авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Развитие технологий мониторинга за объектом подземного хранения газа (на примере центрального пхг)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ЗУБАРЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

Развитие технологий мониторинга за объектом подземного хранения газа

(На примере Центрального ПХГ)

Специальность 25.00.16. - Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ухта 2010

Работа выполнена на кафедре Геофизических методов, геоинформационных технологий и систем Ухтинского государственного технического университета.

Научный руководитель: Кандидат геолого-минералогических наук, доцент Василий Александрович Зыков
Официальные оппоненты: Доктор технических наук Николай Васильевич Долгушин Кандидат геолого-минералогических наук Аркадий Арменович Енгибарян
Ведущее предприятие: ООО «Газпром геофизика»

Защита диссертации состоится 22 апреля 2010г. в 10.00, в большой физической аудитории на заседании диссертационного совета Д 212.291.01 при Ухтинском государственном техническом университете по адресу 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного технического университета.

Автореферат размещен на сайте УГТУ http://ugtu.net в разделе «Диссертационный совет»

Автореферат разослан « » 2010г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Уляшева Н.М.

кандидат технических наук,

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Подземные хранилища газа (ПХГ), создаваемые в водоносных пластах, являются специфическими объектами, существенно отличающимися от природных промышленных скоплений газа, как по условиям формирования залежи, так и по срокам и характеру эксплуатации. Особенности процесса создания и эксплуатации ПХГ в таких структурах проявляются в больших скоростях перемещения фронта вытеснения, неустойчивости положения газо-водяного контакта, цикличности, связанной с чередованием периодов закачек и отбора газа, изменениями давления и температуры и, наконец, с наличием зоны совместной фильтрации воды и газа, влияние которой на процессы обводнения и состояния прискважинной зоны может оказаться существенным. Поэтому информационное обеспечение по петрофизическим и фильтрационным свойствам является важной многоплановой задачей.

Повышение точности и детальности изучения геологических объектов подземного хранения газа в водоносных структурах, оценки объемов газа является актуальной проблемой разведки и циклической эксплуатации ПХГ. Особо важную роль при решении этой проблемы имеют методы и методики, позволяющие оценить литологические, петрофизические и фильтрационно-емкостные свойства и текущую газонасыщенность сложнопостроенных терригенных коллекторов.

Активное изучение рассматриваемого района приходится на 50-70 годы прошлого века. В это время были открыты водоносные структуры в Окско-Цнинском мегавале, приуроченные к терригенным отложениям среднего девона. С целью регулирования суточной неравномерности газопотребления Россиии и ближнего зарубежья были созданы Калужское, Щелковское, Касимовское, Гатчинское и др. подземные хранилища газа. С середины 80 годов до настоящего времени доля ПХГ в водоносных структурах неуклонно растет. При этом выявленные в процессе геологоразведочных работ структуры в большинстве случаев приурочены к сложнопостроенным терригенным коллекторам с неоднородной глинистостью, малыми толщинами и, как правило, со значительными изменениями фильтрационно-емкостных свойств, что неизбежно приводит к снижению информативности геофизических исследований и суточной производительности скважин.

В условиях перехода к рыночным отношениям, из-за негативных явлений, связанных с преобразованием ОАО «Газпром», практически исчез системный подход к геологическому изучению таких объектов. Важнейшими из них являются оценка герметичности газоупорных горизонтов, определение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и литологических особенностей аккумулирующих пластов. Спецификой ПХГ в водоносных пластах является изменение во времени ФЕС, влияющее на технологические режимы эксплуатации, что требует специального изучения.

Подземные хранилища газа в водоносных терригенных коллекторах, по сути происходящих процессов, являются сложными системами, поведение которых обуславливается в процессе эксплуатации воздействием внешних и внутренних факторов. В технологической системе ПХГ используется значительный фонд эксплуатационных скважин, в результате циклических закачек и отбора газа происходит разнонаправленное движение газо-водяного контакта (ГВК), значительные колебания давления и температуры. Воздействие этих факторов также приводит к изменению фильтрационно-емкостных свойств.

Одним из факторов, которые могут повысить суточную производительность, надежность и достоверность ГИС, является учет компонентного состава горных пород и пластового флюида при комплексной интерпретации данных ГИС. Неучет компонентного состава пород-коллекторов, их прочностных свойств приводит к значительным погрешностям при определении коллекторских свойств и неверной оценке, а иногда и к пропуску флюидовмещающих интервалов.

