Контроль пластовых потерь и герметичности подземных хранилищ газа на основе геофизических методов и геолого-технологического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Исхаков, Альберт Яковлевич

  • Исхаков, Альберт Яковлевич
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2013, Москва
  • Специальность ВАК РФ25.00.17
  • Количество страниц 186
Исхаков, Альберт Яковлевич. Контроль пластовых потерь и герметичности подземных хранилищ газа на основе геофизических методов и геолого-технологического моделирования: дис. кандидат технических наук: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. Москва. 2013. 186 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Исхаков, Альберт Яковлевич

Содержание

Список рисунков

Список таблиц

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Цель работы

Основные задачи исследований

Научная новизна

Основные защищаемые положения

Апробация работы

Структура работы. 19 Глава 1. Анализ изученности вопроса. Существующие нормативные документы в области контроля пластовых потерь и

герметичности ПХГ. 20 Глава 2. Структура потерь и затрат газа в зависимости от типа

хранилища

2.1. Структура возможных потерь и затрат газа в зависимости от характера залежи

2.1.1. ПХГ, созданное в водоносном пласте

2.1.2. ПХГ, созданные в истощенных месторождениях углеводородов с проявлением водонапорного режима

2.1.3. ПХГ, созданные в истощённых месторождениях углеводородов без проявления водонапорного режима

2.2. Типы хранилищ и структура возможных потерь газа в зависимости от характера ловушки

2.2.1. Хранилища, созданные в антиклинальных ловушках

2.2.2. Хранилища, созданные в тектонически-экранированных ловушках

2.2.3. Хранилища, созданные в литологически экранированных ловушках

2.2.4. Хранилища, созданные в пологозалегающих пластах

2.3. Структура возможных затрат газа в зависимости от пористости пласта коллектора

2.4. Выводы по главе. Обоснование групп причин вывода газа из эксплуатации ПХГ. Методики для выявления и контроля потерь и затрат газа 81 Глава 3. Технология обнаружения, контроля и методов прогноза потерь газа с применением наземных геофизических методов при неоднозначности решения задач аналитическими и скважинными методами

3.1. Методика выявления и оконтуривания техногенных залежей с применением наземных геофизических методов

3.1.1. Электроразведочные работы методом вызванной поляризации

3.1.2. Электроразведочные работы методом становления поля в ближней зоне (ЗСБ) совместно с вертикальным электрическим зондированием (ВЭЗ)

3.1.3. Гравиметрические работы в режиме мониторинговых измерений на различные циклы работы ПХГ

3.1.4. Низкочастотные сейсмические работы

3.1.5. Сводная схема применимости наземных геофизических методов для решения задач выявления и оконтуривания техногенных залежей

3.2. Технология установления причин и путей миграции газа, определения потенциальных зон разгрузки

3.2.1. Оценка достаточности геологической изученности объекта

3.2.2. Анализ геолого-тектонического строения объекта

3.2.3. Анализ химического состава проб газа

3.2.4. Анализ скважинных и наземных геофизических и геохимических исследований, геолого-промысловых данных

3.2.5. Определение природы поверхностных газопроявлений и

техногенных залежей. Установление причин потерь и путей

миграции газа. Интегрирование результатов работ

3

3.2.6. Заключение о состоянии герметичности ПХГ. Разработка мероприятий по снижению техногенной напряженности и обеспечению безопасного функционирования ПХГ

3.3. Применение технологии обнаружения, контроля, методов прогноза потерь и установления путей миграции газа на примере Северо-Ставропольского ПХГ

3.3.1. Анализ геолого-тектонического строения объекта на основе геологической модели

3.3.2. Анализ наземных геофизических исследований

3.3.3. Анализ пластовых давлений и газогеохимических исследований

3.3.4. Выявление потенциальных участков поверхностных газопроявлений

3.3.5. Результаты работ

3.3.6. Заключение о герметичности ПХГ, выводы

3.4. Решение специальных задач обеспечения герметичности ПХГ геофизическими методами

3.4.1. Выявление в разрезе зон трещиноватости

3.4.2. Определение местоположения ствола потерянной скважины

3.4.3. Выявление направлений распространения блокирующих составов в пласте

3.5. Выводы по главе 176 Выводы 177 Перечень использованной литературы

Список рисунков

Рисунок 2.1 График динамики среднего пластового давления от

накопленного отбора

Рисунок 2.2. Расположение профилей анализа динамики

пластового давления

Рисунок 2.3 Динамика пластового давления в сезоне отбора 20072008 гг. по профилю 1

Рисунок 2.4 Динамика пластового давления в сезоне отбора 20072008 гг. по профилю 2

Рисунок 2.5 Динамика пластового давления в сезоне отбора 20072008 гг. по профилю 3

Рисунок 2.6 Динамика приведенного давления от накопленного

отбора (6% отобранного газа от суммарного объема отобранного газа)

Рисунок 2.7 Динамика приведенного давления от накопленного

отбора (30% отобранного газа от суммарного объема отобранного газа)

Рисунок 2.8 Динамика приведенного давления от накопленного

отбора (78% отобранного газа от суммарного объема отобранного газа)

Рисунок 2.9 Динамика приведенного давления от накопленного

отбора (100% отобранного газа от суммарного объема отобранного газа)

Рисунок 2.10 Динамика снижения расчетных запасов на начало

сезона отбора

Рисунок 2.11 Карты поверхности ГВК на апрель, июнь, октябрь

2008 г

Рисунок 2.12 Положение контактов ГВК на апрель, июнь и

октябрь 2008 г. в трехмерной проекции

Рисунок 2.13 Распределение коэффициента газонасыщения

Рисунок 2.14 Диаграммы газонасыщенных интервалов в разрезе продуктивного пласта по скважинам 133, 130, 134, 79, 143, 103

