во все более усложняющихся горно-геологических и природных условиях, диверсификацией внутренних и экспортных потоков газа, старением действующей системы газопроводов. Указанные особенности газовой отрасли на фоне либерализации внешнего и внутреннего газового рынков диктуют необходимость дальнейшего развития системы подземных хранилищ газа в пористых пластах.
Важнейшим направлением работ по повышению эффективности и безопасности сооружения, расширения, циклической эксплуатации, консервации и ликвидации, а также надежности функционирования подземных хранилищ газа в пористых пластах является совершенствование и разработка методов и технологий регулирования и контроля количества газа в пласте. Эту задачу можно успешно решить, опираясь на научно-методическую базу.
Поэтому создание научных основ регулирования и контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ является, безусловно, актуальной темой исследований.
Целью работы является разработка теоретических и методических основ регулирования и аналитического контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ в водоносных пластах, истощенных, частично выработанных и неразрабатываемых газовых месторождениях для обеспечения безопасности и повышения эффективности их сооружения, расширения, циклической эксплуатации, консервации и ликвидации, а также надежности функционирования.
Основные задачи исследований
-
Разработка классификации подземных хранилищ газа в пористых пластах, позволяющей уточнять особенности применения методов регулирования и аналитического контроля количества газа в пластах разного геологического строения в зависимости от занимаемого “положения” и прогнозируемых технологических показателей подземного хранилища в создаваемой классификации.
-
Исследование гистерезисных явлений двухфазной фильтрации газа и воды в процессе их многократно чередующегося вытеснения в гидрофильных пористых средах.
-
Дифференцирование общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме и изучение затрат закачиваемого газа в объекты хранения на создание и поддержание буферного объема газа.
-
Упорядочение разных по сложности гидродинамических моделей пористых пластов подземных хранилищ газа с целью адекватного их использования при решении задач регулирования и контроля количества газа в пластах разного строения на всех этапах функционирования хранилищ.
-
Исследование условий обеспечения стабилизации и многолетней установившейся циклической эксплуатации искусственных газовых залежей в пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме.
-
Разработка технологических методов регулирования количества газа в малоамплитудных ловушках водоносных пластов подземных хранилищ с активными водами.
-
Разработка аналитических методов контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ на основе геологического и гидродинамического моделирования и статистических подходов.
Научная новизна
- Разработана система критериев для классификации подземных хранилищ газа в пористых пластах по комплексу наиболее важных географических, геологических, технологических и технико-экономических признаков: расположению, функциям и назначению в Единой системе газоснабжения; используемым объектам хранения, их горно-геологическим условиям и особенностям геологического строения; основным технологическим режимам циклической эксплуатации по производительности закачки и отбора газа; объему активного газа и максимальной суточной производительности закачки и отбора и масштабу области “влияния”, включающей определенные потребители, участки систем магистральных газопроводов и предприятия газодобычи.
- Установлены закономерности процесса многократно чередующегося вытеснения воды и газа в гидрофильных пористых средах, обнаружен и изучен эффект гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости.
- Введены новые понятия, позволяющие дифференцировать общий и буферный объемы газа в неоднородных пористых пластах на составляющие, принимающие разное участие в фильтрационных процессах при закачке и отборе газа, и исследовать затраты закачиваемого газа в объекты хранения на создание и поддержание пластовых составляющих буферного объема.
- Разработаны принципы рационального гидродинамического моделирования пористых пластов подземных хранилищ газа.
- На основе выполненного параметрического анализа выявлены геологические, гидродинамические и технологические факторы, оказывающие основное влияние на процессы стабилизации и многолетней установившейся циклической эксплуатации искусственных газовых залежей подземных хранилищ.
- Разработаны статистические балансово-объемный и объемно-гидродинамический методы контроля количества газа в пористых пластах для оценки и учета случайных и систематических ошибок, возникающих при определении количества газа объемным и гидродинамическим методами, базирующимися на геологической и гидродинамических моделях пласта.
Защищаемые положения
-
Классификация подземных хранилищ газа в пористых пластах.
-
Исследование эффекта гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости в процессе многократно чередующегося вытеснения воды и газа в гидрофильных пористых средах.
-
Дифференцирование общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме и исследование затрат закачиваемого газа в объекты хранения на создание и поддержание буферного объема газа в пласте.
-
Разработка иерархической структуры гидродинамических моделей пористых пластов подземных хранилищ газа.
-
Обоснование условий стабилизации и многолетней установившейся циклической эксплуатации искусственных газовых залежей в пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме.
-
Разработка комплекса аналитических методов контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ, включающего объемный и гидродинамический методы, а также статистические балансово-объемный и объемно-гидродинамический методы контроля.
