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 |

Геолого-технологические условия повышения эффективности создания и эксплуатации подземных хранилищ газа

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Лобанова Анна Николаевна

ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЗДАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА

Специальность 25.00.12 – Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2007

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ».

Научный руководитель - кандидат геолого-минералогических наук Семенов О.Г.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

наук Варягов С.А.;

доктор технических наук, профессор

Васильев Ю.Н.

Ведущая организация - ОАО «Газпромгеофизика»

Защита состоится "____" июля 2007 г. в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 511.001.01 при ООО «ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская область, Ленинский р-н, пос. Развилка, ВНИИГАЗ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «ВНИИГАЗ»

Автореферат разослан "____" июня 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук Н. Н. Соловьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время создание новых, расширение и оптимизация эксплуатации действующих подземных хранилищ газа (ПХГ) является одним из приоритетных направлений развития газовой промышленности. Оперативное решение вопросов повышения эффективности создания и эксплуатации ПХГ возможны только на базе постоянно уточняемых геологических моделей природных резервуаров – объектов, в которых создается и эксплуатируется газохранилище.

Все процессы создания и циклической эксплуатации ПХГ имеют знакопеременный характер, а время формирования искусственных залежей газохранилищ несопоставимо с длительностью образования месторождений. Поэтому изучение особенностей влияния геологического строения природных резервуаров на процессы создания и эксплуатации ПХГ является актуальной темой исследования.

Цель работы

Обоснование геолого-технологических факторов повышения эффективности создания и эксплуатации подземных хранилищ газа в водоносных пластах и истощенных нефтяных месторождениях.

Основные задачи

1. Изучение влияния особенностей геологического строения природных резервуаров - объектов хранения газа на формирование искусственных залежей ПХГ в водоносных пластах.

2. Разработка технологической систематизации объемов газа, участвующего в процессе создания и циклической эксплуатации ПХГ.

3. Исследование особенностей формирования искусственных газовых залежей ПХГ в водоносных пластах для выявления и обоснования итологса образования пластовых потерь газа (в т.ч. внутрипластового пассивного буферного объема), их динамики, способов их уменьшения и повышения эффективности работы хранилища.

4. Оценка геологических факторов, обеспечивающих герметичность ПХГ, создаваемых в нефтяных месторождениях.

5. Обоснование рационального способа размещения на площади нефтяных месторождений газовых нагнетательных и нефтяных добывающих скважин для увеличения коэффициента нефтеотдачи.

Научная новизна

На основании выполненных в диссертации исследований получены следующие научные результаты:

Разработана технологическая систематизация газа, участвующего в процессе создания и циклической эксплуатации ПХГ. Она положена в основу обоснования:

- типовой схемы распределения и дифференциации газа, относимого к пластовым потерям в системе ареала ПХГ;

- процессов образования пластовых потерь газа при создании и эксплуатации ПХГ;

- необходимости выделения внутрипластового пассивного буферного объема газа.

Доказана эффективность компенсации объема пластовых потерь при закачке газа, что повышает надежность эксплуатации ПХГ в циклическом режиме. Разработана система размещения газонагнетательных и добывающих горизонтальных нефтяных скважин (при создании ПХГ на базе истощенных нефтяных месторождений) с учетом особенностей геологического строения пласта-коллектора, позволяющая увеличить коэффициент нефтеотдачи при сокращении количества скважин.

Основные защищаемые положения

В области промыслово-геологических исследований на защиту выносится обоснование:

  1. Особенностей распределения объемов газа, локализованного в ареале объекта хранения, в зависимости от участия в технологических процессах создания и циклической эксплуатации ПХГ.
  2. Условий формирования пластовых потерь газа и, в том числе, «переходной» зоны залежей.
  3. Геологических критериев оценки герметичности покрышек над залежами газа, создаваемыми в истощенных нефтяных месторождениях.

