автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Лабораторно-промысловое моделирование процессов внутрипластовой сероочистки природных газов

ПХЭДАРСШЬЬАЛ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗШМ АКАДЕМИЙ ИЕШ IV ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА

11а правах рукописи

0РА30В РЕДШ1ШТАД САХАТОШ

Уда. 622.279.23/41576.4)

ЛА^РАТОРШЧШ/ШЮВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ■ ШУТРЛШСГОВОЙ СЕРООЧИСТКИ ПРИРОДВШС ГАЗОВ

Специальность 05.15.06 - Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1692

ГОСУДАРСТЬИШАх! OPflüiA ОКТЯБРЬСКОЙ КВШЦШ И ОРДЕНА ТР/ДСШ'О

крлсьсго гьл шдйш шгл л кают п.м. гуь^лнл

На арабах рукописи

Ct/iGù: Рл^^-гАд Сд ДТОЬлЧ

УД1 622.£79.2:3/• (575.4)

,\,.;;ГЛ;Р0ЬАШ ИРСЦйССОЬ

л с^к/ь^х; шщдшх. глзов

!.;u:4',ív¡j'.bHo.:Tb 0¿.I5.(/- - Р?3!У.<>огка и эксплуатация нефтяпих

и газовых месторождений

д. Т 0 " ¿ í is Р А I

'•чс^срт.'Н)^:: на соигхпнне ученой степени кандидата тохническн:; наук

Москва - 1992

х^аос-а ыщознеиа в ХЪсударстаенпой г.:-.й»о«аа пафти к г&сл им. И.М.Губкина и Туркменском иг.учко-кесдадгшаз*дьскоы и щлояг-ном филиале Всесоюзного научко-всоледоЕато$ьского ¡шелл-ута при-родпих газов.

Научнкэ руководители:

Официальный 'оппоненты:

Ведущее предприятие:

Ьшдаа состоится

докюр технических каук

кандидат ч'е^пичеслих лг^ук Г ЛИ ПЛАНОВ

доктор техазчаоках па.ук, профессор С.К.ЗАКШ'ОБ

иаиди„аа' технических на.ук л. г.культу;

Сово -дабаджоа газопромис лоьое УДР&Х-ЛсЧШС Ли

уис- У,____1992 г. е /и чзз.

мин. па васедшши сцециадизаровщшого С'оьота К 053.27.08 при Государственной академии кбфтв и г«ла 1-м. И.М.Губкина по адресу: 117917, Ыосьаа, ГСЯ-Т, л^гли-чг:?. С?.

0 диииертаи„-;й можно ¿¿»йкпк.и^'м

•I «•• 14, Г .

. .¡ЪОЬ/.г. 1

/ СО'^С А .'г'

■■ ■ Ул.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Диссертг5-ионная работа посвящена экспериментальному исследованию процессов внутриплестовой сероочистки малосернистых природных газов. На основе данных лабораторных экспериментов исследованы основные физико-химические процессы, происходящие при движении сероводородсодержащих газов в физически активных пористых средах. Определены исходные данные для проектирования разработки месторождений природных газов с неуглеводородным компонентом при применении методов подземной сероочистки.

Актуальность темы. При разработке месторождений сероводородсодержащих газов промышленная сера является одним из важных продуктов производства. При этом, однако, большие затраты связаны с необходимостью использования коррозионно-стойкого оборудования,а также с наземной сероочисткой. Если концентрация сероводорода в природном газе мала, то извлечение серы из газа становится нерентабельным, а эксплуатационные расходы, связанные е наличием сероводорода в газе, остаются на выооком уроЕне. ,

В этих условиях перспективным становится метод разработки газовых месторождений с использованием подземной сероочистки.

Для достоверного прогнозирования показателей разработки в условиях сероочистки необходимо исследование основных процессов, происходящих при сероочистке, их влияния на показатели эффективности,, создание адекватных математических моделей.

