Моделювання показників роботи сховищ газу в водоносних пластах масивного типу

Abstract

Мета. Створення математичної моделі дозволяє розраховувати основні гідродинамічні параметри підземного сховища газу в водоносному шарі масивного типу з урахуванням впливу переміщення газоводяного контакту по вертикалі і зміни дебіту свердловин у часі. Методика. За допомогою методу асимптотичних зовнішніх і внутрішніх розкладів обґрунтований і реалізований чисельний алгоритм розрахунку газогідродинамічних та технологічних показників експлуатації сховищ газоподібних вуглеводнів в купольних водоносних структурах. Результати. Виконана балансова оцінка заповнення природним газом пологого водоносного горизонту масивного типу Левенцовської площі з визначенням середньозваженого тиску газової зони (7,5–10,5 МПа), обсягу приведеного до нормальних умов газу, що зберігається (0,5–3 млрд. м³) і положення газоводяного контакту в період закачування, зберігання та вилучення газоподібних вуглеводнів. Наукова новизна. Розроблена і верифікована чисельна гідродинамічна модель підземного сховища газу, створюваного в водоносному шарі масивного типу. Модель дозволяє враховувати форму купольної частини пласта і вплив затисненого газу, а також визначати нестаціонарне положення поверхні газоводяного контакту. Запропонована модель може бути також використана для розрахунку показників роботи сховища газу в горизонтальному водоносному горизонті. Практична значимість. Створена в пакеті Maрple програма розрахунку основних гідродинамічних параметрів підземних сховищ газу в водоносних пластах купольної структури дозволяє визначати основні техніко-економічні показники їх експлуатації на стадії проектування, що може бути використано при складанні бізнес-планів та інвестиційних пропозицій по сезонному акумулюванню газоподібних вуглеводнів в природному середовищі.

Цель. Создание математической модели позволяющей рассчитывать основные гидродинамические параметры подземного хранилища газа в водоносном пласте массивного типа с учетом влияния перемещения газоводяного контакта по вертикали и изменения дебита скважин во времени. Методика. С помощью метода асимптотических внешних и внутренних разложений обоснован и реализован численный алгоритм расчета газогидродинамических и технологических показателей эксплуатации хранилищ газообразных углеводородов в купольных водоносных структурах. Результаты. Выполнена балансовая оценка заполнения природным газом пологого водоносного горизонта массивного типа Левенцовской площади с определением средневзвешенного давления газовой зоны (7,5–10,5 МПа), объема сберегаемого и приведенного к нормальным условиям газа (0,5–3 млрд. м³), а также положения газоводяного контакта в период закачки, хранения и извлечения газообразных углеводородов. Научная новизна. Разработана и верифицирована численная гидродинамическая модель подземного хранилища газа, создаваемого в водоносном пласте массивного типа. Модель позволяет учитывать форму купольной части пласта и влияние защемленного газа, а также определять нестационарное положение поверхности газоводяного контакта. Предложенная модель может быть также использована для расчета показателей работы хранилища газа в горизонтальном водоносном горизонте. Практическая значимость. Созданная в пакете Mapple программа расчета основных гидродинамических параметров подземных хранилищ газа в водоносных пластах купольной структуры позволяет определять основные технико-экономические показатели их эксплуатации на стадии проектирования, что может быть использовано при составлении бизнес-планов и инвестиционных предложений по сезонному аккумулированию газообразных углеводородов в природной среде.

Purpose. Creation of a mathematical model which allows calculating main hydrodynamic parameters of a gas storage in an aquifer of a massif type considering the influence of movement of gas-water contact along the vertical and well inflow change in time. Methodology. A numerical algorithm of calculation of gas-hydrodynamic indicators of operation of storages of gaseous hydrocarbons in dome water-bearing structures is justified and realized. A method of asymptotic external and internal expansions is used for justification and realization. Results. A balance evaluation of filling of sloping aquifer of massif type of Leventsov area with natural gas is performed. Also, the average pressure of a gas zone (7.5–10.5 MPa), the volume of stored gas reduced to normal condition (0.5–3 billion m³), and lowering of gas-water contact during pumping in, storing and extraction of gaseous hydrocarbons are determined. Scientific novelty. A numerical hydrodynamic model of underground gas storage, created in an aquifer of a massif type is developed and verified. The model allows considering a shape of a dome seam part and influence of restrained gas adepter mining a position of surface of gas-water contact. The suggested model can be used for calculating the operation indicators of gas storage in a horizontal aquifer. Practical significance. The program for calculating main hydrodynamic parameters of underground gas storages in aquifers of dome structure is created in Mapple software. The program allows determining technical and economic indicators of operation of storages at the design stage what can be used during drawing business plans and investment offers on seasonal accumulation of gaseous hydrocarbons in natural conditions.