В области эксплуатации ПХГ на защиту выносится обоснование:

  1. Повышения эффективности и надежности эксплуатации ПХГ в циклическом режиме за счет компенсации пластовых потерь при закачке газа в объект эксплуатации.
  2. Критериев выбора рациональной схемы размещения скважин на ПХГ, создаваемых на базе истощенных нефтяных месторождений.

Практическая ценность полученных результатов

Научные результаты диссертационной работы, основанные на изучении особенностей геологического строения объектов, способствуют оптимизации процессов создания и эксплуатации ПХГ различных типов.

Полученные результаты работы были использованы:

- при авторском надзоре за эксплуатацией Осиповичского, Касимовского, Гатчинского и при создании Увязовского газохранилищ, что позволило стабилизировать их работу и улучшить технологические показатели;

- при составлении технологической схемы создания Введеновского ПХГ и технологической схемы пробной закачки газа в Тереклинское нефтяное месторождение путем перепуска газа из магистрального газопровода.

Апробация работы

Основные результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались:

- на второй Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России. 30.09 – 2.10.1997г. РГУНГ им. И.М.Губкина;

- на третьей международной конференции «New Trends in Exploration and Production of Hydrocarbons», Чешская Республика, Годонин, 1997г.

- на конференции молодых специалистов посвященной 50-летию ВНИИГАЗа, 1999 г;

- на международной конференции « Подземное хранение газа: надежность и эффективность », ВНИИГАЗ, 11-13.10.2006г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 работа в журнале, включенном в «Перечень…» ВАК Минобрнауки РФ, получен 1 патент.

Работа выполнена в отделе подземного хранения газа ООО «ВНИИГАЗ» в тесном контакте с широким кругом специалистов газовой и нефтяной отрасти, которым автор выражает свою глубокую благодарность.

Особую признательность автор выражает своему научному руководителю Семенову Олегу Григорьевичу, а также Бузинову Станиславу Николаевичу за неоценимую помощь в подготовке работы.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из общей характеристики работы, анализа состояния изученности проблемы, четырех глав и выводов, списка использованной литературы из 123 наименований. Содержание работы изложено на 143 страницах машинописного текста, включая 3 таблицы и 44 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе раскрыто состояние изученности проблемы анализа геологических факторов при создании и эксплуатации ПХГ.

Созданию и эксплуатации ПХГ в пористых пластах посвящены работы Арутюнова А.Е., Берето Я.А., Бондарева В.Л., Бузинова С.Н., Быкова И.Н., Войцицкого В.П., Гиммера Р.Ф., Грачевой О.Н., Григорьева А.В., Гусева Э.Л., Зубарева А.П., Егурцова Н.А., Каменского В.В., Киселева А.И., Ковалева А.Л., Крапивиной Г.С., Левыкина Е.В., Лурье М.В., Михайловского А.А., Резника Б.А., Семенова О.Г., Солдаткина Г.И., Толкушина Г.Ф., Трегуба С.И., Хана С.А., 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 подземное газохранилище в истощенных газовых месторождениях, наличие ловушки, как правило, не вызывает сомнений, что доказано образованием в данных итологях залежей углеводородов и дальнейшей разработкой месторождений. Однако к ним также предъявляется ряд требований, учитывающих специфику ПХГ.

Впервые требования к геологическим критериям выбора объектов под ПХГ были сформулированы Грачевой О.Н. и Семеновым О.Г. В дальнейшем эти критерии были расширены, применительно к созданию ПХГ в истощенных газовых, газонефтяных и нефтяных месторождениях (Трегуб С.И.).

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 итологиическими и тектоническими условиями. Данная работа, также затрагивает только часть проблем, связанных с оценкой геологического строения объектов на разных стадиях создания и эксплуатации ПХГ, однако выводы сделанные в работе, применимы для многих хранилищ созданных в пористых 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 этапности 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 коллекторы характеризуются значительной неоднородностью как по площади, так и по разрезу. Методы изучения этих неоднородностей и их влияния на технологию 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 достоверной геологической модели природного резервуара.

