3. Основные проблемы проектирования и разработки месторождений природных газов

Текущее состояние и конечная эффективность разработки газовых месторождений определяются тем, насколько совершенна запроектированная система разработки, как она учитывает все особенности геологического строения месторождения и окружающего водонапорного бассейна и насколько эта система реализована практически. В соответствии с геологическими и гидрогеологическими условиями, а также с выбранной технологией разработки проектируется и система контроля.

Факторы и условия, определяющие степень сложности разработки месторождения, под влиянием которых формируется комплекс контролируемых параметров, условно можно разделить на две группы: геологические и гидрогеологические; технологические.

К первой группе следует отнести размеры залежи и ее начальные параметры (глубина залегания продуктивного пласта, пластовые давление и температура, запасы газа и конденсата), геологическое строение продуктивного горизонта (многопластовость, неоднородность коллекторских свойств, разрывные нарушения и пр.), тип залежи (пластовая, массивная, водоплавающая), физико-химические свойства пластовых флюидов и т.д. Эта же группа включает характер контакта залежи с окружающим водонапорным бассейном. Особенности этого бассейна – протяженность, проницаемость, гидростатические напоры.

Во вторую группу входят: способ разработки залежи (с поддержанием давления, на истощение, с консервацией газовой части залежи или нефтяной оторочки и т.д.); стадия разработки (начальная, основная и др.); темп отбора углеводородов из залежи и дебиты отдельных скважин, их рабочие давления и текущее состояние; система вскрытия продуктивного горизонта и размещение скважин на структуре; наличие межпластовых или внутрипластовых перетоков газа и пр.

Некоторые факторы, такие как взаимодействие соседних залежей, режим разработки и другие, являются общими, но, поскольку возникают они только в процессе разработки месторождений, условно отнесем их ко второй группе.

В общем случае система контроля тем сложнее, чем больше упомянутых факторов и условий характерно для данного месторождения, чем больше особенностей

и осложнений в его разработке. Крупное по размерам и этажу газоносности многопластовое месторождение с резко неоднородными коллекторами, с блоковым строением, а также с внедрением пластовых вод требует максимума контролируемых параметров. Небольшое однопластовое газовое месторождение может достаточно эффективно эксплуатироваться и при упрощенной системе контроля.

Система контроля определяется уже на стадии составления технологических схем и проектов опытно-промышленной эксплуатации (ОПЭ) или проектов промышленной разработки.

Особое внимание на всех стадиях разработки газового месторождения следует уделять внедрению подошвенной и законтурной воды в случае водонапорного режима работы пласта. Естественно, активность воды неодинакова на разных стадиях отбора запасов газа из пласта. Обычно сначала наблюдаются признаки только газонапорного режима. По мере снижения давления отмечается все более активное внедрение воды. На завершающей стадии разработки, когда образуются обширные зоны обводнения с защемленным и обойденным газом, темп внедрения воды вновь замедляется из-за возросших фильтрационных сопротивлений. Динамизм процесса обводнения различен в поровых и трещиноватых коллекторах, что диктует необходимость конкретного подхода к системе контроля за обводнением газового пласта. Разработка газоконденсатных месторождений имеет свою специфику.

Помимо всех особенностей разработки, присущих чисто газовым месторождениям, в этом случае возникают сложные проблемы, связанные с отбором углеводородного конденсата. С одной стороны, это те вопросы, которые требуют своего решения при достижении максимально возможной конденсатоотдачи пласта. С другой стороны, это вопросы поддержания или восстановления продуктивности скважин, поскольку наибольшее насыщение порового пространства выпадающим конденсатом происходит именно в призабойных зонах скважин, приводя к более

или менее значительному снижению фазовой газопроницаемости.

Если в ходе эксплуатации газоконденсатной залежи к забоям добывающих скважин подступает подошвенная или законтурная вода, то возникает проблема поддержания работоспособности скважин, в продукции которых содержится значительное количество жидкости (углеводородного конденсата и воды).

Особенно сложной является разработка газоконденсатного пласта, характеризующегося низкой проницаемостью пород. Выпадение ретроградного конденсата в поровом пространстве обусловливает в таких случаях необходимость поддержания давления для приемлемых отборов не только конденсата, но и газа.

Вообще проблема обеспечения достаточно большой углеводородоотдачи, особенно конденсатоотдачи, считается специалистами одной из наиболее сложных при разработке месторождения газоконденсатного типа. Предложен целый ряд методов повышения газоконденсатоотдачи, однако, за исключением лишь некоторых из них, эти методы из-за больших капитальных и эксплуатационных затрат не применяются в газопромысловой практике.

4. Актуальные направления совершенствования

технологии добычи газа в осложненных условиях

Выделим наиболее перспективные направления работ по развитию современных технологий промысловой подготовки газа газовых и газоконденсатных месторождений (теоретические, экспериментальные, методические и промысловые исследования, а также технологическое проектирование объектов обустройства месторождений).

В области общетеоретических исследований, направленных

на создание методической базы для последующего совершенствования

техники и технологии промысловых систем добычи газа

1. Развитие прикладной термодинамики углеводородных систем, в частности, построение новых типов уравнений состояния многокомпонентных углеводородных смесей, пригодных для описания флюидальных систем не только вблизи критической точки, но и в окрестностях спинодали (т.е. описание метастабильных со-

стояний природных углеводородных систем). Такие модификации уравнений состояния остро необходимы при оптимизации режимных параметров новых типов газодинамических устройств, а также при разработке современных технологий сверхкритической экстракции для утилизации и очистки сточных вод, а также регенерации летучих ингибиторов гидратообразования при их малой концентрации.

2. Разработка для рельефных трубопроводов новых моделей течения много-

фазных сред в нестационарном режиме, в том числе и при учете возможности гидратообразования. Например, до сих пор практически отсутствует корректное гидрогазодинамическое описание поведения головных участков магистральных систем, работающих в режиме накопления и периодического (залпового) выноса накопившейся в застойной зоне жидкой фазы (метанола, гликолей, углеводородного конденсата и нефти).

3. Построение современных математических моделей процессов и аппаратов промысловой обработки газа с детальным учетом не только термодинамического, но и кинетического аспекта (модели реальных аппаратов с учетом процессов тепломассопереноса и многофазности среды). Наличие подобных апробированных моделей технологических аппаратов с их адаптацией (параметризацией) непосредственно по фактическим промысловым данным позволит поднять технологическое проектирование систем обустройства месторождений на качественно новый уровень.

4. Построение термомеханических моделей, описывающих причины и механизмы стабилизации (сохранения) при определенных условиях метастабильных газогидратных систем (т.е. теоретическое рассмотрение эффектов самоконсервации и принудительной консервации газовых гидратов).