Розрахунок пружності водорозчинених газів у підземних водах і оцінка перспектив газоносності

 

Мета і заВдаННЯ РОБОТИ

 

Метою даної роботи є здобуття студентами практичних навиків з аналізу ступеню насиченості підземних вод газами, визначення тиску насичення (пружності) розчинених газів, що дозволяє використовувати ці показники для оцінки перспектив газоносності. При виконані даної роботи перед студентами ставиться задача – навчитися проводити оцінку перспектив газоносності за гідрогеологічними показниками.

У процесі виконання роботи студент повинен:

- засвоїти методику розрахунку тиску насичення по даних вмісту окремих компонентів розчинених газів в досліджених пробах води;

- освоїти розрахунки приведення одержаних об’ємів водорозчиненого газу до сухого стану в нормальних умовах, що дозволяє порівнювати газонасиченість різних проб;

- засвоїти практичні навики з складання і аналізу карт складу водорозчинених газів і ступеню насичення пластових вод газом (P_г/Р_пл).

 

Основні теоретичні положення

 

Дослідження інформативності різних гідрогеологічних показників нафтогазоносності показали, що газовміст вод, пружність розчинених у воді газів і похідні від них показники є найбільш інформативними. Тиск насичення (пружність) розчинених у воді газів є надійним показником наявності покладів газу. Основне значення має співвідношення величини тиску насичення розчинених газів (P_г) до величини гідростатичного тиску у водоносному горизонті (Р_в).

Встановлено, що коли тиск насичення розчинених газів (P_г) дорівнює або перебільшує гідростатичний тиск (Р_в), то всі пастки будуть вміщати поклади газу.

Коли тиск насичення розчинених газів значно менший від гідростатичного тиску у водоносному комплексі (P_г<Р_в) (пластова вода недонасичена газом), то можна зробити неоднозначний висновок:

1 Значне недонасичення вод газами показує на відсутність в системі газового покладу.

2 Води недонасичені газами вказують на умови руйнування газового покладу.

Навіть в умовах значного недонасичення вод газами можна зустріти великі поклади газу, які знаходяться в умовах руйнування. При недонасиченості вод газами (P_г< P_в) важливе значення має зростання тиску насичених розчинених газів в напрямку пастки.

У обстановці руйнування газових покладів дифузія вуглеводнів буде спрямована в бік контактуючих підземних вод. У таких умовах по одному параметру – тиску насичення, прогнозувати продуктивність пастки утруднено. Однак, коли встановлено зростання тиску насичення водорозчинених газів в бік склепіння структури – це буде вказувати, що пастка вміщає скупчення газу.

Для визначення пружності газів при домінуючому метановому складі водорозчиненої газової суміші, коли P_пл>1,5МПа при визначеному об’ємі газових компонентів, користуються законом Генрі і Дальтона.

За законом Генрі кількість газу, розчиненого у рідині при постійній температурі буде прямо пропорційна абсолютному тиску газу на рідину

, (11.1)

де V _г – об’єм газу, розчиненого в 1 л води, приведений до

температури +4°С і Р – 0,1МПа;

P _г– тиск насичення (пружність) газу, МПа;

К_Р – коефіцієнт розчиненості газового компонента.

Тоді:

(11.2)

Якщо розчинений газ є газовою сумішшю, то тиск насичення (пружність) газової суміші згідно закону Дальтона, буде дорівнювати сумі парціальних тисків газових компонентів. (Такий розрахунок має добрі результати, якщо Р_г не перебільшує 5,0МПа.) Тому

Р _г =å Р_і, (11.3)

де Р _г– тиск насичення, МПа;

Р_і – парціальний тиск газових компонентів, МПа.

 

ВВЕДЕННЯ В СИТУАЦІЮ

 

На площі, де проводяться пошуково-розвідувальні роботи на нафту і газ рядом свердловин розкритий водоносний комплекс. Визначені – мінералізація пластової води, температура, пластовий тиск і вміст водорозчинених газових компонентів.

З метою визначення перспектив газоносності дослідженої площі потрібно:

1 Визначити парціальну пружність водорозчинених газових компонентів.

