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

Symulacje procesów eksploatacji złóż naftowych z zastosowaniem sterowania sprzężeniem zwrotnym.

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

Zastosowanie symulacji komputerowych do modelowania pracy podziemnych magazynów gazu w Polsce

Schemat uzbrojenia odwiertu do zatłaczania gazów kwaśnych na złożu Borzęcin

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

Analiza wpływu wytworzenia zapasu obowiązkowego na koszt świadczenia usług magazynowych

Symulacje procesów eksploatacji złóż naftowych z zastosowaniem sterowania sprzężeniem zwrotnym.

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

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

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

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

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

ZAGROŻENIA NATURALNE W OTWOROWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH

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

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

Symulacyjne modelowanie procesów mieszania się gazów w warunkach złożowych

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


Warszawa, dnia 9 maja 2014 r. Poz. 591 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 8 maja 2014 r.

Rentgenowska mikrotomografia komputerowa w badaniu skał węglanowych

Numeryczne modelowanie zjawiska dyspersji fizycznej model rzeczywistej struktury

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

PMG Wierzchowice - schemat blokowy nowego obiektu

Rozpuszczalność CO 2 i rodzimych gazów ziemnych w solance złożowej

KGZ Żuchlów. KGZ Żuchlów Stara Góra, Góra tel

Analiza przydatności wybranych złóż niecki zielonogórskiej do konwersji na PMG

X POLSKO-NIEMIECKA KONFERENCJA ENERGETYKA PRZYGRANICZNA POLSKI I NIEMIEC DOŚWIADCZENIA I PERSPEKTYWY SULECHÓW, LISTOPAD 2013

Numeryczne modelowanie zjawiska dyspersji fizycznej modyfikacja pełnowymiarowego symulatora złożowego

W³adys³aw Duliñski*, Czes³awa Ewa Ropa*

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

Wpływ warunków separacji ropy na wielkość jej wydobycia

Analiza niepewności określania zasobów złóż węglowodorów, na przykładzie złoża gazowokondensatowego

BAZA DANYCH ORAZ SZCZEGÓŁOWY 3D MODEL GEOLOGICZNY DLA PODZIEMNEJ SEKWESTRACJI CO 2 REJONU BEŁCHATOWA NA PRZYKŁADZIE STRUKTURY BUDZISZEWIC - ZAOSIA

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

Środowiskowe aspekty wydobycia gazu łupkowego

System zarządzania złożem w LW Bogdanka SA. Katowice, r.

GOSPODARKA ZŁÓŻ SUROWCÓW MINERALNYCH i ICH OCHRONA

KGZ Wielichowo. Odazotownia Grodzisk. PMG Bonikowo

Janusz Kośmider. Zjawiska przepływowe w odwiertach naftowych

Magazyny gazu. Żródło: PGNiG. Magazyn gazu Wierzchowice /

Krzysztof Gosiewski, Anna Pawlaczyk-Kurek

Wpływ szkła wodnego potasowego na parametry zaczynów cementowo-lateksowych

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 6 lipca 2005 r.

Metodyka wyznaczenia korelacji wybranych wielkości eksploatacyjnych z parametrami złożowymi dla odwiertów udostępniających formacje łupkowe

Badania środowiskowe związane z poszukiwaniem i rozpoznawaniem gazu z łupków

WYSTĘPOWANIE METANU W POKŁADACH WĘGLA BRUNATNEGO. 1. Wstęp. 2. Metodyka wykonania badań laboratoryjnych próbek węgla na zawartość metanu

Badanie zmian wielkości ciśnienia punktu rosy gazu kondensatowego zachodzących wskutek jego kontaktu z ropą naftową

W OPARCIU JEDNOWIĄZKOWY SONDAŻ HYDROAKUSTYCZNY

PGNiG SA Oddział w Zielonej Górze

Analiza porównawcza sposobu pomiaru jakości spalania gazu w palnikach odkrytych

Charakterystyka parametrów termicznych skał mezopaleozoicznych z rejonu Kraków-Dębica

Dr Michał Wilczyński Niezależny ekspert CZY DEPONOWANIE DWUTLENKU WĘGLA W LITOSFERZE JEST MOŻLIWE I ZGODNE Z FILOZOFIĄ ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU?

