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 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

Формирование скоплений природного газа и газовых гидратов в криолитозоне

-- [ Страница 5 ] --
  1. Мерзлая толща пород криолитозоны не является региональной покрышкой для мигрирующих глубинных углеводородных газов. Мерзлые толщи с повышенной льдистостью (более 70 % от порового пространства в случае песчаных пород) могут представлять собой локальные покрышки и барьеры для миграции глубинных газов, способствуя образованию локальных очагов разгрузки глубинных газов вблизи больших водоемов, где существуют глубокие талики. Наличие локальных очагов разгрузки не способствует широкому площадному распространению внутримерзлотных газовых скоплений глубинного газа.
  2. Биохимический (микробиальный) газ распространен повсеместно в рыхлых четвертичных отложениях криолитозоны вследствие его генерации из РОВ, содержащегося в этих отложениях. Его миграция и аккумуляция носят местный характер и связаны как с длительными естественными процессами истечения углеводородных газов из четвертичных нефтегазоматеринских пород, так и с одномоментным отжатием газа из водорастворенной фазы в проницаемые прослои при промерзании разреза. При этом в дальнейшем миграция и аккумуляция биохимического газа в разрезе криолитозоны в значительной степени подавляются отрицательными температурами и льдообразованием. Иными словами, сформировавшиеся в результате промерзания газовые скопления биохимического газа уже консервируются и не претерпевают значительных изменений в мерзлом разрезе со временем (не считая медленной диффузии).
  3. Значительные по объему (промышленные) залежи глубинного газа в криолитозоне могли сформироваться только до промерзания разреза и их формирование не отличалось от такового в талом разрезе.

Формирование гидратов в пределах криолитозоны может происходить при достижении последней определенной мощности (например, 270 м для начала образования гидрата метана), когда в разрезе появляются термобарические условия для гидратообразования. Равновесные условия могут создаваться также вышележащим ледниковым покровом или трансгрессией холодного моря. Исчезновение ледника или регрессия моря могут привести к самоконсервации сформировавшихся гидратов и их залеганию выше верхней границы ЗСГ. В пределах ЗСГ газогидраты могут существовать в стабильном состоянии, выше ЗСГ – в метастабильном, законсервировавшемся. Стабильность законсервировавшихся гидратов определяется температурной и геохимической обстановкой в данном интервале криолитозоны. Попадание в криолитозону (промерзание) гидратосодержащих отложений, сформировавшихся еще до промерзания, только стабилизирует гидраты, не приводя к значительным изменениям газосодержания отложений. Механизм формирования газогидратных залежей в ЗСГ неоднократно рассматривался в отечественной и зарубежной литературе (Н.В.Черский, В.П.Царев, K.A.Kvenvolden и др.), поэтому в данной работе формирование газогидратных залежей из катагенетического газа не обсуждается.

Таким образом, в интервале криолитозоны распространено 2 термодинамических типа газогидратов: стабильные – в интервале ЗСГ и метастабильные или реликтовые – выше верхней границы ЗСГ. Состав газа в гидратах криолитозоны не отличается от такового в скоплениях свободного газа и имеет преимущественно микробиальное происхождение. Формирование гидратов в разрезе криолитозоны выше ЗСГ вызывается либо ледниковым покровом или трансгрессией холодного моря, либо механизмом криогенного концентрирования газа, в ходе которого водорастворенный газ переходит в свободную фазу и скапливается в литологических и криогенных (мерзлотных) ловушках в разрезе формирующейся криолитозоны. Дальнейшее промерзание разреза приводит к повышению давления в этих газовых карманах и переходу части газа в гидратное состояние. После полного промерзания ловушки избыточное давление постепенно спадает вследствие миграции газа в окружающие породы и часть гидратов может частично разложиться вследствие самоконсервации, сформировав газ-газогидратное скопление – скопление, в котором сосуществуют свободный газ и газогидраты.