Однако исследования физико-химических процессов'при подземной сероочистке в настояпцез время не образуют полный систематический комплекс, позволявший достоверно прогнозировать течение процесса в сложных геолого-физических условиях каждого конкретного месторождения. Так, в результате мног шоленных попыток объяснить условия формирования месторождений малое ернистых при- " 'родных газов было выделено большое количество химических и

'физико-химических механизмов подземной сероочистки. Существующие лабораторные исследования не дают систематического ответа на вопросы о реализуемости всех этих процессов реальных пластах. Опытно-промышленные эксперименты по подземной -сероочистке вследствие их непродолжительности и скудости информации такие не оставляют возможности для анализа. Известные математические модели процессов подземной сероочистки не получили экспериментального подтверждения. Бее это резко снижает достоверность проектировании процессов разработки газовых месторождений с - применением методов внутрипластовой сероочистки.

Поэтому задача лабораторно-промыслового моделирования процессов внутркпластовой сероочистки и исследования основных физико-химических процессов является важной и актуальной народно-хозяйственной задачей, имеющей большое теоретическое и прикладне • \ значение. Ота задача, и решена в диссертационной работе. '

Цель работы - исследовать влияние основных химических и физико-химических факторов на показатели процессов внутрипластовой сероочистки.

Основные задачи исследования:

- исследовать 'киисгспку хамнчесхих реакций ыезду сероводород-содержащим газом и породой, содержащей в своем состав« окисли железа (для условий реальной пористой среда);

- ошзеделкть степень неполноты участил- пог --,г:-г ; реакции (химическую ёмкость пласта);

исследовать особенность квсссоб.-.-е!чш;с арьцс^ьс о га»до фчльтрации;

- разработать телрпв ггркглгшпшогг* ^цсееоа фпльтрапии ч условия:: х?г;.::;чес\!ОЙ рсахсаи с $сриули£>&»»;ой з^иг*-риед подобий.

Но учи>; л _ но в и эн р. Проведено си;тема1,;г1:с:"ос г.сслс.чО^си;.,

^ассообмснных процессов и химических реакции з процессе вкутри-плаетопой сероочистки. Разработана теория приближенного моделирования и сформулированы основные критерии подобия. В рамках математической модели дано аналитическое описание стабилизированной зоны. На его сгнов-* разработаны методы определения кинетических констант по данным лабораторных экспериментов.

Методы исследования. При изучении химических и физкко-хкми-ческих механизмов подземной сероочистки бплн использованы методы лабораторного моделирования.

При разработке теории приближенного моделирования пронесся БнутрипластоьсЯ сероочистки были использованы элементы теории крупномасштабного и мелкомасштабного приближения,'а такие методы теории подобия. „ .

При исследовании стабилизированной зоны применены метод сращивания асимптотических разложений и методы качественной теории обыкновенных дифференциальных уравнений.

Достоверность полученных результатов определяется повторяе-моетьп результатов экспериментов, а также удовлетворительным совпадением данных лабораторного и математического моделирования.

Ислэяьзовсниве при лабораторном моделировании и расчетах математические "подели являются чсстккм случаем уравнений многофазной многокомпонентной фильтрации, гссторыг обескогшгг теоретически и экспериментально и ягляютея общепринятым;»..

Практическая ценность. 'Полученные в результате экспериментального исследования представления о процесс о внутряпластовой сероочистки и численное значение хкмтгсеской ёмкости пласта попользуются при проектировании разработка, месторождений малосернистых природных газов.

Разработанные методы приблкквнного моделирования и пяани- ^ .роввния эксперимента могут быть применит к широкому кругу вкс-

'периментов по вытеснению в условиях химических реакций.

Развитые в диссертации теоретические представления и методы расчета использованы при составлении "Уточненного проекта разработки Советабвдского месторождения" (1990г.).