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

Środowisko symulacji parametry początkowe powietrza

Sprawozdanie z badań jakości powietrza wykonanych ambulansem pomiarowym w Tarnowskich Górach w dzielnicy Osada Jana w dniach

SPOSÓB POSTĘPOWANIA W OBLICZANIU ZASOBÓW ZŁÓŻ ROPY NAFTOWEJ NIEDOSYCONEJ, Z CZAPĄ GAZOWĄ I ZŁÓŻ GAZU ZIEMNEGO METODAMI OBJĘTOŚCIOWYMI

Wstęp. Layer identification for reservoir simulation

Rozbudowa Podziemnego Magazynu Gazu Strachocina

Rynek energii. Charakterystyka rynku gazu w Polsce

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

Tworzenie i modyfikacja modelu geologicznego

PL B BUP 12/13. ANDRZEJ ŚWIERCZ, Warszawa, PL JAN HOLNICKI-SZULC, Warszawa, PL PRZEMYSŁAW KOŁAKOWSKI, Nieporęt, PL

PL B1. Sposób podziemnej eksploatacji złoża minerałów użytecznych, szczególnie rud miedzi o jednopokładowym zaleganiu

Bezpieczeństwo realizacji badań geologicznych pod kątem projektu CCS. Marek Jarosiński, PIG-PIB kierownik Programu Bezpieczeństwo Energetyczne

Do obliczeń można wykorzystywać rozmaite algorytmy wykorzystujące najprostszych należą przedstawione niżej:

Komentarz technik górnictwa odkrywkowego 311[13]-01 Czerwiec 2009

Załącznik 1.1. Lokalizacja punktów pomiaru miąższości wybranych pokładów węgla w KWK Murcki (opróbowanie wiertnicze i górnicze)

NAFTA-GAZ październik 2009 ROK LXV

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Informacja dla mieszkańców

Polskie Normy opracowane przez Komitet Techniczny nr 277 ds. Gazownictwa

Symulacja statyczna sieci gazowej miasta Chełmna

Zadanie egzaminacyjne

Modele symulacyjne PyroSim/FDS z wykorzystaniem rysunków CAD

ZUŻYCIE ENERGII DO OGRZEWANIA LOKALU W BUDYNKU WIELORODZINNYM. Paweł Michnikowski

Analiza konsolidacji gruntu pod nasypem

Zarys budowy geologicznej rejonu Tarnowa

Wpływ mikrocementu na parametry zaczynu i kamienia cementowego

prędkości przy przepływie przez kanał

KGZ Gorzysław. Terminal Ekspedycyjny Wierzbno

Obliczenia osiągów dyszy aerospike przy użyciu pakietu FLUENT Michał Folusiaak

Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych i logiki rozmytej w tworzeniu baz danych dla złóż dual porosity dual permeability

2. Budowa geologiczna górotworu w rejonie pola Pagory

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

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

Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Warszawie

Geotermia we Francji i perspektywy w Województwie Świętokrzyskim

ZAGROŻENIE WYRZUTAMI GAZÓW I SKAŁ

Zadanie Cyfryzacja grida i analiza geometrii stropu pułapki w kontekście geologicznym

ZagroŜenia naturalne w otworowych zakładach górniczych. Spis treści

Opracował: mgr inż. Krzysztof Opoczyński. Zamawiający: Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad. Warszawa, 2001 r.

