CALCULUL ELEMENTAR AL REZERVELOR DE GAZE

CALCULUL ELEMENTAR AL REZERVELOR DE GAZE

1. Clasificarea rezervelor de hidrocarburi

Definitii :

Zacamantul reprezinta o acumulare naturala de hidrocarburi, caracterizata, de regula, printr-un sistem unitar hidrodinamic, localizata in limitele unei structuri.

Zacamant comercial se considera acela pentru care s-a dovedit posibilitatea recuperarii hidrocarburilor in conditiile tehnice existente si economice stabilite. Notiunea se extinde si la acumulari naturale de hidrocarburi separate hidrodinamic, situate in limitele aceleiasi structuri, dar pentru care exploatarea este justificata din punct de vedere tehnic si economic numai pe ansamblu.

Resursa geologica de hidrocarburi reprezinta totalitatea cantitatilor sau volumelor de hidrocarburi din acumularile naturale descoperite si presupuse.

Rezerva de hidrocarburi reprezinta partea din resursa geologica estimata ca poate fi extrasa in conditii tehnice existente si a carei extractie este justificata din punct de vedere economic.

Evaluarea rezervelor se face prin studii intocmite pentru date de referinta.

Dupa gradul de certitudine ce li se poate atribui, rezervele pot fi clasificate in categoriile : dovedite, probabile, posibile.

Clasificarea rezervelor in categorii, dupa gradul de certitudine, si in grupe, dupa mecanismul si sursa de energie de dislocare a hidrocarburilor, subclasificari dupa alte criterii, cat si conditile tehnice de clasificare in categorii si grupe, respectiv continutul-cadru al studiilor de evaluare a resurselor geologice si a rezervelor se fac prin instructiuni tehnice elaborate de Agentia Nationala pentru Resurse Minerale.

Agentia Nationala pentru Resurse Minerale constituie fondul national de resurse geologice si de rezerve de hidrocarburi pe baza rezervelor confirmate, a miscarii anuale a resurselor geologice si a rezervelor prin lucrari efectuate, raportate de titularii acordurilor petroliere.

Modul de constituire si de urmarire a evolutiei fondului national de resurse geologice si rezerve de hidrocarburi, cat si raportare a datelor referitoare la evolutia fondului national de resurse geologice si rezerve de hidrocarburi se fac in conformitate cu instructiunile tehnice elaborate de Agentia Nationala pentru Resurse Minerale.

Datele oficiale privind fondul national de rezerve de hidrocarburi sunt cele inscrise in evidentele Agentiei Nationale pentru Resurse Minerale.

2. Calculul rezervelor de gaze naturale

Rezervele de gaze naturale se calculeaza de obicei prin doua metode :

metoda volumetrica ;

metoda bilantului material.

Utilizarea metodei vulumetrice necesita cunoasterea geometriei zacamantului si a unor parametrii fizici privind roca-magazin, titeiul si gazele naturale.

Folosirea metodei bilantului material este posibila numai in cazul cand se cunosc : regimul de zacamant, evolutia detelor de productie, respectiv cumulativele de gaze precum si variasia presiunii. Avand nevoie de date de productie, se intelege ca, prin aceasta metoda, calculul rezervelor devine posibil dupa o anumita perioada de exploatare. De obicei, prin metoda bilantului material se verifica rezervele calculate volumetric.

2.1. Metoda volumetrica

Utilizarea acestei metode volumetrice necesita cunoasterea geometriei zacamantului, a unor parametrii fizici privind mediul poros permeabil precum si a factorului de volum al gazelor.

Relatia de calcul specifica acestei metode este :

1

G = S h m (1 - s_ai) ---- (1)

b_gi

unde:G - resursa geologica;

S - suprafata productiva a zacamantului, m²;

h - grosimea efectiva a stratului productiv, m;

m - porozitatea mediului, %;

s_ai - saturatia in apa interstitiala, %

b_gi - factorul de volum al gazelor in conditii initiale de zacamant.

Factorul de volum al gazelor, b_gi, face  legatura  intre conditile din zacamant (in faza initiala) si cele de suprafata si este exprimat prin relatia :

V_gi

b_gi = ------- (2)

V_go

unde : V_gi - volumul fazei gazoase in conditii de zacamant ;

V_go - volumul unui metru cub al aceeasi faze gazoase in conditii de suprafata.

Aplicand legea gazelor reale pentru un mol de gaze, rezulta :

V_gi p_i = z_i R_u T_z (3)

V_go p_o = z_o R_u T_o (4)

Unde: p_i, p_o - presiunea gazelor in conditii initiale de zacamant, respectiv in conditii de suprafata;

z_i, z_o - factorul de abatere al gazelor in conditii de zacamant, respectiv in conditii de suprafata (z_o = 1 );

R_u - constanta universala a gazelor;

T_z, T_o - temperatura de zacamant, respectiv temperatura in conditii standard.