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на:

- IX научно-практической конференции ТуркменНТО НГП лм.И.М. Губкина (октябрь 1989г., р.Ашхабад);

- заседаниях научного семинара кафедры Нефтегазовой и подземной гидромеханики МШГ им.И.М.Губкина (февраль 1990г.);

- заседании секции геологии и разработки газовых месторождений ТФ БНШГаза;

- международной конференции "Разработка газовых и газокон-денсатных месторождений" (Краснодар, 28 мая - с июня 1990г.)

Публикаияи. Результаты диссертационной работы опубликованы в 5 научных работах, в £ отчетах НИР.

Структура к объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов. Она содержит 114 страниц машинописного текота, 19 рисунков, ? таблиц. Список литературы содержит 59 С0ве10ких и 8 иностранных источников.

Автор выражает благодарность зав.кафедрой нефтегазовой и подземноП гидромеханики д.т.н. проф. К.С.Басниеву и своим научным руководителям д.т.н. П.Г.Бедриковецкому, к.т.н. Г.Наздвано-ву за постоянное внимание и помощь в работе. Автор благодарит дц.екторл ТФ ВЖИГазо доцента С.Й.Блтирива, оев.отделок разработки Р.Эселулаева, С.н.с. Е,Н,Дединец, с.н.с. Н.В.Аираменко, с.н.с. В.Д.Епишину за помощь,и сотрудничество в.работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАВОТН '

Во среяег-1и содгрг.итея обтяая характеристика ряботы, обоснован? её актуальность, поставлены иели и зал-пчи ксследовання.сфор-мулировэна ту-шея нтаигнв и приводится краткое содержание диссертации по 1'лрв.щ.

В первой гл^зе рассмотрены осьг.-гкыи ¡^.гиьо-хнмачзские механизмы о'-П'гт!*:; >1р;|родных гапоэ с кислыми компонентами р химически яитистгх природных пластах л апъ.ткз современного состояния теории р.гих процессов,

Работа по гсследсгатно прс-иеес.ся внутритекстовой очистки газор от кпсдетс гоупоиентсв условно моягно разбить ни три группы:

- качественно-? объяснение э^ектов очистки я выделение основных физико-химических мехьнпзмов на основе анализа геологических процессов формирования зслсжеЯ, миграции углеводородных газов с неуглеводородным компонентом (Г. И. Даурский, Н.В.Еалктов, Р.Б.Валитова, Л.А.Анисимов, В.С.Гончаров);

- лабораторные и опытко-прсмълдлеккые исследования процессов сероочистки (В.Х.Грккман, Г.Д.Хван, С.Н.Назаров, Ю.М.Орловекий, К.Языев, С.Ш.Батыров);

- математическое моделирование процессов внутрипластовсй очистки (К-.С.Еагниев, П.Г.Бедриковешгл?*, К.С.Мурадов, Г.А.Зотов, В.В.Жиров).

На основе стих исследований.был предложен нзбор технологических процессов внутрипластовой сероочистки (С.Н.Назаров, Б.Х. Гринман, Г.Д.Хван, М.С.Мурадов, Г.А..Амурский, С.Ш.Еятыров}.

В результате обобщения этих исследований выделяются следующие физико-химические механизш, определяющие процесс очистки: химические реакции сероводорода с окисью и с хисыэ железа породы; растворение сероводорода в воде;конвективная диффузия сероводорода в газе. Между сероводородом и окисью железа происходит ; '

одностадийная химическая реакция с образованием сульфида железа и воды:

FeO + HaS— FeS + M

Реакция между закисью железа и сероводородом происходит в две стадии. На перьой стадии образуется окись железа, вода и свободная сера:

Fea05 + h2S — 2Fe0 + ha0 + S

Интенсивность этих процессов определяется значениями стехио-метр;:чес.-.их коэффициентов химических реакций, характерными временам реакции, константой распределения сероводорода между газом и водой, коэффициентом кон.. ктивной диффузии. Однако перечисленные раг.еты не образует замкнутого цикла по систематическому изу-4Siivs) этих лроцессоа. дьсиеринег.гальны» работы недостаточны для обоснования математических моделей. В них отсутствуют критерии подобия и приближенного моделирования, что синасает их теоретический уровень.