POTENCJAŁ ZASOBOWY POLSKI W ZAKRESIE GAZU I ROPY NAFTOWEJ Z PUNKTU WIDZENIA DZIAŁALNOŚCI POSZUKIWAWCZEJ PGNIG SA

OPRACOWANIE TECHNOLOGII ZGAZOWANIA WĘGLA DLA WYSOKOEFEKTYWNEJ PRODUKCJI PALIW I ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Mo liwoœci rozwoju podziemnych magazynów gazu w Polsce

Analiza przepływu płynów złożowych w skałach zbiornikowych

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

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. w sprawie dokumentacji geologicznej złoża kopaliny

Transkrypt:

NAFTA-GAZ marzec 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 I Konstrukcja i weryfikacja modelu, symulacja procesu wytwarzania buforu 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 praktycznym podejściem do rozwiązania obydwu tych problemów 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 oraz przeprowadzono prognozy dotyczące procesu konwersji złoża na PMG, a także późniejszej pracy magazynu. Praca składa się z dwóch części; w pierwszej z nich przedstawiono konstrukcję i weryfikację modelu złoża użytego do konwersji na magazyn oraz zaprezentowano wyniki symulacji procesu wytworzenia buforu magazynu. Model geologiczny struktury złoża Budowa i geometria przestrzenna geologicznego modelu struktury analizowanego złoża Struktura znajduje się w obrębie południowej części Monokliny Przedsudeckiej, a dokładniej stanowi część składową tzw. grzędy Rawicko-Głogowskiej. Jest to złoże gazu ziemnego znajdujące się w strefie podtrzeciorzędowych wychodni wapienia muszlowego. W rejonie tym przebiega także strefa dyslokacyjna zwana rowem (lub rynną) Rawicza. Omawiane złoże występuje w utworach czerwonego spągowca i ma charakter masywowy. U dołu ograniczone jest poziomem wody podścielającej (kontakt gaz-woda: ok. 1354 m p.p.m.), natomiast u góry ekranem złoża jest poziom anhydrytu dolnego, cyklotemu Werra. Model statyczny złoża zbudowano na podstawie modelu geologicznego będącego tematem innej pracy wykonanej w Instytucie Nafty i Gazu [3]. Model geologiczny, w postaci zdigitalizowanych map konturowych (mapy stropu oraz map rozkładów porowatości, przepuszczalności i miąższości efektywnej) w odpowiednim formacie 153

NAFTA-GAZ Rys. 1. Mapa stropu złoża wczytano do programu Petrel [2]. Z omawianych map, przy pomocy wybranych metod interpolacji wygenerowano tzw. mapy meshowe tak, aby pokrywały się one z dostarczonymi mapami. Na rysunkach 1 3 przedstawiono wygenerowane mapy: stropu, rozkładu porowatości oraz rozkładu przepuszczalności. Z mapy miąższości efektywnej, o której wspomniano wcześniej, nie można było skorzystać bezpośrednio, ponieważ posiada ona tylko wartości w odniesieniu do kontaktu gaz-woda, co uniemożliwia poprawne modelowanie złoża. Z przyczyn braku mapy spągu oraz wymaganej mapy miąższości, po konsultacji z wykonawcami modelu geologicznego, miąższość całego modelu założono na poziomie 243 m (jest to głębokość poniżej stropu, jaką przewiercił najgłębszy odwiert). Obszar modelowanej struktury pokryto siatką 94 126 bloków, zorientowaną w kierunku osi głównych struktury, uzyskując modelowany obszar o powierzchni 6,2 km 4,6 km. Całkowitą miąższość struktury, równą 243 m, podzielono na 10 warstw uzyskując przestrzenny model złoża, którego widok od strony południowej pokazano na rysunku 4. Rys. 2. Mapa rozkładu porowatości złoża Rys. 4. Przestrzenny widok modelu symulacyjnego złoża Właściwości PVT płynów złożowych Rys. 3. Mapa rozkładu przepuszczalności złoża 154 nr 3/2011 Przyjęto skład chemiczny gazu rodzimego, wyliczony w oparciu o analizy próbek pobranych z kilku otworów eksploatacyjnych podano go w tablicy 1. Jest to gaz metanowo-azotowy, z niską zawartością ciężkich składników węglowodorowych i nieznaczącą zawartością helu. Jego ciężar molowy wynosi 18,80, a gęstość w warunkach normalnych 0,840 kg/nm3. Na podstawie składu gazu, przy użyciu programu PVTSim [3] wygenerowano parametry równania stanu Soave-Redlicha-Kwonga, które użyto w kompozycyjnym modelu symulacyjnym. W procesie konwersji złoża na magazyn uwzględniono również obecność CO2.