Cu aceste precizari, introducand (2) in (1) se obtine formula de calcul a resurselor de gaze prin metoda volumetrica sub urmatoarea forma:

P_i T_o

G = S h m (1 - s_ai) ---------- (5)

Z_i T_z p_o

Termenii din relatia (5) se determina dupa cum urmeaza :

suprafata productiva (S) rezulta din planimetrarea ariei corespunzatoare din harta structurala ;

grosimea efectiva a stratului (h) se stabileste utilizand diagrafia de carotaj electric;

volumul colectorului (zacamantului) rezultat din produsul S h este caracteristic pentru zacamintele de gaze stratiforme usor boltite, majoritare in Bazinul Transilvaniei ;

porozitatea (medie), (m) se determina in laborator in urma anlizarii carotelor mecanice sau din interpretarea cantitativa a investigatiilor geofizice executate in sonde ;

saturatia (medie) in apa interstitiala (s_ai) se determina prin metode specifice de laborator, in urma analizarii carotelor sau prin interpretarea cantitativa a diagrafiilor geofizice;

presiunea initiala (pi) si temperatura de zacamant (T_z) se masoara cu manometre si termometre de adancime ;

factorul de abatere (zi) se determina din diagrame specifice.

2.2. Metoda bilantului material

Ecuatia care sta la baza calcului de rezerve de gaze prin metoda bilantului material este o ecuatie volumica, utilizata in cadrul binecunoscutelor modele zerodimensionale :

V_i - V_e + V_s = V_t+Dt - V_t (6)

unde : V_i, V_e - volumul de gaze intrate respectiv iesite prin conturul zacamantului (aceste volume sunt egale cu 0) ;

V_s - volumul de gaze datorat surselor (sondelor) ;

V_t+Dt - volumul de gaze produs de zacamant la un moment dat (t+Dt) ;

V_t - volumul de gaze existent in zacamant la momentul initial (resursa de gaze).

Explicand termenii din relatia (5) si efectuand o succesiune de calcule se obtine urmatoarea relatie :

G_p p_m Z_i

G Z_m p_i

unde: G_p, G - reprezinta cantitatea de gaze produse, respectiv volumul resursei, m³;

p_m, p_i - valoarea presiunii medii corespunzatoare gazelor produse la intervalul de timp t+Dt, respectiv presiunea initiala a zacamantului (aceste valori sunt masurate cu manometre inregistratoare de adancime) ;

Z_m, Z_i - factori de abatere ai gazelor corespunzatoare presiunii p_m, respectiv p_i. 

Relatia (7) stabileste dependenta intre cantitatea de gaze produsa, resursa geologica si valorile de presiune corespunzatoare.

Stiind ca raportul intre gazele produse (G_p) si resursa de gaze (G) reprezinta factorul de recuperare ( r) relatia (7) devine :

p_m p_i

- r)    (8)

Z_m Z_i

Expresia (8) reprezinta o dependenta liniara a raportului p_m/Z_m functie de factorul de recuperare. Reprezentarea grafica a datelor de presiune si de productie sub forma p_m/Z_m = (G_p) permite in cazul obtinerii unei drepte, determinarea resursei geologice ca abscisa a punctului de intersectie a liniei drepte cu axa absciselor.

Relatiile (7) si (8) sunt specifice zacamintelor de gaze naturale al caror contur este impermeabil, deci producerea de gaze se face pe seama depresurizarii formatiunilor productive.

Ecuatia volumetrica data de relatia (6) sta la baza estimarii resursei geologice de gaze naturale pentru acele zacaminte a caror mecanism de producere a acestor hidrocarburi este influxul (impingerea) de apa de zacamant. Termenul care se modifica in acest caz este acela care defineste volumul de gaze existent in zacamant la timpul de exploatare t+Dt.

Explicand termenii din relatia (6) si tinand cont de specificatia de mai sus, dupa o succesiune de calcule se obtine expresia :

G_p p_m Z_i W_e

( 1 - --------) (9)

G Z_m p_i b_gi G

unde: We - volumul de apa intrat in zacamant;

b_gi - factorul de volum al gazelor pentru conditii initiale de zacamant.

Care este echivalenta cu expresia :

p_i G_p

- -----)

Z_i G

P_m

(10)

Z_m W_e

--------

b_gi G

Estimarea acceptabila a resursei de gaze este conditionata de determinarea cat mai precisa a lui W_e. Se precizeaza faptul ca deoarece W_e este o functie de timp, dependenta lui p_m/Z_m de G_p/G nu mai este liniara.