Достоверность и обоснованность результатов и выводов работы определяются использованием значительного объема апробированных в научной практике экспериментальных данных относительных фазовых проницаемостей, применением современного математического аппарата гидродинамического моделирования пористых пластов, высокой точностью и корректностью проведения гидродинамических расчетов и удовлетворительной сходимостью результатов численного моделирования с промысловыми данными.
Практическая ценность
Разработаны математические модели, составлены алгоритмы и компьютерные программы для расчета оптимальных технологических показателей сооружения, расширения и циклической эксплуатации подземных хранилищ, регулирования и контроля количества газа в пористых пластах с учетом гистерезисных явлений двухфазной фильтрации в процессе многократно чередующегося вытеснения воды и газа. Проведенные исследования эффекта гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости повышают достоверность гидродинамических расчетов пористых пластов подземных хранилищ газа.
Разработан ряд методов и методик, использование которых позволяет уменьшать до оптимальных значений буферный объем газа в пористых пластах подземных хранилищ и снижать затраты закачиваемого газа в объекты хранения на создание и поддержание пластовых составляющих буферного объема газа.
В результате проведенных исследований автором разработаны методы и технологии регулирования количества газа в водоносных пластах для решения гидродинамических проблем создания и циклической эксплуатации “тонких” газовых залежей подземных хранилищ, связанных с “всплыванием” и активным “растеканием” газа в малоамплитудных структурных ловушках с активными пластовыми водами.
Основные разработанные технологии регулирования количества газа в водоносных пластах прошли успешную промышленную апробацию на ряде действующих подземных хранилищ. Результаты апробации показали, что в условиях сложившейся системы размещения эксплуатационных скважин и вскрытия пласта при водонапорном режиме газовой залежи наиболее эффективным является изменение технологического режима эксплуатации хранилища и регулирование режимами эксплуатации групп скважин (зонное регулирование закачки и отбора газа).
Проведенные в рамках диссертационной работы исследования способствуют решению актуальной задачи подземного хранения газа в пористых пластах, заключающейся в повышении технологической эффективности регулирования и контроля количества газа в пласте. Решение этой задачи позволяет обеспечивать безопасность сооружения, расширения, циклической эксплуатации, консервации и ликвидации и повышать надежность функционирования подземных хранилищ.
Апробация работы
Основные результаты выполненных исследований докладывались и обсуждались на отраслевых конференциях и совещаниях, научных семинарах, а также на международных конференциях и конгрессах, среди которых:
- Международная конференция “Разработка газоконденсатных месторождений”, 1990, Краснодар;
- Международная конференция и выставка “Подземное хранение газа”, 1995, Москва, РАО «ГАЗПРОМ»;
- Научно-технический совет ОАО «Газпром» “Современное состояние и перспективы совершенствования методов подсчета запасов газа по данным истории разработки”, 1999, Москва;
- Научно-практический семинар ОАО «Газпром» “Проблемы моделирования работы скважин и пластовых систем при создании и эксплуатации ПХГ в пористых пластах”, 2001, Москва;
- Международная конференция “ВНИИГАЗ на рубеже веков - наука о газе и газовые технологии”, 2003, Москва;
- Международная Исследовательская Газовая конференция, 2004, Ванкувер, Канада;
- Международная конференция ОАО «Газпром» “Подземное хранение газа: надежность и эффективность”, 2006, Москва;
- SPE Международная конференция “Подземное хранение природного газа - сегодня и завтра”, 2007, Краков, Польша;
- Вторая Международная конференция ОАО «Газпром» “ПХГ: Надежность и эффективность (UGS-2008)”, 2008, Москва;
- 24 мировой газовый конгресс, 2009, Буэнос-Айрес, Аргентина.
Публикации
Основные результаты диссертации опубликованы в 2 научно-технических обзорах, 44 научных статьях (в т.ч. в 8-ми статьях журналов, включенных в “Перечень ...” ВАК Минобрнауки РФ).
Структура и объем диссертации
Типы подземных хранилищ газа в пористых пластах по основным технологическим режимам по производительности закачки и отбора при циклической эксплуатации
Под технологическим режимом циклической эксплуатации подземного хранилища газа, как горнотехнического предприятия, понимается характеристика изменения во времени его технологических показателей при закачках и отборах активного газа.
Основными технологическими показателями подземного хранилища являются суточная производительность, количество работающих скважин, используемая мощность компрессорной станции и др. при закачках и отборах газа.
Технологические показатели подземного хранилища устанавливаются по замеряемым значениям расхода, давления, температуры газа и водного фактора в "контрольных точках" системы скважин и станции подземного хранения.