artykuły Tablica 1. Skład chemiczny gazu ziemnego ze złoża Składnik [% obj.] He 0,1619 N 2 22,0129 C 1 76,9250 C 2 0,8150 C 3 0,0570 C 4 0,0170 C 5 0,0090 C 6 0,0020 Do określenia właściwości wody złożowej użyto standardowych korelacji [4] przy podanych warunkach złożowych, tj.: T zł = 46,85 C, P zł = 150,05 bar oraz wysokiej mineralizacji, równej 261,6 g/l. Składnik T kryt [k] Tablica 2a. Parametry równania SRK dla gazu rodzimego/zatłaczanego P kryt [bar] w Ω A Ω B M w Z kryt V s Parachora [dyn/cm] He 5,20 2,27 0,3870 0,4275 0,0866 4,0030 0,3014 0,1420 0,00 N 2 126,20 33,94 0,0400 0,4275 0,0866 28,0135 0,2905 0,0344 41,00 CO 2 304,20 73,76 0,2250 0,4275 0,0866 44,0098 0,2741 0,1019 78,00 C 1 190,60 46,00 0,0080 0,4275 0,0866 16,0429 0,2874 0,0211 77,30 C 2 305,40 48,84 0,0980 0,4275 0,0866 30,0698 0,2847 0,0584 108,90 C 3+ 369,80 42,46 0,1520 0,4275 0,0866 44,0968 0,2803 0,0806 151,90 Tablica 2b. Współczynniki binarne dla gazu rodzimego/zatłaczanego Składnik He N 2 CO 2 C 1 C 2 C 3+ He N 2 0,00 CO 2 0,00 0,03 C 1 0,00 0,03 0,12 C 2 0,00 0,04 0,12 0,00 C 3+ 0,00 0,08 0,12 0,00 0,00 Konstrukcja kompletnego modelu geologicznego złoża W celu wykonania kompletnego modelu struktury, podstawowe parametry złożowe (tj. porowatość, przepuszczalność oraz NTG) odwzorowano na przestrzenny układ bloków modelu oraz określono początkowe rozkłady nasyceń płynami złożowymi, a także właściwości transportowe w systemie płyny-skała złożowa. Ponieważ dostarczony model geologiczny nie uwzględniał zmian właściwości złożowych wraz z głębokością (jedna warstwa geologiczna), zatem do każdej warstwy modelu przypisano te same wartości porowatości i przepuszczalności. Z powodu braku danych dotyczących zailenia, wszystkim blokom modelu przypisano wartość NTG równą 1. Na rysunku 5 przedstawiono wynik odwzorowania mapy rozkładu przepuszczalności na warstwy modelu. Rys. 5. Przepuszczalność w modelu warstwa pierwsza nr 3/2011 155

