Введение к работе
Актуальность темы. За последние пятьдесят лет в мире накоплен большой объем информации по распространению скоплений газа в твердом гидратном состоянии, открыто более двухсот газогидратных месторождений. Интерес к ресурсам природных газогидратов приобрел транснациональный характер.
Результаты исследований условий образования, стабильного существования и свойств гидратов позволяют прогнозировать их наличие в различных регионах суши и мирового океана. Около 98% ресурсов газовых гидратов сконцентрировано в акваториях Мирового океана и только 2% находится в приполярных зонах распространения многолетних мерзлых пород. Запасы природного газа в твердом гидратном состоянии оцениваются на два порядка больше, чем доказанные мировые запасы традиционного природного газа и составляют по оценкам специалистов 21,0-1015 м3 в акваториях мирового океана и 0,4-10" м1 на суше.
В настоящее время во многих странах мира изучению гидратов уделяется большое внимание. В некоторых из них (США, Япония, Канада, Индия, Китай, Южная Корея, Норвегия, Тайвань) существуют государственные программы по исследованию свойств гидратов и созданию методов добычи газа из газогидратных залежей.
Следует отметить, что только в России накоплен уникальный опыт добычи газа из Мессояхского газогидратного месторождения, которое разрабатывается с 1970 г. Рассматриваются возможные варианты извлечения газа из группы газогидратных месторождений Нанкай (Япония), эксплуатацию которых планируется начать уже в ближайшие годы. Готовится к разработке газогидратное месторождение Маллик на севере Канады.
Развитие промышленной эксплуатации газогидратных залежей, расположенных, главным образом, в сложных геологических и климатических условиях требуют создания методов добычи метана из газогидратных месторождений. Одним из направлений создания научных основ разработки и эксплуатации таких месторождений является проведение модельных математических экспериментов на основе информационных систем с функгщщщШ^апаг»прогноза.
1 ммноїй!ГАЯ/
C.neT»pg»pr п -
Таким образом, скопления гидратов природных газов на Земном шаре рассматриваются в качестве крупнейшего ресурса для развития энергетики всего мира и России в частности. В связи с этим создание способов разработки газогид-ратных месторождений является актуальной задачей.
Цель работы. Создание методики математического моделирования разработки месторождений природных газогидратов термическими методами.
Основные задачи исследования:
-
Исследование особенностей разработки месторождений природных газовых гидратов с помощью термических методов.
-
Создание методики и математической модели прогнозирования разработки газогидратных месторождений термическими методами.
-
Исследование влияния гидратонасыщенности на показатели разработки га-зогидратной залежи.
4. Обоснование и выбор способов разработки газогидратных месторождений
термическими методами с использованием различных теплоносителей.
Научная новизна. На основании выполненных в диссертации исследова
ний и разработок получены следующие научные результаты:
предложены новые способы разработки месторождений природных газогидратов термическими методами;
поставлены и решены новые задачи двухфазной неизотермической фильтрации с учетом диссоциации гидратов газа в пористой среде;
создана математическая модель прогнозирования разработки газогидратных месторождений термическими методами.
Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решены на основе теории многомерной двухфазной двухкомпонентной неизотермической нестационарной фильтрации в пористой среде путем создания геолого-математических моделей фрагмента газогидратного месторождения. Использовались результаты физико-химических исследований разложения гидрата в пористой среде, производился учет влияния капиллярных и гравитационных сил, степени насыщения пор гидратом метана, изменения свойств газа и воды от давления и
5 температуры.
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных методов математической физики, разработкой вычислительных алгоритмов на базе общетеоретических концепций двухфазной двухкомпонентной неизотермической фильтрации, проведением тестовых расчетов, согласующихся с результатами автомодельных решений и экспериментальными исследованиями.
Практическая значимость. Практическая ценность полученных результатов заключается:
в обосновании способов разработки газогидратных месторождений;
созданная математическая модель и программный продукт рекомендуются для проектирования разработки газогидратных месторождений, а также газовых месторождений с учетом неизотермических процессов двухфазного течения газа и воды в пористой среде.
Защищаемые положения:
-
Методика математического моделирования разработки газогидратных месторождений термическими методами и программа ее реализации.
-
Установленная зависимость технологических показателей разработки газо-гидратной залежи от ее гидратонасыщенности.
-
Обоснование способов применения термальной воды нижележащих пластов как рабочего агента для осуществления диссоциации природных газогидратов в пластовых условиях и интенсификации добычи газа из газогидратных месторождений.
Апробации работы. Основные результаты исследований докладывались на следующих конференциях и семинарах:
I научной конференции аспирантов, молодых преподавателей и сотрудников вузов и научных организаций «Молодежная наука - нефтегазовому комплексу», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, г. Москва, 2004 г.;
международной конференции по исследованиям в газовой промышленности 1GRC2004, г. Ванкувер, Канада, 2004 г.;
4-ом международном семинаре «Горизонтальные скважины», РГУ нефти и
газа им. И.М. Губкина, г. Москва, 2004 г.;
13-ом европейском симпозиуме по нефтеотдаче IOR2005, г. Будапешт, Венгрия, 2005 г.;
17-ом международном круглом столе «Natural Gas - from Reservoir to the Burner Tip», г. Дубровник, Хорватия, 2005 г.;
5-ой международной конференции по газовым гидратам ICGH2005, г. Трондхейм, Норвегия, 2005 г.;
VI всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Новые технологии в газовой промышленности», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, г. Москва, 2005 г.;
На научных семинарах кафедры разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатних месторождений РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина в 2002 -2005 гг.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 160 наименований. Содержание диссертации изложено на 141 страницах машинописного текста, включая 35 рисунков и 10 таблиц.
Автор выражает искреннюю признательность профессорам: К. Азизу (США), Р.Д. Каневской, Б.Е. Сомову, д.т.н. Э.С. Закирову, к.т.н. В.М. Пищухину за ценные советы и консультации в процессе выполнения работы.