Рисунок 2.15 Диаграммы газонасыщенных интервалов в разрезе

продуктивного пласта по скважинам 25, 123, 157, 156

Рисунок 2.16 Касимовское ПХГ. Динамика объема газа в пласте и

ГПО при отборе 7 млрд.м.куб. в течение нескольких лет

Рисунок 2.17 Касимовское ПХГ. Расчетное распределение

газонасыщенности на пятый год эксплуатации с отбором 7 млрд.м.куб

Рисунок 2.18 Касимовское ПХГ. Динамика объема газа в пласте и

ГПО при отборе 11 млрд.м.куб. в течение нескольких лет

Рисунок 2.19 Структурный план Невского ПХГ по кровле объекта

эксплуатации

Рисунок 2.20 Геологический профиль невского ПХГ вдоль линии

разлома

Рисунок 2.21 Газогеохимический анализ воды 1-го гдовского

горизонта по заразломной скважине №67

Рисунок 2.22 Двух-трех месячное фазовое отставание реакции

скважин, расположенных напротив СП

Рисунок 2.23 Структурная карта кровли гдовского горизонта с

вынесенными линиями рассмотренных профилей

Рисунок 2.24 Профиль между скважинами 6 (слева) - 57(справа). Показан объект хранения, стрелками нанесены возможные направления

перетоков

Рисунок 2.25 Профиль между скважинами 16 (слева) - 9 (справа). Показан объект хранения, стрелками нанесены возможные направления

перетоков

Рисунок 2.26 Профиль между скважинами 37 (слева) - 34 (справа). Показан объект хранения, стрелками нанесены возможные направления

перетоков

Рисунок 2.27 Пример выявления зон опесчанивания покрышки над контрольным ижорским горизонтом Невского ПХГ

Рисунок 2.28 Распределение средневзвешенного по газонасыщенной мощности пласта Кг на конец закачки осредненное по

данным 2007, 2008 годов

Рисунок 2.29 Распределение средневзвешенного по газонасыщенной мощности пласта Кг на конец отборов осредненное по

данным 2007, 2008 годов

Рисунок 2.30 Частотные гистограммы результатов исследований

керна

Рисунок 2.31 Типовой геофизический разрез Краснодарского ПХГ

коэффициента проницаемости

Рисунок 3.1 Результаты электроразведочных работ методом ВП на Песчано-Уметском ПХГ. Различными цветами показаны контуры газонасыщения различных пластов, а также зоны аномально повышенной

газонасыщенности

Рисунок 3.2 Определение возможных зон вторичного

газонасыщения в разрезе Невского ПХГ

Рисунок З.ЗСопоставление данных ЗСБ (петля 100x100 м) с

данными по распределению газового фактора

Рисунок 3.Сопоставление данных ЗСБ (петля 100x100 м) с данными по приведенному пластовому давлению на момент начала

закачки

Рисунок 3.5 Сопоставление вариаций силы тяжести с давлением и

объемом газа в ПХГ

Рисунок 3.6 Распространение гравитационных аномалий за период

наблюдений в процессе эксплуатации ПХГ

Рисунок 3.7 Выявление направлений движения газа на Калужском ПХГ посредством мониторинговых исследований методом гравиметрии

Рисунок 3.8 Пример результатов работ методом низкочастотного

сейсмического зондирования

Рисунок 3.9 Сопоставление составов газа месторождения, газа закачки, газа из скважин Восточно-Александровского поднятия и газа отобранного из газопроявления по скважине К-325 (Краснодарское

ПХГ)

Рисунок 3.10 Условные обозначения к рисунку 4.10

Рисунок 3.11 Карта фактического материала работ проведенных на

территории Северо-Ставропольского ПХГ в период 2002-2003 гг

Рисунок 3.12 Карта толщин криптомактрового флюидоупора.

Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.13 Геолого-стратиграфический разрез по линии

скважин 6к-631-839-147-33. Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.14 Цитологический разрез по линии скважин 6к-631-

839-147-33. Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.15 Средняя суммарная газонасыщенность чокракского, караганского и конкского горизонтов приведенная на структурной карте чокракского горизонта (состояние на конец 60-х годов). СевероСтавропольское ПХГ

Рисунок 3.16 Карта эффективных толщин (цветовой фон) и структурный план кровли мамайского горизонта. Выделены возможные

ловушки газа. Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.17 Литостратиграфический разрез по линии скважин 5к-6к. Показана структурная ловушка газа в мамайском горизонте. СевероСтавропольское ПХГ

Рисунок 3.18 Литостратиграфический разрез по линии скважин 511-111Ь. Показана структурная ловушка газа в мамайском горизонте. Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.19 Литостратиграфический разрез по линии скважин 402-539-18р1. Показана структурная ловушка газа в мамайском горизонте.

Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.20 Выделение геодинамических зон по комплексу

геофизических и геохимических методов. Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.21 Графики скоростей вертикальных движений дневной поверхности Северо-Ставропольского ПХГ по профилю ЭМПР-1 с

по 2003 гг(по данным высокоточного нивелирования 2-го класса)

Рисунок 3.22 Динамика пластового давления по скважинам

чокракского горизонта с 1998 по 2002 г. Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.23 Динамика пластового давления по скважинам конк-

караганского горизонта с 1998 по 2002 г. Северо-Ставропольское ПХГ

Рисунок 3.24 Результат работ методом межскважинной

сейсмотомографи по скважинам 150, 151 и 73 Невского ПХГ

Рисунок 3.25 Результаты работ методом межскважинной

сейсмотомографии на Кирюшкинском ПХГ

Рисунок 3.26 Результаты закачки жидкости в пласт-коллектор, 1-й

этап. Кирюшкинское ПХГ

Рисунок 3.27 Результаты закачки жидкости в пласт-коллектор, 2-

этап. Кирюшкинское ПХГ

Рисунок 3.28 Результаты закачки жидкости в надангидритовую

толщу, 1-й этап. Кирюшкинское ПХГ

Рисунок 3.29 Результаты закачки жидкости в надангидритовую толщу, 2-й этап. Кирюшкинское ПХГ

Список таблиц

Таблица 2.1 Данные по динамике давления (атм.) Колпинского

ПХГ в период после основной дегазации

Таблица 2.2 Данные по динамике отборов (тыс.м.куб.)

Таблица 2.3 Динамика среднего пластового давления в

зависимости от отборов газа

Таблица 2.4 Расчетная динамика дренируемых объемов на начало

сезона отбора

Таблица 2.5 Оценка объёмов газа в надконтактной зоне на

периоды апрель, июнь, октябрь 2008 года в пластовых условиях

Таблица 2.6 Динамика запасов газа по геофизическим данным и по

балансовому учету

Таблица 2.7 Динамика линейных запасов по геофизическим

данным и по балансовому учету

Таблица 2.8 Реакция заразломных №67 и 22 скважин на

циклическую эксплуатацию хранилища

Таблица 2.9 История создания и эксплуатации Гатчинского ПХГ

Таблица 2.10 Результаты осреднения Кг, динамики газонасыщенной мощности и газонасыщенного порового объема по циклам закачки и отборов за периоды закачки и отборов с 1997 по

годы

Таблица 2.11 Расчет порового объема для коллекторов с

пористостью 0.16 и более

Таблица 2.12 Расчет порового объема для коллекторов с

пористостью 0.146 и более

Таблица 2.13 Результат сравнения поровых объемов по пластам

Таблица 2.14 Матрица работы позволяющая оценивать и

контролировать рассматриваемые потери и затраты газа

Таблица 2.15 Укрупнение сходных структур потерь и затрат в зависимости от выявленных типов и геолого-промысловых особенностей

хранилищ

Таблица 2.16 Систематизация в табличном виде накопленных

данных ГИС-контроль за весь период эксплуатации по скважинам

Таблица 3.1 Отрицательные гравиметрические аномалии для

некоторых газовых месторождений

Таблица 3.2 Сравнительные характеристики современных

наземных гравиметров

Таблица 3.3 Комплексы наземных геофизических методов

решения задач контроля герметичности ПХГ

Таблица 3.4 Дифференциация газа из различных горизонтов по

отношению Метан/ТУ

Таблица 3.5 Состав газонасыщения мамайского, конк-караганского и чокракского горизонтов

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», 25.00.17 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Контроль пластовых потерь и герметичности подземных хранилищ газа на основе геофизических методов и геолого-технологического моделирования»

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Вопросы повышения достоверности контроля пластовых потерь газа и герметичности подземных хранилищ газа (ПХГ) приобретают все большее значение в связи с увеличением длительности сроков эксплуатации фонда скважин на ПХГ, растущей потребностью в объёмах резервирования газа, тенденциями к нециклическим режимам эксплуатации ПХГ и возрастающими рисками увеличения неконтролируемых пластовых потерь газа.

Контроль пластовых потерь газа и герметичности подземных хранилищ газа осуществляется на основе анализа геолого-промысловой информации, значительная доля которой поступает в результате проводимых промысловых и скважинных геофизических исследований.

По результатам обработки и анализа результатов исследований формируются выводы, на основе которых принимаются решения для обеспечения надёжной эксплуатации хранилища в рамках утверждённых технологических показателей. Поэтому достоверность и геолого-промысловая значимость результатов исследований, в сочетании с рациональной оптимизацией затрат на их проведение, является одной из приоритетных задач в организации объектного мониторинга эксплуатации ПХГ с обеспечением требуемых норм герметичности, экологической и промышленной безопасности.

Оптимизация комплексов исследований для обеспечения корректного решения задач контроля пластовых потерь и герметичности возможна на основе расширения менее затратной аналитической сферы для выработки чётких геолого-промысловых задач с учётом понимания пределов допустимости геофизических методов.

Основные недостатки проводимых в скважинах геофизических исследований и системы наблюдений в целом обусловлены:

• дискретным характером измерений во времени и пространстве, снижающим достоверность интерполяции и экстраполяции результатов при переходе от точек замеров к объекту в целом;

• формированием суперпозиции полей в результате наложения различных геолого-промысловых характеристик, снижающим достоверность решения обратной задачи геофизики: по полученному полю определить характер и интенсивность источника;

• затруднениями в сопоставлении результатов регулярно проводимых геофизических исследований, имеющих длительные интервалы наблюдений (геофизический контроль по скважинам), из-за изменений точности и характеристики аппаратуры, эталонировки и калибровки приборов, а также качества выполнения работ.

Поэтому дальнейшее развитие методов и технологий контроля пластовых потерь и герметичности ПХГ в пористых пластах является актуальной темой исследований.

Выполненная работа развивает технологию контроля пластовых потерь и герметичности ПХГ в пористых пластах, основанную на сочетании геофизических методов и аналитических приемов с применением геолого-технологического моделирования, которая позволит минимизировать указанные объективные недостатки исследований, повысить достоверность и однозначность интерпретации результатов, повысить надёжность прогноза геолого-промысловых событий и оптимизировать затраты на проведение необходимых исследований.

