Підрахунок запасів вільного газу методом матеріального балансу

 

9.1 МЕТА І ЗАВДАННЯ РОБОТИ

 

Метою даної роботи є набуття студентами практичних навичок з підрахунку запасів вільного газу методом матеріального балансу.

Студенти під час виконання лабораторної роботи повинні навчитися:

- обґрунтовувати підрахункові параметри для підрахунку запасів газу при роботі газових покладів на газовому режимі;

- підраховувати запаси вільного газу методом матеріального балансу в газових покладах, що працюють на газовому режимі;

- обґрунтовувати підрахункові параметри для підрахунку запасів газу при роботі газового покладу на пружно-водонапріному режимі;

- підраховувати запаси вільного газу методом матеріального балансу в газовому покладі, що працюють на пружно-водонапріному режимі;

-

 

9.2 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

Так як кількість вуглеводнів може бути представлена, як через їх масу, так і через об’єм що вони займають, тому матеріальний баланс може бути складений або за даними по масі вуглеводнів – „мольний” (або ваговий”) баланс, або по їх об’єму (або об’єму пор пласта, що спочатку вміщували вуглеводні в покладі) – „об’ємний” баланс.

В загальній формі вираз вагового балансу визначається співвідношенням

. (9.1)

Об’ємний баланс, представлений через об’єми вуглеводнів, для газу має вигляд:

. (9.2)

Об’ємний баланс, представлений через об’єм пор, у випадку збереження постійності цього об’єму в процесі розробки характеризується виразом:

(9.3)

У випадку, коли об’єм пор покладу, що спочатку вміщував вуглеводні, в процесі розробки змінюється, баланс складається по рівності „звільнених” і „зайнятих” об’ємів пор покладу.

. (9.4)

Мається на увазі, що об’єм пор покладу, який „звільняється” в результаті вилучення деякої кількості вуглеводнів, буде обов’язково „заповнений” яким-небудь „агентом”, що витиснув ці вуглеводні. В залежності від того, за рахунок чого „заповниться” об’єм пор, що „звільнився” і складається конкретне рівняння балансу.

При газовому режимі роботи газових покладів виведення формул матеріального балансу може бути основане на любому вихідному положенні методу.

Дійсно, якщо виходити з постійності об’єму пор, що зайняті газом як при тиску Р₀, так і при тиску Р, і врахувати те, що при тиску Р₀ в покладі (в пластових умовах) вміщувалось V₀v₀ об’ємів газу, а при тиску Р після вилучення з пласта V_н об’ємів газу там буде знаходитись (V₀-V_н)v об’ємів газу (теж в пластових умовах), виходячи з постійності об’єму пор покладу формулу матеріального балансу можна записати у вигляді рівняння:

V₀v₀ = (V₀-V_н)v. (9.5)

В результаті елементарних перетворень рівняння (9.5) може бути представлено у вигляді

. (9.6)

При водонапірному режимі роботи газового покладу газ буде витискатися з покладу не тільки за рахунок власних пружних сил і зміни об’ємного коефіцієнта пластового газу від величини v₀ до v, але частково буде витискатися пластовою водою. При цьому деяка частина води може бути вилучена з пласта разом з газом.

Якщо прийняти, що за час від початку розробки до дати підрахунку запасів пластовий тиск змінився від Р₀ до Р, а об’ємний коефіцієнт пластового газу від v₀ до v, то можна відмітити наступне.

1 За рахунок видобутку V_н об’ємів газу, що раніше в пластових умовах займав об’єм V_нv₀ , і деякої кількості пластової води w, що займало в пластових умовах wλ, в пласті звільниться деякий об’єм пор V_п.звл:

V_п.звл= V_нv₀+ wλ. (9.7)

2 В зв’язку з тим, що поклад працює як за рахунок розширення газу, так і за рахунок напору води, цей об’єм пор, що звільнився буде частково заповнений розширенням газу, що залишився в пласті, частково буде зайнятий Wλ об’ємами води, що поступили у пласт. При цьому газ (V₀-V_н), що залишився в покладі розшириться за рахунок зміни об’ємного коефіцієнта пластового газу від v₀ до v. Відповідно об’єм пор, який заповниться водою, що увійшла в пласт і газом, що залишився в покладі, буде визначатися рівнянням:

. (9.8)

Так як об’єм пор, що звільнився буде дорівнювати зайнятому, то можна записати

V_нv₀+ wλ = . (9.9)

або

V_нv+ wλ = . (9.10)

В результаті елементарних перетворень рівняння (9.10) може бути представлене у вигляді

. (9.11)

Коли стисненість пластової води досить мала (λ=1) то рівняння (9.11) буде мати вигляд

. (9.12)

 

9.3 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

 

Розрахункові параметри методу матеріального балансу для газових покладів визначаються досить просто.

Накопичений видобуток газу V_н на любу довільну дату, так чи інакше, повинен бути відомий по будь-якому покладу з моменту отримання першого промислового припливу газу.

Об’ємні коефіцієнти пластового газу початковий v₀ – при початковому пластовому тиску Р₀ і v – при текучому Р на любу довільну дату можуть бути розраховані за формулами:

; (9.13) . (9.14)

Коефіцієнти стисненості газу можна визначити: z ₀ - при початковому тиску Р₀ і z при текучому тиску Р. (За графіком Брауна

z = f(P_R,T_R)) (рис.9.1).

Значення приведених псевдокритичного тиску (Р_R) і псевдо- критичної температури (T_R) знаходимо відповідно за формулами:

; (9.15) ; (9.16)

P_r і T_r визначити по графіку залежності цих величин від ρ_r. (рис. 9.2, 9.3).

Рисунок 9.1 - Залежність коефіцієнта стисненості (z) нафтового газу від приведених псевдокритичних тисків (РR) і температур (TR) (за Р. Брауном).

Рисунок 9.2 - Залежність псевдокритичного тиску (Р_r) від густини вуглеводневих газів до повітря (ρ_г) за Ф. І. Котяховим

 

Рисунок 9.3 - Залежність псевдокритичної температури (Т_r) від густини вуглеводневих газів до повітря (ρ_г) за Ф. І. Котяховим

 

Краще, коли значення об’ємного коефіцієнта пластового газу отримано безпосередньо по відібраних глибинних пробах пластового газу та їх лабораторного дослідження.

Найбільш складно визначити кількість води W, що увійшла в пласт, а в лабораторному завданні ця величина надається.

 

9.4 ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ

Виконана лабораторна робота повинна бути представлена у вигляді пояснювальної записки. До пояснювальної записки додаються всі необхідні розрахунки, які дають можливість перевірити правильність отриманих результатів.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1 Що є основою методу матеріального балансу підрахунку запасів вільного газу в газових покладах?

2 Як може бути представлений об’ємний баланс через об’єми вуглеводнів для газу?

3 Як може бути представлений об’ємний баланс через об’єми пор для газу?

4 Розкажіть про виведення формули матеріального балансу для газових покладів з газовим режимом роботи, виходячи з постійності об’єму пор зайнятих газом.

5 Розкажіть про виведення формули матеріального балансу для газового покладу з водонапірним режимом роботи, виходячи з постійності об’єму пор зайнятих газом.

6 Як визначаються об’ємні коефіцієнти пластового газу (початковий v₀ і поточний v) при середніх пластових тисках?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 10