Закономірності формування газонасиченого порового об'єму сховищ з газовим режимом роботи

Abstract

Дисертація присвячена питанням раціональної експлуатації підземних сховищ газу України шляхом обґрунтування збільшення активного об’єму ПСГ, що працюють у газовому режимі роботи, за рахунок осушення порового простору. Обґрунтована закономірність осушення порового простору ПСГ, розроблена математична модель осушення порового простору сховища, проведена апробація отриманої залежності на прикладі покладів Дашавського ПСГ. На базі експериментальних досліджень процесу осушення порового гростору розроблено емпіричну залежність максимальної зміни залишкової водонасиченості від параметрів пористого середовища та від режимів роботи ПСГ, що дозволило для умов ПСГ України, що працюють у газовому режимі роботи, визначати зміну залишкової водонасиченості покладів та як наслідок зміну газонасиченого порового об’єму сховищ. Проведено статистичний аналіз показників роботи Дашавського ПСГ шляхом побудови годографів циклічної експлуатації ПСГ. Удосконалення методики використання годографів циклічної експлуатації дозволило розробити методику визначення параметрів сховища на основі статистичних показників роботи ПСГ, що дало змогу визначати газонасичений поровий об’єм ПСГ, об’єм газу в застійних зонах сховища та встановити етапи формування газонасиченого порового об’єму сховищ із газовим режимом їх роботи.

В первом разделе проведен анализ общих тенденций развития системы подземного хранения газа в Европе и США, проведен анализ текущего состояния системы подземного хранения газа в Украине описаны основные проблемы и пути их решения. Проведен анализ разработки на истощение Дашавского газового месторождения, на базе которого создано Дашавское ПХГ. Показано, что в настоящее время Дашавское ПХГ работает в режиме “предельного цикла”. На основании анализа литературных источников установлено, что на стадии проектирования и эксплуатации ПХГ, работающих в газовом режиме, не учитывалась такая характеристика порового пространства, как наличие связанной воды. Показано, что на основании литературных источников, в пластах всегда содержится до 30% связанной воды. Во втором разделе на основании теоретических положений подземной гидравлики разработана математическая модель осушки пористой среды, за счет нагнетания ненасыщенного влагой природного газа. Данная математическая модель разработана для режима нагнетания и отбора газа. На базе фактических данных эксплуатации Дашавского ПХГ проведена апробация полученных зависимостей. Установлена величина интенсивности осушки пластов ПХГ в зависимости от режима работы ПХГ. В процессе циклической эксплуатации хранилищ с газовым режимом работы наибольший эффект осушки порового пространства от связанной воды ощущает зона активной фильтрации (приблизительно 6-8%). Эффект осушки порового пространства также ощутим и в зонах пониженной фильтрации и застойных зонах, хотя и в значительно меньшей степени, так зона пониженной фильтрации осушается приблизительно на 1,44%, а застойная зона приблизительно на 0,44%. В третьем разделе описана методика и экспериментальная установка для исследования процесса осушки порового пространства ПХГ. На основании экспериментов разработана эмпирическая зависимость максимальной величины осушки порового пространства от связанной воды в зависимости от проницаемости среды и параметров работы ПХГ. Разработанная математическая модель позволяет определять величину максимального увеличение порового пространства за счет осушки в зависимости от проницаемости пластов и параметров эксплуатации хранилища. Установлена длительность осушки пластов ПХГ для условий газохранилищ Украины. Доказано, что процесс осушки порового пространства от связанной води происходит в течении первых 6-8 циклов эксплуатации хранилища. В четвертом разделе работы проведено статистический анализ параметров работы Дашавского ПХГ путем построения гистерезисных диаграмм эксплуатации хранилища. Установлено, что ПХГ с газовым режимом работы имеют три стадии формирования активного газонасыщенного порового объёма ПХГ, сформулированы основные характеристики этапов формирования ПХГ. Разработана методика расчета параметров работы ПХГ на основании статистических характеристик газохранилища, что позволило определять газонасыщенный поровый объем ПХГ и объем газа в застойных зонах хранилища. В результате расчетов параметров хранилища доказано, что за счет осушки порового пространства газонасыщенный поровый объем хранилища увеличился на 6-8% и соответственно возможно увеличение объема хранения природного газу на 189,5 млн.м3 в год.

The thesis is devoted to the rational exploitation of underground gas starage of Ukraine by the increase of active capacity of underground gas storages, which work in gas operating mode, at the expense of void volume desaturation. There has been proved the desaturation regularity of underground gas storage void volume. Besides, the author has developed a mathematical model for desaturation of storage void volume and has conducted the approbation of the received dependence taken as an example the deposits of Dashava underground gas storage. On the basis of experimental research of the void volume desaturation process, it has been developed the empirical dependence of maximum change of residual water saturation on the void environment parameters and on the underground gas storage operation modes. The latter permits to determine the change of residual water saturation of deposits and, as a result, the change of gas saturation of storage void volume for the conditions of Ukrainian underground gas storages, which work in gas operating mode. A statistic analysis of the operation indices of Dashava underground gas storage has been conducted by means of locus function (hodograph) construction of the cyclic underground gas storage operation. The improvement of usage methods of cyclic storage operation hodographs permits to develop the methods for determining the storage parameters on the basis of statistic operation indices of underground gas storage. It, in its turn, gives the possibility to define the gas-saturated void volume of underground gas storage, gas volume in the storage dead zone and to establish the stages of formation of gas-saturated storage void volume with gas operating mode.