Курсовая работа: Анализ разработки месторождений природных газов

ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. акад. М.Д. Миллионщикова

Институт нефти и газа

Кафедра «Бурение, разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

На тему: Анализ разработки месторождений природных газов

Ордашов Адлан Элханович

Грозный - 2020

Введение

Природный газ - углеводородный газ, который добывается из газовых, газогидратных, газоконденсатных, газоконденсатно-нефтяных либо газонефтяных месторождений

Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений в основном включает в себя научно обоснованный производственный процесс извлечения из недр содержащихся в них углеводородов и сопутствующих им пригодных ископаемых; процесс проектирования систем разработки нефтяных и газовых залежей, взаимное расположение забоев добывающих, нагнетательных, резервных и других скважин, разбуривание месторождения в соответствии с утверждённой технологической документацией, выработку резервов нефти и газа.

В работе рассмотрены вопросы эксплуатации нефтяных и газовых скважин, сбора и подготовки нефти и газа на промыслах.

Основной целью изучения данной дисциплины «Разработка и эксплуатация газовых месторождений» является усвоение студентами самых основных терминов и представлений, применяемых при проектировании, разборе и регулировании разработки нефтяных и газовых месторождений, а также способов и методологий расчета и прогнозирования параметров и показателей процесса разработки.

Научные основы разработки газовых месторождений в нашей стране заложены академиком Л.С. Лейбензоном. Он впервые изучил особенности фильтрационных течений газов, им же получены соответствующие дифференциальные уравнения и введена потенциальная функция, носящая непосредственно его имя.

Продуктивность разработки месторождений углеводородного сырья в существенной мере зависит от подлинного знания особенностей геологического строения залежей. Главнейшим критерием, определяющим тактику и стратегию освоения месторождений, являются первичные и дренируемые запасы углеводородного сырья и их разделение по площади и разрезу. Об актуальности этой загвоздки свидетельствует тот факт, что оценки, полученные в различное время различными способами, могут отличаться от изначальных в два и больше раза. Тут возникает вторая задача геолого-промыслового обоснования разумной разработки, - объективная оценка резервов углеводородного сырья на различных стадиях освоения месторождений. На примере бесчисленных исследований было показано, что подстилающие газовые залежи воды заключают в себе громадное число растворенного газа, несоизмеримое с его накоплениями в свободном состоянии. В то же время, вопрос о влиянии водорастворенных газов на эксплуатацию газовых месторождений до сего времени остается дискуссионным.

Глава 1. Основные понятия разработка месторождений природного газа

1.1 Происхождение и физические свойства природного газа

В природных газах чисто газовых месторождений преобладает метан почти до 92-99 %. Также в газах, которые добываются из нефтяных месторождений, содержится от 15 до 90 % метана. Одной из самых важных черт углеводородных газов является относительная плотность, под которой имеют ввиду отношение массы объема данного газа к массе такого же объема воздуха при нормальных или стандартных условиях. Относительная плотность газов колеблется от 0,554 для метана до 2,49 для пентана и выше.

Месторождение природного газа - это целый ряд залежей природного газа и газоконденсата на обследуемой определенной территории. Чаще все занимает несколько сотен километров, для добычи применяются газовые скважины.

Изучаемый режим разработки газовых месторождений в целом характеризуется тем, за счет какой энергии осуществляется приток газа к забоям, и напрямую зависит от физико-геологических факторов и стадии их разработки. Режим, при котором движение газа происходит за счет давления, создаваемого самим газом называется газовый (газонапорный) режим.

Разумная разработка газовых месторождений обуславливается на научной теории движения газа в пористой среде. Основу этой теории заложено профессором Л.С. Лейбензон (классическая работа этого автора «Движение газов в пористой среде»).

Газовые месторождения классифицируется на:

1. Мелкие -- до 10 млрд м3 газа;

2. Средние -- 10 -- 100 млрд м3 газа.

3. Крупные -- 100--1000 млрд м3 газа.

