Вяхирев Р.И. Разработка и эксплуатация газовых месторождений

ГАЗОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

стр 304-305-306

Газодобывающая промышленность является одной из важнейших составляющих топливно-энергетического комплекса России. Колоссальные разведанные природные запасы обеспечивают стране ведущие позиции в мире по объему производства углеводородного газа и сопутствующих компонентов.
В истории развития отечественной газовой промышленности важную роль сыграли два обстоятельства.
Во-первых, плановая система ведения народного хозяйства в советский период времени. При всех ее недостатках эта система задавала высокий темп роста производства в базовых отраслях экономики. Газовая промышленность современной России была создана после окончания второй мировой войны. Если в первые годы в СССР добывалось лишь несколько млрд. м3 газа в год, то в настоящее время годовая добыча газа только в России превышает 500 млрд. м3.
Во-вторых, быстрое развитие фундаментальных и прикладных научных исследований в стране. Еще задолго до выделения газовой промышленности в самостоятельную отрасль в стране формировался научный подход к добыче газа трудами И.Н. Стрижова, И.Е. Ходановича и других специалистов. Появление теории пластовых фильтрационных процессов, как основы научной разработки месторождений природных газов, связано с именами выдающихся отечественных ученых, в первую очередь Л.С. Лейбензона, а также Б.Б. Ла-пука, В.П. Савченко, А.Л. Козлова, Н.М. Николаевского. Важную роль в развитии теории разработки сыграли исследования Е.М. Минского, А.А. Ха-кина, А.С. Велитковского, Ю.П. Коротаева, Ф.А. Требина, И.А. Чарного.
Позднее научную эстафету уверенно приняли О.Ф. Андреев, С.Н. Бу-зинов, Г.А. Зотов, С.Н. Закиров, К.С. Басниев, О.Ф. Худяков, В.Н. Николаевский, Г.С. Степанова, В.В. Юшкин и многие другие ученые. На основе результатов фундаментальных экспериментальных исследований и математического моделирования были созданы новые научные дисциплины - термогидродинамика пластовых процессов, физика нефтяного и газового пласта и другие.
Следует отметить, что в советский период времени существенный вклад в теорию разработки месторождений и добычи газа внесли ученые созданной в г. Баку научной школы во главе с М.Т. Абасовым, А.Х. Мирзаджанзаде, М.Х. Шахназаровым.
К настоящему времени в России созданы современные теоретические
основы и накоплена огромная практика разработки месторождений природ ных газов. Разнообразнейшие условия залегания продуктивных отложений, большая разбросанность газовых и газоконденсатных месторождений по территориям с различными природно-климатическими условиями делают опыт работы наших специалистов по добыче газа и результаты научных исследований ученых отрасли весьма ценными для выбора стратегии дальнейшего роста добычи газа за счет освоения новых сложных объектов разработки.
Ангоры книги в содружестве с большим количеством специалистов и ученых многие годы вносили свой посильный вклад в развитие отечественной газовой науки и практики добычи газа. Наиболее ценное из накопленного нами опыта мы постарались изложить в предлагаемой книге. Поскольку в издании затрагивается достаточно широкий круг вопросов теории и практики разработки месторождений природных газов, мы посчитали правильным назвать имена и отметить помощь коллег по работе в соответствующих разде лах. Всем им мы хотели бы выразить нашу признательность и благодар ность.
ГАЗОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ: ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ
Газовые и газоконденсатные месторождения представляют собой сложные природные комплексы, главным признаком которых является наличие скопления углеводородов в пористом пласте-коллекторе, ограниченном непроницаемыми покрышкой и основанием. Размеры скопления, состав, фазовое состояние и реологические свойства, углеводородной смеси характеризуются большим разнообразием. Весьма разнообразны также кол лекторские свойства, глубины залегания, толщины и начальные термобарические параметры вмещающих углеводороды пород. Если учесть еще и широту спектра природно-климатических условий в зонах расположения месторождений, то очевидно, сколь многообразны проблемы, решение которых необходимо при проектировании разработки залежей и отборе запасов природного газа.
В связи с этим полезно перед тем, как остановиться на собственно проблемах разработки, напомнить о составах природных углеводородных смесей, их физико-химических и реологических особенностях, а также о реализуемых в газопромысловой практике режимах отбора запасов газа и газового конденсата из продуктивного пласта, поскольку основные научно-технические проблемы разработки месторождений природных газов обусловлены именно конкретными характеристиками пластовых флюидов и динамикой термобарического состояния залежи, т.е. режимом отбора запасов углеводородов.
Авторы сознательно не рассматривают в этой главе такие весьма важные особенности газовой залежи, как фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) и неоднородность вмещающих углеводородное скопление пород-коллекторов, также, несомненно, играющих заметную роль в комплексе проблем разработки месторождения. Влияние ФЕС и степени неоднородности пород на углеводородоотдачу и другие параметры разработки, несмотря на значительное количество посвященных этому вопросу публикаций, изучено, по существу, недостаточно и требует дальнейших исследований. Природно-климатические особенности региона в большой степени влияют на решение проблем практики разработки месторождения, и поэтому этот аспект авторы рассматривают в главе 4, где анализируются конкретные проекты эксплуатации объектов добычи газов.

КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ
Условия и процессы образования природных газов исключительно разнообразны. Это - биохимические и термокаталитические превращения органического вещества (ОВ), химические реакции, процессы, протекающие при воздействии на горные породы высоких температур и давлений, радиоактивный распад и др. Образующиеся при этом газы по химическому составу .весьма различны. Нередко одни и те же процессы могут привести к образованию газовых смесей неодинакового состава. Часто одни и те же компоненты способны образовываться за счет разных процессов. Например, метан, азот, двуокись углерода могут быть биохимического генезиса и термокаталитического (абиогенного). Отличить компоненты по генетическому признаку часто практически невозможно. Обладая высокой подвижностью, газы в процессе миграции могут значительно изменять свой первоначальный химический состав в результате процессов сорбции, растворения, окисления и др. В связи с этим генетически чистые ассоциации (скопления) газов в природе практически отсутствуют, что создает определенные трудности при систематизации природных газов и создании оптимального варианта их классификации. Существует более 20 различных классификационных схем, основанных на различиях происхождения газов, условий нахождения их в природе, фазового состояния и форм проявления, связи газов с породами и флюидами, химического состава и т.д. Выбор той или иной классификации зависит от целей и задач исследований. Наиболее важными при решении общих и глобальных задач являются генетические схемы классификации. Однако в связи с полигенностью газов подобные классификации часто дискуссионны. Наиболее объективны классификации по химическому и фазовому составу газов, их морфологии (условиям нахождения в природе). Вместе с тем указанные схемы имеют ограниченное применение и менее информативны .
Первая классификация природных газов была дана В.И. Вернадским (1912). По морфологии им выделены две группы: 1) газы в свободном состоянии; 2) жидкие и твердые растворы газов. В первую группу включены: а) газы атмосферы; б) газы, содержащиеся в порах горных пород; в) газовые струи; г) газовые испарения. Ко второй группе отнесены газы: а) морей, океанов и различных водоисточников; б) адсорбированные горными породами и минералами. По химическому составу и условиям нахождения выделены три группы газов: 1) земной поверхности; 2) связанные с высокой температурой; 3) проникающие в земную кору. В последней группе выделены газы: а) атмосферы и 6) тектонических струй. Газы тектонических струй по химическому составу В.И. Вернадским подразделены на азотные, углекислые, метановые и водородные.