В предлагаемой работе используются как законченный результат выполненные ранее различными коллективами авторов фундаментальные исследования в области геофизики, в том числе по скважинному геофизическому контролю эксплуатации и технического состояния. Так, в работе не рассматриваются возможности, ограничения, характеристики и состав стандартно применяемых комплексов скважинных геофизических исследований,

поскольку этот вопрос разносторонне и глубоко проработан как на уровне руководящих документов отрасли, так и в исследованиях ведущих специалистов отрасли по данной тематике.

Цель работы

Дальнейшее развитие методического и технологического обеспечения контроля герметичности ПХГ в пористых пластах на основе создания и внедрения новых методов и технологии контроля пластовых потерь газа с использованием геохимических, геофизических методов и геолого-технологического моделирования путём:

Основные задачи исследований

Анализ и обобщение опыта эксплуатации ПХГ, особенностей и ограничений известных методов выявления, оценки пластовых потерь и контроля герметичности ПХГ.

Исследование геолого-технологической структуры пластовых потерь (затрат) газа в зависимости от типов ПХГ; оценка эффективности и определение ограничений в использовании аналитических и геолого-промысловых методов обнаружения, контроля и прогноза пластовых потерь газа.

Совершенствование методов выявления, оценки и прогноза пластовых потерь на основе комплексного анализа геофизических данных и геолого-технологического моделирования;

Разработка технологии контроля пластовых потерь и герметичности ПХГ, обеспечивающей повышение достоверности результатов исследований и надежности прогноза геолого-промысловых событий.

Методы решения поставленных задач базируются на использовании предшествующих разработок в области геофизического обеспечения контро-

ля герметичности ПХГ скважинными методами, а также теоретических расчётов пластовых потерь.

Задачи решены с помощью сочетания аналитических, расчётных и промыслово-геофизических подходов, с применением всей накопленной геолого-геофизической информации по объекту. Это позволило разработать технологию, которая минимизирует объективные недостатки геофизических исследований, обеспечивая, тем самым, получение более надёжного промыслового результата.

Научная новизна

Автором, на основе анализа и обобщения опыта эксплуатации ПХГ, исследованы особенности и ограничения известных методов выявления, оценки пластовых потерь и контроля герметичности ПХГ. По результатам анализа и обобщения геолого-промысловых материалов эксплуатации ПХГ ООО «Газпром ПХГ» (Колпинское, Невское, Краснодарское, Пунгинское, Гатчинское), автором обоснована геолого-технологическая структура пластовых потерь и затрат газа, охарактеризован возможный генезис и проведена оценка их объемов в зависимости от типов ПХГ.

Впервые разработана и реализована на объектах ООО «Газпром ПХГ» технология контроля, выявления и оценки объемов потерь и затрат газа, основанная на комплексном применении геохимических, геофизических методов и результатов геолого-технологического моделирования. Технология включает методику выявления и оконтуривания техногенных залежей с применением наземных геофизических методов; методику установления причин и путей миграции газа, определения потенциальных зон разгрузки. Обоснована этапность и стадийность наземных геолого-геофизических исследований, предложены оптимальные комплексы исследований для контроля за пластовыми потерями газа и герметичности, с учётом результатов аналитических исследований и геолого-технологического моделирования.

Разработанная технология практически реализована на примере обнаружения, контроля, методов прогноза потерь и установления путей миграции газа на Северо-Ставропольском ПХГ. По результатам применения технологии были разработаны и реализованы рекомендации, позволившие обеспечить дальнейшую надёжную и герметичную эксплуатацию объекта.

Комплексный характер технологии позволяет минимизировать объективные недостатки геофизических исследований, повысить достоверность и обеспечить однозначность интерпретации результатов, повысить надёжность прогноза техногенных событий и снизить затраты на проведение необходимых исследований.

Автором разработаны и апробированы на Невском и Кирюшкинском ПХГ геофизические методы решения специальных задач обеспечения герметичности ПХГ (выявление зон трещиноватости верхней части разреза; поиск потерянного ствола скважины в интервале объекта эксплуатации и покрышки) на основе комплекса геофизических и промысловых исследований.

Основные защищаемые положения

1. Усовершенствованные аналитические методы выявления и оценки объемов пластовых потерь и затрат газа, по результатам геофизических исследований и геолого-технологического моделирования:

- метод выявления и оценки объёмов слабодренируемого газа, находящегося в низкопроницаемых коллекторах, на основе динамики коэффициента газонасыщения по многолетним данным ГИС-контроль;

- метод оценки степени достаточности системы наблюдений за эксплуатацией ПХГ геофизическими исследованиями в рамках регламентных работ по объектному мониторингу, на основе комплексного анализа промысловых данных, результатов систематических замеров ГИС-контроль и геолого-технологического моделирования.

2. Технология обнаружения, контроля и прогноза потерь газа с применением комплексов наземных геофизических методов, для условий неоднозначности решения задачи известными аналитическими и геолого-промысловыми методами, с обоснованием необходимости, этапности и стадийности проведения работ на ПХГ, позволяющая выявлять источники техногенной напряженности, ранжировать их по степени опасности и неотложности проведения мероприятий.

3. Геофизические методы решения специальных задач диагностирования состояния герметичности ПХГ (выявление зон трещиноватости верхней части разреза; поиск потерянного ствола скважины в интервале объекта эксплуатации и покрышки).