Математические мелели опиолдот все ьыше перечисленные процессы. однако он:*, недостаточно обеспечены исходными данными для расчетов.

h-i с ¿нова комического .«нзлнза современного состояния теоретически* основ п<догкпой сероочистки ••формулируются основные ц«.! и задачи исследования.

'.у кт^гой глада рллтея гидродинамические оеиог.у процессов ■ внутрипл астмой очасл-ки природных газов -от .хислах компонентов.

¡Ьяная C-.JCTCKÜ. уравнений фильтрдции мяогокошоиентньк га-зол е : слог:<ях хкмкоэских реакций учитизаег г.!»:етг./у реакции, »«равновесность рьс^воронил сероводорода в вод«, диффузию ом-aoü...тов. Our. состоит из уравнения неразрывности газсьой фазы, уравнения неразрывности сероводорода в гаэоьоб ..фазе, уравнения баланса сероводорода в водо, угаекеь* л баланса №">го из окис-8

лов в породе.

ГЬлкая система уравнений содержит следуицие безразмерше комплексы:

Р т уу0Т< УУ0тг и/е -

ии' I 1 I ; ТГ' (1)

здесь - характерное время хим!гсвсккх реакций сероводорода с окислами кэдкза; индекс [я I относится к окиск железа, индекс Ь < к иопксп, характерное значение скорости

ф!!льтрации, 1/л - характерное ьреия растворения сероводорода п воде, Д - поефг':ц,:гнт конг'лстивной дч$$узии, - пористость, Ь - длина плас.^«.

Пр- оояыянй дл"нсс: пл.тг:-, стяЕепэречксл-^пгге комплексы пренебреги!» мала. Пря отсм а крупно? :-:евтабк'я1 приближении химической реакции в плдсте и распределений сероводорода по фаоаа происходит мгновенно, диффузия отсутствует.

В крупноткасатабкеи приближении химическая реакция происходит на фрсп-^я, перед тхторла распределение хощентраций окислов разно начальному " сороводород отсутствует. За фронтом отсутствует окислы гслеэа, распределение концентрации сероводорода определяется цаккеш о концентрации очищаемого газа.

Однако результат крупномасштабного приближения (К.С.Бас-пясз, П.Г.Есдрпксзоц;й:а) спрагсдливн для лле.етов с характерными размерами Ь пордцка сотш; я болзо мотров. Для лаборатор-!П.гх условий, когда длина пласта вшеет тдину порядка нескольких нэтров, иналогичш георкп ударных волн, в данной работе ¡щется решение типа структура разрыва, у. е. стаонлизированшй зоны.

Резение щется в виде бегуцей волны, скорость распространения которой совпадает со скоростью Б разрыва концентрации сероводорода /о с

ЛЬ. к +

г» 9

з м(1-т)тЗу| Сд Мр-т)//з -1 4

плотности

I ды, газа и породи, М , - молекулярные масс^ сероводо-

рода и окислов гнлгза, С0, Ср СЙ - начальные концентрации сероводорода и окислов железа, К - кэкстанта распределения, равная отнешента концентрации сероводорода в воде к в газа, уЗ - химическая елгсост« породы, раьнвл деле встулаю^зй и хшическув реакции порода.

При .явикени» сероводородсолермкдег'о гаэл ч^рьз хикзчасхя ах-тиыуп иприетую среду в ясбораторадс условиях фронт химической рескуив существенно раг>»НЕаг^Сй за счет дк<$$уэ>:и « к:и»ехн1.'и химических роак;у»;, Распространение воли концентраций происходит в виде бегущей водни с нестоящей окоростью и неизменным профилей. В ходе зцтесньни* по вычисляемой ширине стабийноятюьакноЙ сл\т.- определены интервалу допустшх скоростей и дай образцов для лабораторий: опытов.