В работе предложены современные приемы и подходы к созданию литологической, петрофизической и интерпретационной модели данных ГИС с учетом технологий моделирования и кроссплотинга, которые включают современные принципы и новые технологии применительно к сложнопостроенным терригенным коллекторам. Методические приемы интерпретации данных ГИС на основе кроссплотинга, обеспечивают высокую точность и достоверность определения фильтрационно-емкостных свойств.

Целью диссертационной работы является повышение точности и детальности литологических, петрофизических и интерпретационных моделей коллекторов и флюидоупоров, достоверности подсчета запасов газа и создание на этой основе комплекса методов литолого-петрофизических исследований, необходимых для определения условий формирования коллекторов с высокими ФЕС, оценки герметичности глинистых пород-покрышек и выяснения причин влияющих на формирование макро- и микро неоднородностей пластов коллекторов при создании газохранилищ в водоносных пластах за счет углубленной обработки параметров акустического, радиоактивного, электрического каротажа и петрофизических исследований керна.

Основные задачи исследований

1. Усовершенствование технологии и методики классификации коллекторов на основе литологического анализа кернового материала и глинистости.

2. Оценка прочностных характеристик глинистой покрышки и пород-коллекторов.

3. Разработка алгоритма для выделения в разрезах скважин пластов коллекторов с активными, малоактивными и пассивными запасами газа. Дифференцированный подсчет запасов газа объемным методом.

4. Построение модели природного резервуара щигровских отложений с учетом фильтрационно-емкостной неоднородности.

Основные защищаемые положения

1. Технология оценки порового пространства терригенных коллекторов по их гранулометрическому и литологическому составу позволяет выделить основные литотипы пород, слагающих разрез и более точно построить петрофизические зависимости для них.

2. Технология оценки фильтрационно-емкостных свойств подземных хранилищ газа на основе расчетов коэффициента вытеснения воды газом и приведенных эффективных мощностей позволяет достоверно оценить полезный объем хранилища.

3. Технология определения текущих запасов газа с учетом неоднородности пласта-коллектора позволяет оценивать насыщенности с коэффициентом газонасыщения менее 20% и расходится с учетными данными не более чем на 2%.

Научная новизна

  1. Впервые проведена типизация пород-коллекторов Центрального ПХГ среднедевонского возраста по структуре порового пространства и ФЕС с учетом данных петрофизических исследований кернового материала.
  2. Оценена геологическая неоднородность продуктивного разреза, обуславливающая процессы фильтрации флюидов. Уточнены петрофизические зависимости между емкостными и фильтрационными свойствами по отдельным пачкам Центрального ПХГ.
  3. На основе данных мониторинга циклической эксплуатации и дифференциации разреза среднедевонских отложений выделены участки распространения коллекторов с повышенными фильтрационными свойствами, и в наибольшей степени, эксплуатируемые в настоящее время и тем самым подверженные наибольшему разрушению.

Практическая значимость

  1. В результате дифференциации разреза по структуре порового пространства и ФЕС созданы технологии эффективной эксплуатации газового хранилища.
  2. Проведено распределение запасов газа хранилища в зависимости от типа коллекторов.
  3. Разработаны рекомендации по оптимизации системных геофизических исследований при циклической эксплуатации газового хранилища, в том числе при пиковых нагрузках.

Внедрение результатов работы

Результаты использованы при оперативной оценке объемов закаченного газа в пласт, расчетах суточной производительности скважин, интерпретации данных ГИС, составление режимов эксплуатации подземных хранилищ.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях:

Севергеоэкотех, Ухтинский государственный технический университет Ухта, 2004;

32 Международный геологический конгресс, Флоренция, Италия, 20-28 августа 2004г;

23 мировой газовый конгресс, Амстердам, Нидерланды, 5-9 июня 2006г;

35 международный семинар им. Д.Г. Успенского, Ухтинский государственный технический университет, Ухта, 29 января – 3 февраля 2008г.

Публикации

Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, из них четыре в изданиях, включенных в список ВАК.

Структура и объемы работы.

Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, содержит 139 страниц текста, в том числе: 6 таблиц, 56 рисунков, 137 наименований списка литературы.

В основу диссертационной работы положены результаты исследований, выполненных автором в период обучения в аспирантуре в Ухтинском государственном техническом университете и во время работы в филиале ООО «Газпром ВНИИГАЗ» - «СеверНИПИгаз» в 2000-2010 годах.

