Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Гидрогеологические и геологические условия захоронения промышленных стоков в недрах газовых месторождений (на примере Оренбургской области)

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Гидрогеологические и геологические условия захоронения промышленных стоков в недрах газовых месторождений (на примере Оренбургской области)"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЗОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ НЕУШ Л ГАЗА имени М.М.ГУБКИНА

На правах рукописи ЗАХАРОВА ЕЛЕНА ЕВГЕНЬЕВНА

УДК 556.3+622.276.438:628.3(470.56)

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ¡1 ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАХОРОНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ В НЕДРАХ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОНДЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ)

Специальности: 04.00.17 - Геология^ поиска к разведка

нефтяных и газовых мес?ороя-дений

04.00.06 - Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москр!» 1990

/

/ " л

Работе, зыполненв. в Волго-Уральском научно-исследовательском и проектнок институте по добыче и переработке сероводородсодержа-щих газов (Волго-УралНИШгаэ) и в Московском ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени институте нефти к газе имени И.М.Губкина (ШНГ мм.И.М.Губкина)

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических

наук, профессор А.А.Карцев

Официальные оппоненты; доктор геолого-минералогических наук0 профессор К.Е.Питьева

кандидат геолого-минералогических наук В.С.Гончароз

Ведущее предприятие: Всесоюзный научно-исследовательский у. проектнс-конструкторскиК институт по разработке газопромыслового оборудования (ВНИГИгаэдобыча)

Защита диссертации состоится __г»

в _ _ часов, в аудитории___ на заседании специа-

лиь:1роваи"ого совете. Д.053,27.06 при Московском институте нефти и газа имени й.Ы.Губкина (МИНГ им.К,М.Губкина) пс адресу: 1179170 г.Мо1.««в&5 ГСП-1, Ленинский проспект„65, тел. 135-11-04

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИ'.;Га

/.зторефьрат разослан я_/3 ____1990 г.

Ученый секретарь спецнализирогонного сонета канд.геол.-мин.наук, доцент

А.М.Чарнгин

/.....'л

„ ' з

_ / ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуал_ьность_темы диссертации состоит в ее экологической направленности на предотвращение загрязнения окружающей с; ады промышленными сточными водами (промстоками)»

Цель_работы - изучение геолого-гидрогеологических условий безопасного для окружающей среда подземног1 захоронения промстоков (ПЗП) на газоконденсатных месторождениях (на примере Оренбургского газоконденсатного и Карачаганакского нефтегаз хонден-сатного месторождений). Объектом исследова"ий является разре~. ог глубокозалегающих (ордовикских, девонских) до четвертичных отложений.

Задачи_работы: I) изучить геолого-гидрогеологические аспекты различных принципов ПЗП в зависимости от особенностей газо -конденсатных месторождений; ниже и выше разрабатываемых залежей, а контуре газоносности и за его пределами, в карбонатных и тер-ригенных коллекторах, под солгтные и глинистые покрышки», 2) исследовать процессы физико-химического взаимодействия промстоков сложного химического состава с карбонатными и терригенными породами и заключенными в них пластовыми водами? 3) выполнить анализ эксплуатации полигонов ПЗП в условиях гидродинамического реглма водонапорных систем, нарушенного разработкой гаэоконденса"'ных месторождений; 4) разработать методики контроля применительно :с особенностям ПЗП на газоконденсатных месторо«кдиниях.

Методы_и£следо^аний и фактический мате£иалл поле :енный в осно^у_диссе£тации_;_ Для решения поставленных задач выполнен комплекс исследований, включгиоций обработку и анализ геолого-промколового материала, интерпретацию промыслово-геофизической информации о лабораторные химико-аналитичеокие исследования пластовых вод, горных пород и промстоков и эксперименты по их совместимости, обработку лабораторных определений коллекторскихв экранирующих свойств и вещественного состава пород, андлитичес-кие расчеты распространения промстоков в недр .х и динамики пластовых давлений, графические построения (карты, профили, корреляционные схемы и т.д.). Основой диссертации являются материалы исследований, выполненных лично автором либо при его непосредственном участии с 1979 по 1990 гг., а также фондовые и литератур-

ныв источники.