4. Крупнейшие -- 1 -- 5 трлн м3 газа.

5. Уникальные (суперогромные) -- 5 трлн м3 и более.

Полный список газовых месторождений перечисляется по странам в соответствии с добычей ими природного газа и конденсата: США, Россия, Иран, Катар, Канада и другие.

Из-за своего состава природный газ горюч. Известно, что чистый газ горит голубым пламенем, именно поэтому его изредка называют «голубым топливом». Примеси же могут окрашивать пламя в разные цвета. Также пламя начинает желтить при недостатке в нем кислорода, что приводит к неполному сгоранию газа и образованию копоти и угарного газа. Смесь с воздухом в диапазоне концентраций от 4,3 до 16% взрывоопасна. Следовательно, очень важно контролировать состав газа в окружающей атмосфере, а также своевременно принимать соответствующие меры в случае его утечки. Природный газ бесцветен и не имеет запаха, за исключением случаев повышенного содержания в его составе сероводорода. В связи с этим, для упрощения выявления утечки такого газа, к нему в маленьких концентрациях добавляют особые одоранты - вещества с очень резким неприятным запахом. В качестве данных одорантов предпочтительно применяются серосодержащие соединения, к примеру - тиолы. Стандартная насыщенность таких добавлений составляет около 16 г на 1000 м3. Впрочем человек в состоянии почувствовать наличие одного из самых распространенных одорантов - этилмеркаптана, даже при его концентрации в воздухе 2х10-6 % по объему.

Физические свойства природного газа зависят от его компонентного состава, но в большинстве случаев самые основные параметры укладываются в диапазоны, приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Природный газ из газоносных пластов - одно из самых главных горючих природных источников, которое занимает ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств, основное сырье для химической промышленности. Более чем на 90% он состоит из углеводородов, основным образом метана. Содержит и еще огромнее тяжелые углеводороды - этан, пропан, бутан, а также меркаптаны и сероводород (пагубные примеси), азот и углекислый газ (они бесполезны, но и не пагубны), пары воды, пригодные примеси гелия и других инертных газов.

Стержневой особенностью состава нефтяных попутных газов является наличие в них, помимо метана, также этана, пропана, бутанов и паров огромнее тяжелых углеводородов. Во многих из них присутствуют сероводород и негорючие компоненты: азот, углекислый газ, а также редкие газы. Последние содержатся в числах, редко представляющих промышленный интерес. В газах месторождений Апшеронского полуострова, грозненских, сахалинских, Небитдага их около 10 - 3 %. Значительные числа не находятся в нефтяных попутных газах некоторых месторождений США: Харлей - 7,16%; Клитсайд - до 2%.Нефть и газ собираются в таких участках земной коры (ловушках), где физические и геологические данные благоприятствуют их долгому сохранению.

Таблица 2

1.2 Подсчет запасов газовой залежи

Сегодня вряд ли необходимо доказывать, что разумное освоение газовых месторождений допустимо только в том случае, если оно осуществляется на научной основе.

При разумной системе разработки месторождения природного газа и обустройства месторождения такая система воспринимается как обеспечивающая достижение уровня добычи газа, дорогостоящих компонентов и конденсата, указанных плановыми органами с наивысшей экономической эффективностью (с оптимальными технико-экономическими показателями и показателями газо- и конденсатоотдачи).

При разработке газоконденсатных месторождений для управления процессами движения газового конденсата в пласте можно использовать неестественные воздействия на газоконденсатные отложения, закачивая в них сухой газ или воду, чтобы поддерживать требуемый слой пластового давления в течение определенного периода времени и, следовательно, уменьшить или предотвратить некоторые потери конденсата в слое.

