Введение к работе
Актуальность работы
В связи с истощением залежей традиционных углеводородов активизировался поиск альтернативных источников энергии. В частности, рост потребления природного газа стимулирует изучение возможностей его извлечения из угольных пластов, горючих сланцев и природных газовых гидратов.
Газовые гидраты представляют собой твёрдые кристаллические соединения, образованные молекулами воды и газа. История изучения гидратов началась в XVIII веке, и до первой половины двадцатого века основным направлением являлось выявление их состава и условий образования. Далее эти исследования получили практическое применение, связанное с разработкой принципов предотвращения образования гидратов в технологическом оборудовании. Наконец, в 1971 году установлена возможность существования га-зогидратных месторождений в природных условиях.
Крупные скопления природных газовых гидратов обнаружены в Северной и Южной Америке, Канаде, Австралии, Индии, Японии, Южной Корее, Китае, Мексиканском заливе. На территории Российской Федерации расположено первое в мире разрабатываемое газогидратное месторождение -Мессояхское, эксплуатация которого началась в 1969 году. Мировые запасы метана в гидратном состоянии достигают 8x1018 кубических метров, из них в нашей стране 1x1015 кубических метров.
В связи с возможным промышленным освоением газогидратных месторождений актуальным становится создание термогидродинамических моделей, учитывающих процессы тепло-, массопереноса, кинетику разложения поровых гидратов и сопутствующие изменения геолого-физических и термобарических свойств залежей.
Целью работы является разработка и реализация методики термогидродинамического моделирования процессов, происходящих при эксплуатации месторождений природных газовых гидратов и исследование методов их освоения.
Основные задачи исследования:
- Создание термогидродинамической модели расчёта динамики основ
ных технологических показателей разработки газогидратных месторождений
при различных вариантах их эксплуатации.
Анализ влияния поровых гидратов на фильтрационно-ёмкостные свойства пород и использование полученных результатов при создании моделей разработки месторождений.
Изучение с помощью предложенной модели процессов тепло-, мас-сопереноса при разработке газогидратных месторождений, выявление термобарических особенностей фильтрации флюидов в насыщенных пористых средах.
Исследование эффективных методов, темпов и режимов разработки газогидратных залежей на примере первого в России эксплуатируемого Мес-сояхского месторождения.
Разработка рекомендаций по повышению степени извлечения газа из газогидратных месторождений в различные периоды эксплуатации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- Установлена неизотермичность фильтрационных процессов проис
ходящих при разработке газогидратных месторождений и влияние на них из
меняющегося температурного поля залежи.
Предложена термогидродинамическая модель разработки газогидратных месторождений, учитывающая процессы теплообмена с окружающими залежь породами, фильтрации газа и воды и эндотермической диссоциации поровых гидратов, позволяющая прогнозировать разработку месторождений в условиях недостаточной информации о фактической динамике изменения основных технологических показателей.
Выявлены технологические режимы эксплуатации гидратонасыщен-ных залежей с поддержанием в них пластового давления или запасов свободного газа и рассмотрено их отличие от режимов газонасыщенных пластов.
При выполнении работы использованы методы теории проектирования и моделирования разработки месторождений природных газов, теории нефтегазовой гидрогазодинамики с учётом результатов физико-химических исследований процессов образования или разложения гидратов в пористой среде и влияния гидратонасыщенности на фильтрационно-ёмкостные свойства породы.
Практическая значимость работы
Созданная модель позволяет оптимизировать эксплуатацию газогид-ратных месторождений в целях повышения степени извлечения газа из недр.
Предлагаемые режимы истощения рекомендуется использовать при проектировании разработки газогидратных залежей.
Используемые подходы к моделированию предлагаются к введению в учебный процесс при подготовке магистрантов и аспирантов нефтегазового профиля.
К защищаемым положениям относятся:
Необходимость учёта влияния теплообмена залежи с окружающими породами, вызванного неизотермичностью процесса депрессионного разложения поровых гидратов, на режимы её разработки.
Метод термогидродинамического моделирования, позволяющий рассчитывать динамику основных показателей разработки газогидратных месторождений при заданных темпах отбора.
Обоснование новых режимов эксплуатации газогидратных месторождений, позволяющих использовать процессы теплопереноса для диссоциации поровых гидратов и извлечения их них природного газа.
Исследование и обоснование вариантов разработки залежей природных газовых гидратов на примере Мессояхского месторождения.
Апробация работы
Основные результаты исследований докладывались на следующих конференциях и семинарах:
- IX Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные
проблемы развития нефтегазового комплекса России», РГУ нефти и газа им.
И.М. Губкина, Москва, 2012;
IX Всероссийская конференция молодых учёных, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, 2011;
II Международная научно-практическая конференция-выставка «Мировые ресурсы и запасы газа и перспективные технологии их освоения», ВНИИГАЗ, Москва, 2010;
VIII Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, 2010;
VIII Всероссийская конференции молодых учёных, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, 2009;
Международная конференция «Перспективы освоения ресурсов газо-гидратных месторождений», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, 2009;
Международная конференция по исследованиям в газовой промышленности IGRC2008, Париж, Франция, 2008;
Научные семинары кафедры разработки и эксплуатации газовых и га-зоконденсатных месторождений РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина в 2008-2011гг.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 3 статьи в изданиях, включённых в «Перечень российских рецензируемых научных журналов» ВАК Минобр-науки РФ, 3 тезиса доклада.
Объём работы
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения. Диссертационная работа изложена на 148 страницах, содержит 40 рисунков, 7 таблиц и 6 приложений. Список использованных материалов состоит из ПО наименований.
Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений РГУ нефти и газа имени ИМ. Губкина и её заведующему профессору Ермолаеву Александру Иосифовичу за советы и ценные обсуждения в процессе выполнения работы.