Полученные формулы опксугг^т кепррывный переход концентрации сэтпьодороцс, ох закачиваемого значения за фронтом до нулевого аначгннз перед фронтом.

\1-> ет.-гм формулам несводимо обрабатывать дшише окспери-мектов по подземкой сероочистке.

Тту??Ьп г.-.ава посьящоьа разработки теории приближенного мо-делн^осьния процессов ЕиутрлпяасюЕОй сероочистки. Излагаются логические связи пъес' лаб^рг-.торниы и .'.¡атеыатичеекки ыоделирова-ниеы и процессами очистка в реальных пластах.

При боливпе размера; приро^нах пластов для списания процессов выполняется условие крупномасштабного приближения. Единственной ^сноиапояогичзской констактсК. входящей б модель,

Является химическая емкость р> . Г5сз остальные данные для расчетов процессов в крупномасштабном приближении определяются ка основе анализов фливдоя и кернов.

В лабораторных условиях .ч шсель входят тахке значения дис-сипатпгни? кокпясксос ( I ). Сеч могу? бить епределски по данным опытов вместе с величиной /Ь . Однако для корректности ео-

J

поставлзния экспериментальных данных: с даньыми расчетов стабилизированной аснн необходимо, чтобы рзяениэ полной сг*стс:«ы ¿'равнений, описывающей процесс сероочистки, реализовалось пря вытеснении, т.е. стабилизированная зона успела сформироваться па время ее движения по пласту. Критерием стого является следующее условие ;на длину стабилизированной зоны А :

-4- в 3 + 5 &

полученные условия позволяет забрать длину образца и ско-росгя вытеснения такими, чтобы длина осны смеси была минимальна.

Из аналитического описания регчния полной системы уравнений находится выражение дл.ч длин стабилизированной зоны Ь () в случаях бсльзих и малкя окоростей. Так, для случая одностадийной реакции —о выраже-чо находится явно:

Б3 = (1-5й)с°|сус02(м2с;/м1с;-з)е]

На плоскости ( Ь , И/ ) строится область, удовлетворяющая кесаззнству: Г

Щ»3

Из гнозества точек, удовлетворял^« этому неравенству, выбирается точка с "мкнкислькни значением Ь . Полученные значения Ь и \Л/ обеспечигзст формирование стабилизированной зона в хода эксперимента при минимальной длине образца.

И

-1

В ходе экспериментов по вытеснению газа газом в условиях химической реакции измеряется динамика концентрации сероводорода на выходе из модели. После эксперимента из условий баланса массы прореегировавзего сероводорода определяется химическая емкость яоро.пы уг . Из условия совпадения экспариментальклс и теоретических полученных путем численного решения полней системы уравнений) значений концентрации сероводорода на выходе из модели можно определить времена релаксации "С1 , а также коэффициент диффузии 1> .

Полученные данные подставляются в модели крупномасштабного приближения, моделирующего процесс разработки в двух- или трехмерной постановке.

^ В четвертой главе разработана методика проведения экспериментов по исследования массоперекоса сороводородсодер;лкдих природных гаоов в химически активной пористой среде.

В работе проведены две серии экспериментов. В первой серии моделируется процесс сероочистки в отсутствие фильтрации, а во второй - при фильтрации.^

При подготовке модели пласта производили вертикальную набивку толстостенных колот: размельченный керном Шатяыкского горизонта Советабадского месторождения. Размер зерен 0,014 мм, содержание закиси железа равно 0,43 г 0,7355 массовых. Модель насыщали подой снизу вверх; Для создания остаточной водонасы-щенности затем модель продували инертным газом. После этого определяли коэффициенты пористости и проницаемости.