В работе предлагается различать следующие основные технологические режимы по суточной производительности при циклической эксплуатации подземных хранилищ газа в пористых пластах - базисный, пиковый и газгольдерный.
Базисный режим циклической эксплуатации характеризуется сравнительно небольшими отклонениями (увеличением или уменьшением в пределах 10-15%) суточной производительности подземного хранилища при закачках и отборах активного газа от ее среднемесячных значений.
Такой режим эксплуатации подземного хранилища позволяет регулировать преимущественно нормальную и аномальную сезонную и частично суточную неравномерность потребления, транспортировки и добычи газа.
В базисном режиме циклической эксплуатации подземного хранилища газа с классическим однолетним циклом и неклассическим многолетним циклом изменение во времени среднемесячных значений суточной производительности подземного хранилища представляет собой гармоническую функцию с периодом соответственно один год и несколько лет.
Классический однолетний цикл и один год неклассического многолетнего цикла при базисном режиме циклической эксплуатации подземного хранилища может включать:
- сезон закачки, охватывающий преимущественно летний период, проводится в течение мая - сентября месяцев;
- осенний нейтральный период, протекает в течение октября месяца;
- сезон отбора, охватывающий осенне-зимний период, проводится в течение ноября - марта месяцев;
- весенний нейтральный период, протекает в течение апреля месяца.
Пиковый режим циклической эксплуатации характеризуется значительными приростами (свыше 10-15%) - "пиками" суточной производительности подземного хранилища в течение нескольких суток при закачках и отборах активного газа относительно ее среднемесячных значений.
Пиковый режим эксплуатации подземного хранилища дает возможность регулировать пиковые суточные расходы газа по неравномерности, а также возможность оперативного резервирования потребления, транспортировки и добычи газа.
Количество периодов работы подземного хранилища с пиковой производительностью в течение года может составлять от нескольких до десятков единиц.
Газгольдерный (мультицикличный) режим циклической эксплуатации характеризуется сменами направления суточной производительности подземного хранилища относительно ее среднемесячных значений (закачка-отбор-закачка и отбор-закачка-отбор) в течение нескольких суток в сезонах закачки и отбора газа.
Газгольдерный режим эксплуатации подземного хранилища позволяет регулировать чрезвычайные отклонения суточных расходов потребления по отношению к уровню среднемесячных поставок газа газоснабжающей системой при значительных изменениях спроса на газ. Такие изменения спроса на газ могут быть вызваны резкими изменениями погодных условий, связанными с "глубокими" потеплениями в зимние периоды и похолоданиями в летние периоды. Кроме того, газгольдерный режим эксплуатации подземного хранилища дает возможность регулировать суточную неравномерность транспортировки газа по участкам протяженных магистральных газопроводов.
Цикл газгольдерного режима эксплуатации подземного хранилища включает период переключения (смены направления) суточной производительности, период кратковременной закачки или отбора и период обратного переключения производительности. Продолжительность одного цикла газгольдерного режима эксплуатации может составлять несколько суток, а цикличность в течение года может достигать несколько десятков единиц.
Будем различать проектный с классическим однолетним и неклассическим многолетним циклом, текущий расчетный и фактический технологический режимы циклической эксплуатации подземного хранилища. Проектный технологический режим разрабатывается в проектах сооружения и циклической эксплуатации подземного хранилища. Текущий расчетный технологический режим составляется при оперативном прогнозировании режима работы подземного хранилища. Фактический технологический режим - это реализованный режим эксплуатации подземного хранилища.
В технологическом режиме циклической эксплуатации подземного хранилища устанавливаются следующие показатели базисной, пиковой и газгольдерной составляющих режима:
- продолжительность, начало и конец сезонов закачки, отбора газа и нейтральных периодов;
- объемы закачки или отбора газа по месяцам, кварталам и в целом за сезон;
- суточная производительность, средняя по месяцам;
- максимально возможные объемы закачки или отбора газа по месяцам,
кварталам и в целом за сезон;
- максимальная суточная производительность при закачке и отборе газа и количество суток работы с максимальной производительностью, по месяцам;
- значение и продолжительность снижения суточной производительности после пикового режима для восстановления пластового давления до среднего значения, по месяцам;
- оперативная возможность (допустимое количество) пиковых и газгольдерных включений на закачку и отбор газа, по месяцам;
- оперативная готовность (время) переключений с закачки на отбор газа и, наоборот, по месяцам;
- максимальное и минимальное пластовое давление, изменение среднего пластового давления;
- рабочие и минимально возможные давления на входе при закачке и выходе при отборе газа на станции подземного хранения;
- требования по качеству газа, поступающего на станцию и подаваемого со станции подземного хранения.
