Нагнетание газа в пласт в условиях газового режима

Схема истощенного газового месторождения пластового типа приведена на рисунке 1. Известны размеры и форма газонасыщенного пласта, объём порового пространства залежи, коэффициенты пористости и проницаемости, пластовые давление и температура, состав газа, размещение нагнетательных скважин на площади газоносности, коэффициенты фильтрационных сопротивлений, изменение расхода закачиваемого в хранилище газа во времени.

Определим максимальный объем газа, который можно закачать в подземное хранилище, изменение во времени давлений в хранилище, на забоях и устьях нагнетательных скважин, необходимое число компрессоров для закачки газа. Фильтрацию газа в пласте примем изотермической, плоскорадиальной, закон фильтрации газа – нелинейным.

Рисунок 1 Схема истощенного газового месторождения пластового типа

Уравнение материального баланса газа при закачке его в хранилище можно записать следующим образом

N(t)×dt=W×d(P/z) (1)

где N(t) – заданный расход закачиваемого в хранилище газа, м³/сут;

Ω – постоянный газонасыщенный объем порового пространства хранилища, м³; P= /P_ат безразмерное средневзвешенное по объему порового пространства пласта давление в хранилище; z – коэффициент сжимаемости газа.

Интегрируя уравнение (1) от 0 до t и от Р_н до Р_к, получим:

Q_з=ò_о^tN(t)×dt=W×(P_к/z_к–P_в/z_в) (2)

Для приближенного определения давлений на забое нагнетательных скважин при закачке газа с постоянным темпом используем формулу притока, в которой поменяем местами Р_з и Р_к

Р_з²–Р_к²=А×Q+B×Q² (3)

A=116×m_o×z_o×T_o(ln(R_k/r_c)+x₁+x₂)/(p×k×h×P_ат×T_c)

R=R_c+1,5×(c×t)^0,5, c=k×P_k/(m×m_o)

B=63×10⁶r_ат×Т_о²(1+x₁¢+x₂¢)/((k/m)^3/2×2×p²×h²×T_c²×R_c²×P_ат×0,746×10⁴)

По достижении R значения R_к при равномерном размещении скважин на площади газоносности:

R_k=(W/(p×h×m×n))^0,5 (4)

а при батарейном размещении скважин

R_k=L_k(W/(p×h×m×))^0,5 (5)

первая фаза неустановившейся фильтрации кончается, начинается вторая фаза равномерно – неустановившейся, фильтрации, при которой вместо Р_к подставляем значение :

=(P_k/z_k+N×t×Р_ат/(W×z_ат)) (6)

т. е. считаем, что давление на контуре удельной площади повышения давления _k равно средневзвешенному по объему дренирования Р_д, которое, в свою очередь, равно средневзвешенному по объему порового пространства хранилища :

_в»

Давление на устье нагнетательной скважины определим по формуле Адамова:

Р_г=(Р_з²×е^–2×S–1,377× ²× ²×l×Q²/d⁵)(e^–2×S–1))^0,5 (7)

где 2×S=0,06833×D×L/( × ) (8)

Число компрессоров, необходимое для закачки газа в хранилище, находим, полагая, что КС расположена вблизи нагнетательных скважин и потери давления газа на пути КС – скважина малы:

n_к=N(t)/q_k (9)

где q_к – расход газа, закачиваемого в пласт одним компрессором известного типа.