Введение
1 Классификация подземных хранилищ газа в пористых пластах 19
1.1 Вводные замечания 19
1.2 Назначение подземных хранилищ газа в пористых пластах в Единой системе газоснабжения 26
1.3 Группы подземных хранилищ газа в пористых пластах по расположению и функциям в Единой системе газоснабжения 29
1.4 Виды подземных хранилищ газа в пористых пластах по объектам хранения и их горно-геологическим условиям 33
1.5 Типы подземных хранилищ газа в пористых пластах по основным технологическим режимам по производительности закачки и отбора при циклической эксплуатации 35
1.6 Типы подземных хранилищ в пористых пластах по объему активного газа и максимальной суточной производительности при циклической эксплуатации и масштабу области "влияния" в Единой системе газоснабжения 41
1.7 Использование классификации подземных хранилищ газа для уточнения особенностей применения методов регулирования и контроля количества газа в пористых пластах разного строения 46
1.8 Выводы 48
2 Исследование гистерезисных явлений двухфазной фильтрации в гидрофильных пористых средах при чередующемся вытеснении воды и газа 52
2.1 Экспериментальные данные относительных фазовых проницаемостей гидрофильных пористых сред в процессах однонаправленного вытеснения воды газом и газа водой 52
2.2 Обоснование различия зависимостей относительных фазовых проницаемостей гидрофильных пористых сред для газа и воды при разных направлениях вытеснения 57
2.3 Аппроксимирующие функции зависимостей капиллярного давления и относительных фазовых проницаемостей гидрофильных пористых сред для газа и воды в процессах однонаправленного вытеснения 59
2.4 Гистерезис относительных фазовых проницаемостей. Закономерности чередующегося вытеснения воды и газа в гидрофильных пористых средах 64
2.5 Исследование влияния гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости на процесс многократно чередующегося вытеснения воды и газа в гидрофильных пористых средах 69
2.5.1 Обоснование расчетной модели неустановившейся двухфазной фильтрации газа и воды 69
2.5.2 Методы расчета гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости при моделировании многократно чередующегося вытеснения воды и газа 81
2.5.3 Параметрический анализ эффекта гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости в процессе многократно чередующегося вытеснения воды и газа 83
2.5.3.1 Условие бесконечного водоносного пласта 85
2.5.3.2 Условие ограниченного замкнутого водоносного пласта 106
2.6 Выводы 124
3 Дифференцирование общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ 128
3.1 Вопросы терминологии 128
3.1.1 Об использовании терминов "запасы" и "количество" газа в пластах подземных хранилищ 128
3.1.2 Учетное и контролируемое количество газа в пластах подземных хранилищ 130
3.2 Общий, буферный и активный объемы газа в пластах подземных хранилищ 131
3.3 Особенности аккумулирования и дренирования общего и буферного объемов газа в неоднородных пористых пластах подземных хранилищ. Активно и пассивно аккумулируемые и дренируемые объемы газа 133
3.3.1 Оценка неравномерности дренирования слоисто неоднородных пластов 139
3.3.2 Оценка неравномерности дренирования зонально неоднородных пластов 142
3.4 Неаккумулируемые и недренируемые объемы газа в пласте в пределах газовой залежи и ее окрестности 145
3.4.1 Оценка объема адсорбированного горной породой газа в водоносном пористом пласте 145
3.4.2 Оценка объема растворенного газа в остаточной воде 146
3.4.3 Оценка конвективно-диффузионного переноса растворенного газа в водоносную область пласта по результатам математического моделирования 147
3.4.4 Оценка объемов дисперсного и защемленного газа на модели двухфазной фильтрации с учетом гистерезиса относительной фазовой газопроницаемости 150
3.5 Пластовые составляющие общего и буферного объемов газа, их соотношение и динамическое состояние при закачке и отборе газа 150
3.6 Затраты закачиваемого газа на подземном хранилище на создание и поддержание буферного объема газа в пласте. Пластовые потери газа 156
3.7 Выводы 161
4 Иерархическая структура гидродинамических моделей пористых пластов подземных хранилищ газа 166
4.1 Принципы рационального гидродинамического моделирования пористых пластов подземных хранилищ газа 166
4.2 Рациональное использование гидродинамических моделей для решения задач регулирования и контроля количества газа в пористых пластах на разных этапах функционирования подземных хранилищ 170
4.3 Структура иерархического комплекса гидродинамических моделей пористых пластов подземных хранилищ газа 172
4.3.1 Полнота описания в гидродинамических моделях физических процессов, происходящих в пористом пласте 174
4.3.2 Гидродинамические модели с подвижной границей раздела и совместной двухфазной фильтрации газа и воды 174
4.3.3 Геометрическая схематизация гидродинамической модели. Размерность модели. Цифровая фильтрационная модель пласта 175
4.3.4 Масштаб осреднения параметров цифровых фильтрационных моделей пласта 177
4.4 Разновидности гидродинамических моделей пористых пластов 178
