187134. lajstromszámú szabadalom • Eljárás földgáztelepek kihozatali tényezőjének növelésére
1 187 134 2 A találmány eljárás víznyomásos földgáztelepek kihozatali tényezőjének növelésére és hatékony művelés bevezetésére. A szénhidrogén termelés több, mint fél évszázados történetét tekintve megállapítható, hogy a földgáztermelés a kőolajtermeléssel szemben csak az utolsó két-három évtizedben, az energiaszükséglet növekedésével került a bányászati tevékenység érdeklődésének középpontjába. A földgáztermelés jelenlegi gyakorlatára az jellemző, hogy a művelés alapvetően a természet-adta energiák segítségével folyik, s így az ún. víznyomásos földgáztelepeken a kihozatali tényező 50-80% között változik, ami azt jelenti, hogy az ilyen típusú telepek földtani készletének 50-20%-a a jelenlegi gyakorlattal nem termelhető ki. A földgáztelepek átalában jelentős kiterjedésű és térfogatú víztesttel érintkeznek. Ez a szénhidrogén - így a földgáztelepek - keletkezési körülményeivel magyarázható. A földgáz a keletkezés helyéről, az anyakőzetből, vándorlás - migráció - útján jut a felhalmozódás helyére. A földgázfelhalmozódás olyan szerkezetekben következik be, ahol vertikális irányban a fedőkőzet zárása miatt a gáz nem áramolhat és az esetek többségében a tárolóképes kőzet, a csapda, vízzel telített. A fajsúlykülönbség miatt, a gravitációs erő eredményeként, a csapdában létrejön a gáz és a víz elkülönülése. A gáz a szerkezet egy részéből kiszorítja a vizet és a gáz mennyiségétől és a csapda zárásától függően kialakul a gáz-víz határ. A fázishatár felett a gáztelítettség értéke kőzettípustól függően 85 60% között változik. Itt tehát a víztelítettség értéke értelemszerűen 15-40%-os, amit „tapadó víztelítettség”-nek nevezünk és amely az adott rétegparamétereknél és kőzettípusoknál nem áramlóképes. A gáz-víz fázishatár alatt a víztelítettség 100%-os. A vízzel telített kőzettérfogat a gázzal telítettnek többszöröse, sok esetben hidrodinamikai szempontból elméletileg végtelenszerese lehet. Az ilyen típusú földgáztelepeket, amelyek vízzel telített kőzettérfogattal vannak hidrodinamika? kapcsolatban, víznyomásos földgáztelepeknek nevezzük. A gáztermelés megkezdése előtt ez a rendszer egyensúlyban van. Azonban a termelés megindulásával a statikus egyensúly megbomlik. A gázkivétel következtében a telepben a nyomás csökken, aminek hatására a kis kompresszibilitású (10 s 1/bar nagyságrendű), de jelentős térfogatú víz a földgáztelepbe áramlik. A telepbe beáramlott víz a gázkivétel okozta nyomásveszteséget mérsékeli, ami nyomásenergia szempontjából kedvező, ugyanakkor a gázkihozatalt csökkenti. A gázveszteség oka a kiszorított fázis (gáz) és a kiszorító fázis (víz) határfelületi energiaviszonyaiban keresendő. A gáz és a víz közötti jelentős felületi feszültség miatt a víz tökéletlen dugattyúként szorítja ki a gázt. A vízfront mögött jelentős gáztelítettség marad vissza (25-50%), amely a jelenlegi termelési gyakorlattal nem termelhető ki és forrása lehet a különféle gázveszélynek. A vízbeáramlás okozta gázveszteség ismert jelenség. Megállapították azt, hogy minél magasabb a kitermelés üteme, annál kisebb lesz a gázveszteség. A gázkivétel fokozásával a beáramló víz mennyisége csökken az azonos kumulatív gáztermelésre vonatkoztatva. A termelés ütemének növelésével csökken a vízzel elárasztott pórustérfogat nagysága és csökken a rétegnyomás is. Mindkét tényező végül is azt eredményezi, hogy a vízelárasztás miatti gázveszteség is csökken. A gázveszteség számszsiü értékét a vizzel elárasztott pórustérfogat, a vízfront mögötti gáztelítettség és az aktuális telepnyomáshoz tartozó teleptérfogati tényező együttesen határozzák meg. A gáztermelés növelésének azonban határt szab a kiépíthető termelőkapacitás és a fogyasztók huzamos ideig való gázellátásának szükségessége. A gyakorlat szerint a gáztermelés fokozásával, a gazdaságilag megvalósítható termelési ütemek mellett a viznyomásos földgáztárolók művelése során a kezdeti földtani készletek 50-20%-a nem termelhető ki a tárolóból. A peremi víznyomásos gáztelepek termelésének előrehaladtával először a víz-gáz fázishatárhoz legközelebb telepített kutak vizesednek el fokozatosan, majd ezt követően a belső kútsorok is elvizesednek és végül a telep termelése az elvizesedés miatt befejeződik. Talpi víznyomásos tárolók esetén először a legmélyebben megnyitott kutak perforációi vizesednek el és legvégül a legmagasabb szerkezeti helyzetűek. A jelenlegi termelési gyakorlatra az jellemző, hogy az elvizesedő kutakat a víz megjelenésekor azonnal kizárják a termelésből, vagy a felsőbb rétegszakaszt nyitják meg a vízmentes termelés biztosítására, amíg ott is meg nem jelenik a víz. A kutak termeltetését tehát alapvetően a vízmentes termelés feltételei határozzák meg. A találmány célul tűzte ki a víznyomásos földgáztelepek művelési hatékonyságának növelését és a kihozatali tényező javítását. Azt találtuk, hogy a víznyomásos földgáztelepek kihozatali tényezőjét növelhetjük és művelési hatékonyságát javíthatjuk, ha a művelés során a gázveszteséget okozó, a teleppel hidrodinamikai kapcsolatban lévő víztárolóból beáramló vizet csökkentjük. Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy a telepbe beáramló víz mennyiségét a transzmisszibilitási tényező csökkentésével és/vagy gátrendszer létrehozásával csökkenthetjük.' Egy fluidum T transzmisszibilitási tényezője alatt értjük a h effektiv telep- (réteg-) vastagság és a A: effektiv áteresztőképesség szorzatát, osztva a fludium u viszkozitásával. Képletben kifejezve: u Adott nyomásgrádiens hatására a telephatáron átáramló víz mennyisége egyenesen arányos a transzmisszibilitási tényezővel. A gáztelepbe beáramló fluidum mennyiségét a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
