Symulacyjne modelowanie procesu konwersji złoża na PMG i regularnej jego pracy, z udziałem CO 2 jako gazu buforowego

Podobne dokumenty
Symulacyjne modelowanie procesu konwersji złoża na PMG i regularnej jego pracy, z udziałem CO 2 jako gazu buforowego

Symulacyjne badanie procesów wypierania metanu rozpuszczonego w wodach złożowych poprzez zatłaczanie gazów kwaśnych w ramach ich sekwestracji

Symulacje procesów eksploatacji złóż naftowych z zastosowaniem sterowania sprzężeniem zwrotnym.

Symulacje procesów eksploatacji złóż naftowych z zastosowaniem sterowania sprzężeniem zwrotnym.

Parametry PMG Strachocina osiągnięte w pierwszym cyklu eksploatacji magazynu, po rozbudowie pojemności czynnej zakończonej w 2011 r.

Zastosowanie symulacji komputerowych do modelowania pracy podziemnych magazynów gazu w Polsce

Zastosowanie symulacji złożowych do analizy porównawczej procesu EOR na przykładzie wybranych metod wspomagania

Analiza wpływu wytworzenia zapasu obowiązkowego na koszt świadczenia usług magazynowych

Badanie procesów dyfuzji i rozpuszczania się gazu ziemnego w strefie kontaktu z ropą naftową

Schemat uzbrojenia odwiertu do zatłaczania gazów kwaśnych na złożu Borzęcin

Analiza zagrożeń emisją biogazu na terenie po zrekultywowanym składowisku odpadów komunalnych w Krośnie

Technologia. Praca magazynu gazu charakteryzuje się naprzemiennie występującymi cyklami zatłaczania i odbioru gazu.

KGZ Żuchlów. KGZ Żuchlów Stara Góra, Góra tel

Janusz Kośmider. Zjawiska przepływowe w odwiertach naftowych

Wpływ podziemnego magazynowania gazu na efektywność eksploatacji złóż w PGNiG SA, Odział w Sanoku

Jerzy Stopa*, Stanis³aw Rychlicki*, Pawe³ Wojnarowski* ZASTOSOWANIE ODWIERTÓW MULTILATERALNYCH NA Z O ACH ROPY NAFTOWEJ W PÓ NEJ FAZIE EKSPLOATACJI

Analiza porównawcza sposobu pomiaru jakości spalania gazu w palnikach odkrytych

Analiza możliwości zwiększenia stopnia sczerpania zasobów złóż ropy naftowej w Polsce*

Magazyny gazu. Żródło: PGNiG. Magazyn gazu Wierzchowice /

Informacja dla mieszkańców

Wykonanie stymulacji produktywności metanu w otworach Gilowice 1 i Gilowice 2H

Wpływ warunków separacji ropy na wielkość jej wydobycia

Wpływ szkła wodnego potasowego na parametry zaczynów cementowo-lateksowych

Symulacyjne modelowanie procesów mieszania się gazów w warunkach złożowych

MOśLIWOŚCI REALIZACJI CCS W GRUPIE LOTOS Z WYKORZYSTANIEM ZŁÓś ROPY NAFTOWEJ NA BAŁTYKU C.D.

ZAGROŻENIA NATURALNE W OTWOROWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH

KGZ Gorzysław. Terminal Ekspedycyjny Wierzbno

podatek dochodowy opłata(wynagrodzenie) za użytkowanie górnicze ustalana w umowie pomiędzy koncesjonariuszem a Skarbem Państwa

PGNiG SA Oddział w Zielonej Górze

KGZ Wielichowo. Odazotownia Grodzisk. PMG Bonikowo

Rozbudowa Podziemnego Magazynu Gazu Strachocina

UNIWERSALNY BUFOR ODDYCHAJĄCY G3B

Sonochemia. Schemat 1. Strefy reakcji. Rodzaje efektów sonochemicznych. Oscylujący pęcherzyk gazu. Woda w stanie nadkrytycznym?