Научная новизна: I) разработаны методические принципы осуществления подземного захоронения промстоков (с учетом контроля процесса ПЗП) в зависимости от геолого-гидрогеологических к промысловых особенностей газоконденсатных месторождений; 2) изучена гидродинамика 113П в водонапорных системах, подстилающих газокон-денсатные залежи, в условиях нарушенного природного равновесия из-за разработки этих залежей; 3) установлены особенности поглощения промстоков в карбонатном коллекторе; 4) изучено взаимодействие промстоков с образующихся при добыче, переработке и хранении газа, с карбонатгшми и терригенными породами и пластовыми водами и его влияние на коллекторские свойства пород поглощающих горизонтов.

Практ и ч е ск ая_цен н о сть и деадизация^аботы заключается в том, сто ее основные положения использованы в проектах к технологических регламентах объектов ПЗП Оренбургского газового комплекса и могут быть использованы при решении вопросов ПЗП на других предприятиях различных отраслей промышленности. По результатам исследований и рекомендациям диссертанта получен экономический аффект 228 тыс.руб.

Ап£°й8ИиД Основные положения диссертации доложены

на научных совещаниях, конференциях и семинарах в Москве (1983 г, 19Я4 г, 1986 г, 1988 г), Ашхабаде (1986 г), Оренбурге (1982 г, 1983 г, 1900 г, 1990 г), Ставрополе (1983 г), Ухте (1985 г), Еузулуке (19Ы г), Недыме (1980 г, 1984 г), Березниках (1984 г), Орске (1987 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ.

Объем Даботи. Диссертация состоич из введения, 9 глав, заключения объемом 150 страниц машинописного текста, 27 таблиц, 50 рисунков и списка литературы из 122 работ.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю профессору А.А.Карцеву за внимание,, конструктивные замечания и практическую помощь. В процессе работы автор пользовался советами и консультациями И.А.Шпильмана, С.Б.Вагина. О.М.Севастьянова, помощью сотрудников лгборатории гидрогеологии Волго-Ура ШПИгаза, которым автор также искренне благодарен и признателен

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

_Глава_1_- литературный обзор - посвящена рассмотрений опыта ПЗП в газовой промышленности и уровню разработки общих научных вопросов данной проблемы. Приведены сведения о ПЗП на Украине, в Средней Азии, Коми АССР, Тюменской, Оренбургской, Астраханской областях.

Научные вопросы, решение которых входит з задачи диссертации с в настоящее время разработаны с разной степенью детальности» В работах Н.И.Плотникова, Е.Е.Керкиса, Н.В.Тарасовой, Н.А.Титова', Э.В.Лехтимяки и др. в общем виде сформулированы основные критерии оценки геолого-гидрогеологических условий для целей ПЗП. Различные аспекты гидродинамических прогнозов при закачке воды ь пласт разработаны Н.Н.Веригиным, Ф.М.Бочевером, А.Е.Орадовской, В.М.Шестаковым, В.М.Гольдбергом, В.С.Саркисяном и др. Имеются региональные оценки возможности ПЗП для всей территории СССР9 отдельных его районов. Детальные исследования для целей ПЗП проведены на нескольких десятках конкретных участков. Исследованиь физико-химического взаимодействия (совместимости) промстоков с пластовыми водами и горными породами выполнено для небольиого числа объектов сотрудниками ВНИИВОД1ЕО, МГУ, ВНИИГалургия, ИФХАН, 11, Волге-УралНИПИгаза, ОРПТИ и др. Анализ эксплуатации полигонов ПЗП является наименее изученным аспектом проблемы. В отечественной литературе скупо освещен зарубежный опыт, приведены сведения по некоторым предтпиятиям нефтяной, химической, газовой промышленности СССР. Изучение литературных источников позволкзт сделать вывод, что в целом ПЗП является эффективным, относительно безопасным и зачастую наиболее рациональным методом обезвреживания жидки* отходов. В научном плане данная проблема разработана недостаточно. Настоящая диссертация заполняет пробел по многим нерешенным научным вопросам ПЗП.