NAFTA-GAZ Oddziaływanie gazu i wody złożowej ze skałą scharakteryzowano poprzez podanie krzywych przepuszczalności względnych k rg i k rw oraz krzywej ciśnień kapilarnych, w postaci funkcji J Leveretta. Dla przepuszczalności względnych, wobec braku odpowiednich pomiarów użyto standardowych korelacji typu Coreya, z wykładnikiem równym 3 dla k rw i 6 dla k rg oraz nieredukowalnym nasyceniem wodą S wir = 0,15 i zerowym rezydualnym nasyceniem gazem S gr = 0,0. * ( 1 Sw ) Użyto funkcji J Leveretta: J = 0,001 * ( S ) 2 gdzie S w * zredukowane nasycenie wodą. Korelacje te przedstawiono na rysunkach 6 i 7. w 0,7 Rys. 6. Przepuszczalność względna wody k rw i gazu k rg, w funkcji zredukowanego nasycenia wodą S w * Rys. 7. Funkcja J Leveretta w zależności od nasycenia wodą S w * Weryfikacja modelu symulacyjnego struktury Model symulacyjny złoża został zweryfikowany przy użyciu kompozycyjnego symulatora ECLIPSE 300 [5] na podstawie dostępnych danych eksploatacyjnych (wydajności wydobycia, ciśnienia oraz danych statycznych ze wszystkich 49 odwiertów wydobywczych, z okresu eksploatacji 1973 1989). Proces kalibracji modelu Dla większości odwiertów otrzymano bardzo dobre lub dobre odtworzenie ciśnień mierzonych z rozbieżnością poniżej 3 barów (rysunki 8 10). Dla odwiertów położonych w północnej części złoża nie udało się uzyskać podobnego 156 nr 3/2011

artykuły Rys. 8. Odwiert Z-2. Dopasowanie ciśnień dennych statycznych Rys. 9. Odwiert Z-11. Dopasowanie ciśnień dennych statycznych Rys. 10. Odwiert Z-22. Dopasowanie ciśnień dennych statycznych wyniku w latach 1976 1982. W tym okresie rozbieżność pomiędzy pomiarami a wynikami symulacji miejscami przekracza 5 barów (rysunki 11 i 12). Natomiast w części zachodniej złoża znajduje się grupa pięciu odwiertów, dla których rozbieżność dwóch ostatnich punktów pomiarowych przekracza 3 bary (rysunek 13). nr 3/2011 157

NAFTA-GAZ Rys. 11. Odwiert Z-30. Dopasowanie ciśnień dennych statycznych Rys. 12. Odwiert Z-9. Dopasowanie ciśnień dennych statycznych Rys. 13. Odwiert ZW-30. Dopasowanie ciśnień dennych statycznych 158 nr 3/2011