Достоверность полученных результатов обусловлена комплексным подходом с использованием всей имеющейся геолого-геофизической информации по объекту за весь период эксплуатации и сочетанием геофизических и расчётных методов. Примененные подходы позволяют минимизировать объективные недостатки геофизических исследований, повысить геолого-промысловую надежность результатов работ, сформулировать однозначные и конкретные рекомендации, реализация которых позволяет обеспечивать надежную и безопасную эксплуатацию объектов ПХГ.

Практическая ценность и результаты реализации работы состоит в обосновании и реализации на ПХГ ОАО «Газпром» (Елшано-Курдюмское, Кирюшкинское, Краснодарское, Невское, Песчано-Уметское, Пунгинское, Северо-Ставропольское) комплекса работ по выявлению, оценке и прогнозу пластовых потерь в ПХГ, обеспечивших повышение достоверности контроля их герметичности.

С применением предложенных автором методик составлена и реализована ООО «Газпром ПХГ» «Комплексная программа работ по выявлению

источников образования техногенных скоплений газа, их разгрузки и ликвидации, а также усилению контроля за герметичностью газохранилищ на 20092015 гг.».

Результаты, полученные автором в диссертационной работе, реализованы в следующих научно-исследовательских работах (НИР) ООО «Газпром ВНИИГАЗ»: «Оценка состояния герметичности Краснодарского ПХГ» (2008 г.); «Рекомендации по совершенствованию эксплуатации Гатчинского ПХГ на основе геолого-технологического аудита (2008 г.); «Разработка программы герметичности Невского ПХГ» (2008 г.); «Предложения по совершенствованию технологии эксплуатации Совхозного ПХГ» (2008 г.); «Анализ результатов отбора газа в сезоне 2007 - 2008 гг. и предложение по эксплуатации Краснодарского ПХГ в период закачки газа 2008 г.» (2008 г.); «Оценка герметичности Гатчинского ПХГ» (2009 г.); «Геолого-технологическая модель Инчукалнского ПХГ (2009 г.); «Повышение эффективности эксплуатации Калужского, Увязовского, Гатчинского ПХГ на основе геолого-технологических моделей» (2010 г.); «Повышение эффективности эксплуатации Кущевского, Щелковского, Пунгинского ПХГ на основе геолого-технологических моделей» (2010 г.); а также в отчетах по авторскому надзору за эксплуатацией Невского, Пунгинского, Гатчинского, Увязовского, Краснодарского, Кущевского, Касимовского ПХГ за период 2008-2012 гг.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы доложены автором и обсуждены на заседаниях секции Ученого совета ООО «Газпром ВНИИ-ГАЗ», заседаниях Комиссии по обеспечению герметичности эксплуатации ПХГ (протокол № 03-133 от 26.01.2010, протокол № 3 от 11.03.2010, протокол 37-ПХГ/2010, протокол 78ПХГ/2011), совещаниях по обеспечению промышленной безопасности эксплуатации ПХГ (2009 - 2011 гг.), заседаниях секции по подземным хранилищам газа Комиссии газовой промышленности

по разработке месторождений и использованию недр (протоколы №№ 63-К-ПХГ/2004, 23-К-ПХГ/2005, 59-К-ПХГ/2006, 28-К-ПХГ/2007, 67-К-ПХГ/2007, 24-К-ПХГ/2008, 72-К-ПХГ/2008, 62-К-ПХГ/2009, 32-К-ПХГ/2010, 37-К-ПХГ/ 2010), заседаниях научно-технического совета ООО «Газпром ПХГ» (2009 -2011 гг.).

Полученные автором результаты исследований, реализованные в НИР ООО «Газпром ВНИИГАЗ», были отмечены Комиссией газовой промышленности по разработке месторождений и использованию недр ОАО «Газпром» (п. 3.16 протокола № 37 от 19.06.2010): «... технология контроля пластовых потерь и герметичности ПХГ на основе геологических методов и геолого-технологического моделирования успешно апробирована на ряде объектов ПХГ ОАО «Газпром» и представляет научный и практический интерес для ее дальнейшего внедрения на подземных хранилищах в пористых пластах в рамках работ по авторскому надзору за эксплуатацией ПХГ и при реализации специальных программ по контролю за герметичностью хранилищ».

Основные результаты диссертационной работы были доложены автором на российских и международных научных конференциях в 2008-2011 гг.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено автором в 13 публикациях, в том числе 7 в журналах, входящих в «Перечень рецензируемых научных журналов и изданий» ВАК Минобрнауки РФ.

Структура работы.

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы из 68 наименований. Работа изложена на 186 страницах, содержит 61 рисунка и 21 таблиц.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д-ру техн. наук Д.В. Люгаю за выбор направления исследований, об-

суждение задач и результатов исследований, ценные советы и предложения в ходе выполнения работы. Автор также признателен за ценные советы в ходе обсуждения результатов диссертационной работы проф., д-ру техн. наук С.Н. Бузинову, д-ру техн. наук Михайловскому A.A., канд. техн. наук С.А. Хану, канд. геол.-минерал. наук А.П. Зубареву, А.Е. Арутюнову, В.И. Шамшину, Р.Г. Темиргалееву. Автор выражает признательность сотрудникам геологических служб управлений ПХГ ООО «Газпром ПХГ» за помощь в сборе материалов, а также своим коллегам из Центра ПХГ ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Похожие диссертационные работы по специальности «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», 25.00.17 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Исхаков, Альберт Яковлевич