Если подземное хранилище используется для хранения запаса газа на аномально холодную зиму и долгосрочного резерва газа, рассматриваются следующие варианты технологического режима:
- варианты с полным или частичным отбором и закачкой запаса газа на аномально холодную зиму и долгосрочного резерва газа в сезонах отбора и закачки;
- варианты полного или частичного отбора долгосрочного резерва газа сразу после окончания сезона отбора без закачки газа.
Производительность подземного хранилища зависит от величины пластового давления и давления на входе (выходе) компрессорной станции, в случае ее использования для отбора (закачки), или в точке подключения соединительного газопровода к магистральному газопроводу, когда компрессорная станция не используется. Производительность хранилища обуславливается фильтрационными и гидравлическими сопротивлениями и технологическими ограничениями по давлениям и расходам газа в системе пласт - скважины - шлейфы - газораспределительные пункты - объекты подготовки газа - компрессорная станция - соединительный газопровод. Производительность подземного хранилища по возможностям пласта в какой-либо момент времени сезона определяется текущим состоянием и предысторией хранения газа - в текущем сезоне, предшествующем нейтральном периоде и предыдущем сезоне. Влияние предыстории хранения газа на производительность хранилища может быть особенно большим в условиях существенной неравномерности дренирования отдельных участков газовой залежи в неоднородных пластах и значительной разнодебитности скважин или при высокой активности пластовых вод.
Особенности аккумулирования и дренирования общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ. Активно и пассивно аккумулируемые и дренируемые объемы газа
В неоднородных пористых пластах подземных хранилищ при закачке газа опережающий отток от скважины происходит в высокопроницаемые участки пласта - пропластки, линзы, зоны. В низкопроницаемые участки пласта закачиваемый газ может преимущественно поступать в результате перетока из высокопроницаемых участков через поверхности контактов. В связи с этим аккумулирование газа в низкопроницаемых участках пласта происходит с некоторым отставанием во времени по сравнению с высокопроницаемыми участками. При отборе газа опережающий приток к скважине происходит из участков пласта с повышенной проницаемостью. Газ из участков с пониженной проницаемостью может поступать в скважину в основном посредством перетока в высокопроницаемые участки через поверхности контактов. В связи с этим при отборе газа наблюдается задержка притока газа к скважине и отставание во времени дренирования участков с пониженной проницаемостью по сравнению с высокопроницаемыми участками.
При закачке или отборе газа через систему скважин в неоднородных пластах можно условно выделить две группы фильтрационных газовых потоков. Первая группа включает фильтрационные газовые потоки непосредственно от скважин или к скважинам из участков пласта с повышенными коллекторскими свойствами.
Вторая группа объединяет фильтрационные газовые потоки, которые на пути от скважин или к скважинам проходят дополнительные расстояния в низкопроницаемых участках и преодолевают дополнительные сопротивления, связанные и перетоками между высокопроницаемыми и низкопроницаемыми участками пласта. В связи с этим в процессе закачки или отбора газа через систему скважин происходит запаздывание фильтрационных газовых потоков второй группы по сравнению с потоками первой группы и, следовательно, отставание аккумулирования и дренирования низкопроницаемых и удаленных участков пласта по сравнению с высокопроницаемыми участками.
Таким образом, в неоднородных пластах в фильтрационных газовых потоках от скважин или к скважинам активно, с заметным (фиксируемым) изменением пластового давления, может участвовать часть всего аккумулируемого или дренируемого объема газа, сосредоточенная преимущественно в высокопроницаемых участках пласта и представляющая собой активно аккумулируемую или активно дренируемую часть объема газа. Другая часть аккумулируемого или дренируемого объема газа в пласте, находящаяся в основном в низкопроницаемых и удаленных участках, принимает пассивное - с отставанием во времени, участие в работе системы скважин и является пассивно аккумулируемой или пассивно дренируемой частью объема газа [145, 150, 237].
Соотношение активно и пассивно аккумулируемых и дренируемых частей характеризует динамическое состояние объема газа в пласте. Ддинамическое состояние объема газа в пласте зависит от пространственного распределения неоднородных участков пласта, уровня и соотношения их емкостных и фильтрационных свойств, темпов закачки и отбора газа в пласте, системы размещения эксплуатационных скважин и распределения расходов газа по ним.