4.4.1 Балансовая (нульмерная) модель газовой залежи 178
4.4.1.1 Балансовая модель газовой залежи при газовом режиме 179
4.4.1.2 Простая балансовая модель газовой залежи при водонапорном режиме 182
4.4.2 Модификации балансовой модели газовой залежи 185
4.4.2.1 Общая характеристика модификаций балансовой модели газовой залежи 185
4.4.2.2 Модели укрупненных разноаккумулируемых и разнодренируемых участков газовой залежи 188
4.4.2.3 Двухобъемная модель газовой залежи 190
4.4.2.4 Модель переменной газонасыщенности по укрупненным зонам газоносности 192
4.4.3 Многомерные гидродинамические модели газовой залежи 194
4.4.4 Аналитические модели водоносной области пористых пластов подземных хранилищ 196
4.5 Выводы 199
5 Исследование условий стабилизации и установившейся циклической эксплуатации газовых залежей в пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме 202
5.1 Вводные замечания 202
5.2 Влияние темпа закачки буферного газа при создании газовой залежи подземного хранилища на последующую ее циклическую эксплуатацию 202
5.3 Исследование стабилизации пластового давления при циклической эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ 205
5.4 Оценка ежегодных пластовых потерь газа, связанных с его уходом за пределы структурной ловушки 211
5.5 Влияние размеров структурной ловушки водоносного пласта на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 212
5.6 Влияние амплитуды структурной ловушки водоносного пласта на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 214
5.7 Влияние активного объема газа на возможные пластовые потери в условиях ограниченной структурной ловушки 217
5.8 Влияние общего объема газа на возможные пластовые потери 218
5.9 Влияние гидропроводности (проницаемости) водоносного пласта на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 219
5.10 Влияние гравитационных сил на формирование газовой залежи подземного хранилища при ее создании 223
5.11 Влияние системы размещения эксплуатационных скважин на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 225
5.12 Влияние величины активного объема и соотношения буферного и активного объемов на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ 226
5.13 Исследование изменения газонасыщенного порового объема в процессе установившейся циклической эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ при водонапорном режиме 228
5.14 Исследование изменения давления (плотности газа) в зоне расположения скважин от объема газа в пласте при циклической эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ 231
5.15 Исследование изменения газонасыщенности на внешней границе газовой залежи в процессе ее циклической эксплуатации 237
5.16 Влияние неклассического технологического режима на установившуюся циклическую эксплуатацию газовых залежей подземных хранилищ при водонапорном режиме 240
5.17 Выводы 243
6 Регулирование количества газа в пористых пластах подземных хранилищ при водонапорном режиме 249
6.1 Цель и задачи регулирования количества газа в пористых пластах подземных хранилищ 249
6.2 Технологические аспекты сокращения буферного объема газа на подземных хранилищах в пористых пластах 250
6.2.1 Соотношение между буферным и активным объемом газа на отечественных и зарубежных подземных хранилищах 250
6.2.2 Основные технологические методы снижения буферного объема газа в пласте 251
6.2.2.1 Повышение пластового давления в газовой залежи подземного хранилища 252
6.2.2.2 Выбор рационального темпа закачки буферного газа при создании газовой залежи хранилища 253
6.2.2.3 Интенсификация эксплуатационных скважин 253
6.2.2.4 Использование скважин большого диаметра и горизонтальных скважин 253
6.2.3 Оптимизация основных технологических показателей подземных хранилищ газа. Экспресс-метод оптимизации 254
6.3 Регулирование количества газа в малоамплитудных ловушках водоносных пластов подземных хранилищ с активными водами 260
6.3.1 Основные гидродинамические проблемы создания и эксплуатации газовых залежей подземных хранилищ в малоамплитудных ловушках водоносных пластов 260
6.3.2 Технологические методы регулирования количества газа в малоамплитудных ловушках водоносных пластов подземных хранилищ с активными водами 263
6.3.3 Регулирование и стабилизация количества газа в малоамплитудных ловушках водоносных пластов (на примере Щелковского подземного хранилища) 265
6.3.3.1 Геолого-гидродинамические особенности щигровского пласта-коллектора - объекта хранения газа 265
6.3.3.2 Состояние хранения газа на Щелковском подземном хранилище до 2000 года 268
6.3.3.3 Технологический режим эксплуатации хранилища, темпы и объемы закачки и отбора активного газа в сезонах по зонам скважин с целью стабилизации циклической эксплуатации газовой залежи 274
6.3.3.4 Основные результаты стабилизации циклической эксплуатации газовой залежи подземного хранилища 279
6.4 Выводы 285
7 Аналитические методы контроля количества газа в пористых пластах подземных хранилищ 288
7.1 Вводные замечания 288