В главе 2 приводятся общие сведения о районе исследований: параметрах Оренбургского (ОГКМ) и Карачаганакского (КНГКМ; месторождений, данные о предприятиях Оренбургского газохимического комплекса (ОГХК), являющегося объектом исследований.

Дана характеристика промстоков ОГХК, подлежащих захоронению, которые по специфике состава разделены на три группы:

I) газопромысловые„ лредставленные на ОГКМ в основгом попутными пластовыми »одами, в связи, с чем их минерализация до 226 г/л, плотность до 1,157 г/см3, состав хлоридный натриевый", на КНГКМ они пока представлены техногенными водами, потому их плотность О„863-1,041 г/ом3р минерализация 2,5-51,4 г/л» состав разнообразный с окл содержат много сероводорода (до 6409 М1/л)с в дальнейшем ожидается, что они по составу будут близки к стокам ОГКМ; .?} газозе^одские, состоящие из смеси техногенных вод, плотность которых около 1,000 "/см3,, минерализация 3-21 г/л, состав преимущественно хлориднгй натриевый; 3) рассолы от размыва емкостей в толще каминной соли, имеющие плотность до 1,22 г/см3, минерализацию до 280 г/л, хлоридный натриевый состав. Стокь первых двух типов содержат метанол (до 10$ об,), железо (до 41,3 мг/л), сероводород (дс 765 мг/л), нефтепродукты 600 мл/л) „ рзвешенкые частицы (до 15200 мг/л).

Данный район в силу разнообразия геолого-гидрогеологических условий,, промысловых особенностей газоконденсатн'ых месторождений и физико-химических свойств ¿ахороняемых промстоков во многом является типичным и может служить адекватно?, моделью для юешения проблемы ПЗП на других объектах.

Глава 3 посвящена характеристике геологического строения района, который расположен в пределах сочленения Волго-Уральской аь^еклизы и Пр-.,каспийской синеклизы. В его разрезе выделяется. 3 литолого-структуряых этаж*-. К нижнему отажу относятся самые древние терригенные к карбонатные отложения пс фчлипповский горизонт кунгурского яруса нижней Перми включительно; к среднему -галогенные пореды ирзньскогс горизонта кунгурского яруса; к верхнему - преимущественно терригенные отложения верхней перми, •¡взозоя и кайнозоя^ С нижним эталом связан;; ОГКМ и КНГКМ; средний ртаж образует соляные купола; верхний этаж представлен наиболее полным разрезом в межкупольных мульдах.

В главе 4 рассмотрены гидрогеологические условия района.

Средний литолого-структурный комплекс, являющийся региональным экраном, делит разрез на два гидрогеологических этал<а: верхний (надсолевой) и нижний (подсолевой). По литолого-страти-гр^фическому признаку выделены водоносные комплексы: четвертичных отложений, плиоценовый, палеоген-миоценовый, верхнемеловой.

юрско-нижнемеловой, триасовь'П, верхнелермский, иосковск^-филип-повский, визейско-башкирский, а также: линзы рассолов, спорадически распространенные з толще водоупорных отложений иреньского горизонта, и воды довизейских отложений. По каждому из них даны условия залегания подземных вод и водоносность отложений.