На газовом месторождении до начала разработки дренируемые запасы газа равны нулю. При разработке месторождения в активное дренирование в первую очередь вступают запасы газа, находящиеся в наиболее проницаемых участках пласта. Степень приобщения к дренированию низкопроницаемых участков пласта будет зависеть от соотношения темпов добычи и интенсивности внутри пластовых перетоков газа из низкопроницаемых в высокопроницаемые участки [25, 94, 95, 101, 170]. Если темпы добычи относительно невысокие и внутрипластовые перетоки газа из низкопроницаемых участков успевают "компенсировать" опережающую выработку запасов газа в высокопроницаемых участках, низкопроницаемые участки могут быть также приобщены к достаточно активному дренированию. В таком случае обеспечивается практически равномерное или близкое к равномерному дренирование и выработка запасов газа по всей залежи, а доля пассивно дренируемых запасов невелика. В противном случае активно дренироваться будет лишь часть запасов газа, а доля пассивно дренируемых запасов будет значительна.
В разные периоды разработки месторождения, отличающиеся по уровню и темпам изменения годовой добычи газа, соотношение активно и пассивно дренируемых запасов газа может меняться. Так, период нарастающей добычи может характеризоваться пониженной долей активно дренируемых запасов газа и, соответственно, повышенной долей пассивно дренируемых запасов. В периоды постоянной и особенно падающей добычи может происходить увеличение доли активно дренируемых запасов и приближение их к общим текущим запасам газа на месторождении.
На подземных хранилищах темпы закачки и отбора газа могут превышать темпы разработки месторождений на 1-2 порядка. Так, темпы разработки месторождений обычно составляют несколько процентов в год от начальных запасов газа. На подземных хранилищах объемы сезонных закачек газа могут достигать 150-200%, а сезонных отборов газа - 50-80% от учетных объемов газа в пласте на начало соответствующих сезонов. Кроме того, продолжительность разработки месторождений может исчисляться десятками лет, продолжительность сезонов закачки и отбора газа на подземных хранилищах не превышает 5-6 месяцев.
Высокие темпы, малая продолжительность и периодическая смена закачек и отборов газа при сооружении и циклической эксплуатации подземных хранилищ обуславливают существенное увеличение неравномерности аккумулирования и дренирования неоднородных газоносных пластов. Это приводит к усилению "запаздывания" приобщения к активному аккумулированию и дренированию низкопроницаемых участков пластов подземных хранилищ [29, 70, 71, 91, 122, 145, 200, 201, 237].
По степени участия в фильтрационных газовых потоках будем различать следующие части общего и буферного объемов газа в пласте (рисунок 1.4):
- аккумулируемая часть общего объема газа \/о6щ ак;
- активно аккумулируемая часть общего объема газа \ґобщ ак акт;
- пассивно аккумулируемая часть общего объема газа Уобщ ак пас;
- неаккумулируемая часть общего объема газа \/общ неак;
- дренируемая часть общего объема газа \/общ др;
- активно дренируемая часть общего объема газа \ґобщ др акт;
- пассивно дренируемая часть общего объема газа \/общ др пас;
- недренируемая часть общего объема газа Уобщ недр;
- аккумулируемая часть буферного объема газа V6 ак;
- активно аккумулируемая часть буферного объема газа V6 ак акт;
- пассивно аккумулируемая часть буферного объема газа V6 ак пас;
- неаккумулируемая часть буферного объема газа V6 неак;
- дренируемая часть буферного объема газа V6 др;
- активно дренируемая часть буферного объема газа V6 др акт;
- пассивно дренируемая часть буферного объема газа V6 др лас;
- недренируемая часть буферного объема газа V6 недр. Аккумулируемый (accumulate - накапливать) объем газа в пласте - это часть объема газа в пласте, которая участвует во внутрмпластовых фильтрационных газовых потоках и регулирует пластовое давление в районе расположения эксплуатационных скважин при закачке газа [145, 150, 237].
Текущий активно (active - энергичный) аккумулируемый объем газа в пласте - это часть аккумулируемого объема газа в пласте, которая на момент времени t обеспечивает основной вклад в регулирование пластового давления в районе расположения эксплуатационных скважин при закачке газа.
Текущий пассивно (passive - инертный) аккумулируемый объем газа в пласте - это часть аккумулируемого объема газа в пласте, которая на момент времени t принимает второстепенное участие в регулировании пластового давления в рай оне расположения эксплуатационных скважин при закачке газа.
Исследование стабилизации пластового давления при циклической эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ
На практике на основании промысловых данных трудно заметить все закономерности процесса подземного хранения газа. Тем не менее, некоторые закономерности удается обнаружить. Установлено, что при создании газовых залежей подземных хранилищ в водоносных пластах наблюдается падение давления в газовой зоне пласта. Если в некотором сезоне закачки к концу сезона интенсивность закачки (дебит) была меньше, чем в предыдущем сезоне закачки, то можно ожидать снижение давления к концу закачки по сравнению с предыдущим сезоном. Но, снижение давления иногда обнаруживается при одинаковом и даже при повышенном темпе закачки.