Описание лабораторной установки. При лабораторных исследованиях по прокачке сероводородсодер&ащего газа через железосодержащие породы необходимо,чтобы процессы, протекг -дие в газовой и заводненой зонах модельного и реального пласттв, были подобны. Только при выполнении это. у требования результаты опы-12

,тов могут иметь теоретическую и пгг.'ктическую ценность. Полное подобие u с тур них процессов достигается гтри обеспечении не мололи условий геометрического, кинематического, динамического, теп-о-вого и химического подобий.

Для постановки в лабораторных условиях экспериментов с учетом условий подобия необходимо знать характеристики процесса и составить систему определяющих критериев подобия. Анализ результатов исследований по моделированию процессов внутриплзстопой сероочистки природа»« газов показывает, что применительно к условиям пласта являгтся важными следующие кпитепии подобия: ^ с д M(Vm)/ys м6-т)/7°5

./V ^ ' ■ ' тм2-л тм.л

Моделирование процесса внутриплзстовой сероочистки природных газов является достаточно сложным и требует проведения опытов на моделях пласта»

Эксперименты проводились на линейных моделях пласта, представляющих собой стальные толстостенные колонны длиной порядка I м и 5,58 м и внутренним диаметром соответственно ¿0 и £5 мм. В качестве пористой среды применялись размельченные керны с размером зерен до 0,014 мм, отобранные из Шатлыкекого горизонта Созетабздского месторождения.

Пористую среду заполняли при вертикальном положении порциями с утрамбовкой ударами тяжелой штанги и молотка. Модель насыщали водой снизу вверх с последующей прокачкой через пласт до 4-5 объемов модели» Для создания начальной водонасыценности модель длительное время продували инеотным газом. Затем определяли параметры пористой среды. Коэффициент асбольтной проницаемости ?.wсряди по гслив. Коэффициент абсолютной пористости определял;: при помоги мотеля падения давления и дополнительно кснтро-т. зевали по весу загруженного з коло-my песка.

В опытах были использованы лесть уоделе. пласта длиной

порядка I ы и один пласт длиной 5,58 и.

Опыты проводились на месторождениях Саман-Теге и Согетабац, содержание сероводорода в продув ;::и которых соответственно равно г,% об. и 0,23£ об.

Перо* подключением моделей к скважине колонну в точение 5-6 часов вакуумнровгли через верхняя и нижний фланцы.

Под давление Р я 20,0 Ша в образец с закрытым концом подавали сгрэводородсо церкащий газ до момента выравнивания давления на двух концах образца. Это продолжалось в течение 1-2 минут.После »того с интервалом 10-30 минут производил:^ отборы проб газа из входного конца с определением содержания сероводорода. Затем строятся графики уменьшения концентрации сероводорода во -времени.

Полное время нейтрализации в различашвс опытах меняется в широких пределах от I часа до нескольких суток.

Отметим, что до начала химической очистки керн Советабадского месторождения, по данным анализа, содержал только окись железа. После опыта, в ходе которого концентрация сероводорода вьш/а на не нулевое значение, а окгг.ь железа в реагирующем слое истомилась, вещество пористой среды вновь было подвергнуто анализу. Оказаяось, что в пористой среде осталось значительное количество окиси кедеза, что свидетельствует о неполном реагировании , породы. Кро;.<е того, в пороце было обнаружено некоторое количество закиси аелеза, что пох, ->ержцает двухстацийный механизм химической реакции.

В ряде опытов кривая изменения концентрация выходит г- нуль, в ряде случаев'- на постоянное значение. Это объясняется соотно- -шением количеств окиси железа в породе и сероводорода в газе. В первом случае'окиси железа^нейтрализуют весь сероводород в газе, во втором случае все .железо.расходуется на нейтрализация и сероводородный газ остается. .

'14 - • -■• .''.'-'' .

опыты свидетельствуют о том, что п "Дснасьгцен-> ной пористой среде, в коллекторах которой находится окись железа, происходит нейтрализация сероводорода.

