Ruch wody w złożach węglowodorów i podziemnych magazynach gazu

Abstract

When a well starts its operation on a deposit or underground gas storage, a zone of lowered pressure is formed around it, enabling reservoir fluid inflow. Later in time the pressure is disturbed, also affecting the hydrated zone, and causing water flux to the well. Irregular forms, e.g. „tongues” or „water cones” are formed at that time. In reservoir engineering there are various methods of determining the admissible yield in view of the water cone formation. Irregular forms of water migration have a great influence on the process of gas exploitation from a deposit, especially from an underground gas storage. They are frequently the main reason of pressure drop in the well, needed for carrying up the gas-water mixture. In the extreme case, water flowing to the well may be not exploited with gas. Then it is accumulated on the wellbore bottom, stopping the gas inflow, and so leading to the gradual stopping of production. Thus the movement of reservoir water and its tracing is especially important during underground storing of gas, when the water cyclically moves within the reservoir. The main methods of calculating the water flux to a well was analyzed and the movement of reservoir water was investigated in the case of a sharp gas-water interface. This signifies that capillary forces were neglected and gas is expelled by water as a result of 'piston' effect. Piston expulsion of gas by water is a reasonable assumption owing to a much bigger density and viscosity of water as compared with gas.

Gdy odwiert rozpoczyna eksploatację złoża lub podziemnego magazynu gazu, wokół niego wytwarza się strefa obniżonego ciśnienia, dzięki czemu następuje dopływ płynu złożowego. W późniejszym czasie zaburzenie ciśnienia osiąga również i strefę zawodnioną powodując podciąganie wody w kierunku odwiertu. W czasie tego podciągania wody dochodzi do powstawania nieregularnych form tj. języków lub stożków wodnych. W inżynierii złożowej znane są różne metody określania wydatku dopuszczalnego ze względu na powstawania stożków wodnych. Nieregularne formy przemieszczania się wody mają duży wpływ na proces eksploatacji gazu ze złoża a szczególnie podziemnego magazynu gazu. Są one często głównym powodem wzrostu spadku ciśnienia w odwiercie koniecznego do wyniesienia mieszaniny gazowo-wodnej. W granicznym przypadku woda dopływająca do odwiertu może nie być wydobywana wraz z gazem. Wówczas akumuluje się ona na dnie odwiertu, zatrzymując dopływ gazu a co za tym idzie, prowadzi do stopniowego wyłączenia odwiertu z eksploatacji. Zatem ruch wody złożowej i jego śledzenie jest szczególnie ważne w czasie podziemnego magazynowania gazu gdzie dochodzi do cyklicznego przemieszczania się wody w złożu. W artykule przeprowadzono analizę głównych metod obliczania dopływu wody do odwiertów oraz dokonano analizy ruchu wody złożowej przy założeniu, że jest ostra granica między gazem a wodą. Oznacza to, że siły kapilarne zostały zaniedbane a wypieranie gazu przez wodę ma charakter tłokowy. Tłokowe wypieranie gazu przez wodę jest rozsądnym założeniem ze względu na znacznie większą gęstość i lepkość wody w stosunku do tych parametrów dla gazu.