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:     | 1 ||

Комплекс геофизических и геохимических методов исследований при проектировании, строительстве и эксплуатации подземных хранилищ газа в водоносных пластах

-- [ Страница 2 ] --

Определение местоположения и мощности водоносного продуктивного пласта было предложено проводить методами электроразведки по способу МПП ЗСБ, сейсморазведкой МОВ ОГТ. Метод электроразведки позволил расчленить геологический разрез по кажущемуся удельному электрическому сопротивлению, выявить высокоомные и низкоомные горизонты и соответственно выделить водоносные и газонасыщенные горизонты и участки в исследуемом разрезе, а метод сейсморазведки дал точные глубины границ пластов, их мощность, зоны тектонических нарушений и трещиноватости. Глубины кровли и подошвы водонасыщенного пласта надежно определялись по электрическому или акустическому каротажу, выполненному в скважинах ранее.

Выявление нарушения герметичности подземных хранилищ газа (ПХГ) необходимо для проектирования работ по предотвращению и ликвидации его утечек. Методом, способным зафиксировать участки вторичного газонакопления как прямого свидетельства нарушения герметичности кровли продуктивного водоносного пласта ПХГ в условиях наличия многочисленных искусственных проводников (оборудование скважин, трубы, кабели и др.), является геофизический метод наземной импульсной индуктивной электроразведки зондированием становлением электромагнитного поля в ближней зоне (ЗСБ), успешно опробованный на трех ПХГ. Высокая производительность и относительная малозатратность метода МПП ЗСБ делает возможным применение этого метода в мониторинговом режиме. Комплексирование электроразведки методом МПП ЗСБ с другими методами геофизических исследований позволяет уточнять геологический разрез надпродуктивной толщи, что важно для прогнозирования возможности формирования зон вторичного газонакопления (ЗВГ), детализировать полученные результаты и, при благоприятных обстоятельствах, оконтуривать ЗВГ в геологическом разрезе. В ходе работы были опробованы два комплекта электроразведочной аппаратуры – «Импульс – Д» и «Каскад – 2 М». При проведении полевых работ выяснилось, что аппаратура «Каскад – 2 М» обладает рядом преимуществ и ее использование при исследованиях является предпочтительным. По полученным данным был построен геоэлектрический разрез, на котором четко выделился высокоомный горизонт в интервалах глубин 50-100 м, приуроченный к зоне возможного вторичного газонакопления (рис.3).

 Определение зон возможного вторичного газонакопления по результатам-2

Рис. 3. Определение зон возможного вторичного газонакопления по результатам электроразведки МПП ЗСБ.

Методика и технология проведения перекрестных сейсмотомографических исследований заключается в возбуждении упругих колебаний в одной скважине и приеме их в другой, а затем смене возбуждающей и приемной скважин, отраженный в следующей зависимости:

Р1 = f2 R2h .

В качестве излучателя упругих колебаний при перекрестном методе скважинных измерений используется электрогидравлический источник с взрывающей проволокой (плазменно-импульсная технология), с энергией 1-2 кДж и частотным спектром 0,1 Гц - 10 кГц (аппаратура ИСС2/3.2) с многозондовой (до 20 приборов) высокочувствительной (0,1-1 мкВ) трехкомпонентной (X-Y-Z) приемной цифровой регистрацией до 2-4 кГц с прижимными устройствами с силой прижима в 5-7 раз превышающей вес прибора. Дальность просвечивания - до 300-400 м, разрешающая способность – 0,4-0,5 м. Для выбора шага съемки использовалось соотношение:

0.2 < h/р < 1.5,

где h – мощность слоя, р – длина волны.

Как показывают многочисленные исследования, скорость распространения упругих колебаний в горных породах существенно зависит от их минерального состава, пористости, трещиноватости и от свойств флюида, заполняющего поры и трещины. Относительно резкое отличие значений скорости продольной волны Vp наблюдается в породах, поры которых заполнены газонасыщенным флюидом. Даже при небольшом количестве (около 5%) газа в порах породы упругие свойства флюида определяются высокой сжимаемостью газа, что приводит к уменьшению значений Vp в газонасыщенных участках пород.