В результате опытов по химической очистке в отсутствие фильтрации определяются характерные времена химических реакций сероводорода с окисью и закисью железа. Делается это на основе сравнения данных экспериментов с решением системы трех обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих кинетики двухстадийной химической реакции сероводорода с закисью железа с образованием окиси железа в качестве промежуточного продукта.

Вторая серия опытов состояла в.прокачке сероводородсодержа-шего природного газа через модель пласта, з составе коллектора которого находятся окислы железе. Нэйивка модели, насыщение водой и продувка инертным газом для создания начальной водонасыщен-ности проводятся также, как и в опытах без фильтрации.

При прокачке сероводородсодеряащего газа измеряется концентрация сероводорода на выходе, а т~кже перепад давления и объемней расход пропущенного газа через модель пласта.-

Еыло проведено 15 опытов на моделях с длинами 0,96*1,1 м и 5,58 •"на"ен!"* концентрации на выходе во всех опытах некоторое время от начала закачки сероводородсодержащэго газа равны нулю, а яетем монотонно Еозрзстапт до закачиваемого значения, после чего концентрация не меняется. На первой стадии из выходного се"онигг поступает вытесненный ичертный газ в течение времени,равного времени фильтрации через модель. Однако, продол* гельное время после этого сероводород на выходе из пласта отсутствует, выходи? метан, полностью очггпеннмй от сероводорода. На промежуточной стадии очистка неполная. Длина переходной зоны определяется диффузией сероводорода з потоке и кинетикой обеих

химических реакций. На заключительной стадии химическая емкость

15 .

'пористой среда истоще :а, концентрация сероводор на закачиваемому значению.

Результаты опытов по прокачу подтверждают основные выводы о полкой химической очистке, кинетики химических резктг/й и влиянии начальной водонасыщеннссти на процесс очистки, сделанные по данным опытов без фильтрации.

Б следующей серии опытов исследуется влияние величины водо-насыщенности на химическую ёмкость породы и интенсивность химических реакшй. В ряде описанных выше опытов по фильтрепии значение концентрации на выходе из модели не успевало восстанавливаться до закачиваемого значения, поскольку в модель пласта прорывалась пластовая водя из скважины. С момента появления воды на выходе "з пласта концентрация сероводорода резко падала, через некоторое время при возрастании концентрации сероводорода восстанавливалось первоначальное значение. Эффект уменьшения концентрации сероводорода при появлении воды объясняется влиянием водонасьптенности на химическую ёмкость пласта. Как известно, через сухие желтоеодержащие п-асты сероводород проходит не вступая в химическую реакцию. Как показали проведенные эксперименты, реакция происходит в присутствии остаточной вода. Вода является' катализатором химической реакции. При увеличении водонасьгщенное-ти возрастает смоченная поверхность пористой среды и химическая ёмкость пласта увелич:лается.' Для количественного исследовании , влияния водонасьпценностй. на хь'кглчгокуи ёмкость прокачка проводилась через модели пласта длиной I и о разними начальными •>одон'.сыщенносип1и» •,:..' ...л-,: , • • ■ ■ • ' Опыты проводились непосредственно на устье газовых екваяин и газосборном пункте. . .. •

В пятсД главе дан анализ результатов экспериментов по подземной сероочистке. '16 '..'•■"'

По данным экспериментов в отсутствии фильтраций определяется химическая емкость пористой среды и характерные времена химических реакций. Для этого используются точные решения системы трех обыкновенных дифференциальных уравнений, линейно описывающих кинетику двухстадийной химической реакции. Если в результате реакции нейтрализуется все железа в породе, то по данным отбора проб определяется коэффициент химичес-.ой активности. Для этого составляется материальный баланс сероводорода и окислов до и посла химической реакции. Характерные времена химических реакций определяются из условия совпадения выходной кривой, полученной кз экспериментов,и расчетным путем.