Представляется, что если газовая залежь подземного хранилища довольно длительный срок находилась в циклической эксплуатации, давление в пласте должно стабилизироваться. Поэтому падение давления при отсутствии утечек газа из пласта можно было бы объяснить пластовыми потерями, связанными с уходом газа за пределы ловушки.
Но расчеты показывают, что стабилизация давления требует большего промежутка времени.
На рисунке 5.4 показано как со временем изменяется средневзвешенное давление в газовой залежи в конце сезона закачки для трех значений гидропро-водности водоносной области: 2000 10"11 м3/Па с, 4000 10"11 м3/Па с и 8000 10"11 м3/Па с. Здесь рассмотрен случай, когда буферный объем газа равен 5684 млн.м3, отношение активного объема газа к буферному объему равно 3 : 4, профиль структурной ловушки пласта № 1.
Как видно, в процессе циклической эксплуатации только в 10 году для высокого значения гидропроводности (8000 10"11 м3/Па с) наблюдается полная стабилизация средневзвешенного давления в газовой залежи в конце сезона закачки. Для пласта с гидропроводностью 4000 10"11 м3/Па с в течение 10 лет не наблюдается полной стабилизации давления, в 10 году давление упало на 0.05 МПа. Для пласта с гидропроводностью 2000 10"11 м3/Па с для стабилизации давления требуется еще более продолжительный период времени. Аналогичная картина наблюдается и при отборе, о чем свидетельствуют данные, приведенные на рисунке 5.5. Здесь на последний - 15-ый расчетный год средневзвешенное давление в газовой залежи при гидропроводности пласта 8000 10"11 м3/Па с в конце сезона отбора упало на 0.01 МПа, а при гидропроводности 4000 10"11 м3/Па с - на 0.02 МПа.
Еще в большей степени наблюдается процесс дальнейшего падения пластового давления в зоне расположения эксплуатационных скважин. На рисунке 5.6 для тех же условий приведено изменение давления в зоне расположения скважин в конце сезона отбора. При гидропроводности пласта 8000 10"11 м3/Па с это давление за 15-ый год упало на 0.02 МПа, при гидропроводности 4000 10"11 м3/Па с давление снизилось на 0.11 МПа. При гидропроводности 2000 10"11 м3/Па с после 8 года эксплуатации невозможно было обеспечить заданный отбор газа, т.к. расчетное давление в пласте упало ниже нуля, а за предыдущий год давление в зоне расположения скважин снизилось на 0.5 МПа.
Аналогичное явление наблюдается и при соотношении активного и буферного объемов газа, равном 2 : 3. Поскольку по сравнению с рассмотренной серией расчетов, где отношение активного объема газа к буферному составляло 3 : 4, здесь при том же буферном объеме газа активный объем газа (а следовательно и темп закачки и отбора активного газа) сократился на 11%, диапазон изменения пластового давления уменьшился. Но по прежнему процесс стабилизации пластового давления за рассмотренный период времени не закончился. На рисунке 5.7 изображено изменение давления в зоне расположения скважин в конце сезона отбора для значений гидропроводности пласта равных 8000 10"11 м3/Па с, 4000 10"11 м3/Па с, 2000 10"11 м3/Па с, 1000 10"11 м3/Па с и 500 10"11 м3/Па с.
На рисунке 5.8 показано изменение по годам среднего давления в зоне расположения скважин в конце сезона отбора для рассматриваемой серии расчетов для пласта с гидропроводностью 8000 10"11 м3/Па с и отношением активного объема газа к буферному объему, равным 2 : 3. Рассмотрен период времени, равный 55 годам. Как видно, и в этом случае не наступало полной стабилизации пластового давления в зоне расположения скважин.
Проведем анализ данного явления. В рассмотренных вариантах в процессе создания газовой залежи подземного хранилища произошел уход газа за пределы ловушки, т.е. газ появился в зоне, где пласт является горизонтальным (нивелиро вочный напор постоянный). При закачке при повышенных давлениях газ поступает в водоносную область пласта. Обратное полное его "возвращение" невозможно, поскольку подвижность газа исчезает при газонасыщенности, существенно больше нулевой. Так проявляется явление "гидродинамической смерти" хранилища (по терминологии профессора Хейна А.Л., [204]). Это явление проявляется при хранении газа в горизонтальных пластах, где циклическая эксплуатация газовой залежи подземного хранилища сопровождается необходимостью превышать объем закачки по сравнению с объемом отбора газа (наличием пластовых потерь газа, см. глава 3). Об этом свидетельствует изменение средневзвешенной газонасыщенности в газовой залежи.