Наибольшее различие Vp (15-30%) достигает в терригенных и крупнообломочных породах, залегающих на небольших глубинах. В трещиноватых и кавернозных карбонатных породах зависимость значений Vp от газонасыщенности несколько ниже.

Таким образом, газонасыщенность пород в изучаемом массиве пород проявляется как по кинематическим признакам (уменьшению значений Vp) на томографических разрезах, так и по динамическим свойствам (поглощении энергии и высокочастотных составляющих сейсмического сигнала) волновых полей сейсмоакустического просвечивания (рис.4).

Эти зоны отличаются пониженными скоростями распространения Vp, меньшими амплитудами принимаемых сигналов, что свидетельствует о появившихся нарушениях сплошности кровли продуктивного пласта.

По результатам интерпретации данных можно судить не только о герметичности кровли продуктивного пласта ПХГ, но и оценить степень и направление газопроявлений по разрезу.

Внедрение метода межскважинной сейсмоакустической томографии в режиме мониторинга на ПХГ позволяет оценить состояние кровли пласта-коллектора и определить участки газонакоплений, образовавшиеся в результате миграции газа из продуктивного пласта в вышележащие горизонты. Высокая разрешающая способность данного метода позволяет решать задачу, связанную с определением газонасыщенных зон. На томографическом разрезе четко выделяются области пониженных скоростей, приуроченные к ослабленным зонам горных пород, представляющие собой породы, поровое пространство которых заполнено газом.

 Результаты применения сейсмоакустической томографии для выявления зон-5

Рис. 4. Результаты применения сейсмоакустической томографии для выявления зон повышенного газонасыщения.

3. Предложена методика мониторинга ПХГ с использованием геофизических методов исследования скважин (радиоактивные, акустические, гидродинамические, электромагнитные методы каротажа, термометрия и др.) и геохимических методов (подповерхностная и атмосферная съемки, опробование флюидов и геоэлектрохимия) для контроля режима эксплуатации ПХГ и прогнозирование аварийных ситуаций.

Контроль за строительством, проводкой скважин, ввода ПХГ в эксплуатацию, длительной работой при циклических закачках и отборе газа (когда давление закачиваемого газа в 1,05 – 1,5 раза больше пластового) при сохранении герметичности самого хранилища необходим на любой стадии эксплуатации. Контроль осуществляется с помощью комплекса геофизических, геохимических и гидродинамических исследований скважин, включающих методы инклинометрии, термометрии и методы изучения околоскважинного пространства (акустические методы, радиоактивные методы).

Особенностью выполнения геофизических исследований скважин на действующих ПХГ по определению газонасыщенности продуктивного пласта и положения газо-водяного контакта при закачках и отборах газа проводятся без остановки режимов работы и без извлечения насосно-компрессорных труб (НКТ).

Эти условия требуют применения малогабаритной аппаратуры диаметром 42 мм для спуска ее через НКТ.

Разработанный комплекс совместного использования радиоактивных методов, плотностного сканирующего каротажа и широкополосного акустического каротажа с регистрацией полной волновой картины, включая регистрацию продольных, поперечных волн, волн Стоунли и Лэмба обеспечил повышение требований к контролю качества цементирования обсадных колонн.

Обнаружение перетоков газа из-за некачественного цементирования многоколонных конструкций во внутритрубном и затрубном пространстве предложено решать комплексом методов ГГК+АКШ, а образование газонаполненных каверн методом временных замеров естественной радиоактивности цементирующих составов до и после обсадки колонн, высокочувствительной термометрией (разрешение по температуре 0,001 0С) и спектрального акустического шумомера.

Непременным условием надежной работы скважинного оборудования является контроль состояния колонн (выдержанность толщины труб, их целостность, отсутствие вмятин, определение мест коррозии, дефектов от воздействия агрессивных составов, абразивного износа песчаными частицами при откачке газа).