W³adys³aw Duliñski*, Czes³awa Ewa Ropa*

PMG Wierzchowice - schemat blokowy nowego obiektu

Numeryczne modelowanie zjawiska dyspersji fizycznej model rzeczywistej struktury

Doświadczenia eksploatacyjne po wdrożeniu nowego sposobu eksploatacji baterii koksowniczych przy zróżnicowanych ciśnieniach gazu surowego w

Gaz ziemny eksploatowany ze złóż Kościan S, Brońsko i Łęki jest gazem zaazotowanym ze znaczną zawartością CO 2

Działalność magazynowania gazu w ramach pgnig sa, jako operatora systemu magazynowania dla gazu wysokometanowego

Joanna Korpas Magdalena Wojtkowska Jakub Sarbiński. Informacja o wypłacie zasiłków z Funduszu Ubezpieczeń Społecznych

Wpływ mikrocementu na parametry zaczynu i kamienia cementowego

MINISTERSTWO GOSPODARKI, PRACY I POLITYKI SPOŁECZNEJ, Plac Trzech Krzyży 3/5, Warszawa GAZ-3

Analiza rynku gazu ziemnego w Polsce w latach i prognozy na lata

MoŜliwości realizacji CCS w Grupie LOTOS z wykorzystaniem złóŝ ropy naftowej na Bałtyku

Prawne aspekty przygotowania i realizacji w Polsce projektów demonstracyjnych typu CCS (car bon capture and storage) w kontekście składowania CO2.

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

Zaktualizowana prognoza zatrudnienia według wielkich grup zawodów w Polsce na lata

Pozycja okna w murze. Karol Reinsch, Aluplast Sp. z o.o.

WPŁYW PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ W ŹRÓDŁACH OPALANYCH WĘGLEM BRUNATNYM NA STABILIZACJĘ CENY ENERGII DLA ODBIORCÓW KOŃCOWYCH

Mo liwoœci rozwoju podziemnych magazynów gazu w Polsce

GAZ-3. Sprawozdanie o działalności przedsiębiorstw gazowniczych. za okres od początku roku do końca miesiąca: r.

Dr hab. inż. Stanisław Nagy, prof. nzw.

K A T E D R A B A D A Ń R Y N K U I U S Ł U G U N I W E R S Y T E T E K O N O M I C Z N Y W POZNANIU INFORMACJA O SYTUACJI NA RYNKU USŁUG BANKOWYCH

GAZ-3. Sprawozdanie o działalności przedsiębiorstw gazowniczych. za okres od początku roku do końca miesiąca: r.

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Potencjał inwestycyjny w polskim sektorze budownictwa energetycznego sięga 30 mld euro

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Rozpuszczalność CO 2 i rodzimych gazów ziemnych w solance złożowej

TYGODNIOWY BIULETYN HYDROLOGICZNY

O co pytają mieszkańcy lokalnych społeczności. i jakie mają wątpliwości związane z wydobyciem gazu łupkowego.

Ocena zjawisk fazowych w procesie wypierania ropy naftowej dwutlenkiem węgla, na modelu złoża typu Slim Tube

MINISTERSTWO ENERGII, ul. Krucza 36/Wspólna 6, Warszawa Nazwa i adres jednostki sprawozdawczej GAZ-3

LIDER WYKONAWCY. PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Turów

Projekty infrastruktury naziemnej dla zagospodarowania złóż ropy i gazu ziemnego z zastosowaniem komputerowych obliczeń procesowych

GAZ-3. Sprawozdanie o działalności przedsiębiorstw gazowniczych. za okres od początku roku do końca miesiąca: r.

TYGODNIOWY BIULETYN HYDROLOGICZNY

Parametry elektryczne i czasowe układów napędowych wentylatorów głównego przewietrzania kopalń z silnikami asynchronicznymi

Liczba transakcji lokalami mieszkalnymi w latach

Wpływ współrozpuszczalnika na zjawisko rozdziału faz w benzynie silnikowej zawierającej do 10% (V/V ) bioetanolu

GAZ-3. Sprawozdanie o działalności przedsiębiorstw gazowniczych. za okres od początku roku do końca miesiąca: r.

KOMPANIA WĘGLOWA S.A.


TYGODNIOWY BIULETYN HYDROLOGICZNY

ZINTEGROWANA GOSPODARKA ODPADAMI KOMUNALNYMI WOJEWÓDZTWO ŚLĄSKIE MIEJSCOWOŚĆ TŁO PRZEDSIĘWZIĘCIA

Energetyka odnawialna w procesie inwestycyjnym budowy zakładu. Znaczenie energii odnawialnej dla bilansu energetycznego

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo SA

Innowacyjne warstwy azotowane nowej generacji o podwyższonej odporności korozyjnej wytwarzane na elementach maszyn

PODZIĘKOWANIA... BŁĄD! NIE ZDEFINIOWANO ZAKŁADKI. PRZEDMOWA... BŁĄD! NIE ZDEFINIOWANO ZAKŁADKI. 3.1 WPROWADZENIE... BŁĄD! NIE ZDEFINIOWANO ZAKŁADKI.