artykuły Modyfikacje w modelu efektu wykonano wiele prób, polegających na zmianie udziałów poszczególnych odwiertów w zatłaczaniu gazu buforowego. Rozmieszczenie odwiertów zatłaczających oraz uzyskany optymalny wynik tworzenia poduszki buforowej dla omawianego wariantu przedstawiono kolejno na rysunkach 14, 15 i 16 w formie rozkładu zawartości metanu w stropowej warstwie modelu. Na omawianych rysunkach kolor pomarańczowy oznacza wysoką zawartość metanu, natomiast kolor niebieski (występujący w granicach złoża) podwyższoną zawartość dwutlenku węgla. Ustalone udziały poszczególnych odwiertów w zatłaczaniu wynikają przede wszystkim z naturalnego ukształtowania struktury oraz rozkładów jej właściwości (większe ilości gazu buforowego zatłaczane są do stref struktury o większej pojemności tak, aby równomiernie wypierać gaz rodzimy do części centralnej złoża). Jako optymalne rozwiązanie uznano wynik symulacji, w której wydajności odwiertów zatłaczających gaz buforowy zostały podzieżono, że samo wprowadzenie i w kolejnych krokach modyfikacja bariery pomiędzy dwoma obszarami złoża nie pozwala na uzyskanie oczekiwanych ciśnień w odwiertach. Dlatego przy pomocy czynników skalujących nieznacznie zmieniono objętość porów po obu stronach strefy dyslokacyjnej. Na zachód i północny wschód od tej strefy minimalnie zwiększono wartości porowatości, natomiast w południowo-wschodniej części złoża wartości te zmniejszono. W wyniku przedstawionych modyfikacji uzyskano poprawne dopasowanie ciśnień dennych statycznych oraz zbliżone do zatwierdzonych zasoby geologiczne złoża (ok. 21,5 mld Nm 3 ). Konwersja złoża do PMG Tworzenie buforu magazynu z udziałem CO 2 Przez cały okres eksploatacji na złożu pracowało 49 odwiertów system ten wykorzystano zarówno do tworzenia buforu magazynu, jak i do jego późniejszej pracy. Rozpatrzono dwa warianty tworzenia buforu CO 2 magazynu, zróżnicowane ze względu na lokalizację odwiertów zatłaczających: wariant I zatłaczanie CO 2 odwiertami zlokalizowanymi na peryferiach struktury; wielkość buforu 5 mld Nm 3, 13 odwiertów zatłaczających (W-5, Z-7, Z-8, Z-11, Z-26, Z-30, Z-36, Z-40, Z-41, Z-42, Z-51, ZW-22, ZW-30). wariant II zatłaczanie CO 2 odwiertami zlokalizowanymi we wschodniej części złoża; wielkość buforu 5 mld Nm 3, 8 odwiertów zatłaczających (Z-7, Z-8, Z-26, Z-30, Z-36, Z-41, Z-43, Z-51). W przypadku obydwu wariantów zatłaczanie buforu CO 2 przeprowadzono w okresie 20-stu lat, uwzględniając przy tym coroczną, 14-dniową stójkę, która (podobnie jak w przypadku historii eksploatacji złoża) wypada 1 lipca każdego roku. Tak długi okres tworzenia buforu założono z przyczyn technicznych, wynikających z wykorzystania istniejącego systemu odwiertów. Dwutlenek węgla zatłaczano w ilości 250 mln Nm 3 (ok. 0,5 Mt) rocznie, co dało wydajność zatłaczania dla złoża na poziomie 712 tys. Nm 3 /d. Wariant I W wariancie pierwszym dwutlenek węgla zatłaczano 13-stoma odwiertami zlokalizowanymi na peryferiach złoża tak, aby jak największą ilość gazu rodzimego skoncentrować w centralnej części struktury, w której przebiegać będzie późniejsza praca magazynu. W celu uzyskania tego Dla poprawnego odtworzenia przebiegu ciśnień, w odwiertach dokonano kilku lokalnych modyfikacji modelu. Ponieważ pomiary w odwiertach znajdujących się na zachód od strefy dyslokacyjnej wykazywały nieco wyższe wartości ciśnień dennych statycznych, konieczne było dodanie do modelu bariery litologicznej, częściowo izolującej ten obszar od pozostałej części złoża. Kolejne wprowadzone zmiany modelu, pozwalające na uzyskanie poprawnego dopasowania ciśnień dennych, dotyczyły lokalnych modyfikacji rozkładów porowatości. W trakcie iteracyjnej procedury kalibracji modelu zauwa- Rys. 14. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Tworzenie buforu magazynu. Etap początkowy. Wariant I rozmieszczenie odwiertów zatłaczających CO 2 nr 3/2011 159