Здесь V(i), S(i) - поровый объем, газонасыщенность і - ой ячейки, причем суммирование осуществляется от /=1 до /=Л/; Л/ - число ячеек, в которых газонасыщенность не равна нулю.
На рисунке 5.8 приведено также изменение средневзвешенной газонасыщенности в газовой залежи для того же случая. При этом газонасыщенность приведена на конец сезона отбора. Как видно в течение 55 лет наблюдается уменьшение средневзвешенной газонасыщенности в газовой залежи. Некоторая немонотонность объясняется дискретизацией области фильтрации.
На практике могут встретиться условия более неблагоприятные. В нашем случае рассматривался однородный горизонтальный пласт. Если бы в водоносной зоне пласт имел более высокие коллекторские свойства, уход газа был бы большим. На рисунке 5.9 показано изменение пластового давления в зоне расположения скважин, когда на некотором участке пласта, куда распространился ГВК, имеется локальный подъем пласта для случая отношения активного объема газа к буферному объему 3 : 4 и с гидропроводностью пласта 4000 10"11 м3/Па с. На этом рисунке представлены результаты расчетов для профиля структурной ловушки № 1 и двух профилей локального подъема пласта с тангенсом угла подъема 0.001 и 0.005 на расстоянии 1000м за замком ловушки.
Как видно из рисунка 5.9 в этом случае наблюдается большее падение давления в зоне расположения эксплуатационных скважин по сравнению с горизонтальным пластом. Если для случая, когда в периферийной зоне пласт был горизонтальным (профиль № 1), давление в зоне расположения эксплуатационных скважин в 15 году циклической эксплуатации упало на 0.06 МПа, то в случае локального подъема пласта в водоносной области, куда дошел ГВК, падение давления составило 0.11 МПа и 0.18 МПа для тангенса угла локального подъема пласта 0.001 и 0.005. Соответственно уход газа за пределы структуры (пластовые потери газа) будут выше. При тангенсе угла локального подъема 0.001 и 0.005 среднее расчетное давление в зоне расположения скважин опускается ниже нуля в 23 и 17 году, соответственно.
Таким образом, если в горизонтальном водоносном пласте пластовые потери газа сравнительно небольшие, то "гидродинамическая смерть" подземного хранилища довольно условна. В водоносном пласте с локальным подъемом за пределами замка ловушки пластовые потери газа возрастают на столько, что не имеется возможности многолетней циклической эксплуатации газовой залежи подземного хранилища.
Пример определения объема газа в пласте на основе детальной сеточной цифровой геологической модели
При подсчете начальных запасов газа объемным методом на месторождениях используется модель стабилизированного гравитационно-капиллярного распределения флюидов и гидростатического распределения давления в продуктивном пласте, которые устанавливаются за геологическое время [74, 141, 173, 179]. При таких условиях принимаемый ГВК имеет вид практически плоской поверхности (горизонтальной или наклонной), а форма его внешнего и внутреннего контуров оказывается близкой к изогипсам структурных поверхностей кровли и подошвы пласта. Положение контуров ГВК и площадь газоносности достаточно надежно определяются в результате интерполяции точек, полученных путем "сноса", по горизонтали или с учетом угла наклона ГВК, на структурную карту соответствующих отметок из распределения газонасыщенности по разрезу в приконтурных скважинах. Использование закономерностей равновесного гравитационно-капиллярного распределения флюидов при достаточном объеме скважинных исследований дает возможность надежно оконтуривать газовую залежь месторождения с высокой достоверностью начального распределения флюидов в пласте.
На месторождениях, не тронутых разработкой, распределение пластового давления подчиняется гидростатическому закону, что также обуславливает высокую достоверность построения начального распределения пластового давления.
Основное отличие определения объемным методом объема газа на подземных хранилищах по сравнению с подсчетом начальных запасов газа на месторождениях заключается в том, что в реальных условиях объем газа в объекте хранения находится на основе динамического распределения флюидов и динамического распределения давления в пласте [154].
Второй фактор характерен для объектов хранения газа, представленных неоднородными пластами с активными пластовыми водами. В таких пластах в результате неравномерного продвижения закачиваемого газа может образовываться газоносная область сложного строения, которая характеризуется крайне неравномерным распределением газонасыщенности по разрезу и площади и сложной поверхностью и контурами ГВК. Масштаб неоднородных по газонасыщенности участков может изменяться от нескольких дециметров до метров по разрезу и от нескольких метров до десятков и сотен метров по площади. В ряде случаев контур ГВК основной залежи может глубоко "сечь" изогипсы структурных поверхностей и распространяться на значительные расстояния от области закачки.
