2023 год
Проведено численное исследование процесса разработки газогидратного месторождения депрессионным и/или тепловым методом для случая зонально-неоднородного пласта.
Известно, что общемировые запасы природного газа в традиционной извлекаемой форме оцениваются примерно в 200 трлн. м3, а в газовых гидратах содержится по разным оценкам от 1 000 до 20 000 трлн. м3. Следовательно, газовые гидраты являются перспективным источником природного газа, что обуславливает актуальность теоретических исследований по разработке газогидратных месторождений. Проведено численное исследование процесса отбора газа из гидратонасыщенного пласта с зональной неоднородностью при депрессионном и тепловом воздействии. Изучены варианты размещения добывающей скважины в высоко- или низкопроницаемой зоне пласта, а также вариант размещения скважины в высокопроницаемой зоне с одновременным нагревом от скважины. Показано, что при размещении скважины в высокопроницаемой зоне разложение газогидрата происходит в протяженной объемной области и извлекается большее количество газа, чем при размещении скважины в низкопроницаемой зоне, при котором фазовый переход происходит практически на фронтальной поверхности. Для варианта с одновременным нагревом установлено, что тепловое воздействие на фоне депрессионного воздействия слабо влияет на динамику извлечения газа из пласта.
На рис. 1 приведена схема зонально-неоднородного гидратонасыщенного пласта. Он имеет цилиндрическую форму и состоит из двух кольцеобразных зон с различной проницаемостью k1 и k2. Граница r = rw – это граница отбора газа, на которой задаётся постоянное давление, которое ниже равновесного давления гидратообразования для начальной пластовой температуры. Таким образом, в пласте будет происходить разложение газового гидрата и выделение свободного газа с дальнейшим его отбором. На рис. 2 показано изменение со временем массы отобранного из пласта газа и массы оставшегося в пласте газового гидрата. При расположении добывающей скважины в высокопроницаемой зоне разложение газогидрата происходит в протяженной объемной области (рис. 3), фильтрация более интенсивная и, соответственно, отбор газа больше, чем при размещении скважины в низкопроницаемой зоне. Тепловое воздействие на фоне депрессионного воздействия не оказывает значительного влияния из-за низкой интенсивности кондуктивного теплопереноса в насыщенной пористой среде (рис. 3). Можно отметить, что при расположении добывающей скважины в высокопроницаемой зоне вблизи границы между высоко- и низкопроницаемой зонами образуется участок с пониженным значением гидратонасыщенности, что связано с притоком тепла из низкопроницаемой зоны за счет теплопроводности.
Рис. 1. Схематичное представление рассматриваемого газогидратного пласта
(в расчетах приняты следующие значения радиусов: rw = 0,1 м r1 = 10 м, R = 100 м).
Рис. 2. Изменение со временем массы на единицу высоты пласта извлеченного метана (MeCH4) и массы оставшегося гидрата метана в пласте (Mh).
Линии 1 – при расположении добывающей скважины в высокопроницаемой зоне (k1 = 10-14 м2 и k2 = 10-16 м2); линии 2 – при расположении добывающей скважины в низкопроницаемой зоне (k1 = 10-16 м2 и k2 = 10-14 м2); линии 3 – при расположении добывающей скважины в высокопроницаемой зоне (k1 = 10-14 м2 и k2 = 10-16 м2) и температуре, равной 50 °C, на границе r = rw.
Рис. 3. Распределения по радиальной координате r давления p, температуры T и гидратонасыщенности Sh через 30 суток после начала извлечения газа.
Левый столбец графиков соответствует расположению добывающей скважины в высокопроницаемой зоне (k1 = 10-14 м2, k2 = 10-16 м2); средний – расположению добывающей скважины в низкопроницаемой зоне (k1 = 10-16 м2, k2 = 10-14 м2); правый – расположению добывающей скважины в высокопроницаемой зоне (k1 = 10-14 м2, k2 = 10-16 м2) и температуре, равной 50 °C, на границе r = rw. Штриховая линия – равновесная температура разложения газогидрата, соответствующая пластовому давлению.