Внутримерзлотные газовые и газогидратные скопления могут встречаться как на территории нефтегазоносных бассейнов (включая угленосные), так и за их пределами. В орогенных поясах, приуроченных к площади распространения криолитозоны, возможны подобные скопления в межгорных впадинах, где происходит накопление осадочного материала и биохимическая переработка захороненного органического вещества. Таким образом, вся территория распространения криолитозоны, за исключением возвышенных районов орогенных поясов, может являться зоной потенциального распространения внутримерзлотных газовых и газогидратных скоплений.

При анализе распространения внутримерзлотных газовых и газогидратных скоплений можно выделить следующие закономерности:

  1. Вся территория распространения криолитозоны (кроме участков морозных пород) является потенциально газоносной.
  2. Приповерхностные газовые и газ-газогидратные скопления могут встречаться по всей территории распространения криолитозоны, стабильные газогидратные скопления – только в области распространения ЗСГ (приблизительно 40 % от общей площади распространения криолитозоны).
  3. Наиболее вероятно обнаружение всех видов газовых (катагенетические и биохимические) и газогидратных (стабильных и метастабильных) скоплений в пределах нефтегазоносных (включая угленосные) бассейнов, где мощность криолитозоны превышает 300 м.
  4. Газовые и газогидратные скопления наиболее часто приурочены к песчанистым прослоям криолитозоны.

До настоящей работы не предпринималось попыток оценки объемов газа, содержащегося во внутримерзлотных газовых и газогидратных скоплениях. Сами эти скопления стали рассматриваться как потенциальный источник газа относительно недавно. В соответствии с разработанной методикой объемного определения ресурсов газа различного генезиса в криолитозоне различной мощности было подсчитано, что в целом по РФ объем внутримерзлотного газа может составлять от 7 до 17 трлн.м3.

Проведенные экспериментальные и полевые работы по изучению внутримерзлотных газовых и газогидратных скоплений позволили предложить ряд рекомендаций по выделению и исследованию газовых и газогидратных скоплений при разбуривании интервалов криолитозоны.

При выявлении газо- и гидратосодержащих интервалов:

  1. Бурение газовых и газогидратных прослоев криолитозоны с отбором керна следует вести с охлажденным до +2 - +4оС буровым раствором на глинистой основе или охлажденным до отрицательных температур буровым раствором на углеводородной основе.
  2. Отбор и подъем керна вести с максимальной скоростью.
  3. Отобранный керн должен храниться в герметичной упаковке при температурах –5 - -20оС, нельзя допускать его оттаивания.
  4. Определение газо- и гидратосодержания керна возможно только при его оттаивании и замере количества выделяющегося газа. Геофизические методы не дают информации о содержании гидратов в мерзлом керне.
  5. После выделения газо- и гидратосодержащих прослоев в интервале криолитозоны, необходимо определить генезис газа. Для этого необходим анализ компонентного и изотопного состава. Имея эти данные, можно внести необходимые коррективы в процесс сооружения и эксплуатации скважин.

Проведенные работы позволили предложить рекомендации по прогнозу и предотвращению газопроявлений на различных этапах освоения северных месторождений. Так на этапе предпроектных изысканий необходим прогноз газопроявлений из надпродуктивных толщ при бурении и сооружении скважин, т.е. выделение потенциально газоносных горизонтов, возможного количество газа в них, интенсивности и длительности возможных газопроявлений. Здесь необходимо комплексное исследование кернов и газопроявлений из криолитозоны, составление карты потенциальной опасности криолитозоны. На этапе бурения и заканчивания скважин в газоопасных участках необходимо бурение вести с помощью охлажденного (+2 - +4оС) бурового раствора. При возникновении газопроявления при разбуривании надпродуктивной толщи (включая толщу ММП) – произвести отбор проб и исследования состава газа на предмет его происхождения: глубинный или местный, микробиальный. Даны рекомендации как вести буровые работы дальше в зависимости от происхождения газа. На этапе эксплуатации возникновение межколонных и заколонных газопроявлений может свидетельствовать об аварийном состоянии скважины. Поэтому особенно важно вести контроль состава газа в таких газопроявлениях. При обнаружении местного биохимического метана в заколонном газопроявлении – можно продолжать работы, следя за характером проявления, если местный газ появляется в межколонном пространстве – необходимо скважину ставить на капитальный ремонт. Дан ряд рекомендаций по безопасному ведению работ на скважине.