Выводы

Основные выводы диссертационной работы могут быть сведены к следующим положениям: 1. Геолого-технологическая структура пластовых потерь и затрат газа на ПХГ определяется геолого-промысловым типом хранилища и схемой его эксплуатации. Наиболее значительные пластовые потери характерны для ПХГ, созданных в водоносном пласте в пологозалегающей залежи и могут составлять порядка 50% от общего объема газа. Для хранилищ, созданных в водоносных пластах в антиклинальных ловушках, потери могут составить до 30% от общего объема газа. Минимальные объемы пластовых потерь характерны для газовых месторождений и определяются рентабельностю эксплуатации. Рассмотрен генезис потерь и затрат газа в зависимости от типов подземных хранилищ; разработаны методические приемы контроля, выявления и оценки объемов

потерь и затрат газа. В диссертационной работе, на основе сочетания

177

результатов геофизических исследований и геолого-технологического моделирования, предложены усовершенствованные аналитические методы выявления и оценки объемов пластовых потерь и затрат газа при различных схемах контроля за эксплуатацией и в различных горногеологических условиях и схемах контроля эксплуатации хранилищ:

- метод выявления и оценки объемов слабодренируемого газа, находящегося в низкопроницаемых коллекторах, на основе дисперсии коэффициента газонасыщения по многолетним данным ГИС-контроль, с применением геолого-технологической модели;

- метод оценки степени достаточности системы наблюдений за эксплуатацией ПХГ геофизическими исследованиями в рамках регламентных работ по объектному мониторингу, на основе комплексного анализа промысловых данных, результатов систематических замеров ГИС-контроль и геолого-технологического моделирования.

2. Результаты проведенных исследований позволили обосновать области неоднозначности решения задач контроля пластовых потерь и герметичности ПХГ аналитическими и промыслово-геофизическими (сква-жинными) методами.

3. Для условий неоднозначности решения задач контроля герметичности и пластовых потерь, автором разработана и реализована на объектах ООО «Газпром ПХГ» технология обнаружения, контроля и прогноза потерь газа с применением комплексов наземных геофизических методов, с обоснованием необходимости, этапности и стадийности проведения работ на ПХГ, позволяющая выявлять источники техногенной напряженности, ранжировать их по степени опасности и неотложности проведения мероприятий. Систематизированы возможности и ограничения применения наземных методов, определена область их применения, варианты комплексирования в зависимости от сложности решаемой задачи, обоснована оптимальная стадийность выполнения работ

наземными методами, которая обеспечит рациональное использование средств на производство работ.

4. Для условий низкой информативности скважинных геофизических методов, или редкой сети скважин, автором усовершенствована методика установления источников миграции газа, оконтуривания техногенных залежей, и выявления зон разгрузки, основанная на сочетании результатов применения наземных геофизических методов и результатов геолого-технологического моделирования.

5. Разработана и реализована на объектах ООО «Газпром ПХГ» методика решения геофизическими методами (межскважинная сейсмотомогра-фия и электроразведка) специальных задач обеспечения герметичности ПХГ: выявление зон трещиноватости и разуплотнения в верхней части разреза как потенциальных проводников возможного движения газа; обнаружение местоположения ствола потерянной скважины в интервале объекта эксплуатации и покрышки; определение направления распространения изоляционных составов при их закачке в пласт коллектор.

Созданная в процессе работы технология контроля пластовых потерь и обеспечения герметичности ПХГ на основе геофизических методов и геолого-технологического моделирования была практически реализована на примере обнаружения, контроля, методов прогноза потерь и установления путей миграции газа на Северо-Ставропольском ПХГ; также технология применялась на Невском, Кирюшкинском, Краснодарском, Пунгинском, Совхозном, Елшано-Курдюмском, Песчано-Уметеком ПХГ. По результатам применения технологии были разработаны и реализованы рекомендации, позволившие обеспечить дальнейшую надежную и герметичную эксплуатацию объекта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Исхаков, Альберт Яковлевич, 2013 год

Перечень использованной литературы

1 «Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов» РД 08-492-02.

2 «Инструкция по испытанию скважин на герметичность. Министерство газовой промышленности». Министерство нефтяной промышленности. ВНИИГАЗ, ВНИИТНефть. Куйбышев, 1977.

3 «Методика оценки затрат природного газа на собственные технологические нужды при эксплуатации подземных хранилищ газа в пористых пластах». ВРД Газпром 39-2.2-080-2003.

4 «Методические указания по оценке герметичности скважин ПХГ, имеющих межколонные давления», РАО «Газпром», М.: - 1997.

5 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 годаК 116-ФЗ.

6 «Правила утверждения нормативов потерь полезных ископаемых при добыче, технологически связанных с принятой схемой и технологией разработки месторождения» (в ред. Постановлений Правительства РФ от 05.02.2007 N 76, от 07.11.2008 N 833).

7 «Правила создания и эксплуатации подземных хранилищ газа в пористых пластах» ПБ 08-621-03.

8 «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» ПБ 08-624-03;

9 «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (ПБ 03-246-98).

10 «Положение по проведению геолого-технологического обследования подземных хранилищ газа ОАО «Газпром». СТО Газпром 2-2.3188-2008.

11 «Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах»; РД 03-484-02.

12 «Проведение экспертизы промышленной безопасности и технического диагностирования фонтанных арматур и оборудования устья скважин ПХГ». СТО Газпром 2-2.3-139-2007.

13 «Регламент по проведению экспертизы промышленной безопасности скважин различного назначения подземных хранилищ газа и назначению (продлению) срока их безопасной эксплуатации» СТО Газпром 22.3-056-2006.

14 Авербух А.Г. Изучение состава и свойств горных пород при сейсморазведке.- М.: Недра, 1982.

15 Аксютин O.E., Хан С.А. Современные требования к совершенствованию теории проектирования ПХГ в водоносных пластах, -Газовая промышленность, №3, С. 48-49.