NAFTA-GAZ Rys. 15. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Tworzenie buforu magazynu. Etap końcowy. Wariant I wynik dopasowania udziałów odwiertów w zatłaczaniu CO 2 na poziomie ok. 71 200 Nm 3 /d. Do tej grupy odwiertów dołączył również odwiert Z-8 z północno-wschodniej części złoża. Dla następnej grupy odwiertów znajdujących się na zachód od rynny Rawicza założono wydajności na poziomie ok. 47 500 Nm 3 /d. Najniższą wydajność zatłaczania w omawianej symulacji przyjęto dla odwiertu Z-40 (ok. 38 000 Nm 3 /d), zlokalizowanego bardzo blisko innego odwiertu zatłaczającego Z-30. Front zatłaczanego CO 2 odwiertem Z-30 bardzo szybko łączy się z frontem CO 2 powstałym w wyniku zatłaczania odwiertem Z-40, dlatego zróżnicowanie wydajności obydwu omawianych odwiertów umożliwiło równomierne wypełnianie struktury w tym rejonie. W omawianym wariancie największy udział w zatłaczaniu CO 2 przyjęto dla odwiertu ZW-30 znajdującego się w północno-zachodniej części złoża (wydajność ok. 95 000 Nm 3 /d), ponieważ zlokalizowany jest on w rejonie posiadającym bardzo dobre właściwości zbiornikowe. W większości przypadków odwierty zatłaczające gaz buforowy do zachodniej części złoża posiadają wyższe wydajności od odwiertów zlokalizowanych po drugiej stronie rynny Rawicza, mimo że część wschodnia złoża posiada większą objętość. Wynika to z faktu, iż dwutlenek węgla zatłaczany jest do części zachodniej tylko czterema odwiertami, natomiast do wschodniej aż dziewięcioma. Rys. 16. Rozkład zawartości metanu na przekroju złoża. Tworzenie buforu magazynu. Etap końcowy. Wariant I lone na 5 grup. Na rysunku 17 przedstawiono wydajności zatłaczania CO 2 wynikające z omawianego podziału. Odwiertom zlokalizowanym w południowo-zachodniej części złoża przypisano wartości wydajności zatłaczania 160 nr 3/2011 Wariant II Rys. 17. Tworzenie buforu magazynu. Wariant I wydajności zatłaczania CO 2 przez poszczególne odwierty zatłaczające Po przeprowadzeniu analizy pracy magazynu z buforem dwutlenku węgla zatłoczonym w sposób przedstawiony w wariancie I stwierdzono, że dla korzystniejszej pracy magazynu bufor CO 2 powinien być zatłoczony w inny sposób. Ponieważ złoże naturalnie podzielone jest na dwie części strefą dyslokacyjną (rynną Rawicza), rozpatrzono więc wariant, w którym do jednej części złoża zatłoczono bufor CO 2, a w drugiej części założono późniejszą pracę magazynu. Jako że cześć wschodnia złoża posiada większą objętość, zatem zatłoczono do niej bufor dwutlenku węgla w analogiczny sposób jak w wariancie I, tzn. starano się tak rozdzielić strumień zatłaczania na poszczególne odwierty, aby jak największą ilość gazu rodzimego wyprzeć do części zachodniej złoża. W tym przypadku starano się również ustalić takie udziały odwiertów w zatłaczaniu CO 2, aby jak najlepiej wypełnić dwutlenkiem węgla część wschodnią złoża i aby jak najmniej gazu buforowego przedostało się do części zachodniej.

artykuły Na rysunkach 18, 19 i 20 pokazano rozmieszczenie odwiertów zatłaczających oraz uzyskany optymalny wynik tworzenia poduszki buforowej. Podobnie jak w przypadku wariantu I, rysunki te przedstawiają rozkład zawartości metanu w górnej warstwie modelu. Na omawianych rysunkach kolor pomarańczowy oznacza wysoką zawartość metanu, a kolor niebieski (występujący w granicach złoża) podwyższoną zawartość dwutlenku węgla. W przypadku tego wariantu, rozdzielenie udziałów zatłaczania na poszczególne odwierty dotyczyło przede wszystkim zmniejszenia udziałów odwiertom znajdującym się w części północnej oraz południowej omawianego regionu. Można to bardzo dokładnie zauważyć na rysunku 18, przedstawiającym rozmieszczenie odwiertów zatłaczających gaz buforowy. Odwierty ze środkowo-wschodniej części regionu tworzą bardzo silny front CO 2, wypierający gaz rodzimy do zachodniej części złoża. Pozostałe odwierty Rys. 19. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Tworzenie buforu magazynu. Etap końcowy. Wariant II wynik dopasowania udziałów odwiertów w zatłaczaniu CO 2 Rys. 20. Rozkład zawartości metanu na przekroju złoża. Tworzenie buforu magazynu. Etap końcowy. Wariant II Rys. 18. Rozkład zawartości metanu w stropowej warstwie złoża. Tworzenie buforu magazynu. Etap początkowy. Wariant II rozmieszczenie odwiertów zatłaczających CO 2 Rys. 21. Tworzenie buforu magazynu. Wariant II wydajności zatłaczania CO 2 przez poszczególne odwierty zatłaczające (jeden na północy oraz trzy na południu) tylko delikatnie wzmacniają ten front, ponieważ gdyby zatłaczały ilości większe od zadanych, wówczas dużo większa ilość gazu buforowego dostałaby się do części zachodniej złoża. Z ustalonych udziałów odwiertów w zatłaczaniu dwutlenku węgla wynikły bardzo zróżnicowane wydajności zatłaczania (rysunek 21) zmieniające się w zakresie od niecałych 4000 Nm 3 /d (odwierty: Z-26, Z-43) do ponad 210 000 Nm 3 /d (odwierty: Z-36, Z-51). Mimo że niektóre odwierty posiadają bardzo niskie wydajności zatłaczania CO 2, biorą one czynny udział w tworzeniu poduszki buforowej magazynu wyłączenie ich z procesu zatłaczania uniemożliwiłoby uzyskanie tak równomiernie rozprzestrzeniającego się frontu dwutlenku węgla. nr 3/2011 161

