Estimation of parameters of gas storage operation in inhomogeneous aquifers

Abstract

The purpose of the article is development and testing of a mathematical model of gas storage in a layered aquifer with a low permeability interlayer for a case of plane-parallel and axial-symmetric filtration. Methodology. One of the most common models of anisotropy of rocks is a model of a layered seam, which is explained by geological conditions of sedimentation, which lead to stratification of layers with different collecting properties. In the practice of underground gas storage, consideration of such a model is of particular importance. This is due to possible significant difference in advancing a boundary of gas-water contact through the interlayers with different filtration characteristics caused by changes in a position of a gas zone. A comprehensive approach is applied, which includes collec-tion, systematization and analysis of actual data on filtration and physical and mechanical properties of host rocks that affect the formation of natural and technogenic deposits, as well as analytical and numerical methods for solving equations of gas-water contact in different conditions. Results. Gas-hydrodynamic model of underground gas storage in an inhomogeneous aquifer is justified for calculation of its cyclic operation in a three-layer seam considering cross-flows through a low permeability interlayer. The results can be used in evaluation calculations at a design stage of gas storage facilities in aquifers Scientific novelty. A mathematical model of gas storage in a layered aquifer with a low perme-ability interlayer for a case of plane-parallel and axial-symmetric filtration is developed and tested. A new method of linearization of a system of differential equations for determining pressures in a collecting seam is obtained in the article and it is a generalization of previously used methods, with an introduction of "boundary schemes" Practical significance. Calculation results indicate a significant influence of characteristics of a layered porous medium on the advance of gas-water contact along individual layers. The results can be used in the evaluation calculations at a design stage of gas storage facilities in aquifers.

Метою даної роботи є розробка та апробація математичної моделі сховища газу в водоносному шаруватому пласті з слабопроникним пропластком для випадку плоскопаралельної і вісесиметричної фільтрації. Методологія. Однією з найпоширеніших моделей анізотропії гірських порід є модель шаруватого пласта, що пояснюється геологічними умовами осадо утворення, які призводять до нашарування пластів з різними колекторськими властивостями. У практиці підземного зберігання газу розгляд такої моделі має особливе значення, так як внаслідок зміни положення газової зони просування межі газо-водяного контакту по пропласткам з різними фільтраційними характеристиками може значним чином відрізнятися. Застосовано комплексний підхід, що включає збір, систематизацію та аналіз фактичних даних про фільтраційні та фізико-механічні властивості вміщуючих порід, що впливають на формування природно-техногенних родовищ, а також аналітичні та чисельні методи рішення рівнянь просування газоводяного контакту в різних умовах.

Результати. Обґрунтована газогідродинамічна модель підземного газосховища в неоднорідному водоносному горизонті, для розрахунку його циклічної роботи в тришаровому пласті з урахуванням перетоків через слабопроникну перемичку. Отримані результати можуть бути використані при проведенні оціночних розрахунків на стадії проектування сховищ газу в водоносних пластах. Наукова новизна. В роботі розроблена та апробована математична модель з слабопроникним пропластком для випадку плоскопаралельної і вісесиметричної фільтрації. Запропонована модель підземного сховища газу, створеного в неоднорідному водоносному горизонті, дозволяє розраховувати його циклічну роботу в тришаровому пласті з урахуванням перетоків через слабопроникну перемичку. Отриманий в роботі новий спосіб лінеаризації системи диференціальних рівнянь для визначення тисків в пласті-колекторі є узагальненням використовуваних раніше способів, з введенням «граничних схем». Практичне значення. Результати проведених розрахунків показують істотний вплив характеристик шаруватого пористого середовища на просування газоводяного контакту за окремими шарами. Отримані результати можуть бути використані при проведенні оціночних розрахунків на стадії проектування сховищ газу в водоносних пластах.