Источники пластовой энергии
ЛЕКЦИЯ 4. РЕЖИМЫ И МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
Основными источниками пластовой энергии, под действием которых газ притекает к забоям скважин, являются энергия напора пластовых вод, энергия сжатого газа и энергия упругости сжатых пород и жидкостей. Установлено, что газовый пласт по всей площади представляет единую гидравлически связанную систему. Поэтому эксплуатация скважин влияет не только на газовую залежь, но и на подстилающую ее водонапорную область вплоть до границ пласта. Эффективность действия напора пластовых вод определяется величиной превышения выходов пласта над устьями скважин, проницаемостью водонасыщенных отложений. Запасы энергии сжатого газа в залежи зависят от величины начального пластового давления. Важную роль в процессе движения газа в пласте играет энергия упругости водонапорной системы. Сами упругие изменения породы и жидкости при снижении давления в пласте, отнесенные к единице их объема, незначительны. Но так как объемы водонапорной системы могут быть огромными, то упругая энергия пород и воды может оказаться существенным фактором восполнения пластового давления газовой залежи.
|
|
В процессе движения газа в пласте чаще всего действуют одновременно все три названные источники пластовой энергии. Однако в зависимости от геологических условий и условий эксплуатации газовой залежи та или иная энергия может оказаться основной.
Под режимом газовой залежи (режимом работы пласта) понимается проявление доминирующей формы пластовой энергии, вызывающей движение газа в пласте и обуславливающей приток газа к скважинам в процессе разработки залежи.
Режим работы залежи зависит от:
- геологического строения залежи;
- гидрогеологических условий, протяженности водонапорной системы;
- физических свойств газовых коллекторов;
- темпа отбора газа из залежи;
- методов поддержания Рпл(газоконденсатные месторождения).
В практике разработки газовых месторождений различают:
- газовый режим (режим расширяющегося газа)
- водонапорный режим
Водонапорный режим подразделяется в свою очередь на:
- упругий водонапорный;
- жесткий водонапорный.
При газовом режиме или режиме расширяющегося газа единственной силой, определяющей движение газа в пласте, является энергия давления газа. Этот режим проявляется в том случае, если отсутствуют пластовые воды или если они не продвигаются в газовую залежь при снижении давления в процессе разработки.
Это означает, что объем порового пространства газовой залежи (газо-насыщенный объем) во времени разработки практически не меняется (= const). Водонапорный режим - это смешанный режим, т.к. приток газа к скважинам происходит как за счет энергии расширяющегося газа, так и за счет продвижения (как поршня) пластовых вод в пределы газовой залежи. В этом случае за счет внедрения пластовых вод в газовую залежь происходит уменьшение газонасыщенного объема ( const).
|
|
При отборе одних и тех же количеств газа из залежи Рпл при водонапорном режиме всегда будет выше, чем при газовом. Жесткий водонапорный режим связан с наличием активных пластовых вод и характеризуется тем, что при эксплуатации залежи не только уменьшается объем газонасыщенной части пласта, но и полностью восстанавливается начальное пластовое давление - Рпл. Но это встречается очень редко.
Упруго - водонапорный режим имеет место, когда газовая залежь находится в замкнутом водонапорном бассейне, т.е. у бассейна отсутствует внешняя естественная "подпитка". При этом режиме вода внедряется в разрабатываемую газовую залежь за счет расширения пород водоносных горизонтов и самой воды при падении давления в залежи и в водонапорном бассейне. Главным условием проявления обоих видов водонапорного режима (жесткого и упругого) является хорошая гидродинамическая связь газонасыщенной части пласта с водоносной частью.
Продвижение воды в газовую залежь и подъем вследствие этого газоводяного контакта (ГВК) может привести к обводнению эксплуатационных скважин. Поэтому в эксплуатационных скважинах нижняя часть эффективной мощности пласта (обычно 10-30 м) не вскрывается бурением или не перфорируется. Согласно статистике в большинстве газовые месторождения в начальный период эксплуатации разрабатываются на газовом режиме. Проявление водонапорного режима обычно начинается после отбора из залежи 20-50% запасов газа.
В отличие от нефтяных залежей по газовым месторождениям коэффициент газоотдачи значительно выше. Теоретически КТО может быть равен единице. Практически он составляет обычно 0,9 - 0,95, т.к. часть газа оказывается "запечатанной" в результате подъема ГВК. Кроме того, газовое месторождение никогда не разрабатывается (из-за нерентабельности) до Рпл = 1 кгс/см2 и часть газа остается в пласте неизвлеченной.
На практике встречаются месторождения, у которых водонапорный режим проявляется с момента начала разработки, а ее завершение проходит при высоком давлении в пласте (но газа уже нет, есть водоносные отложения с высоким пластовым давлением). До начала разработки газового месторождения можно высказать только общие соображения о возможности проявления того или иного режима. Характер режима устанавливается по данным контроля за разработкой месторождения. Контроль за продвижением в залежь воды и обводнением скважин проводится различными способами, но в основном с помощью методов промысловой геофизики.
Режим работы газовой залежи определяют графическим построением зависимости средневзвешенного пластового давления газовой залежи Рпл/Z от суммарного отбора газа (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость пластового давления от отбора газа. 1-жесткий водонапорный режим; 2, 2а, 3 и 5 - разновидности водонапорного режима; 4 - газовый режим.
Влияние коэффициента z. Если z не учитывать, то можно получить ложное представление о водонапорном режиме, когда фактически имеется чисто газовый режим. Это видно на рис. 4
Рис. 4. Влияние коэффициента сверхсжимаемости на зависимость давления в залежи от отбора газа.
1 - зависимость om Q, 2 - зависимость P om Q