В процессе работы над диссертацией автор опирался на работы известных российских и зарубежных специалистов в области создания и эксплуатации подземных хранилищ газа, геофизики и промысловой геологии: Бузинова С.Н., Катца Д.Л., Коротаева Ю.П., Левыкина Е.В., Лурье М.В., Хейна А.Л., Чарного И.А., Хана С.А., Фоменко В,Г, Пантелеева Г.Ф., Жардецского А.В., Варягова С.А., Беленко С.В., Григорьева А.В., Гусева Э.Л., Зубарева А.П., Каменского В.В. и др.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю к.г.-м.н. профессору В.А. Зыкову, д.ф.-м.н. профессору А.И. Кобрунову, всему профессорско-преподавательскому составу кафедры ГМИС, к.г.-м.н. О.Г. Семенову, к.т.н. А.В. Чугунову, к.г.-м.н. В.Н. Данилову, к.т.н. Е.М. Гурленову за ценные советы и поддержку, И.Д. Сотникову, А.Н. Малеву за предоставление данных и помощь при сборе необходимых материалов, д.г.-м.н, профессору Ф.Г. Фоменко, д.г.-м.н., профессору Е.Г. Журавлеву, к.т.н. И. Щербицкис (ОАО «Латвияс-газе»), В.Н. Абрамову, М.А. Шабакову, за ценные консультации и помощь при выполнении работ по теме диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены актуальность темы диссертации, цель и задачи работы, охарактеризованы ее научное и практическое значение.

В первой главе изложены краткая история создания ПХГ в водоносных структурах, физико-географический очерк Центрального ПХГ, его стратиграфия и тектоника, а также принятая модель геологического строения.

Теоретические основы создания ПХГ в пористых пластах были изложены в работах Бузинова С.Н., Катца Д.Л., Коротаева Ю.П., Левыкина Е.В., Лурье М.В., Хейна А.Л., Чарного И.А., Ширковского А.И. и многих других [1, 17, 62, 66, 77, 129, 130, 133, 134 и др.].

Созданию и эксплуатации ПХГ в пористых пластах посвящены работы Бузинова С.Н., Быкова И.Н., Войцицкого В.П., Лобановой А.Н., Хана С.А., Пантелеева Г.Ф., Жардецского А.В., Варягова С.А., Беленко С.В., Григорьева А.В., Гусева Э.Л., Зубарева А.П., Каменского В.В.,, Киселева А.И., Ковалева А.Л., Крапивиной Г.С., Левыкина Е.В., Лурье М.В., Резника Б.А., Семенова О.Г., Солдаткина Г.И., Толкушина Г.Ф., Трегуба С.И., Чарного И.А., Шеберстова Е.В. и многих других.

Для создания подземного газохранилища в водоносном пласте необходим природный резервуар, содержащий пласт-коллектор и надежную покрышку. При выборе природного резервуара под Центральное ПХГ были выбраны щигровские сложнопостроенные терригенные отложения.

Впервые требования к геологическим критериям выбора объектов под ПХГ были сформулированы Левыкиным Е.В., Грачевой О.Н. и Семеновым О.Г. Основу изученности данных отложений составляли материалы, полученные структурным бурением и геофизическим исследованиями скважин. В настоящее время не существует единой системы изучения влияния геологических факторов на создание и эксплуатацию подземных газохранилищ. Геологическое строение объекта хранения учитывается на каждом объекте в зависимости от его сложности, которая определяется литологическими и тектоническими условиями. Данная работа, также затрагивает только часть проблем, связанных с оценкой геологической, петрофизической и интерпретационной модели строения объектов на разных стадиях создания и эксплуатации ПХГ, однако выводы сделанные в работе, применимы для многих хранилищ созданных в пористых водоносных пластах.

Основы методологии поиска структур и геологического обоснования создания ПХГ в водоносных пластах были разработаны в середине прошлого века, с началом развития подземного хранения газа в нашей стране. В это время были заложены основы проведения геолого-поисковых работ и технологии разведки водоносных пластов для создания ПХГ.

При создании ПХГ в истощенных газовых месторождениях, и особенно в водоносных пластах, даже при высоких фильтрационно-емкостных свойствах коллектора характеризуются значительной неоднородностью, как по площади, так и по разрезу. Методы изучения этих неоднородностей и их влияния на фильтрационо-емкостные свойства, технологии создания и эксплуатации газохранилищ рассматривались многими исследователями, как с геологической, так и технологической точек зрения, но все они сводились в основном к решению задачи построения геологической, литологической модели природного резервуара.