В таких условиях для точного определения объема газа в пласте необходима І высокая детализация распределения флюидов, формы и границ основной газовой залежи. В связи с этим требуется повышенная плотность сетки наблюдательных скважин, применение эффективных методов и высокочувствительных технических средств, обеспечивающих получение исходных данных с необходимой степенью детализации.
Однако на практике на подземных хранилищах возможности реализуемых систем наблюдения и контроля существенно ограничены. Это связано с тем, что в ряде случаев традиционно предъявляемые по технико-экономическим соображениям требования к системам скважинного наблюдения и контроля оказываются технологически недостаточными для построения динамического распределения флюидов в пласте с необходимым уровнем детализации.
Кроме того, обычно применяемые технические средства и методы геофизических исследований скважин позволяют уверенно определять наличие газа только в прискважинных участках пласта и с газонасыщенностью не ниже уровня 20-25%. При таких возможностях контроля удаленные от скважин области пласта, а также области с газонасыщенностью ниже указанного уровня оказываются как бы "невидимыми", а зоны газоносности с такой газонасыщенностью - как бы не существующими.
Третий фактор в наибольшей степени актуален для объектов хранения, представленных пластами газовых месторождений, которые характеризуются относительно не высоким уровнем проницаемости и существенной линзовидно-слоисто-зональной неоднородностью. Точность определения объема газа в таких случаях обуславливается следующими обстоятельствами.
На подземных хранилищах в условиях высокой динамики во времени пластового давления в неоднородных пластах при используемых системах наблюдения с ограниченными возможностями по количеству, месту необходимого расположения наблюдательных скважин и частоте замеров не представляется возможным единовременно и с высокой точностью определять давления во всех низкопроницаемых пропластках и участках пласта, а также в слабо- и неконтролируемых скважинами зонах.
В связи с первыми тремя описанными факторами погрешность определения объемным методом объема газа основной газовой залежи в объектах хранения, представленных пластами газовых месторождений и водоносных горизонтов, особенно на первых этапах функционирования подземных хранилищ, может достигать + 20-25%.
Четвертый фактор заключается в достоверности оконтуривания и воспроизведения строения вторичных газовых залежей. Вторичные залежи газа, ушедшего из основной залежи за пределы ловушки, могут образовываться в водоносной области пласта вблизи и на большом расстоянии от основной газовой залежи, иметь разнообразные размеры и конфигурацию. В связи с проблемой обнаружения, оконтуривания и построения вторичных газовых залежей погрешность определения объема газа в пласте может достигать + 25-30% и более в отдельных случаях.
Пятый фактор определения объема газа объемным методом может быть обусловлен необходимостью уточнения величины и распределения остаточных запасов газа в объектах хранения, представленных пластами истощенных газовых месторождений. В ряде случаев подсчет начальных запасов газа месторождения и их состояние на конечной стадии разработки на истощение оказываются не достаточными для точного определения значения и распределения объема газа в объекте хранения.
На подземных хранилищах в условиях "вертикальной" герметичности (отсутствии утечек газа из пласта) может возникать расчетный "разбаланс" объема газа в пласте. Под расчетным "разбалансом" объема газа в пласте понимается разница между учетным и рассчитанным объемным методом объемом газа. Величина "разбаланса" объема газа в пласте (при условии достоверности учетного объема газа) зависит от того, все ли пластовые составляющие и как полно они учитываются при расчете объемным методом. Расчетный "разбаланс" объема газа в пласте представляет собой, по существу, ошибку, возникающую вследствие не учета или частичного учета его пластовых составляющих. Потенциальную величину этой ошибки можно оценить по долевому участию пластовых составляющих, представленному в таблице 3.2. Как следует из этой таблицы, расчетный "разбаланс" объема газа в пласте может достигать нескольких десятков процентов.
Основной причиной расчетного "разбаланса" объема газа в пласте является несовершенство реализуемых систем наблюдения и контроля пласта. Несовершенство систем наблюдения и контроля можно связать с ограниченными возможностями и недостаточной технологической эффективностью детального построения основной газовой залежи, контроля ухода газа из основной залежи, обнаружения и оконтуривания всех газовых скоплений в водоносной области пласта. Возможности и эффективность систем наблюдения и контроля зависят от количества наблюдательных скважин и системы их размещения, площадной "обзорности" и разрешающей способности применяемых технических средств и дистанционных методов изучения детального геологического строения пластов и геофизического контроля распространения газа в пласте.