2 Розрахувати тиск насичення (пружність) водорозчиненого газу.

3 Скласти карту складу водорозчиненого газу і ступеню насиченості пластових вод газом (Р_г/ Р_в).

 

ВАРІАНТ РОЗВ’ЯЗАННЯ КОНКРЕТНОЇ СИТУАЦІЇ

(Завдання на самостійну роботу)

Кожний студент повинен провести аналіз конкретної ситуації шляхом визначення парціальної пружності водорозчинених газових компонентів, розрахунку пружності водорозчиненого газу, ступеню насичення газом пластових вод і дати прогноз перспектив газоносності дослідженої площі, можливості наявності газового покладу.

 

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ РОБОТИ

 

Розв’язання поставленої задачі з аналізу конкретної ситуації потрібно проводити в наступній послідовності:

1 Згідно даних за об’ємами водорозчинених газових компонентів, які одержали шляхом аналізу газових проб, що відбирали з розвідувальних свердловин, визначають парціальну пружність водорозчинених газових компонентів (Р_і):

(11.4)

де V _г – об’єм газового компоненту, см³/л;

К_р – коефіцієнт розчиненості, який визначають по номограмах з врахуванням мінералізації води (молярної частки) і пластової температури (додатки Г-К).

При солевому складі води, коли домінує NaCl, приводимо мінералізацію води в молях шляхом ділення мінералізації води (г/л) на молекулярну вагу NaCl (58,7).

2 Визначаємо загальну пружність (Р_г), яка дорівнює сумі парціальних пружностей розчинених у воді газових компонентів (Р_і)

Р_г =å Р_і.

3 Складаємо карту розчиненого у воді газу. (додаток Б). Для цього:

1) По кожній пробі газу розраховуємо в об’ємних процентах частку кожного газового компоненту, приймаючи загальний об’єм водорозчиненого газу за 100%;

2) Склад розчиненого газу біля кожної свердловини подаємо у вигляді секторів кола в процент-об. (по годинниковій стрілці). Радіус кола міняємо залежно від загальної величини газонасиченості.

3) Розраховуємо значення коефіцієнту газонасичення води (P_г/Р_в) шляхом ділення значення тиску насичення на пластовий тиск і наносимо одержані значення в ізолініях на карту.

4) Проаналізувати систему, визначити можливі зони скупчення газу, скласти заключення.

 

СКЛАДАННЯ ЗВІТУ

 

Звіт про виконану роботу включає побудовану карту складу водорозчиненого газу і ступеню насичення вод газом. Карта складається на стандартному листі 210´297.

На карті штриховкою дається можлива зона скупчення газу (P_г/Р_в>0,8). До карти додається пояснювальна записка, в якій дається розрахунок тиску насичення водорозчинених газів і значення коефіцієнту газонасичення води. На основі аналізу конкретної ситуації, яка сформувалась на площі дослідження, прогнозується можливість наявності газового покладу.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1 Яке значення має тиск насичення (пружність) розчинених у воді газів при визначенні пасток заповнених газом?

2 Який тиск насичення вказує на відсутність у водоносній системі газового покладу?

3 Який тиск насичення вказує на умови, за яких відбувається руйнування газового покладу?

4 Який закон використовується для визначення пружності газу при домінуючому метановому складі розчиненої газової суміші при Р_пл >1,5МПа?

5 В чому полягає аналіз водонапірної системи за розчиненістю у воді газів для визначення можливих зон скупчення газу або навпаки їх відсутності?

ЛІТЕРАТУРА

 

1 Колодій В.В., Колодій І.В., Маєвський Б.Й. Нафтогазова гідрогеологія. Підручник для ВНЗ. – Івано-Франківськ: Факел, 2009.–184 с.

2 Ляху М.В. Нафтогазова гідрогеологія: Конспект лекцій. 2-ге видання зі змінами і доповненнями – івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010. – 103 с.

3 Карцев А.А., Вагин С.Б., Шурин В.П. Нефтегазовая гидро-геология. М., Недра, 1992. Глава “Нефтегазопоисковая гидрогеология”.

Лабораторна робота №12