Andrzej Janocha*, Teresa Steliga*, Dariusz Bêben* ANALIZA BADAÑ NIEKTÓRYCH W AŒCIWOŒCI ROPY NAFTOWEJ ZE Z O A LMG

Rynek energii. Charakterystyka rynku gazu w Polsce

CZĘŚĆ II OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Analiza możliwości pozyskania pozabilansowych zasobów gazu ziemnego z nasyconych poziomów solankowych w procesach sekwestracji CO 2

Oprócz podstawowej działalności produkcyjnej, jesteśmy operatorem największego

TYGODNIOWY BIULETYN HYDROLOGICZNY

Rentgenowska mikrotomografia komputerowa w badaniu skał węglanowych

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

Monitoring jako podstawowe narzędzie. eksploatacji gazu z łupków

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské Technické univerzity Ostrava monografie 15, rok 2005, ročník LI, řada hornicko-geologická

Elektroenergetyka w Polsce Z wyników roku 2013 i nie tylko osądy bardzo autorskie

Polityka energetyczna w UE a problemy klimatyczne Doświadczenia Polski

Badania charakterystyki sprawności cieplnej kolektorów słonecznych płaskich o zmniejszonej średnicy kanałów roboczych

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA

Analiza zmiany objętości węglowodorów gromadzonych w danej strukturze w czasie geologicznym z wykorzystaniem modelowania PetroCharge

Rtęć w przemyśle. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery

Autor: Ireneusz Filarowski. Studium przypadku PMG Kosakowo/PMG Brzeźnica

Wyniki finansowe Grupy PGNiG za 2015 rok. 4 marca 2016 r.

Wpływ motoryzacji na jakość powietrza

Transkrypt:

NAFTA-GAZ kwiecień 2011 ROK LXVII Andrzej Gołąbek, Krzysztof Miłek, Wiesław Szott Instytut Nafty i Gazu, Oddział Krosno Symulacyjne modelowanie procesu konwersji złoża na PMG i regularnej jego pracy, z udziałem CO 2 jako gazu buforowego Część II Symulacyjne prognozy pracy magazynu Wstęp Ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery oraz jego składowanie i utylizacja stanowi obecnie jeden z głównych problemów gospodarki światowej. Jednocześnie w praktyce podziemnego magazynowania gazu w strukturach częściowo sczerpanych złóż węglowodorowych pojawia się istotny z ekonomicznego punktu widzenia problem: wytworzenia bądź zwiększenia poduszki gazu buforowego. Wykorzystanie CO 2 jako gazu buforowego w podziemnych magazynach gazu może być sposobem rozwiązania obydwu tych zagadnień jednocześnie. Celem niniejszej pracy było zbadanie możliwości konwersji częściowo wyeksploatowanego złoża gazu ziemnego na podziemny magazyn gazu wysokometanowego z użyciem CO 2 jako gazu buforowego w oparciu o skonstruowany model symulacyjny złoża. W ramach pracy zbudowano model symulacyjny istniejącego, częściowo wyeksploatowanego złoża gazu ziemnego, odtworzono historię eksploatacji złoża, a także przeprowadzono prognozy dotyczące procesu konwersji złoża na PMG oraz późniejszej jego pracy. Praca składa się z 2 części. W części I [1] przedstawiono konstrukcję i weryfikację modelu złoża użytego do konwersji na magazyn oraz wyniki symulacji procesu wytworzenia buforu magazynu. Niniejsza, część II przedstawia wielowariantowe symulacje prognostyczne regularnej pracy magazynu, uzyskane przy pomocy symulatora kompozycyjnego Eclipse 300 [2]. Warianty prognoz pracy magazynu Podczas konstrukcji prognozy przyjęto schemat tworzenia kolejnych wariantów prognostycznych obejmujący dwie grupy symulacji, opartych na dwóch wariantach tworzenia poduszki buforowej magazynu (omówionych w I części niniejszej pracy). Pierwsza grupa zawiera symulacje z buforem okalającym centralną część złoża, w której odbywa się praca magazynu, natomiast w grupie drugiej znajdują się symulacje, w których bufor CO 2 umieszczono w części wschodniej magazynu, a jego praca odbywa się w części zachodniej. We wszystkich zrealizowanych wariantach prognozujących pracę magazynu zatłaczano gaz węglowodorowy o zawartości: 95% metanu i 5% cięższych składników. Pracę magazynu prognozowano przez okres 20 lat (20 pełnych cykli), w których faza odbioru trwała od 15 listopada do 15 marca, a faza zatłaczania od 15 kwietnia do 15 września każdego roku. Pomiędzy fazami odbioru i zatłaczania założono miesięczne przestoje w pracy magazynu. Rozpatrzone warianty to: 240

