Akademia Górniczo-Hutnicza
im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu

Geologia Naftowa - Projekt

" Obliczanie zasobów gazu ziemnego złoża E-1 metodą objętościową"

ocena	data

Andrzej Kaleta

247389

I rok INiG grupa 2

Spis Treści

Cel projektu………………………………………………………………………………………………………………………………………….3

Budowa geologiczna złoża…………………………………………………………………………………………………………………….3

Dane złożowe……………………………..…..……………………………………………………………………………………………………4

Obliczenie ciśnienia złożowego……………………………………………………………………………………………………………..5

Obliczenie temperatury złożowej…………………………………………………………………………………………………………..6

Obliczanie współczynnika ściśliwości gazu z i względnego ciężaru gazu - s……………………………………………..7

Obliczanie gęstości gazu…………………………………………………………………………………………………………………………7

Obliczanie gęstości względnej s………………………………………………………………………………………………………………8

Obliczanie współczynnika ściśliwości gazu (z zastosowaniem poprawki na azot)…………………………………….8

Obliczanie temperatury pseudozredukowanej i ciśnienia pseudozredukowanego…………………………………..8,9

Obliczanie współczynnika objętościowego Bg…………………………………………………………………………………………10

Obliczanie zasobów geologicznych………………………………………………………………………………………………………….11

Opis złoża………………………………………………………………………………………………………………………………………………..12

Załączniki…………………………………………………………………………………………………………………………………………………12

Cel projektu

Celem projektu jest obliczenie zasobów geologicznych gazu ziemnego złoża E- 1 metodą objętościową.

Budowa geologiczna

Złoże typu masywowego, występuje w stropie kompleksu spękanych piaskowców kwarcytowych dolnego karbonu, ściętych powierzchnią niezgodności kątowej na podniesionym bloku tektonicznym. Od północy, wschodu i zachodu warstwa piaskowców ograniczona jest dyslokacjami wieku laramijskiego o nachyleniu około 80. Powierzchnia niezgodności zapada ku południu pod kątem około 10. Typ ekranowania: tektoniczny. Od stropu występuje kompleks łupków i mułowców triasowych o miąższości 700m, wyżej margli i wapieni J o miąższości 600 m, następnie łupków i piaskowców kredy górnej o miąższości 900m, który jest ścięty powierzchnią erozyjną. Płasko leżące piaski kenozoiku (trzeciorzęd i czwartorzęd) mają około 450m.

Zawartość procentowa gazu w złożu (w % obj.): metan- 91,380%, etan-1,875%, propan- 1,125%, azot- 5,285%, hel- 0,335%.

Warunki normalne:

Ciśnienie: P_o= 1[atm]

Temperatura T_o=273,15 [K]

Objętość molowa gazu V_mol= 22,414 [dm³/mol]

Temperatura średnia t_śr = 8,5 [^oC]

Gęstość wód złożowych γ_w = 1,16 [ $\frac{g}{\text{cm}^{3}}$]

Gęstość powietrza γ_p =1,293 [g/l]

Dane złożowe:

n- indywidualny numer ćwiczenia

n=1

F – powierzchnia złoża [m²] odpowiadająca w przybliżeniu powierzchni prostokąta (na podstawie szkicu geologicznego w skali 1:10 000) ograniczonego od S konturem gaz-woda

F=624000 [m²]

h_ef - $\frac{1}{2}$ maksymalnej miąższości strefy nasycenia określonej z przekroju geologicznego [m]

h_ef =140 [m] –odczytane z przekroju geologicznego

Φ_ef - średnia porowatość efektywna poziomu zbiornikowego [%]

Φ_ef =10-n∙0,2 [%] =10-1∙0,2=9,8 [%]

S_w - zawartość wody związanej

S_w = 22 [%] –wyznaczone z załącznika 7 przy krzywej litologicznej nr 5 i K=160

K- średnia przepuszczalność skały zbiornikowej [mD]

K=150+n∙10 =160 [mD]

H_k – głębokość konturu woda-gaz [m p.p.t.]

H_k=2700+n∙20 [m p.p.t.]=2700+1∙20=2720 [m p.p.t.]

Obliczanie ciśnienia złożowego- P_zl

Wartość ciśnienia złożowego obliczamy za pomocą wzoru :

P_zl=H_k•γ_w•g

Gdzie:

P_zl- pierwotne ciśnienie złożowe [atm]

H_k- głębokość konturu woda-gaz [m p.p.t.]