По результатам теоретических и модельных исследований, выполненных с участием автора, установлено, что метод магнитоимпульсной дефектоскопии позволяет исследовать всю колонну труб одновременно, выявлять участки их коррозийного износа площадью более 120 мм2, трещины и локальные дефекты, определять толщину каждой колонны с точностью до 0,5 мм.

Разработанные магнитоимпульсные дефектоскопы МИД-К позволили обнаруживать, образовавшиеся в результате коррозии поперечные и продольные дефекты, отверстия в трубах протяженностью 10 мм и диаметром более 12 мм.

Исследование околоскважинного пространства с целью выявления зон повышенной кавернозности и определения заполнителя этих каверн играет огромную роль при контроле за герметичностью хранилища и недопущению миграции газа вверх по разрезу. Использование нейтронных методов каротажа (ННК, ИННК, СНГК) позволяет оценить состояние околоскважинного пространства через колонну обсадных колонн и НКТ, выявить газонаполненные и водонаполненные зоны в околоскважинном и межтрубном пространстве, определить возможности миграции газа вверх по разрезу из продуктивного пласта-коллектора по затрубному пространству скважин различного назначения (рис.5).

Важным условием оценки экологической обстановки участка горного отвода является охрана окружающей среды: источников питьевого водоснабжения, прилегающих к ПХГ населенных пунктов, отсутствие в почвах и атмосфере углеводородных газов, их вредных продуктов, радона, углекислого газа, метанола и др. Постоянный контроль в мониторинговом режиме предусматривает подпочвенную газовую съемку и газовую съемку приповерхностного воздуха.

Геохимическая съемка, проводимая на ПХГ, позволяет определить участки загазованности верхних слоев почвы и сделать предположения о нарушении герметичности хранилища и локализовать зону газонасыщения с целью последующей ее ликвидации специальными герметизирующими растворами или путем отбора газа из специально пробуренных наклонно-направленных скважин в систему общего сбора.

 Выделение каверн и оценка заполнения заколонного пространства цементом по-6

Рис. 5. Выделение каверн и оценка заполнения заколонного пространства цементом по комплексу нейтронных методов

Наземное оборудование любой станции подземного хранения газа также как и само хранилище требует особого внимания к его состоянию. Поэтому контроль технического состояния шлейфов, осуществляемый методами электроразведки и геоэлектрохимии, также необходим при общей оценке состояния хранилища. На основе данных измерений можно сделать выводы об предполагаемых участках повышенной коррозии трубопровода и при необходимости принять меры по их ремонту.

В таблице представлена общая система проведения геофизических и геохимических методов исследований, разработанная в процессе выполнения работ.

Таблица

Комплекс методов мониторинга ПХГ в водоносных пластах на основе геофизических и геохимических методов

Тип исследования Методы исследования
Космическая съемка Дешифрирование космических снимков, фильтрация снимков, линеаментный анализ, лидарная съемка
Аэрогеофизические методы Магнитная съемка, гамма-съемка, гравиразведка, электроразведка, линеаментный анализ
Наземные методы Сейсморазведка, электроразведка, гравиразведка, геохимическая съемка, геоэлектрохимия, георадарная съемка
Скважинные методы Электрический каротаж, акустический каротаж, радиоактивный каротаж (ГК, ГГК, ННК, ИННК, СНГК), гидродинамические исследования, геохимические методы, дефектоскопия, бурение наклонно-направленных скважин, отбор проб горных пород (СКО) и пластовых флюидов (ОПК), термометрия, шумометрия
Межскважинные методы Сейсмоакустическое межскважинное просвечивание

Таким образом, разработанная технология обеспечивает контроль износа скважинного оборудования, режим работы пласта и при обнаружении нештатных ситуаций могут быть приняты меры по ремонту и восстановлению нормальных режимов эксплуатации скважин или остановки их на капитальный ремонт. При невозможности ремонта – их ликвидации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований представляют законченную научно-квалификационную работу, в которой решена крупная научная проблема – обоснован и разработан комплекс геофизических и геохимических методов при проектировании, строительстве и эксплуатации подземных хранилищ газа в водоносных пластах, что имеет важное практическое значение для обеспечения безопасной промышленной и экологической эксплуатации подземных хранилищ газа и прогнозирования аварийных (нештатных) ситуаций.