16 Алькин В. А., Исхаков А .Я., Кан В.Е. Определение оптимального объема закачки по скважинам при эксплуатации газохранилищ, «Геология и геофизика», 2010, № 2, С. 58-61.

17 Архипов А.Я., Кучерук Е.В., Петухов A.B. и др. Геохимические методы поиска месторождений нефти и газа. В сб. Итоги науки и техники, т.5, ВИНИТИ, М.: - 1980.

18 Березкин В.М., Киричек М.А., Кунарёв A.A. Применение геофизических методов разведки для прямых поисков месторождений нефти и газа. М.: Недра, 1978.

19 Болгаров А.Г., Ахметшин Н.М., Исследование возможностей объемного метода межскважинной сейсмотомографии при детальном изучении геологического строения открываемых залежей нефти на территории РБ. Отчет по теме 906, фонды ВНИИГИС,. авторы г. Октябрьский, 2002, 257С.

20 Боткилин А.И. и др. Анализ характера утечек из гдовского песчаника в брекчию на Калужском подземном хранилище. Труды треста Со-юзбургаз. №7. М.: Недра, 1968, С. 15-24.

21 Бузинов С.Н., Грачева О.Н., Григорьев A.B., Солдаткин С.Г.

Особенности эксплуатации Осиповичского ПХГ при наличии перетоков га-

181

за в вышележащие горизоиты.Международная конференция по подземному хранению газа. М.: - 1995.

22 Волъфсон Г. Б., Евстигнеев М. И. и др.,, Современные технологии в разработках геофизических гравитационных вариометров: Международная геофизическая конференция. Тезисы докл. СПб.: - 2000, С. 240 - 241.

23 Горяинов H.H., Леховицкий Ф.М. Сейсмические методы в инженерной геологии. М.: Недра, 1979.

24 Гулимов А. В., Епископосов К. С. «Проведение наземных электроразведочных методом зондирований становлением электромагнитного поля в ближней зоне (ЗСБ) в районе скважин 43, 45, 137 с целью изучения герметичности Елшано-Курдюмского ПХГ», ЗАО НПФ «ГИТАС», 2005.

25 Грачев В.В. Разработать технические и технологические решения по вопросам повышения герметичности скважин газовых, газоконден-сатных месторождений и ПХГ, предупреждения пластовых перетоков флюидов с целью охраны недр и окружающей среды. Отчет по дог. 114.14.01/407. М.: ВНИИГАЗ, 1998.

26 Грачева О.Н., Григорьев A.B., Солдаткин С.Г. Определение безвозвратных потерь газа при циклической эксплуатации ПХГ. Труды ВНИИГАЗа, М., 1995.

27 Инструкция по электроразведке. М.: Недра, 1984.

28 Дегтерев А.Ю., Исхаков А .Я., Кан В.Е. Оптимизация алгоритма геологического моделирования подземного хранилища газа в водоносном пласте, «Георесурсы». 2010, № 4, С.12-16.

29 Исхаков А.Я., Алькин В.А., Ротов A.A., Прогноз водного фактора на примере подземного хранилища газа, созданного в водоносном пласте, «Геология геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений», 2011, №9, С.64-67.

30 Исхаков А. Я., Алькин В. А. Анализ причин обводнения сено-манской залежи Большого Уренгоя на примере Ен-Яхинской площади // Применение новых технологий в газовой отрасли: опыт и преемственность :

тезисы докладов на межд. научно-практ. конф. молодых специалистов и ученых. М.: - 2008, С. 210-211.

31 Исхаков А.Я., Зиновьев В.Б, Темиргалеев Р.Г. Методы определения источников аномальных скоплений метана при газогеохимическом мониторинге ПХГ. «Газовая промышленность», 2010, № 3, С. 41-43.

32 Исхаков А .Я., Зубарев А.П., Черников А.Г., Тулеубаева Е.А. Обработка геолого-геофизических данных для создания модели природного резервуара. «Газовая промышленность», 2012, № 1, С. 27-29.

33 Исхаков А. Я., Матушкин М. Б., Темиргалеев Р. Г., Черников А. Г. / Моделирование изменчивости свойств породного массива на основе нечетких марковских последовательностей// Подземное хранение газа. Полвека в России: опыт и перспективы: сб. науч. тр. / ООО «ВНИИГАЗ». М.: -2008, С. 255-265.

34 Исхаков А.Я., Темиргалеев Р.Г. Контроль герметичности ПХГ с использованием специального комплекса геолого-геофизических методов. «Газовая промышленность», 2010, № 2, С. 58-59.

35 Кобрунов А. И.,, Теория и методы комплексной интерпретации данных сейсмогравиметрии. Международная геофизическая конференция. Тезисы докл. СПб.: - 2000.

36 Копаев А. В. Высокоточная гравиметрия: Национальный отчет международной ассоциации геодезистов: Международная геодезия и геофизика союза. М.: - 1995, С. 23-24.

37 Лукавченко П. И. Гравиметрическая разведка на нефть и газ. М.: - 1956.

38 Малое В. В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергия, 1978.

39 Модин И.Н., Шевнин В.А. Обработка данных ВП для выделения и оценки перспектив слабых аномалий поляризуемости. Прикладная геофизика, №113. М.: Недра, 1985.

40 Несенюк Л. П. и др. Морской гравиметр нового поколения для поисков и разведки нефтегазовых месторождений на шельфе: Международная геофизическая конференция. Тезисы докл.: СПб.: - 2000, С. 354-355.