Наиболее полно, на наш взгляд, системный подход к построению геологических моделей залежей, представлен в работе коллектива авторов: В.Г. Фоменко, С.А. Хан, Г.Н. Рубан, С.А. Варягов, Жардецский А.В, Зубарев А.П., Гарайшин А.С,, Шулькова Л.А, Лобанова А.Н. и др.

Геологическая модель залежи подразумевает установление и описание ее внутренней структуры и дифференциации запасов по качеству коллектора на основе системного подхода, с той степенью детальности, которая необходима для совершенствования разведки, проектирования, анализа и эффективности разработки месторождений или ПХГ.

Во второй главе представлены результаты петрофизических исследований керна (зависимости типа «Керн-Керн», «Керн-ГИС» экспериментальные исследования по воздействию переменного давления на пласт).

При проведении петрофизических исследований были проведены оценка фракционного состава, построены зависимости типа «Керн-керн», оценка прочностных свойств коллекторов и флюидоупоров.

Изучаемые отложения щигровского горизонта Центрального ПХГ фациально представлены терригенным комплексом, в котором различаются следующие литотипы: пески, песчаники, алевриты, алевролиты и глины.

По результатам исследования фракционного состава терригенных пород щигровского горизонта видно, что в изучаемом разрезе преобладает алевритовая фракция. Средние значения пористости и проницаемости песчаников и алевролитов, соответственно, составляют 24%, 624 мД и 20,5%, 493 мД. Среднее значение пористости глин щигровского горизонта равно 15%. Распределение содержания глинистой составляющей в глинах щигровского горизонта позволило определить среднее значение глинистости глин, равное 62%.

Для характеристики геологического разреза продуктивного горизонта хранилища и получения связей типа «керн-керн», «керн-ГИС» между коллекторскими, минералогическими и физическими характеристиками пород, были проведены исследования керна резервуара Центрального ПХГ. По результатам исследований были получены следующие зависимости.

Сопоставление фильтрационных (абсолютной проницаемости – Кпр) и емкостных (пористости – Кп, остаточной водонасыщенности Кво) свойств исследуемых пород. По правилам математической статистики двухмерной зависимости между рассматриваемыми параметрами не наблюдается даже в полулогарифмическом масштабе, поскольку при средней величине Кп=0,2д.е. абсолютная проницаемость может соответствовать трем классам (по А. Ханину). Полученный набор точек ограничен линиями Кпр= снизу и Кпр= сверху.

Для практического применения необходимо найти многомерную (по крайней мере – трехмерную) зависимость, предварительно проведя группирование исходных данных (например – по величине остаточной водонасыщенности для Кво=00,2; 0,20,4; 0,40,6; 0,60,8; 0,81). То есть, необходимо найти связь Кпр=f(Кп,Кво). Возможности для этого есть, поскольку между Кпр и Кво наблюдается достаточно тесная гиперболическая зависимость, которую можно описать следующим выражением – Кво = 0,049+36,05/Кпр.

Для определения емкости коллектора, которая может быть заполнена подвижными пластовыми флюидами, служит величина эффективной пористости Кп.эф=Кп·(1-Кво). Для рассматриваемых отложений наблюдается достаточно тесная гиперболическая связь Кп.эф= f(Кп), которая позволяет установить граничные значения Кп.гр=0,17 д.е. (Кп эф = 0,682 – 0,122/Кп)

Величина остаточной водонасыщенности определяется структурой порового пространства, глинистостью, минеральным составом тонкодисперсных компонент породы. Коллектора щигровского горизонта характеризуются низкими значениями Кво (менее 0,1 д.е.), что связано с низкой глинистостью (пелитовостью менее 0,05 д.е.), мономиктовым кварцевым составом пород и высокой степенью сортировки терригенного материала.

При сопоставлении массовой глинистости (содержание пелитовой фракции) с пористостью наблюдается лишь тенденция уменьшения массовой глинистости от пористости. К сожалению, данные, свидетельствующие о том, что пелитовая фракция представлена именно глинистыми материалами, содержание которых можно установить по данным радиоактивного каротажа, также отсутствует.

Зависимости между физическими и коллекторскими свойствами.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.