1. Лебедев В.И., Мусакаев Э.Н., Мусакаев Н.Г., Родионов С.П. Интегрированная модель «пласт-скважина» на основе D-CRMP // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2023. – № 6. – С. 35-46. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2023-6-11-35-46
2. Легостаев Д.Ю., Косяков В.П. Моделирование добычи жидкости и динамики обводненности при совместном использовании фильтрационной модели и нейронных сетей // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2023. – Том 9, № 2 (34). – С. 75-92. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2023-9-2-75-92
3. Легостаев Д.Ю., Родионов С.П. Численное исследование влияния структуры системы трещин на фильтрацию жидкости в пороупругой среде // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. – 2023. – № 4. – С. 93-107. https://doi.org/10.31857/S1024708422600543
4. Мусакаев Н.Г., Бельских Д.С. Численное исследование процесса добычи газа из газогидратной залежи при наличии термического и депрессионного воздействия // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2023. – Том 9, № 3 (35). – С. 83-99. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2023-9-3-83-99
5. Мусакаев Н.Г., Огай В.А., Юшков А.Ю., Бородин С.Л. Повышение эффективности использования поверхностно-активных веществ для выноса жидкости с забоя газовой скважины // Нефтепромысловое дело. – 2023. – № 6 (654). – С. 39-42. https://doi.org/10.33285/0207-2351-2023-6(654)-39-42
6. Мусакаев Н.Г., Родионов С.П., Лебедев В.И., Мусакаев Э.Н. Решение обратной задачи в рамках модели D-CRMP с учетом прогнозных свойств // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2023. – № 2. – С. 62-82. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2023-2-62-82
7. Симонов О.А., Филимонова Л.Н. Численное моделирование фазового перехода «вода – лед» в высокопроницаемых водонасыщенных пористых средах // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2023. – Том 9, № 1 (33). – С. 22-38. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2023-9-1-22-38
8. Gubaidullin A.A., Boldyreva O.Yu., Dudko D.N. Approach to the Numerical Study of Wave Processes in a Layered and Fractured Porous Media in a Two-Dimensional Formulation // Mathematics. – 2023. – 11(1). – 227. https://doi.org/10.3390/math11010227
9. Gubaidullin A.A., Boldyreva O.Yu., Dudko D.N. Compression Pulse Propagation in Fractured Porous Medium // Lobachevskii Journal of Mathematics. – 2023. – Vol. 44, No. 11. – P. 4987-4993. https://doi.org/10.1134/S1995080223110161
10. Gubaidullin A.A., Boldyreva O.Yu., Dudko D.N. Pressure Pulse Transmission and Reflection from Layer in Porous Medium with Variable Initial Content of Gas Hydrate // Lobachevskii Journal of Mathematics. – 2023. – Vol. 44, No. 5. – P. 1650-1656. https://doi.org/10.1134/S1995080223050232
11. Gubaidullin A.A., Pyatkova A.V. The Effects of Heat Transfer through the Ends of a Cylindrical Cavity on Acoustic Streaming and Gas Temperature // Mathematics. – 2023. – 11(8). – 1840. https://doi.org/10.3390/math11081840
12. Khasanov M.K., Borodin S.L., Stolpovsky M.V. Self-Similar Solution of the Problem of Superheated Water Vapor Injection into a Porous Reservoir // Lobachevskii Journal of Mathematics. – 2023. – Vol. 44, No. 5. – P. 1707-1713. https://doi.org/10.1134/S1995080223050347
13. Khasanov M.K., Musakaev N.G., Stolpovksy M.V. Injection of Carbon Dioxide into a Gas Hydrate Reservoir with a Negative Temperature // AIP Conference Proceedings. – 2023. – 2504. – 030108. https://doi.org/10.1063/5.0132416
14. Kosyakov V.P. Investigation of the Influence of Weight Coefficients in Solving the Problem of Permeability Identification for an Oil Field // Lobachevskii Journal of Mathematics. – 2023. – Vol. 44, No. 5. – P. 1721-1727. https://doi.org/10.1134/S1995080223050360
15. Musakaev N.G., Borodin S.L. Numerical Study of the Process of Gas Extraction from a Gas Hydrate Reservoir with Inhomogeneous Permeability // Lobachevskii Journal of Mathematics. – 2023. – Vol. 44, No. 5. – P. 1765-1770. https://doi.org/10.1134/S199508022305044X
16. Musakaev N.G., Borodin S.L., Khasanov M.K. Numerical Study of the Injection of Carbon Dioxide into a Reservoir Saturated with Methane Hydrate at Temperatures below Zero // AIP Conference Proceedings. – 2023. – 2504. – 030039. https://doi.org/10.1063/5.0132395
КОНФЕРЕНЦИИ
1. Бородин С.Л., Мусакаев Н.Г. Извлечение метана из газогидратного пласта с вертикальными слоями с различной проницаемостью // XIII Всероссийский Съезд по теоретической и прикладной механике : сборник тезисов докладов в 4 томах, 21–25 августа, 2023 г. Т. 2. Механика жидкости и газа. – СПб. : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2023. –1348 с. С. 1113-1115.