artykuły GRUPA I: Wariant Ia zatłaczanie i odbiór w proporcji 100/100 mln Nm 3 na cykl; 13 odwiertów eksploatacyjnych (Z-20, Z-23, Z-28, Z-31, Z-32, Z-34, Z-45, Z-48, Z-49, Z-52, Z-57), Wariant Ib zatłaczanie i odbiór w proporcji 200/100 mln Nm 3 na cykl przez pierwsze 10 lat pracy magazynu (dotłoczenie metanowego buforu do magazynu o pojemności 1 mld Nm 3 ), zatłaczanie i odbiór w proporcji 100/100 mln Nm 3 na cykl przez kolejne 10 lat, eksploatacja odwiertami jak w wariancie Ia, Wariant Ic zatłaczanie i odbiór w proporcji 200/200 mln Nm 3 na cykl, po uprzednim dotłoczeniu (13 odwiertami: Z-4, Z-9, Z-20, Z-22, Z-23, Z-28, Z-29, Z-32, Z-38, Z-46, Z-49, Z-50, Z-59) 1 mld Nm 3 gazu metanowego w trakcie ostatnich dziesięciu lat wytwarzania buforu; praca magazynu przy użyciu 16 odwiertów (13 odwiertów, które dotłaczały metan oraz odwiertów Z-31, Z-45, Z-52). GRUPA II: Wariant IIa zatłaczanie i odbiór w proporcji 100/100 mln Nm 3 na cykl; praca magazynu: zatłaczanie 8 odwiertami (Z-27, Z-34, Z-38, Z-52, Z-57, ZW-30, ZW-33), odbiór 9 odwiertami (W-5, Z-11, Z-42, Z-47, Z-58, ZW-21, ZW-22, ZW-31, ZW-32), Wariant IIb zatłaczanie i odbiór w proporcji 200/100 mln Nm 3 na cykl przez pierwsze 10 lat pracy magazynu (dotłoczenie metanowego buforu do magazynu o pojemności 1 mld Nm 3 ); zatłaczanie i odbiór odwiertami jak w wariancie IIa, Wariant IIc zatłaczanie i odbiór w proporcji 200/200 mln Nm 3 na cykl, po uprzednim dotłoczeniu (9 odwiertami: Z-23, Z-27, Z-45, Z-46, Z-48, Z-49, Z-52, ZW-30, ZW-33) 1 mld Nm 3 gazu metanowego w trakcie ostatnich dziesięciu lat wytwarzania buforu; praca magazynu przy użyciu 13 odwiertów (W-5, Z-11, Z-28, Z-34, Z-38, Z-42, Z-47, Z-57, Z-58, ZW-21, ZW-22, ZW-31, ZW-32). Wyniki prognoz symulacyjnych Wszystkie symulacje omówione w tym opracowaniu wykonane zostały przy użyciu kompozycyjnego symulatora Eclipse 300 [2], co podczas prognozy pracy magazynu umożliwiło analizę zjawiska mieszania się gazu zatłaczanego; zarówno z gazem rodzimym złoża, jak i buforowym (CO 2 ). W wariantach Ia oraz IIa, po zatłoczeniu gazu buforowego średnie ciśnienie złożowe kształtowało się w przedziale 50 54 barów, natomiast w wariantach, w których oprócz 5 mld Nm 3 dwutlenku węgla dotłaczano 1 mld Nm 3 gazu wysokometanowego ciśnienie to osiągało wartości bliskie 58 barów. GRUPA I Wariant Ia W omawianym wariancie założono pracę magazynu na poziomie 100 mln Nm 3 /cykl; zarówno w fazie zatłaczania, jak i odbioru, przy użyciu 13 odwiertów eksploatacyjnych. Wydajności zatłaczania na poziomie całego magazynu w każdym cyklu wynosiły: dla fazy zatłaczania ok. 546 tys. Nm 3 /d, dla fazy odbioru ok. 833 tys. Nm 3 /d (rysunek 1). Różnica tych wielkości wynika z czasu trwania poszczególnych faz (zatłaczanie 183 dni w roku, odbiór 120 dni w roku). Na poziomie odwiertów strumień zatłaczanego gazu rozdzielono równomiernie, co dla każdego z odwiertów dało wydajność zatłaczania na poziomie ok. 50 tys. Nm 3 /d, natomiast odbiór odbywał się według potencjałów wydobywczych poszczególnych odwiertów, przez co ich wydajności zawierały się w przedziale 17 116 tys. Nm 3 /d. Jakość odbieranego gazu zbiorczego w omawianym wariancie przedstawiono na rysunku 2 (kolorem czerwonym oznaczono koncentrację węglowodorów w wydobywanym gazie, zielonym koncentrację azotu, natomiast niebieskim koncentrację dwutlenku węgla). Na niską jakość wydobywanego gazu (miejscami poniżej 75% węglowodorów) wpływa mieszanie się zatłaczanego gazu węglowodorowego z wysokozaazotowanym gazem rodzimym złoża (koncentracja azotu 22%) oraz z zatłoczonym gazem buforowym (CO 2 ). Przez okres 20 cykli pracy magazynu zauważa się stopniową poprawę jakości odbieranego gazu, co spowodowane jest spadkiem koncentracji azotu w tym gazie. Ponieważ azot znajduje się jedynie w gazie rodzimym złoża, którego pozostało stosunkowo niewiele, w naturalny sposób miesza się on z gazem zatłaczanym i jest stopniowo wydobywany; natomiast dwutlenku węgla stopniowo przybywa z cyklu na cykl. Główną przyczyną takiego wzrostu jest różnica ciśnień panujących w magazynie. Część centralna złoża w której odbywa się praca magazynu wykazuje niższe ciśnienia niż pozostałe części struktury, dlatego też dwutlenek węgla zatłoczony do peryferii złoża cały czas migruje do części centralnej i dociera do kolejnych odwiertów magazynujących (rysunki 3 i 4). 241