Величины характерных времен химической емкости и коэффициента диффузии определяются по данным прокачки сероводородсодер-загего газа через модели пласта. При атом длины пластов и скорости фильтрации вибираят такими, чтобы переходная зона укладывалась по длине пласта в несколько' раз. ;

Для определения от:« констант юпольэуются описанные гмпе точные решения задачи.по структуре скачка концентрации. Величина :от*.ической сикости определяется по количеству нейтрализованного серогюдоро .. Яопста та химических реакций определяется из условий со-тпдцсния зкспор;:хситз.?ьшх п расчетных данных.

В и з о д ы

I. На основе скспериментглоных исследований подтверждены

• гхг-.'огтч положения гнзредулп^и^зскоц теории внутрипла^ г о во й сгр?о"г:с?:ш ;; развиты модолы-гыо представления об основных физн-хрЧга-ичвских процессах, прохс'-одда.« з пористо-" среде при очм-е«роьодородсосо^^г;его газа.

2. На основе точных решений задач фильтрация, олксыьаю-

о

цке процессы искусственной и естественной подземной сер чистка,

17 '

'проведен качественны!", анализ результатов экспериментальных исследований.

0. Разработаны методы интерпретации результатов экспериментальных донных по внутрипластовой сероочистке. Развит нелокальный метод определения поля химической ёмкости пласта по данным экспериментов.

4. Разработана теория подобия и планирования эксперимента при лабораторном моделировании процессов естественной и искусственной подземной сероочистки. Предложены метода определения химической ёмкости породы, характерных времен химических реакций по данным лабораторнл-промыслоЕых экспериментов.

5. Установлено, что химическая реакпия сероводорода с окисью железа протекает в несколько раз быстрее, чем о закисью и увеличение химической ёмкости пород при повышенной водонасышеннос-ти.

6. На основании результатов экспериментальных исследований разработана математическая модель процессов'подземной сероочистки и скорости фронте химической реакции» которые использованы при прогнозировании показателей разработки малосернистых месторождений Восточной Туркмении.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛБДУЩИЕ РАБОТЫ:.

1. Басниев К.С., Мурадов М.С., Оразов P.C. Определение изменения содержания сероводорогм в составе газа, пропущенного через железосодержащиепороды. /Дез,докл.научно-практ.конф. И НПО "СоЕЗгаэтехнология". "Рациональная.разработка газоконденсат-ных месторождения, 'пути повышения коэффициента газоотдачи",--Ашхабад, 1989. : ' "

2. Бедриковецкий П.Г., Дединец E.H.Назджанов Г., Оразов Р. •18 ' '■":•::■■"'. ' "

•Ло5ора?оршз теоретические исследования процесса нопэе»ной сс|я-.очйс1Ш1. //Тез.докл.научно-практ.кон,'f>. Т£ НПО "Союагвзтехно-догия". 'Т(«циимяяьпая разработка газоконденсатныл. мееторо«-деннй, пути погашения коэффициента гшзоотдачи".-Аякабад, 1909.

3. Бзц.-.рои С.Ш., Дздннец E.H., Оразов P.C. кел'комасптабное ог/мяыа ден;.«!1ия сероводородсоцеркачего газа в химически активной среде. //Разработка газоконденсатних месторождений: Докл. шездунар.кочф. 29 кая-2 июня 1990г.-Краснодар, 1990,-с.215-279.

4. Оразов P.C. О регенерации химической активности желеэо-содераацей пористой среды. //ТуркменКШМ. Сер.Горное цело-1991-}> 32.—:- с.

Б. Оразов P.C. Лабораторно-промысловое моделирование процессов внутрипластовой сероочистки природных газов. //Тез.докл. научно-практ. конф-. TS П1Ю "Союэгазтехнология" "Проблемы восполнения газоцобичи и обеспечения ГХК Туркменской ССР"-Ашхабад, 1991.

.'"'А / f