ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОВЫХ И
ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 7
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОГО ГАЗА И
КОНДЕНСАТА 7
УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ 9
ВЯЗКОСТЬ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ФЛЮИДОВ 11
ПАРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ 13
ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ 15
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ 18
ГЛАВА 2. ОБЗОР НАУЧНЫХ РАБОТ И МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ, ПОСВЯЩЕННЫХ ПЛАСТОВЫМ МНОГОКОМПОНЕНТНЫМ СИСТЕМАМ 20
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВОГО ПОВЕДЕНИЯ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ
СМЕСЕЙ 20
ОДНОМЕРНОЕ ОСЕСИММЕТРИЧНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 23
ВЫВОДЫ 25
ГЛАВА 3. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ 27
ДОПУЩЕНИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 27
ИСХОДНАЯ СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ 28
УЧЕТ ФАЗОВОГО И КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА 30
ЛИНИИ ТОКА 30
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА, АЛГОРИТМА РАСЧЕТА И КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ 34
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА 34
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ 42
КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА 47
ГЛАВА 5. ПРИМЕР РАСЧЕТА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТНО
ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 64
ВВЕДЕНИЕ
Газодобывающая отрасль одна из молодых и развивающихся направлений. Год от года доля потребления газа в нашей стране растет, газ необходим как для промышленности, так и в бытовых нуждах. Кроме того, растет и экспорт газа за границу в Китай и страны Европы.
В настоящее время известно более 700 месторождений как газовых, так и газоконденсатных. В активной эксплуатации находятся только около 200 месторождений газа. По данным геологоразведки наша страна находится на первом месте в мире по запасам природного газа. Одними из крупнейших месторождений являются Уренгойское и Ямбургское находящиеся на севере Тюменской области. Кроме того, активная разработка месторождений газа и газовых конденсатов проходит и в Томской области.
Необходимость развития газовой отрасли в Сибири обуславливают высокие требования к разработке и проектированию эксплуатации месторождений газа и конденсата. Главной задачей разработки является обоснование технологического режима работы скважин, при котором дебит скважин не будет снижаться ниже проектноустановленного и как следствие отсутствие дополнительных капитальных затрат и расходов для поддержания проектного плана добычи.
Как и в нефтяной промышленности, качественный анализ и выбор технологического режима полностью зависит от качества и объема исходных данных, гидродинамических, геологических исследований скважин, проб керна и пластового флюида.
Во время эксплуатации газовых или газоконденсатных месторождений возникает проблема прогнозирования режима работы скважин. Своевременная корректировка технологического режима работы способствует более длительному нахождению проектном на уровне добычи.
Исследование подтверждает актуальность развития науки в области моделирования процессов, происходящих при разработке и эксплуатации газоконденсатных месторождений. Изучение уже существующих,
5
опубликованных работ в этом направлении, способствует новым научным
открытиям.
Таким образом, целью данной научной работы является разработка физико-математической модели с целью исследования процессов, происходящих вблизи прибойной зоны газоконденсатной скважины.
Задачи научного исследования:
Обзор существующих исследований по данной тематике.
Создание физико-математической модели для описания течения газоконденсатной смеси в пласте.
Разработка алгоритма расчета и численного метода.
Написание программы расчета.
Получение расчетных параметров газоконденсатной смеси.
Объектом исследования является призабойная часть пласта системы пласт - скважина на газоконденсатном месторождении.
Предметом исследования являются фазовые переходы, происходящие вблизи призабойной зоны в широком диапазоне изменения пластового давления, и изменение компонентного состава, связанное с более быстрым выносом легких фракций многокомпонентной углеводородной смеси к скважине.
Научная новизна
Предложена метод перехода от одномерной физико-математической модели описания течения газоконденсатной смеси в пласте с учетом изменения компонентного и фазового состава к двумерному.
На основе предложенной модернизаций создан алгоритм расчета и расчетная программа. С ее помощью проведены расчеты для заданных пластовых условий и компонентного состава смеси.
Получены расчетные значения параметров многокомпонентной углеводородной системы.
Проведен анализ, в ходе которого установлены зависимости свойств
пластовой углеводородной многокомпонентной системы (приведенная плотность, газонасыщенность, концентрации компонентов углеводородной системы) от времени и расстояния от скважины (пластового давления).
В результате выполненной работы была решена задача о фильтрации газоконденсатной смеси в призабойной зоне пласта в двумерной постановке. Предложен метод расчета фазового и компонентного состава газоконденсатной смести вблизи призабойной зоны добывающей скважины по радиально - секторной модели, с возможностью учета неоднородности пласта. На основе разработанного алгоритма расчета была написана, отлажена и оптимизирована компьютерная программа. Получены распределения давления по каждому расчетному сектору по модели, учитывающей состав смеси, молекулярные и парные взаимодействия молекул, так же значения насыщенности по газу и конденсату, кроме того, получены данные по изменению фазового и компонентного состава на заданном расчетном секторе в зависимости от времени, рассчитан конденсат - газовый фактор.
В качестве перспектив развития данного направления научной деятельности и целом дальнейшего развития данного исследования является переход от 1D радиального течения к полноценной 2D модели. Как следствие, создание физико-математической модели системы газоконденсатных скважин, работающих на истощение. На основе модели планируется создание эффективного алгоритма, основанного на построении карты изобар и линий тока в системе определённого числа скважин. Данная модель будет иметь большое практическое значение, с учетом использования в ней всех существующих наработок представленных научных трудов, обозреваемых в данной работе.
