The gas mixing process in underground gas storages - the "Wierzchowice" UGS case

• Autorzy: Blicharski J. , Rybicki C.

Warianty tytułu

PL

Mieszanie się gazów w podziemnych magazynach gazu na przykładzie PMG Wierzchowice

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a problem of gas - gas mixing process in underground gas storages. Presented analytical model of mass transport for radial geometry of flow has been applied for the well zones of UGS Wierzchowice. The molecular diffusion coefficients and the dispersivities for individual wells were determined. Correlating results of nitrogen concentrations in withdrawn gas for initial five operating cycles has been obtained. On this basis a prognostic calculations for succeeding two cycles were made and a good agreement with measured data was achieved.

PL

W czasie podziemnego magazynowania gazu w wielu przypadkach skład gazu rodzimego różni się od składu gazu zatłaczanego. W takim przypadku może dochodzić do wymiany masy między oboma gazami zarówno w czasie zatłaczania jak i odbioru gazu co prowadzi do niekorzystnego oddziaływania tego procesu na skład wydobywanego gazu. Istotnym problemem w takich przypadkach jest umiejętność śledzenia frontu wzajemnego przemieszczania się obu gazów. Front ten może być traktowany jako kontur ostry lub kontur rozmyty. W większości przypadków lepsząjest analiza tego zjawiska przy przyjęciu konturu rozmytego. W czasie tego przemieszczania dochodzi do wymiany masy dzięki zjawiskom dyfuzji i dyspersji uzależnionych od własności gazów jak też charakteru ośrodka porowatego. W artykule prowadzone rozważania dotyczą problemu mieszania się gazów w podziemnym magazynie gazu Wierzchowice. W tym magazynie gaz rodzimy zawiera ok. 30% azotu, zaś gaz zatłaczany jest praktycznie czystym metanem. W procesie magazynowania dochodzi do niekorzystnego zjawiska wchodzenia azotu do odbieranego gazu tym samym obniżania jego własności kalorycznych i w konsekwencji do dyskwalifikacji tego gazu jako gazu wysoko metanowego. Istotnym jest możliwość opisu zjawiska mieszania się gazów jak też określenie jego skali jak też określenie wpływu na tempo zatłaczania i odbioru gazu. W artykule przedstawiono analizę zjawiska mieszania się gazów w podziemnych magazynach gazu. Przedstawione zostały wyniki uzyskane z zastosowania modelu analitycznego wymiany masy w zastosowaniu do podziemnego magazynu gazu Wierzchowice. Zostały określone wartości współczynników dyfuzji i dyspersji dla poszczególnych odwiertów na tym magazynie. Dokonano porównania obliczonych wartości koncentracji azotu w wydobywanym gazie z wartościami zmierzonymi w czasie pracy magazynu. Uzyskana zgodność wydaje się być wysoce zadowalająca. Na podstawie odtworzonej historii pracy PMG dokonano obliczeń prognozy pracy w dwóch kolejnych cyklach.

Słowa kluczowe

EN

gas mixing process; underground gas storage; diffusion; dispersion; adsorption; desorption

PL

mieszanie się gazów; podziemny magazyn gazu; dyfuzja; dyspersja; adsorpcja; desorpcja

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 53, no 1
• Strony: 53--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz, rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Blicharski J.

autor

Rybicki C.

• AGH University of Science and Technology, Drilling, Oils and Gas Faculty, Al. Mickiewicza 20, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Bear J., 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. Elsevier, New York-London-Amsterdam.
• Blicharski J., 2004. Influence of Reservoir and Technological Parameters on Composition of the Gas Produced During the Underground Gas Storage Process, PhD Thesis (in polish), Krakow.
• Dagan G., 1989. Flow and Transport in Porous Formations. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg.
• Greenkorn R.A., 1983. Flow Phenomena in Porous Media. Marcel Dekker Inc., New York.
• Hagoort J., Hoogstra R., 1999. Numerical Solution of the Material Balance Equations of Compartmented Gas Reservoirs. SPE 57655.
• Kreft A., 1983. Problemy modelowania matematycznego dyspersji hydrodynamicznej. Zeszyty Naukowe AGH, z. 61, Kraków.
• Newberg M.A., Foh S.E., 1988. Measurement of Longitudinal Dispersion Coefficient for Gas Flowing Through Porous Media, SPE 17731.
• Perkins T.K., Johnston O.C., 1963. A Review of Diffusion and Dispersion in Porous Media, SPEJ 480.
• Pickens J.F., Grisak G.E., 1981. Scale Dependent Dispersion in a Stratified Granular Aquifer. Water Resources Research Vol. 17, No. 3.
• Rybicki C., Blicharski J., 2003. Assessment of Near - Well Zone Demaging During Gas-Well Reconstruction Procedures, Archiwum Górnictwa 48, 1.
• Shenawi S.H., Howard W.E., Rowland B., Lara A.L., Zacarias M.C., Chavez G.M., 2000. Integrated Identification of Possible Compartmented Gas Reservoirs: A Case Study. SPE 59694.
• Siemek J., Stopa J., 1985. Displacing of the Boundary of Two Fluids in a Porous Medium. Mining Archives, vol. 30, i. 1, Krakow.
• Siemek J., Stopa J., Rybicki C., Blicharski J., Szott W., Dudek J., 1997. Przybliżone rozwiązania modeli matematycznych mieszania się gazów w podziemnych magazynach gazu i prognoza intensywności mieszania dla PMG Wierzchowice. Projekt celowy finansowany przez KBN pt.: "Technologie wytwarzania i eksploatacji podziemnego magazynu gazu Wierzchowice". Kraków-Krosno.
• Szott W., 2000. Simulation Studies of Gas-Gas Mixing Processes in Wierzchowice Underground Gas Storage Reservoir. 21st World Gas Conference, Nice.
• Tek M.R., 1987. Underground Storage of Natural Gas. Gulf Publishing Company, Huston.