Анализ результатов позволяет заключить следующее:

- использование материалов космической съемки, аэрогеофизических методов (магнитная и гамма-съемки, гравиметрические измерения), высокоразрешающей сейсморазведки и высокоточной гравиразведки, анализа геологической, геофизической, атмо-лито-геохимической и данных тектонической обстановки горного массива позволил выделить перспективные под создание ПХГ в водоносных пластах территорий;

- разработан комплекс ядерно-физических, акустических и электромагнитных и других методов исследований скважин ПХГ в водоносных пластах для контроля режимов работы эксплуатационных, наблюдательных, пьезометрических, геофизических, нагнетательных, поглотительных и разгрузочных скважин и их технического состояния при циклических закачках и отборах газа;

- предложен комплекс методов выявления зон повышенного газосодержания в контрольных пластах и причины возможной миграции газа в вышележащие отложения;

- контроль состава газа, пластового флюида, геохимические поверхностные измерения и контроль концентрации углеводородов и других газов в атмосфере в зоне действия хранилища обеспечивают экологическую чистоту окружающей среды.

Разработанная технология рекомендуется для выбора участков горного отвода при строительстве ПХГ в различных геолого-технических условиях, в т.ч. вдоль трасс магистрального газопровода «Северный поток» и др., выбора мест перехода газопроводов и нефтепроводов через тектонические нарушения, строительства технически сложных подземных и наземных сооружений.

Наиболее значимые публикации по теме диссертации:

  1. Познякова (Данильева) Н.А. Межскважинная сейсмическая томография при инженерно-геофизических изысканиях. //Материалы VII международной научно-практической молодежной конференции «Геофизика-2009». СПб, 2009 г. Электронное издание. Объем статьи – 5 страниц.
  2. Познякова (Данильева) Н.А. Определение зон возможного вторичного газо-и водопроявления методом переходных процессов становлением поля в ближней зоне на подземных хранилищах газа Северо-Западного региона. //Материалы II-ой международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского. СПб, 2011 г. с. – 84-87.
  3. Познякова (Данильева) Н.А. Выявление зон возможной утечки газа из пласта-коллектора методом межскважинной сейсмической томографии. // Записки Горного Института, том 189, СПб. 2011 г. с. – 62-65.
  4. Познякова (Данильева) Н.А. Изучение каверн прискважинной зоны газоносных пластов. // Записки Горного Института, том 189, СПб. 2011 г. с. – 65-68.
  5. Данильева Н.А., Применение спектрометрического нейтронного гамма-каротажа для контроля технического состояния скважин подземного хранилища газа /В.Н. Даниленко, А.И. Лысенков, А.В. Кондрашов, Л.К. Борисова, В.И. Борисов, Я.С. Гайфуллин, Р.А. Шайхутдинова, Н.А. Данильева // Каротажник, вып. 4 (202). Тверь. 2011 г. с. – 4-12.
  6. Данильева Н.А. Опыт промышленного опробования аппаратуры спектрометрического каротажа в Китае. /В.Н. Даниленко, А.И. Лысенков, А.В. Кондрашов, Л.К. Борисова, В.И. Борисов, Я.С. Гайфуллин, Р.А. Шайхутдинова, Н.А. Данильева // Каротажник, вып. 5 (203). Тверь. 2011 г. с. – 5-13.
  7. Данильева Н.А. Выбор подземного пространства для создания экологически безопасных в эксплуатации хранилищ газ по комплексу аэрокосмических, геофизических и геохимических методов. // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. Москва, вып. 5, 2011 г. c. – 24-27.


Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.