2. Бородин С.Л., Хасанов М.К. Математическое моделирование закачки водяного пара в пласт, изначально насыщенный метаном и его газогидратом // XIII Всероссийский Съезд по теоретической и прикладной механике : сборник тезисов докладов в 4 томах, 21–25 августа, 2023 г. Т. 2. Механика жидкости и газа. – СПб. : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2023. –1348 с. С. 1110-1112.
3. Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю., Дудко Д.Н. Взаимодействие импульса сжатия с газогидратосодержащим слоем в пористой среде // Международная научная конференция «Математическая физика, механика и их приложения», посвященная 75-летию академика АН РБ В.Ш. Шагапова. Стерлитамак, 22-23 июня 2023 года.
4. Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю., Дудко Д.Н. Волны в гидрат содержащих пористых средах // XIII Всероссийский Съезд по теоретической и прикладной механике : сборник тезисов докладов в 4 томах, 21–25 августа, 2023 г. Т. 2. Механика жидкости и газа. – СПб. : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2023. –1348 с. С. 948-950.
5. Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю., Дудко Д.Н. Отражение волны сжатия от гидратосодержащего слоистого участка в пористой среде // Сборник материалов Международной научной конференции «Комплексный анализ, математическая физика и нелинейные уравнения», оз. Банное, 13-17 марта 2023. – Уфа: Аэтерна, 2023. – С. 46. https://matem.anrb.ru/conf/bannoe23.pdf
6. Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю., Дудко Д.Н. Распространение волн давления в пористой среде, содержащей слои с газовым гидратом // Международная научно-практическая конференция «Рахматулинские чтения». 26-27 мая 2023 г. Ташкент.
7. Легостаев Д.Ю., Косяков В.П. Применение нейронных сетей и теории фильтрации для восстановления поля проницаемости и расчета добычи нефти // Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: тезисы докладов XVII Всероссийской школы-конференции молодых ученых (26 февраля – 6 марта 2023 г., Новосибирск – Шерегеш). Новосиб. гос. ун-т. – Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2023. С. 111-112. http://conf.nsc.ru/files/styles/712537/ITPM_14_02_2023_interactive_s_oblozhkoy.pdf
8. Мусакаев Н.Г., Бородин С.Л. Исследование процесса разложения газогидрата в неоднородном по проницаемости пласте // Тезисы докладов участников Третьей международной летней конференции «Физико-химическая гидродинамика: модели и приложения», г. Уфа, 25-30 июня 2023. – г. Уфа: БашАльфаПринт, 2023. – С. 71.
9. Мусакаев Н.Г., Бородин С.Л., Огай В.А., Гималтдинов И.К. Математическое моделирование течения газожидкостной смеси с пенообразователями в вертикальном канале // Тезисы докладов участников Третьей международной летней конференции «Физико-химическая гидродинамика: модели и приложения», г. Уфа, 25-30 июня 2023. – г. Уфа: БашАльфаПринт, 2023. – С. 72.
10. Мусакаев Н.Г., Бородин С.Л., Огай В.А., Юшков А.Ю. Изучение восходящего двухфазного течения в газовой скважине применительно к проблеме накопления жидкости на забое // Сборник материалов Международной научной конференции «Комплексный анализ, математическая физика и нелинейные уравнения», оз. Банное, 13-17 марта 2023. – Уфа: Аэтерна, 2023. – С. 76. https://matem.anrb.ru/conf/bannoe23.pdf
11. Мусакаев Н.Г., Огай В.А., Юшков А.Ю. Экспериментальное исследование восходящего газожидкостного потока в газовой скважине // Бурение и нефть. 2023. № S2. С. 139-140.
МОНОГРАФИИ, УЧЕБНИКИ, УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ
1. Восходящее течение газожидкостной смеси в скважине в присутствии поверхностно-активных веществ : монография / Н. Г. Мусакаев, В. А. Огай, А. Ю. Юшков, С. Л. Бородин. – Тюмень : ТИУ, 2023. – 160 с. – Текст : непосредственный.