NAFTA-GAZ Rys. 1. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ia wydajności zatłaczania i odbioru na poziomie całego magazynu Rys. 2. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ia koncentracja składników w odbieranym gazie Rys. 3. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ia Stan Rys. 4. Rozkład zawartości metanu na przekroju złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ia Stan Wariant Ib Ze względu na niską jakość wydobywanego gazu uzyskaną w poprzednim wariancie, postanowiono sprawdzić, w jaki sposób następować będzie mieszanie się gazów po dotłoczeniu do magazynu dodatkowej ilości gazu węglowodorowego. W tym celu zaprojektowano wariant, w którym w pierwszych 10 cyklach pracy magazynu odwierty zatłaczają o 100 mln Nm3 gazu więcej niż go odbierają. 242

artykuły Rys. 5. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ib koncentracja składników w odbieranym gazie Rys. 6. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ib Stan Rys. 7. Rozkład zawartości metanu na przekroju złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ib Stan Pozostałe założenia pracy magazynu zostały przyjęte jak w wariancie Ia. W przypadku tego wariantu czego można było się spodziewać jakość wydobywanego gazu jest lepsza niż w przypadku wariantu poprzedniego (rysunek 5). Zawartość węglowodorów w wydobywanym gazie waha się od 82% do prawie 95%. Początkowo, z cyklu na cykl obserwuje się znaczną poprawę jego jakości, co spowodowane jest dotłaczaniem większych ilości gazu metanowego. Po 2040 roku magazyn zaczyna pracować w trybie 100/100 mln Nm 3 i wówczas jakość odbieranego gazu zaczyna się stopniowo pogarszać. Główną przyczyną takiego zachowania jest (podobnie jak w wariancie Ia) różnica ciśnień panujących w magazynie; dopóki dotłaczano do niego większe ilości metanu, zatłaczany gaz odpychał ze stref przyodwiertowych dwutlenek węgla i azot. Po zakończeniu dotłaczania gazu metanowego, do stref przyodwiertowych zaczął intensywniej migrować odepchnięty dwutlenek węgla. Pomimo tego, że do centralnej części struktury dotłoczono 1 mld Nm 3 gazu, w wariancie tym nie udało się powstrzymać migracji gazu buforowego do odwiertów magazynujących (rysunki 6 i 7), ponieważ ilość ta była zbyt mała, aby wyrównać ciśnienie w całym magazynie. Wariant Ic Kolejny wariant dotyczy sytuacji dotłoczenia dodatkowego buforu gazu metanowego w ilości 1 mld Nm 3, spełniającego zadanie bariery blokującej migrację gazu buforowego (CO 2 ) do centralnej części struktury. W tym celu, po 10 latach tłoczenia dwutlenku węgla, na peryferiach złoża do zatłaczania włączono 13 odwiertów zatłaczających gaz wysokometanowy w ilości 100 mln Nm 3 rocznie. Do zatłaczania dodatkowego gazu wybrano odwierty z centralnej części złoża, znajdujące się w pobliżu migrującego dwutlenku węgla. Po zatłoczeniu gazu buforowego pracę magazynu ustalono na poziomie 200/200 mln Nm 3 /cykl. Zwiększenie wielkości zatłaczania i odbioru wynika z więk- 243