NAFTA-GAZ Podsumowanie i wnioski W ramach niniejszej części pracy, poświęconej symulacji procesu konwersji złoża gazu ziemnego na PMG z udziałem CO 2 jako gazu buforowego, wykonano zestaw zadań z zakresu modelowania i symulacji, których główne etapy stanowią: I. konstrukcja geometrycznego modelu struktury, II. konstrukcja i kalibracja modelu symulacyjnego, III. proces konwersji złoża do PMG. W ramach etapu I zawarto: przestrzenny model geologiczny struktury, odwzorowujący jej geometrię, układ warstw oraz rozkłady właściwości złożowych, analizę PVT płynów złożowych i ich modele termodynamiczne w wybranym równaniu stanu, rozkład płynów złożowych w strukturze i ich właściwości transportowe. W ramach II etapu: skonstruowano kompozycyjny model symulacyjny złoża; na podstawie zbudowanego przestrzennego modelu geologicznego i termodynamicznego modelu płynu złożowego, przeprowadzono kalibrację modelu symulacyjnego w oparciu o dane eksploatacyjne; obejmujące wielkość wydobycia gazu oraz zmienność w czasie ciśnień dennych w odwiertach, w procesie kalibracji uściślono lub zmodyfikowano parametry i charakterystyki modelu, w celu poprawnego odtworzenia przebiegu statycznych ciśnień dennych w odwiertach eksploatacyjnych; lokalne modyfikacje dotyczyły dodania bariery litologicznej oraz zmian objętości porów. W ramach III etapu prac: opracowano dwa warianty prognoz, dotyczących tworzenia poduszki buforowej przy udziale dwutlenku węgla, dla obydwu wariantów ustalono udziały odwiertów w zatłaczaniu CO 2. Podsumowanie ostatniego etapu dotyczącego wielowariantowych symulacji funkcjonowania magazynu, wraz z wnioskami z całości uzyskanych wyników, zostanie przedstawione w II części pracy poświęconej omawianemu zagadnieniu. Artykuł nadesłano do Redakcji 12.01.2011 r. Przyjęto do druku 13.01.2011 r. Literatura [1] McCain W.D.: SPE Reservoir Engineering, 266, May 1991. [2] Pakiet PETREL Release 2010.1 firmy GeoQuest, Schlumberger. [3] Piesik W. i in.: Analiza i budowa modelu geologicznego wytypowanego złoża gazu ziemnego do konwersji na PMG z wykorzystaniem CO 2 jako gazu buforowego. INiG, Oddział Krosno, sierpień 2010. [4] Program PVTSim 16 firmy Calsep. [5] 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 Instytutu Nafty i Gazu Oddział Krosno. Od ponad 20 lat zajmuje się problematyką modelowania i symulacji złożowych. Autor ponad 30 prac naukowych i licznych opracowań, głównie z zakresu powyższej tematyki. 162 nr 3/2011