γ_w- gęstość wód złożowych [$\frac{g}{\text{cm}^{3}}$]

g- przyspieszenie ziemskie [ $\frac{m}{s^{2}}$]

H_k = 2720 [m p.p.t.]

$$\gamma_{w} = 1,16\lbrack\frac{g}{\text{cm}^{3}}\rbrack = 1160\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$$

$$g = 9,81\lbrack\ \frac{m}{s^{2}}\rbrack$$

P_Zl = 2720 • 1160 • 9, 81 = 30952, 512 [Pa]=305,478 [atm]

Obliczanie temperatury złożowej- T_zl

Wartość temperatury złozowej obliczamy za pomocą wzoru:

T_zl=t_sr+ H_k•grad.temp

T_zl - temperatura złożowa [K]

H_k - głębokość konturu woda-gaz [ m p.p.t ]

t_sr – temperatura średnia [°C]

grad temp.- gradient temperatury

H_k = 2720 [m p.p.t.]

t_sr = 8, 5

$$\text{grad}.temp = \frac{2,95 + n \bullet 0,02}{100}\ \frac{}{m}$$

$$\text{grad}.\text{temp} = \frac{2,95 + 0,02}{100}\ \frac{}{m} = 0,0297\ \frac{}{m}$$

T_zl = 8, 5 + 2720 • 0, 0297 = 89, 284 = 362,284 [K]

Obliczanie współczynnika ściśliwości gazu z i względnego ciężaru gazu – s:

Tabela ze składem gazu z obliczonymi sumami:

Składnik gazu	Ciężar cząsteczk.	Konc. molowa	Ciężar molowy	Tkr [K]	Pkr [atm]	Konc. Mol x Tkr	Konc. Mol x Pkr
CH4	16,042	0,9138	14,656	191,0	46,0	174,536	42,035
C2H6	30,068	0,01875	0,564	305,0	50	5,719	0,938
C3H8	44,094	0,01125	0,496	369,0	42,5	4,151	0,478
He	4,003	0,00335	0,013	5,2	2,3	0,017	0,008
N2	28,02	0,05285	1,479	126,0	34,4	-	-
			$$\sum_{}^{}{= 17,208}$$			$$\sum_{}^{}{= 184,423}$$	$$\sum_{}^{}{= 43,458}$$

T_pkr – temperatura pseudokrytyczna [K]

P_pkr – ciśnienie pseudokrytyczne

Suma ciężaru molowego: ∑₁= 17,208[g/mol]

T_pkr = ∑( Konc. Mol x T_kr)= 184,43 [K]

P_pkr = ∑ ( Konc. Mol x P_kr)= 43,47 [atm]

Obliczanie gęstości gazu (γ)

$$\mathbf{\gamma}_{\mathbf{g}}\mathbf{=}\frac{{\mathbf{\sum}\mathbf{c}}_{\mathbf{\text{mol}}}}{\mathbf{v}_{\mathbf{\text{mol}}}}\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{g}}{\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}} \right\rbrack$$

γ_g- gęstość gazu [g/dm³]

∑_cmol- suma ciężaru molowego gazu [g/mol]

V_mol- objętość jednego mola gazu [dm³/mol]

∑c_mol = 17, 212 [g/mol]

v_mol = 22, 414 [dm³/mol]

$\gamma_{g} = \frac{17,208\lbrack\frac{g}{\text{mol}}\rbrack}{22,414\lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{\text{mol}}\rbrack} = \ $0,767 g/dm³=0,767 g/l

Obliczanie gęstości względnej –s

$$\mathbf{s}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{g}}}{\mathbf{\gamma}_{\mathbf{p}}}$$

s- gęstość względna gazu

γ_g- gęstość gazu ziemnego[g/l]

γ_p- gęstość bezwzględna suchego powietrza[g/l]

γ_p=1,293 [g/dm³]=1,293[g/l]

γ_g = 0, 767[g/l]

$\mathbf{s}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{767}\mathbf{\lbrack}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{l}}\mathbf{\rbrack}}{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{293}\mathbf{\lbrack}\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{l}}\mathbf{\rbrack}}$=0,593

Obliczanie współczynnika ściśliwości gazu –z :

Obliczanie współczynnika ściśliwości mieszaniny węglowodorów- z_g

Z fig.2 Odczytujemy wartość współczynnika z_g, aby to zrobić musimy obliczyć wartości temperatury i ciśnienia pseudozredukowanego

Obliczanie Tr i P_r – temperatury i ciśnienia pseudozredukowanego

$$\mathbf{T}_{\mathbf{r}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{Z}\mathbf{l}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{\text{pkr}}}}$$

T_r- temperatura pseudozredukowana

T_zl - temperatura złożowa [K]

T_pkr- temperatura pseudokrytyczna [K]

$T_{r} = \frac{362,284\lbrack K\rbrack}{184,423\lbrack K\rbrack} =$ 1,964

z_g odczytane z wykresu=1,01

$$\mathbf{P}_{\mathbf{r}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{z}\mathbf{l}}}{\mathbf{P}_{\mathbf{\text{pkr}}}}$$

P_r- ciśnienie pseudozredukowane

P_zl - ciśnienie złożowe [atm]

P_pkr - ciśnienie pseudokrytyczne [atm]