NAFTA-GAZ Rys. 8. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ic koncentracja składników w odbieranym gazie Rys. 9. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ic Stan Rys. 10. Rozkład zawartości metanu na przekroju złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant Ic Stan szych zdolności wydobywczych odwiertów, po uzyskaniu wyższego ciśnienia złożowego. W przypadku tego wariantu okazuje się, że jakość odbieranego gazu jest tylko minimalnie lepsza niż w przypadku wariantu Ia, natomiast w stosunku do wariantu Ib odbierany gaz jest jakościowo lepszy tylko w pierwszych cyklach pracy magazynu (rysunek 8). Wraz z kolejnymi cyklami koncentracja CO 2 w odbieranym gazie gwałtownie wzrasta przewyższając 10%, a koncentracja azotu stabilizuje się na poziomie 2,5%. Sprawia to, że wydobywany gaz zbiorczy posiada stosunkowo duże zanieczyszczenie, trudne do zaakceptowania. W przypadku omawianego wariantu okazuje się, że zbudowanie bariery blokującej migrację dwutlenku węgla do centralnej części złoża nie daje pozytywnych rezultatów. Wynika to z faktu, iż zatłaczany wcześniej gaz wysokometanowy w stosunkowo szybkim tempie miesza się z zatłaczanym CO 2, a różnica ciśnień panujących w magazynie wywołuje migrację zarówno zanieczyszczonego gazu, jak i samego dwutlenku węgla do odwiertów magazynujących (rysunki 9 i 10). GRUPA II Omówione do tej pory warianty prognoz nie przyniosły pozytywnych wyników, dlatego w kolejnych wariantach zmieniono koncepcję zarówno pracy magazynu, jak i zatłaczania gazu buforowego [1]. Wariant IIa W przedstawianym wariancie pracę magazynu założono w taki sposób, że gaz wysokometanowy zatłaczają tylko odwierty znajdujące się blisko zatłoczonego buforu CO 2, natomiast za odbiór odpowiadają odwierty nie mające z nim styczności. Podczas każdego cyklu pracy magazynu zatłaczana i odbierana jest ta sama ilość gazu, tj. 100 mln Nm 3, a udziały odwiertów ustalono według ich potencjałów wydobywczych. W przypadku tego wariantu jakość odbieranego gazu 244

artykuły Rys. 11. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIa koncentracja składników w odbieranym gazie Rys. 12. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIa Stan Rys. 13. Rozkład zawartości metanu na przekroju złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIa Stan była inna niż w wariantach poprzednich. Na rysunku 11 można zaobserwować, że od początku fazy odbioru w żadnym z cykli pracy magazynu koncentracja węglowodorów w odbieranym gazie nie wyniosła 100%, co związane było z faktem, że odwierty odbierające nie zatłaczały wcześniej gazu wysokometanowego. Podstawową wadą takiego podejścia jest to, że mimo niskiego wydobycia dwutlenku węgla w pierwszych cyklach pracy magazynu wydobywamy dużą ilość azotu (co jest następstwem faktu, że do większości odwiertów odbierających nie dotarł zatłaczany gaz wysokometanowy i odbierają one gaz rodzimy złoża). W następnych cyklach, gdy wydobycie azotu maleje, wówczas do niektórych odwiertów odbierających dociera gaz mocno zanieczyszczony przez CO 2 i jakość odbieranego gazu zbiorczego nadal jest nie do zaakceptowania. Główną zaletą takiego podejścia jest to, że nie do wszystkich odwiertów odbierających dociera gaz z wysoką zawartością dwutlenku węgla. Pomimo różnicy ciśnień pomiędzy wschodnią a zachodnią częścią złoża, obserwujemy zarys tworzenia się granicy pomiędzy zatłaczanym gazem wysokometanowym, a gazem buforowym (rysunki 12 i 13). W przypadku omawianego wariantu, w kilku miejscach granica ta została przełamana przez migrujący dwutlenek węgla co, w wyraźny sposób, wpłynęło na jakość odbieranego gazu. Wariant IIb W analogiczny sposób jak w przypadku wariantów grupy pierwszej, zaprojektowano wariant, w którym przez pierwsze 10 lat pracy magazynu dotłacza się o 100 mln Nm 3 /cykl gazu wysokometanowego więcej, w porównaniu do odbioru gazu. Pozostałe założenia dotyczące pracy magazynu przyjęto jak w wariancie IIa. Jakość odbieranego gazu zbiorczego w omawianym wariancie przedstawiono na rysunku 14. Podobnie jak w wariancie poprzednim, w pierwszych cyklach pracy magazynu koncentracja węglowodorów w odbieranym gazie wynosi mniej niż 80%. Przyczyna takiej jakości gazu 245

