Разложение газогидратов в пористой среде при инжекции теплового газа, воды
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
?ержащие интервалы, нет.Дебиты скважин из верхней пачки составляют в среднем 10 % от общего при толщине пачки 30 % от общей и значительной идентичности коллекторских свойств кернов верхней и нижней пачек. Это явление может быть объяснено повышенной глинистостью верхней пачки и образованием техногенных гидратов в призабойной части пласта вследствие дроссельного эффекта.Эксплуатация скважин при наличии столба метанола на забое сопровождалась проникновением его в призабойную зону за счет капиллярной пропитки в течение нескольких лет и при этом происходила осушка призабойной зоны, а удельные дебиты на скважинах, вскрывающих верхнюю пачку, остаются ниже удельных дебитов скважин, перфорированных в интервале нижней пачки. Это также можно объяснить повышенной глинистостью верхней пачки. Кроме того, изучение материалов разробртки месторождения показало, что большинство добывающих скважин на месторождении было перфорировано сразу в нескольких местах по интервалу месторождения, поэтому отделять газ из верхней пачки от газа из нижней пачки часто невозможно.Глава 2. Физические условия разложения газогидратов в пористом резервуаре при инжекции теплого газа или воды
.1 Постановка задачи для описания процессов тепломассопереноса
Для описания процессов тепломассопереноса при закачке газа в пористый пласт примем следующие допущения. Процесс однотемпературный, т.е. температура пористой среды и насыщающего вещества (газа, гидрата или воды) совпадают. Гидрат представляет собой двухкомпонентную систему с массовой концентрацией газа G. Газ будем считать калорически совершенным, скелет пористой среды, газогидрат и вода несжимаемы и неподвижны, пористость постоянна:
,
где - истинные плотности фаз; m - пористость; p - давление; Т - температура; - газовая постоянная; индексы соответствуют параметрам скелета, гидрата, воды и газа.
Учитывая принятые допущения, запишем для радиальной задачи уравнение сохранения массы (1.1) и уравнения притока тепла (без учета баротермического эффекта) (1.2):
(1.1)
Здесь и далее будем иметь в виду для радиального случая.
где - насыщенность пор j-фазы; - скорость газовой фазы,
(1.2)
Здесь - удельная объемная теплоемкость и теплопроводность системы; - удельная теплоемкость и теплопроводность фаз. Во всем пласте величины и будем полагать постоянными, поскольку основной вклад в эти величины вносят параметры скелета пористой среды.
Для отношения скоростей фильтрации жидкости и газа имеет место равенство , где - коэффициенты фазовой проницаемости). Поскольку динамическая вязкость газа намного меньше вязкости воды , то данное отношение, по сути, мало. Поэтому в большинстве случаев, представляющих практический интерес, допущение о неподвижности жидкости вполне оправданно.
По закону Дарси, процесс фильтрации газа будет:
(1.3)
Зависимость коэффициента проницаемости для газа от живой пористости будем задавать на основе формулы Козени. Имеем:
где - соответствует проницаемости чистого скелета.
Значения температуры и давления в области разложения гидрата связаны условием фазового равновесия:
,
где - начальная температура системы и соответствующее ей равновесное давление; -эмпирический параметр, зависящий от вида газогидрата.
Так, при разложении газогидрата в пористом пласте возникают две характерные области: ближняя и дальняя. В области, находящейся вблизи границы (ближней области), поры заполнены газом и водой. В дальней области присутствуют газ и гидрат. На границе этих областей должны выполняться условия баланса массы и тепла:
(1.4)
Здесь - скачок параметра на границе между областями; - скорость движения этой границы. Температуру и давление на границе будем полагать непрерывными.
Будем полагать, что в начальный момент времени гидратонасыщенность в пласте равна (Sh = Sh0), давление p0 и температура T0 изначально одинаковы во все пласте. Эти условия могут быть записаны следующим образом:
Пусть через границу закачивается газ (одноименный исходному) с температурой при постоянном давлении. Тогда граничное условие имеет вид:
В случае осесимметричной задачи полагаем, что через скважину, вскрывшую пласт на всю его толщину, закачивается газ с температурой и постоянным массовым расходом на единицу высоты скважины . В результате нагнетания газа вблизи скважины образуется область, насыщенная газом и водой. Будем полагать, что при достаточно больших временах нагнетания газа, когда размеры данной области значительно превышают радиус скважины (rs>>rw) , влияние размера скважины на характеристики протекания процесса незначительно. Тогда с учетом закона Дарси и уравнения состояния газа условия на границе скважины имеют вид:
2.2 Решение для ближней и дальней областей
Сформулированные задачи имеют автомодельные решения постоянной температурой толщину, закачивается газ одноименный исходному с постоянным массовым расходом. Введем автомодельную переменную
,
где - теплопроводность пласта.
Проинтегрируем уравнение с учетом начального условия для Sh. В результате получаем следующие кинематические зависимости:
(2.1)
В соответствии с вышеперечисленными допущениями, полагая , для ближней области имеем:
(2.2)