В надсолевом этаже выделены три вертикальные гидродинамические зоны: I) активного водообмена, от поверхности земли до подошвы четвертичных аллювиальных отложений.долины р.Урьл} 2) затрудненного водообмена, которая развита я районе ОГКМ до кровли кунгурских отложений (до 1500 м), а в районе ННГКМ в глубоких межкупольных мульдах - до сильно глинистых казанских отложений верхней перми (до 2500-3000 м)| 3) весьма затрудненного водообмена, приуроченная к наиболее глубоким частям межкупольных мульд в районе КНГКМ (казанский и уфимский ярусы). Под-солевой этаж находится в зоне весьма затрудненного водообмена. Его кровля залегает на глубине 1153-1909 м. в районе ОГКМ и на 3512-5008 м на КНГКМ. В региональном экране соленосных отложений иреня ввделена зона застойного режима подземных вод, залегающих в виде изолированных линз.

В зоне активного водообмена преобладают пресные воды.

В эгч^е затрудненного водообмена широко распространены солоноватые и соленые воды с минерализацией до 26 г/л. Глубже 250-300 м повсеместно развиты ряссолы, минерализация которых на глубине 700-800 ы достигает 200-280 г/л. Ионный состав подземных вод надсолевого гидрогеологического этажа зависит от их общей минерализации, по мере увеличения которой возрастает роль ионов хлора и натрия. Рассолы имеют х.юриднкй натриевый состав и относятся к хлоркальциевому и хлормагнкевому типам.

В зоне застойного режима развиты линзы весьма крепких рассолов с плотностью 1,20-1,28 г/см3, минерализацией 308-365 г/л, хлоридного натриево-магниевого состава, хлормагниевогс типа.

■ В подсолевом этаже развиты хлоридные натриевые рассолы хлоркальциевого типа. В районе ОГКМ они характеризуются плотностью 1,16-51,18 г/см3 и минерализацией 240-280 г/л, а на КНГКМ-соответственно 1,075-1,131 г/см3 и 101,7-194,5 г/л.

В процессе разработки ОГКМ и КНГКМ природные гидродинамические условия были нарушены. На ОГКМ из-за отбора газа из залежи в подсолевом этаже образовалась депрессионная воронка размером

76x56 км и глубиной ,"0 5и0-600 м ниже ГВК, распространившаяся на 20 км к ггу л на 18 км к северу от контура газоносности. На КНГКМ, в западной его части, возникла техногенная загазованность надсолевого разреза до гдубины 1000 м от поверхности земли на площади 20 км^. Она вызвала подъем уровней подземных вод, излив их из скважин вместе с газом и конденсатом, образование газоводяных грифонов на поверхности земли. Дренирование техногенной загазованности осуществляется разгрузочными скважинами.

Изучение геологического строения и гидрогеологических условий района исследований показало, что для ПЗП на 0ГКМ пригодны только подсолевые карбонадные отложения, на КНГКМ - средняя и нижняя части разреза триаса и верхняя часть татарского яруса.

Е главе 5 дана характеристика подсолевых карбонатных отложений в районе 01'КМ в связи с ПЗП, которое осуществляется как эе контуром (на полигонах ПЗП И" I и 2, в скв.Н-9), так и в контуре газоносности (в скв„ К!) 37-ДГ 524-Д, 2018, 3000, 12021), Поглощающим горизонтом служат визейско-башкирские ( С^у-С^ъ ) отложения, залегающие на глубине от 2068-3193 м в контуре 0ГКМ до 2465-2[-/3 и за контуром. Их вскрытая мощность на об' зктах ПЗП от 167 до 516 м, в нагнетательных скважинах они оставляются без обсадки. Вышележащие водонасыщенные отложения до Г ЯК на ОГК',1 или до подошвы кунгурского яруса за контуром 0ГКМ представляют со..ой буферный горизонт. В него допускаются перетоки зохороняе-мых стоков, кооме тоге он мелет быть резервным поглощающим горизонтов, Его общая мощность в контура 0ГКМ 105<£-365,0 м, за контуром 0ГКМ - 538-^04 м.

Эфф ктивна,. мощности подсолсвых отложений 16-92/6, пористость коллекторов 6-31%, проницаемость 113-1ПО фи*". Нередко породы характеризуются интенсивной трещкчоватостыс и закарстованностыо, переходящей из водонасыщенной в нефте- и газонасыщенную части разреза, что обуславливает их газогидродинамическую связь.