NAFTA-GAZ Rys. 14. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIb koncentracja składników w odbieranym gazie Rys. 15. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIb Stan Rys. 16. Rozkład zawartości metanu na przekroju złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIb Stan jest dokładnie taka sama jak w wariancie IIa; w pierwszej kolejności odwierty magazynujące odbierają gaz rodzimy i tylko w niektórych z nich pojawia się niewielka ilość dwutlenku węgla. Następnie sytuacja ulega znacznej poprawie, ponieważ wydobycie azotu spada, a wydobycie dwutlenku węgla mimo początkowego wzrostu do poziomu 5% również spada i stabilizuje się na poziomie ok. 2,5%. W przypadku tego wariantu zanieczyszczenie zbiorczego gazu odbieranego przez 10 ostatnich cykli kształtuje się na poziomie ok. 5%, co jest wynikiem pozytywnym. Korzystne rezultaty uzyskane w omawianym wariancie wynikają z dotłoczenia dodatkowej ilości (1 mld Nm 3 ) gazu wysokometanowego. Dzięki temu do odwiertów odbierających szybciej dotarł zatłaczany gaz wysokometanowy, a migracja dwutlenku węgla do zachodniej części struktury została wyraźnie zahamowana. Na rysunkach 15 i 16 można zaobserwować, że w przypadku tej prognozy granica pomiędzy gazem metanowym a buforowym, o której była mowa w poprzednim wariancie, została przesunięta tylko nieznacznie co oznacza, że do odwiertów magazynujących dwutlenek węgla może docierać jedynie w małych ilościach. Wariant IIc Ostatnim wariantem rozpatrzonym w niniejszej pracy jest wariant, w którym już od początku prognozowanej pracy magazynu starano się uzyskać lepszą jakość odbieranego gazu niż w wariancie poprzednim. W tym celu, w trakcie tłoczenia dwutlenku węgla (a dokładniej w momencie, gdy zaczynał się on przedostawać do zachodniej strefy struktury) zatłaczano dodatkowy bufor w postaci gazu wysokometanowego. Zatłaczającym dodatkowy gaz wysokometanowy odwiertom (Z-23, Z-27, Z-45, Z-46, Z-48, Z-49, Z-52, ZW-30, ZW-33) udziały w zatłaczaniu przypisano w taki sposób, aby jak najszczelniej blokowały 246