Наиболее полно, на наш взгляд, систематический подход к построению геологических моделей залежей, представлен в работе коллектива авторов: Ермаков В.И., Кирсанов А.Н., Кирсанов Н.Н., Бембель Р.М., Ивакин Е.Н., Облеков Г.И. и Ханнанов З.Д. 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 обоснованы условия и особенности формирования искусственных залежей ПХГ в водоносных пластах, их «переходных» зон и оценки пластовых потерь газа.

Время создания искусственных газовых залежей в водоносных пластах не сопоставимо по продолжительности с формированием газовых месторождений. Этот процесс характеризуется знакопеременными термобарическими режимами в течение одного цикла эксплуатации, связанными как с технологией создания, так и с климатическими условиями, поэтому процессы формирования искусственного газового объема ПХГ носят неустановившийся характер как при его создании, так и в процессе циклической эксплуатации.

Создание и эксплуатация любого ПХГ в водоносном пласте, включая циклический режим эксплуатации, сопровождается пластовыми потерями газа.

Понятие «потери» является экономической категорией, и означает, как правило, потери при производстве какой-либо продукции. В экономике потери в производстве определяются как «нерациональное использование производственных ресурсов, их перерасход или бесцельная, неоправданная трата». С этих позиций учет потерь при производстве является важной задачей, особенно в условиях рыночной экономики, когда определяющим фактором служит получение прибыли в процессе деятельности предприятия.

Поскольку работать вообще без потерь невозможно, все усилия должны сводиться к минимизации их в действующем производстве до определенной величины, которая не препятствует максимальному повышению эффективности.

При добыче полезных ископаемых потери определяются как часть балансовых запасов, не извлеченная при разработке месторождения или утраченная в процессе добычи и переработки.

В представленной работе автором предложена следующая систематизация технологических потерь газа, не связанных с проведением различных технических операций, включающая прямые (внепластовые) потери газа, такие как перетоки газа в вышележащие горизонты и уход газа за «замок» ловушки и выделенный автором внутрипластовый пассивный буферный объем (ВПБО) – пластовые потери (рисунок 1).

Схема распределения объемов газа в ПХГ, потерь газа и система отбора газа из хранилищ представлена на рисунке 2.

Газ, локализованный в объекте хранения ПХГ, делится на две категории – активный и буферный, которые суммарно составляют общий объем хранилища, находящийся в пределах ловушки, предназначенной для хранения газа (1 на рисунке 2).

В связи с геологическими условиями объекта хранения (пологое залегание пласта) и особенностями технологии создания и эксплуатации хранилища (объемы и режимы закачки газа) часть газа может мигрировать за «замок» ловушки (3 на рисунке 2). Он не участвует активно в работе хранилища и может быть отнесен к пластовым потерям.

  Систематизация технологических потерь газа Перетоки в вышележащие-0

Рисунок 1 – Систематизация технологических потерь газа

Перетоки в вышележащие горизонты могут возникать как по геологическим причинам (тектонические нарушения, литологические окна или низкоизолирующие свойства покрышки), так и по техническим причинам (негерметичность заколонного пространства отдельных скважин, муфтовых соединений эксплуатационных и технических колонн и устьевого оборудования). Эти объемы газа образуют техногенные залежи в пластах-коллекторах, имеющих покрышки (5 и 6 на рисунке 2), либо незначительно повышают газонасыщенность контрольных водоносных горизонтов ниже значений фиксируемыми данными ГИС (7 на рисунке 2). Из одних техногенных залежей газ может быть отобран, в других он может временно храниться и частично отбираться в дальнейшем (5 на рисунке 2).