Из вышесказанного следует, что процессы, происходящие в газовых и газоконденсатных месторождениях и системах сбора газа, не происходят самопроизвольно, независимо без участия людей, а контролируются ими с использованием той или иной системы разработки месторождений и обустройства месторождений. Предметом данного курса является теория разработки газовых и газоконденсатных месторождений, которая позволяет осуществлять такое управление с максимальной национальной экономической эффективностью. Вопросы геологии газовых и газоконденсатных месторождений, бурения, специальных технологий и технологий для эксплуатации скважин и объектов добычи газа выходят за рамки нашего курса и рассматриваются на курсах геологии, бурения газа, добычи газа.

Физические свойства газа, нефти, воды и горных пород, методы их определения здесь также не рассматриваются, поскольку эти вопросы изучаются в ходе физики пласта.

Разработка ряда новых месторождений, представленных пластами с низкой проницаемостью и содержащих значительные запасы газа, требует бурения большого количества эксплуатационных скважин. С открытием многослойных газовых месторождений и с широким использованием геофизических и гидродинамических методов для изучения коллекторов и скважин (в частности, при эффективном использовании методов ядерной геофизики) соотношение между количеством разведочных и добывающих скважин значительно снижается. Заметное влияние на технико-экономические показатели разработки месторождений природного газа оказывает водонапорный режим пласта. Из-за этого важна правильная идентификация необходимого количества добывающих скважин, а также грамотное размещение газовых скважин на структуре, технологический режим их эксплуатации и другие значимые вопросы грамотного освоения газовых месторождений и обустройства газового поля увеличивается.

Процессы, происходящие в газоносных пластах при их развитии, скрыты от наблюдателя. Идея этих процессов составлена после исследования реакции месторождения на его разработку.

Количество газа в пласте, границы которого определяются или устанавливаются на основе некоторых данных, составляют геологические запасы. Таким образом, геологические запасы природного газа могут быть определены. Чаще всего используемый метод расчета геологических запасов углеводородов является объемным.

Для газовых месторождений объемный метод имеет ту же основу, что и для нефтяных месторождений, то есть объем газа в пласте определяется в начальных условиях пласта (давление, температура):

Vг.пл = Fhmkн.г

где kн.г - коэффициент насыщенности пород газом, доли ед.

Для определения объема газа в поверхностных условиях (Qг) пластовый объем приводится к атмосферному давлению и стандартной или нормальной температуре:

Qг = (Рпл Тст zст Vг.пл) / (РТ пл zпл)

где Рпл и Тпл - начальные пластовые давление и температура;

Р0 и Тст - атмосферное давление и стандартная (293 К (20 °С)) температура; zст и zпл - коэффициенты сверхсжимаемости газа при стандартных (Р0; Тст) и пластовых (Рпл; Тпл) условиях.

Можно принять zст ? 1, для определения zпл следует применить специальные графики или расчетные зависимости.

Для газоконденсатного месторождения (залежи) вместе с запасами газа определяются запасы газового конденсата

Qг, т: Qг = Сгк•Qг•сгк · 10-3

где Сгк - содержание конденсата в газе, м3/м3;

сгк - плотность газового конденсата при стандартных условиях, кг/м3.

Часть геологических резервов нефти либо природного газа по ряду причин может быть не привлечена в процессы разработки, что учитывается при расчете и заявлении в Центральной комиссии по резервам. Поставленные на государственный баланс резервы называют балансовыми.

1.3 Проблемы разработки газовых месторождений

Газовые и газоконденсатные месторождения представляют собой сложные природные комплексы, основным знаком которых является наличие скопившихся углеводородов в пористом пласте-коллекторе, ограниченном непроницаемыми покрышкой и основанием. Объемы данных скоплений, состав, фазовое состояние и реологические свойства углеводородной смеси характеризуются громадным разнообразием. Коллекторские свойства, глубины залегания, толщины и начальные термобарические параметры углеводородсодержащих пород также очень разнообразны. Если учесть также широту спектра природно-климатических условий в районах расположения месторождений, можно увидеть, насколько разнообразны задачи, решение которых необходимо при проектировании разработки месторождений и выборе запасы природного газа.