7.2 Цели и задачи методов контроля количества газа в пористых пластах на основе геологического и гидродинамического моделирования 289
7.3 Контроль количества газа в пористом пласте на основе геологического моделирования - объемный метод контроля 290
7.3.1 Определение объема газа в пористом пласте на основе сеточной цифровой геологической модели 290
7.3.2 Точность определения объемным методом объема газа в пласте. Расчетный "разбаланс" объема газа в пласте 293
7.3.3 Пример определения объема газа в пласте на основе детальной сеточной цифровой геологической модели 295
7.3.4 Объемные методы оценки пластовых составляющих объема газа в водоносном пласте 300
7.3.4.1 Методы оценки объема газа в газовой залежи 300
7.3.4.1.1 Метод удельных объемов газовой залежи 301
7.3.4.1.2 Метод осредненных параметров газовой залежи 302
7.3.4.2 Объемный метод оценки объема газа в приконтактной переходной области 302
7.3.4.3 Объемный метод оценки объема растворенного газа в остаточной воде в пределах залежи и диффундированного в водоносную область пласта 303
7.3.4.4 Примеры оценки пластовых составляющих объема газа в водоносном пласте 304
7.3.4.4.1 Оценка объема газа в приконтактной переходной области 304
7.3.4.4.2 Оценка объема растворенного газа в пределах залежи и диффундированного в водоносную область пласта 304
7.3.4.4.3 Оценка объема свободного газа в залежи методом удельных объемов 306
7.3.4.4.4 Оценка объема свободного газа в залежи методом осредненных параметров 308
7.3.4.4.5 Сводная оценка составляющих объема газа в пласте 310
7.4 Контроль количества газа в пласте на основе гидродинамического моделирования - гидродинамический метод контроля 311
7.4 1 Условность параметров цифровых фильтрационных моделей к режимным показателям хранения газа 311
7.4.2 Критерии качества и принципы адаптации гидродинамических моделей по фактическим данным хранения газа 313
7.4.3 Особенности замеряемых значений пластового давления в газовых скважинах в макронеоднородных пластах 317
7.4.3.1 Особенности замеряемых значений пластового давления в газовых скважинах в слоисто неоднородных пластах 319
7.4.3.2 Особенности замеряемых значений пластового давления в газовых скважинах в зонально неоднородных пластах 324
7.4.4 Определение аккумулируемой и дренируемой части общего и буферного объемов газа в пласте 327
7.4.4.1 Метод материального баланса газовой залежи хранилища при газовом режиме 327
7.4.4.1.1 Методы определения средневзвешенного пластового давления в газовой залежи 327
7.4.4.1.2 Графическая интерпретация метода материального баланса газовой залежи хранилища при газовом режиме 330
7.4.4.2 Метод материального баланса газовой залежи хранилища при водонапорном режиме 337
7.4.4.2.1. Особенности применения метода материального баланса газовой залежи хранилища для отдельных сезонов отбора и закачки газа при водонапорном режиме 337
7.4.4.2.2 Методика определения дренируемой части общего объема газа методом материального баланса по падению в сезоне отбора среднего давления в газовой залежи с учетом вторжения пластовой воды 338
7.4.4.2.3 Пример определения дренируемой части общего объема газа методом материального баланса по падению в сезоне отбора среднего давления в газовой залежи с учетом вторжения пластовой воды 342
7.4.4.3 Определение дренируемых объемов газа в залежи по картам изобар с использованием площадных моделей пласта 345
7.5 Цели и задачи статистических методов контроля количества газа в пористых пластах 350
7.6 Балансово-объемный метод контроля количества газа в пласте 353
7.6.1 Описание балансово-объемного метода контроля объема газа в пласте 353
7.6.2 Применение балансово-объемного метода контроля общего объема газа в пласте 355
7.6.3 Применение балансово-объемного метода контроля буферного объема газа в пласте 359
7.6.4 Возможность совместного использования в балансово-объемном методе контроля статистических данных общего и буферного объемов газа в пласте 363
7.7 Объемно-гидродинамический метод контроля количества газа в пласте 366
7.7.1 Описание объемно-гидродинамического метода контроля объема газа в пласте 366
7.7.2 Применение объемно-гидродинамического метода контроля дренируемой части общего и буферного объемов газа в пласте 367
7.7.2.1 Контроль объемно-гидродинамическим методом дренируемой части общего объема газа в пласте 368
7.7.2.2 Контроль объемно-гидродинамическим методом дренируемой части буферного объема газа в пласте 370
7.7.3 Применение объемно-гидродинамического метода контроля аккумулируемой части общего и буферного объемов газа в пласте 373
7.7.3.1 Контроль объемно-гидродинамическим методом аккумулируемой части буферного объема газа в пласте 373
7.7.3.2 Контроль объемно-гидродинамическим методом аккумулируемой части общего объема газа в пласте 377
7.8 Сводные результаты контроля аналитическими методами значения, распределения и динамического состояния пластовых составляющих общего, буферного и активного объемов газа в пласте 379
7.9 Выводы 385
Заключение 388
Список использованных источников 390