$P_{r} = \frac{305,478\lbrack atm\rbrack}{43,458\lbrack atm\rbrack} =$7,029

Poprawka na zawartość azotu w gazie:

z=c_a•[z_a•y_a+(1−y_a)•z_g]

z- współczynnik ściśliwości gazu ziemnego

c_a- poprawka na zawartość azotu (z nomogramu) (fig. 5)

z_a- współczynnik ściśliwości azotu (fig. 2)

y_a-zawartość azotu w gazie

z_g-współczynnik ściśliwości mieszaniny węglowodorów, odczytany dla ciśnienia i temperatury pseudozredukowanej (fig. 1)

c_a=1,006

z_a=1,16

z_g=1,01

y_a=5,285 %=0,05285

z = 1, 006 • [1, 16 • 0, 05285 + (1 − 0, 05285)•1, 01]=1,024

Obliczanie współczynnika objętościowego B_g

$$\mathbf{B}_{\mathbf{g}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{o}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{o}}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{zl}}\mathbf{\bullet z}}{\mathbf{P}_{\mathbf{zl}}}$$

B_g- współczynnik objętościowy

P₀- ciśnienie w warunkach standardowych [atm]

T₀- temperatura w warunkach standardowych [K]

T_zl- temperatura złożowa [K]

P_zl- ciśnienie złożowe [atm]

z- współczynnik ściśliwości gazu

P₀ = 1 atm

T₀ = 0°C= 273,15 K

T_zł = 362,284[K]

P_zł = 305,478 [atm]

z = 1,024

$B_{g} = \frac{1 \bullet 362,284 \bullet 1,024}{273,15 \bullet 305,478}$=0,004446

Obliczanie zasobów geologicznych:

$$Q_{g} = \ \frac{F \bullet h_{\text{ef}} \bullet \phi_{\text{ef}} \bullet (1 - S_{w})}{B_{g}}$$

– zasoby geologiczne złoża E-1 [n m³]

F – powierzchnia złoża [m²] odpowiadająca w przybliżeniu powierzchni prostokąta

h_ef - $\frac{1}{2}$ maksymalnej miąższości strefy nasycenia określonej z przekroju geologicznego [m]

Φ_ef - średnia porowatość efektywna poziomu zbiornikowego

S_w - zawartość wody związanej przy K=160mD i krzywej litologicznej 5

B_g- współczynnik objętościowy

F= 780∙800= 624000 [m²]

h_ef = 140 [m]

Φ_ef = 10% - n0,2%=9,8%= 0,098

S_w = 22%= 0,22

B_g= 0,004446

$Q_{g} = \ \frac{624000 \bullet 140 \bullet 0,098 \bullet (1 - 0,22)}{0,00446}$= 1497264215 [n m³]

Opis złoża

Mapy i przekrój złoża wykonano w skali 1:10000. Jest to złoże typu masywowego o łącznej powierzchni 624000 [m²], występuje ono w stropie kompleksu spękanych, wczesno karbońskich piaskowców kwarcytowych o porowatości 9,8%, znajdujących się na podniesionym bloku tektonicznym. Zawartość wody związanej w porach poziomu zbiornikowego wynosi 22%. Kontur złoża woda-gaz znajduje się na głębokości 2720 [m p.p.t.]. Złoże ma temperaturę 362,284 [K] oraz ciśnienie 305,478 [atm]. Gęstość znajdującego się w nim gazu wynosi 0,767 [g/l]. Od północy, wschodu i zachodu piaskowce ograniczone są dyslokacjami wieku laramijskiego o nachyleniu około 80^o. Powierzchnia niezgodności kątowej zapada ku południowi pod kątek około 10^o. Od stropu występuje kompleks łupków i mułowców triasowych o miąższości 700[m], powyżej występują margle i wapienie jury o miąższości 600[m], następnie łupki i piaskowce kredy górnej o miąższości powyżej 900m, który jest ścięty powierzchnią erozyjną. Wyżej znajduje się pokrywa kenozoiczna, która ma 450m. Zawartość gazu w złożu: metan-91,380%, etan-1,875%, propan-1,125%, azot-5,285% oraz hel-0,335%. Przewód wiertniczy ma długość 3050m licząc od powierzchni terenu. Wieża wiertnicza zlokalizowana jest na wysokości 160 [m n.p.m.]. Całkowita zawartoś gazu ziemnego w złożu wynosi 1497264215[ n m³].

Spis załączników:

Załącznik nr.1 - Poprzeczny przekrój geologiczny przez złoże gazu ziemnego E-1

Załącznik nr.2 – Mapa strukturalna pułapki

Załącznik nr.3 – Mapa strukturalna złoża

Załącznik nr.4 – Mapa miąższości złoża

Załącznik nr.5 –Profil odwiertu

Załącznik nr.6 – Legenda

Załącznik nr.7 – Zależność wody związanej od przepuszczalności skały

Fig 1. – Współczynnik ściśliwości Z dla mieszaniny węglowodorów

Fig 2. – Współczynnik ściśliwości

Fig 5. – Współczynnik korekcyjny C_N2 na udział procentowy azotu