В процессе эксплуатации хранилища в водоносном пласте газ с течением времени может поступать в низкопроницаемые коллекторы (2 на рисунке 2). В водоносных пластах этот процесс осуществляется за счет вытеснения воды в течение длительного периода времени. За короткий период времени отбора газ не успевает обратно мигрировать в зону с повышенными фильтрационными свойствами. Этот газ в низкопроницаемых коллекторах не препятствует поступлению воды в залежь. Такой газ следует отнести к категории ВПБО (рисунок 1).

Кроме того, естественным геологическим следствием формирования искусственной газовой залежи ПХГ в водоносных пластах, является растворение части газа в пластовой воде, его адсорбирование породой, защемление водой и образование переходной зоны под газовой залежью (4 на рисунке 2). Все указанные составляющие не могут быть отнесены к пластовым потерям, т.к. этот газ аккумулирован в пласте и не утрачен в процессе эксплуатации, он является частью ВПБО, не принимающего активного участия в «работе» хранилища, но взаимодействующего с активно дренируемой частью залежи.

Величина ВПБО в определенной мере условна, поскольку трудно с достаточной точностью определить геометрический объем зоны, где находится пассивный буферный газ, и к тому же некоторое влияние он оказывает на изменение давления в залежи. Но, тем не менее, с целью определения эффективной технологии эксплуатации ПХГ его необходимо выделить в категорию неактивного внутрипластового газа.

Наибольшую, по объему, часть ВПБО составляет переходная (газоводяная) зона искусственных газовых залежей ПХГ, которая подстилает всю газовую залежь (4 на рисунке 2).

ВПБО приводит к увеличению объема газа в хранилище, в том числе и в процессе циклической эксплуатации, причем эта часть газа не может быть рентабельно извлечена из ПХГ существующими в настоящее время методами отбора. В отличие от прямых потерь газа, таких как перетоки в вышележащие горизонты и уход газа за «замок» ловушки, эти объемы газа не являются потерями для объекта хранения, но активно в «работе» хранилища они не участвуют. Поэтому объемы газа, идущие на этот естественный процесс формирования газовой залежи ПХГ, должны компенсиро-

  Схема распределения объемов газа ваться при закачке газа. При-1

Рисунок 2 – Схема распределения объемов газа

ваться при закачке газа. При математическом моделировании процесса эксплуатации ПХГ, учитывающем только запасы «активно работающего» газа объекта ПХГ, суммарные объемы, идущие на формирование большей части ВПБО и пластовые потери (перетоки в вышележащие горизонты и утечки газа за «замок» ловушки) не «чувствуются» моделью и определяются ею как «пластовые потери», не дренируемые при работе ПХГ. Они не являются абсолютными, входят естественной составной частью в объем газа в пласте-коллекторе, идущий на формирование залежи ПХГ в полном объеме.

В процессе создания ПХГ, когда объем закачки газа, превышает объем отбора, рассчитанные суммарные «пластовые потери» могут не учитываться, а в процессе циклической эксплуатации хранилища, когда объем закачки газа должен соответствовать его отбору, эти «пластовые потери» газа необходимо учитывать при определении объема закачки газа в пласт, увеличивать его на величину этих потерь и принимать меры по минимизации перетоков и утечек газа в техногенные залежи.

Большая часть ВПБО не может быть извлечена при ликвидации ПХГ. Об этом говорит имеющийся опыт дегазации (ликвидации) Колпинского ПХГ, где коэффициент извлечения газа составил 0.7, что соответствует газоотдаче на газовых месторождениям с активным водонапорным режимом. Такой остаточный газ для месторождения считается забалансовым, вовлечение которого в разработку в настоящее время экономически, технически или технологически невозможно.

Однако, оставшиеся при ликвидации Колпинского ПХГ в пласте-коллекторе 30% газа, не могут быть полностью отнесены к ВПБО, т.к. суммарный объем этих потерь составляет существенно меньшую величину. Следовательно, при ликвидации ПХГ не извлекается и какая-то часть буферного объема, что в конечном итоге приводит к увеличению общего объема потерь при ликвидации подземных газохранилищ.



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.