Лапук Б.Б. Теоретические основы разработки месторождений

 

 

Теории фильтрации газа

стр  54-56-57-58

 

Использование природных газов в промышленности, помимо огромной экономии в расходовании твердого и жидкого топлива и резкого со* крашения перевозок, приводит к интенсификации производственных процессов. Природный газ является ценнейшим химическим сырьем, из которого получаются самые разнообразные продукты.
Наша страна имеет огромные перспективы открытия новых газовых месторождений.
В ближайшие годы намечено усиленное развитие бурения на газ; это, несомненно, приведет к открытию большого количества новых газовых месторождений. Вот почему особую важность приобретает решение задачи о рациональной разработке газовых месторождений.
Вряд ли в наши дни требуется доказывать, что рациональная экс-плоатация газовых залежей возможна лишь в том случае, если она построена на научных основах. Разработка этих научных основ именно сейчас, когда мы находимся накануне открытия большого количества новых газовых месторождений, имеет огромное значение в деле успешного разрешения проблемы газификации СССР.
Установление аналитических основ рациональной разработки газовых месторождений должно базироваться на научной теории движения газа в пористой среде. Основоположником этой теории является акад, Л. С. Лейбензон.
Еще в 1923 г., в статьях „Об одном случае изотермического течения вязкого газа" [1]и „О режиме нефтяных скважин и подсчете запасов нефтяных месторождений" [2] акад. Л. С. Лейбензон рассматривал задачу об истечении газа из пласта и вывел уравнения движения газа в пласте. Но при выводе основных уравнений автор пропустил коэфициент пористости, а также принял, что коэфициент фильтрации Дарси в случае газа не зависит от давления. Это привело к тому, что полученные в указанной работе уравнения не совпали с действитель-ными законами движения газа в пористой среде. Тем не менее работы [I] и [2] Л. С. Лейбензона были новым шагом вперед на пути развития теории фильтрации газов1.
1 Первые доказательства применимости закона фильтрации Дарси к движению газов в пористой среде были даны в конце прошлого века Грахамом и Майером. Первое систематическое изложение основ теории фильтрации газа было проведено в работе Кинга (King F. H., U. S. Geol. Surv., 19 Ann. Rep. Part И, 189/-189^). (Ред.).

К числу задач, решения которых должны быть получены в настоящем исследовании, относятся изменения во времени дебита скважин, давления в газовой залежи, процента отбора, размещение скважин на газоносной площади, зависимость времени разработки газовой залежи от числа скважин и др.
Под газовым режимом газовой залежи мы понимаем такие условия разработки ее, при которых приток газа к скважинам происходит исключительно за счет работы сил давления газа.
Влиянием силы тяжести вследствие относительно малого удельного веса газов мы пренебрегаем.
При наличии в газовой залежи подпирающей газ пластовой воды она является (в условиях газового режима) неподвижной. Следовательно, при газовом режиме объем порового пространства, состоящий из системы заполненных газом и соединяющихся между собой поровых каналов, является постоянным1 и границы газовой залежи могут рассматриваться как непроницаемые стенки 2.
Месторождения природного rasi представляют весьма сложную систему, состоящую из находящихся под давлением (часто высоким) газа, жидкости, пористой среды.
Формы газовых залежей бывают самые разнообразные. В большинстве случаев газоносные пласты неоднородны по пористости и проницаемости. Однако, если бы даже мы имели „идеальную газовую залежь" строго правильной формы (например круглую или прямоугольную в плане), постоянной мощности, однородную по пористости и проницаемости, заполненную идеальным (поачиняющимся уравнению Клапейрона) газом, то и для таких условий теории разработки газовых месторождений пока не существует.
Поэтому вполне естественно, что необходимой предпосылкой создания теории разработки газовых залежей является предварительная схематизация разнообразных условий, характеризующих газовые пласты. Лишь после решения интересующих нас вопросов на более простых моделях газовых месторождений станет возможным введение поправок, дополнений и изменений, учитывающих неоднородность пластов, отклонение природных газов от законов идеальных газов и т. п.
Исходя из изложенных соображений, в дальнейшем газовый пласт принимается нами горизонтальным, однородным по пористости и проницаемости, газ — подчиняющимся уравнению Клапейрона.
Рассмотрим газовую залежь постоянной мощности, имеющую форму прямоугольника длиною L и шириною Ь.
Пусть на этой залежи симметрично расположено некоторое количество скважин.
Предметом отдельного исследования должен быть вопрос о влиянии на работу газовых скважин возможного уменьшения объема порового пространства под действием давления вышележащих горных пород при снижении давления в газовой залежи. В настоящей работе мы принимаем объем порового пространства пласта постоянным. В дальнейшем, если это потребуется, мы предполагаем внести соответствующие коррективы, связанные со сжимаемостью горных пород.