183

41 Савич А.И., Куюнджич Б.Д. Комплексные инженерно- геофизические исследования при строительстве гидротехнических сооружений. М.: Недра, 1999.

42 Сейсморазведка. Справочник геофизика. М.: Недра, 1990.

43 Сейфулин P.C., Портнягин Н.Э., Изотова О.В. Геоэлектрическая модель залежей УВ Западной Украины. "Советская геология", № 3, 1986, С. 100- 107.

44 Семенов О.Г. Оценка герметичности пластов покрышек по изменению минерализации пластовых вод. Реф.сб. Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторождений. №11. М.: ВНИИЭгазпром, 1970, С. 8-12.

45 Семенов О.Г., Солдаткин Г.И. Опыт обнаружения и ликвидации межпластовых перетоков газа при создании и эксплуатации газохранилищ в водолносных пластах. Научн.-техн. обзор, сер. Транспорт и хранение газа, М. ВНИИЭгазпром, 1971, С. 18-23.

46 Сидоров В. А. Импульсная индуктивная электроразведка. М.: Недра, 1985.

47 Снегирев Н.П. Заколонные газопроявления при проводке скважин на подземных хранилищах газа. Реф.сб. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. №5. М.:ВНИИЭгазпром, 1970, С. 5-10.

48 Сидоров В. А. Импульсная индуктивная электроразведка. М.: Недра, 1985.

49 Солдаткин С.Г. О режиме разгрузки аккумулирующего пласта при перетоках газа в хранилище. Экспресс информация, сер. Транспорт, хранение и использование газа в народном хозяйстве. М.: ВНИИЭгазпром, 1983, С. 8-14.

50 Солдаткин С.Г. Предотвращение утечек на действующих ПХГ. Обзорная информация, сер. Транспорт и подземное хранение газа. М.: ВНИИЭгазпром, 1984, 40 С.

50 Солдаткин С.Г. Методы контроля герметичности и эксплуатации подземных хранилищ с наличием перетока газа. М.: ВНИИГАЗ, 1999, 197 С.

51 Темиргалеев Р. Г., Исхаков А. Я., Иванов В. В., Быстров Г. И., Зиновьев В. Б. / Геохимические исследования при проектировании и мониторинге ПХГ // Подземное хранение газа. Полвека в России: опыт и перспективы : сб. науч. тр. / ООО «ВНИИГАЗ». М.: - 2008, С. 380-396.

52 Темиргалеев Р. Г., Исхаков А. Я., Черников А. Г., Кан В. Е., Гришин А. В., Биргерс Э. / Опыт моделирования сложнопостроенного геологического объекта ПХГ, созданного в водоносном пласте / // Подземное хранение газа. Полвека в России: опыт и перспективы: сб. науч. тр. / ООО «ВНИИГАЗ». М.: - 2008, С. 247-254.

53 Справочник геофизика, т. 5. М.: - 1968.

54 Строев П. А., Состояние работ по морской и аэрогравиметрии в России за период 1990 - 1994 гг.: Геологическое изучение и использование недр. Информационный сборник. №4. М.: - 1995, 18 С.

55 Филинов М.В. и др. Расчет утечек из подземных хранилищ в вышележащие слои. М.: Недра, 1976, С. 102-106.

56 Хан С.А., Акопова Г.С., Власенко H.JI. Достижения и современные тенденции в области безопасности и экологической стабильности ПХГ// Наука и техника в газовой промышленности.-2006.-№3.-С.76-83

57 Хан С.А., и др. Комплексная целевая программа обеспечения промышленной безопасности объектов ПХГ ОАО «Газпром» на 2009-2013 гг. / Хан С.А., Шилов C.B., Власов C.B., Егурцов С.А.// Газовая промышленность." 2008.-№12.-С.54-55.

58 Черемисинов O.A. и др. Промыслово-геохимические методы контроля за герметичностью подземных газохранилищ. Реф.сб. Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторождений. М.: ВНИИЭгазпром, №4, 1971, С. 5-10.

59 Чернов А. А. Выявление локальных особенностей разреза, перспективных в отношении ловушекУВ, по гравиметрическим данным: Международная геофизическая конференция. Тезисы докл. СПб.: - 2000.

60 Четаев М. П. Высокочувствительные гравиградиентометры для геофизических исследований: Международная научная конференция: Геофизика и современный мир. М.: - 1993.

61 Шарапанов Н.А., Черняк Г.Я., Барон В.Г. Методика геофизических исследований при гидрогеологических съемках с целью мелиорации земель. М.: Недра, 1984.

62 Электроразведка: Справочник геофизика. М.: Недра, 1979.

63 Bonvalot and etc.. 1998, Continuous gravity recording with Scintrex CG-3M meters: a promising tool for monitoring active zones: Geophys. I. Int, 135,2,470-494.

64 Burnett P. Calculation of the leak location in an aquifer gas storage field. Petroleum technology. May, 1967.

*

65 Tompkins R. Direct location technologies: a unified theory. Oil and Gas J. - 1990 - V0I88, № 39 - P 126 - 134.

66 А.А.Михайловский. «Объемы газа в подземном хранении, пластовое и динамическое состояния». Подземное хранение газа, полвека в России. М.: ООО «ВНИИГАЗ» - 2008.

67 А.А. Михайловский, С.Н. Бузинов «Статистические методы контроля количества газа в подземных хранилищах в пористых пластах». Подземное хранение газа, полвека в России. М.: ООО «ВНИИГАЗ» - 2008.

68 Отчёт о научно-исследовательской работе по договору № 40030 АН/04/896 Авторский надзор за эксплуатацией Аманакского и Кирюш-кинского ПХГ. Саратов - 2004.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.