НИИ механики МГУ
Рассматривается осесимметричная задача закачки газа через вертикальную скважину в водонасыщенный пласт, состоящий из чередующихся между собой проницаемых и непроницаемых слоев. Каждый проницаемый слой характеризуется своей пористостью, соответствующей ей проницаемостью и мощностью. Закачка газа сопровождается образованием двухфазной зоны, на которую влияют гравитационные и капиллярные силы, а также параметры пласта. Целью работы является аналитическая оценка эффективности подземного размещения газа в таких пластах на основе ограниченного количества данных: характеристик слоев и темпа закачки.
Аналитическая оценка эффективности размещения газа получена в предположении, что эффективность в каждом слое удовлетворяет закону подобия , полученному в статье [1]. Предложен безразмерный параметр Ψ, в котором учитывается неравномерность истечения газа из скважины, а также пористости, проницаемости и мощности каждого слоя. Так, эффективность закачки газа в пласт пропорциональна Ψ: , где a - коэффициент. Проведено параметрическое исследование, в котором варьировались значения параметров подобия, отвечающих за капиллярное давление, количество слоев в пласте, отношение вертикальной проницаемости к горизонтальной, а также минимальную и максимальную мощность слоев. Найдена зависимость коэффициента a от перечисленных параметров подобия
Ирина Михайловна Сыпченко
НИИ механики МГУ
В рамках осесимметричной задачи закачки газа через вертикальную скважину в пласт, насыщенный соленой водой, исследуется эффект запирания низкопроницаемых слоев вследствие отложения соли. В задаче рассматривается пласт, состоящий из чередующихся проницаемых и непроницаемых слоев. Проницаемость первых задается случайным образом, а вторых равна нулю. Закачка сухого газа с постоянным расходом продолжается до начала истечения газа из рассматриваемой области. В исследовании сравниваются случаи соленой и пресной воды, изначально насыщающей слоистую систему.
Для подтверждения описанного эффекта проведено численное моделирование данной задачи. В расчетах учитывается неравномерное истечение газа из скважины, изменение проницаемости за счет выпадения соли, а также капиллярные силы. На каждый слой приходится по одной ячейке по оси z, то есть влияние гравитационных сил не учтено.
Рис. Рассчитанные распределения насыщенности газа в слоистой системе в случаях с соленой (а) и пресной (б) пластовой водой. Распределение горизонтальной проницаемости в обоих расчетах (в).
В проведенных расчетах наблюдается различие в распределении насыщенности газа в случаях соленой (Рис. а) и пресной (Рис. б) пластовой воды. Выбран показательный случай с некоторым начальным распределением горизонтальной проницаемости (Рис. в). Показано, что в случае закачки газа в пласт, изначально насыщенный пресной водой, газ преимущественно течет в высокопроницаемый слой. В случае с соленой пластовой водой течение газа наблюдается в слоях с более низкой проницаемостью, так как наиболее проницаемый слой закупоривается вследствие выпадения соли при закачке газа. Таким образом, происходит перераспределение потока газа в другие слои с высокой проницаемостью. С течением времени в отдельно взятом слое поток газа может снижаться, что приводит к более быстрому запиранию потока газа за счет влияния осаждения соли.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 26-19-00380, https://rscf.ru/project/26-19-00380/.
Ирина Михайловна Сыпченко