artykuły Rys. 17. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIc koncentracja składników w odbieranym gazie Rys. 18. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIc Stan Rys. 19. Rozkład zawartości metanu na przekroju złoża. Wyniki prognoz pracy magazynu. Wariant IIc Stan dopływ dwutlenku węgla do zachodniej części złoża. Następnie, po zatłoczeniu buforu, pracę magazynu przyjęto na poziomie 200/200 mln Nm 3 /cykl, gdzie (podobnie jak w przypadku wariantów grupy I) gaz zatłaczały i odbierały te same odwierty (W-5, Z-11, Z-28, Z-34, Z-38, Z-42, Z-47, Z-57, Z-58, ZW-21, ZW-22, ZW-31, ZW-32). Przyjęta w tym wariancie praca magazynu pozwoliła uzyskać zamierzony cel, co oznacza, że jakość odbieranego gazu uległa znaczącej poprawie już od początku prognozowanej pracy magazynu (rysunek 17); w pierwszym cyklu poziom zanieczyszczenia odbieranego gazu nieznacznie przekroczył 8%, podczas gdy w wariancie poprzednim przekraczał on 20%. Następnie, z cyklu na cykl jakość odbieranego gazu ulegała stopniowej poprawie aż do uzyskania w ostatnich cyklach pracy magazynu koncentracji węglowodorów na poziomie przekraczającym 95%. Przyczyną poprawy pierwszych cykli pracy PMG jest fakt, że gaz odbierają i zatłaczają te same odwierty. W przypadku wariantu IIb odwierty początkowo odbierały jedynie gaz rodzimy, zawierający 22% azotu, natomiast w omawianym wariancie odwierty magazynujące odbierają mieszaninę gazów: zatłaczanego i rodzimego, wraz z niewielką ilością gazu buforowego co w rezultacie daje dużo niższe zanieczyszczenie gazu odbieranego. W kolejnych cyklach koncentracja azotu w odbieranym gazie spada, podobnie jak w poprzednich wariantach, natomiast koncentracja dwutlenku węgla stabilizuje się na poziomie nieprzekraczającym 2%. Tak niska koncentracja CO 2 w odbieranym gazie świadczy o tym, że migracja gazu buforowego do zachodniej części złoża została skutecznie zahamowana, a dwutlenek węgla odbierają tylko odwierty znajdujące się w pobliżu poduszki buforowej (rysunki 18 i 19). 247

NAFTA-GAZ Podsumowanie i wnioski W niniejszej części artykułu, poświęconego modelowaniu regularnej pracy PMG z udziałem CO 2 jako gazu buforowego, przedstawiono 6 wariantów prognoz dotyczących pracy magazynu, przeanalizowano wyniki tych prognoz w oparciu o jakość odbieranego gazu, a także omówiono proces migracji zatłoczonego w strukturę dwutlenku węgla. W wyniku przeprowadzonych symulacji prognozujących pracę magazynu stwierdzono, że: przy odpowiednich założeniach; dotyczących zarówno tworzenia poduszki buforowej magazynu jak i późniejszej jego pracy, wykorzystanie dwutlenku węgla daje pozytywne wyniki w postaci wytworzenia efektywnej poduszki gazu buforowego, przy jednoczesnej niskiej koncentracji CO 2 w odbieranym gazie, w przypadku tej struktury nie da się uzyskać pozytywnych wyników bez poniesienia kosztów związanych z dotłoczeniem dodatkowej ilości gazu wysokometanowego, wytypowane złoże jest szczególnie trudnym przypadkiem do tego typu konwersji na PMG, ponieważ znajdujący się w złożu gaz rodzimy jest wysokozaazotowany, co znacząco wpływa na zanieczyszczenie gazu odbieranego. Artykuł nadesłano do Redakcji 12.01.2011 r. Przyjęto do druku 1.02.2011 r. Literatura [1] Gołąbek A., Miłek K., Szott W.: Symulacyjne modelowanie procesu konwersji złoża na PMG i regularnej jego pracy, z udziałem CO 2 jako gazu buforowego. Część I Konstrukcja i weryfikacja modelu, symulacja procesu wytwarzania buforu magazynu. Nafta-Gaz nr 3, s. 153 162, 2011. [2] Symulator Eclipse 300 Release 2009.2 firmy GeoQuest, Schlumberger. Recenzent: prof. dr hab. inż. Andrzej Kostecki Mgr inż. Andrzej Gołąbek absolwent Wydziału Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Rzeszowskiej. Od 2008 roku pracownik Zakładu Symulacji Złóż Węglowodorów i PMG Instytutu Nafty i Gazu Oddział Krosno. Zajmuje się różnorodnymi zagadnieniami z zakresu symulacji złóż i informatyki. Mgr inż. Krzysztof Miłek absolwent Wydziału Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH w Krakowie. Od 2009 roku pracownik Zakładu Symulacji Złóż Węglowodorów i PMG Instytutu Nafty i Gazu Oddział Krosno. Zajmuje się tematyką związaną z numerycznym modelowaniem złóż węglowodorów i podziemnych magazynów gazu. Dr Wiesław Szott absolwent Uniwersytetu Jagiellońskiego i Texas A&M University. Założyciel i kierownik Zakładu Symulacji Złóż Węglowodorów i PMG w Instytucie Nafty i Gazu, Oddział w Krośnie. Od ponad 20 lat zajmuje się problematyką modelowania i symulacji złożowych. Autor ponad 30 prac naukowych i licznych opracowań, głównie z zakresu powyższej tematyki. 248