В заключении отмечено, что систематизация фактических данных о газопроявлениях из криолитозоны и их анализ свидетельствуют о возможности нахождения здесь газовых скоплений как в свободном, так и в газогидратном состоянии. Наиболее часто встречаются скопления свободного газа, но есть примеры залегания смешанных газ-газогидратных скоплений. Для изучения генезиса, миграции, аккумуляции и определения форм залегания природного газа в криолитозоне был выполнен комплекс исследований, в результате которых были получены следующие результаты:

1. Разработана методика исследования состава, строения и свойств газогидратов и мерзлых гидратосодержащих пород, которая включала следующие стадии: а) разработку и конструирование экспериментальных установок для получения газогидратов и гидратосодержащих сред; б) отработку методики проведения экспериментов по получению мерзлых гидратосодержащих пород; в) разработку методов идентификации газовых гидратов в мерзлых породах; г) адаптацию методов исследования состава, строения и свойств мерзлых пород применительно к гидратосодержащим породам.

2. Обнаружена и исследована ранее неизвестная способность газогидратов к самоконсервации в условиях криолитозоны. Эффект самоконсервации газовых гидратов при понижении давления ниже равновесного в области отрицательных температур заключается в образовании непроницаемой для газа оболочки льда в результате замерзания воды, выделяющейся при поверхностном разложении гидрата, что останавливает дальнейшее разложение гидрата и приводит к его стабилизации. Было определено, что стабильность «законсервировавшихся» гидратов зависит от макроструктуры образца, температуры хранения, возможности сублимации влаги с поверхности гидратов, наличия светового и механического воздействий. Обнаруженный эффект значительно расширяет термодинамическую область существования газовых гидратов в природе.

3. Проведены опыты по гидратонакоплению в дисперсных породах, которые показали, что у песчаных пород при гидратообразовании практически вся поровая влага переходит в гидратное состояние (при избытке газа), при этом происходит массоперенос к местам активного гидратонакопления. Механизм массопереноса – преимущественно пленочный и аблимационный. Массоперенос при гидратонакоплении в песках приводит к формированию гидратных текстур. Были выделены: массивная, корковая, линзовидная, порфировидная и слоистая текстуры. Выполнены они, как правило, мелкими, хаотично переплетенными кристаллами газогидратов. В глинистых породах гидратосодержание зависит от категории поровой влаги. Прочносвязанная вода в гидратообразовании практически не участвует. Массоперенос в глинистых породах при гидратообразовании зафиксирован не был.

4. Установлено, что среди песчано-супесчаных грунтов наиболее благоприятные для гидратонакопления условия имеются в тонкозернистых песках.

5. В результате исследований мерзлого керна Ямбургского ГКМ с использованием разработанных экспериментальных методик установлено наличие природных газовых гидратов в криолитозоне выше ЗСГ.

6. Полевое и лабораторное изучение внутримерзлотных скоплений на Бованенковском ГКМ позволило установить широкое распространение газовых и газогидратных скоплений по территории месторождения, значительное количество газа биохимического генезиса в них и отсутствие прямой связи этих скоплений с нижележащими продуктивными горизонтами сеноманского возраста.

7. Обоснована модель криогенного концентрирования газа в разрезе криолитозоны, объясняющая существование законсервировавшихся гидратов вне зоны стабильности.

8. Теоретически предсказана и экспериментально подтверждена возможность формирования скоплений углеводородных газов в интервале криолитозоны, часть которых может иметь практическую ценность как дополнительный источник получения природного газа.

9. Разработана методика оценки общего количества газа во внутримерзлотных газовых и газогидратных скоплениях на территории России. По проведенным оценкам, эта величина достигает 17 трлн м3. Предложено рассматривать внутримерзлотные скопления как один из видов нетрадиционных источников природного газа.

10. Разработаны рекомендации по выделению и исследованию газовых и газогидратных скоплений при разбуривании интервалов криолитозоны, а также рекомендации по бурению и эксплуатации газовых и нефтяных скважин, проходящих газо- и гидратосодержащие интервалы криолитозоны.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 





 
© 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.