Пластовые воды поглощающего комплекса до начала разраоотки 0ГКМ устанавливались на глубине 64-152 м. Дебиты воды составляли 147-864 м3/сут, а после СКС - 508-1342 м3/сут. Скважины при опытных нагнетаниях пресной воды с устьевыми давлениями 3,6-10,4 МПа и репрессией на пласт 0,08-1,57 МПа имели приемистость 691-15Ьс м3/сут. Коэффициент водопроводимости а водоносного

комплекса 82-194 м^/сут, коэффициент льезопроводноети -4,5-Т0й-4,1«10 м^/сут. Пластовое даьлет.е до разработки ОГКМ нг отметке ГМК (-1750 м) было 20,6 МПа. В нагнетательных скважинах, пробуренных в контуре ОГКМ после 7-9 лет его разработки, уровни воды и пластовые давления были намного ниже первоначальных, что свидетельствует о реагировании водонапорной системы на отбор газа из залежи.

Приведены результаты эксплуатации объектов ПЗП. Они положительные: нагнетательные скважины работают стабильно с расходом до 2200 м3/сут при невысоких устьевых давлениям (3,0-5,5 МПа). При засорении призабойных зон приемистость скважин легко восстанавливается с помощью СКО. Объем захороненных стоков превысил 16 млн.м3.

На примере района ОГКМ видно, что О^-С^Ь отложения перспективны для ПЗП на обширной территории Болго-Уральской антеклизы при условии их залегания на благоприятных в технико-экономическом отношении глубинах (до 3000 ч).

Глава 6 посвящена характеристике ьадсолевых терригенных отложений КНГКМ в связи с ПЗП. В разрезе перспектигн'^х для ПЗП триасовых и татарских отложений произведено выделение резервуаров, представленных песчаными толщами, и экранов, сложенных глинами, аритллитш.сн. Сверху вниз в разрезе триаса установлено три экрана (А,Б,В ) и три резервуара (1,П,ИР, в татарском ярусе-один резервуар (1У). Эффективная мощность резервуаров триаса в среднем составляет 50% от общей мощности резервуаров, пористость песчаников в них в среднем 26-31/5, а проницаемость -500фм2. Эффективная мощность 1У резервуара в среднем составляет 24% от общей мощности, средняя пористость его коллекторов 21%, а проницаемость - 39,2 фм2.

Экраны характеризуются невысокими коэффициентами расслоен-ности (0,15-0,20). Экспериментальное изучение экранирующих свойств глин на 14 образцах на установке УИПК-Ш в условиях, модулирующих пластовые, показало очень высокие прочности: э свойства глинистых пород. Их начальный градиент давления (НГД) по газу в средне)/ составляет 492 МПа/м, а НГД по жидкости оценивается в 10 МПа/м, что в сотни и тысячи раз превышает ожидаемый удельный прирост пластового давления от. закачки промстоков (0,0Ю-0,0Г5 МПа/м). Следовательно, глинистые экраны триаса

гарантируют надежность изоляции згаороняемых промстоков от вышележащих горизонтов.

Вещественный состав пород триаса и верхней Перми изучен по результатам 236 ан лизов. Песчаные разности разреза являются полевошпатово-кремнисто-кварцчвыми с карбонатно-глинистым цементом. Содержание в т./С карбонатного материала составляет, до 14,72$ массы, который под действием соляной кислоты растворяется. Поэтому фильтрационно-емкостные сЕойства коллекторов можно будет увеличитать за счет применеьля обычных СКО.

Пластовые воды резервуароЕ обладают плотностью 1,176 -1,187 г/см3, минерализацией 256-289 г/л, относятся к хлоркальциев типу, устанавливаются на глубинах 38-119 м. Дебиты воды от 39-54 (из татарских отложений) до 71 мэ/сут (из пород триаса). Опробование 1У резервуара на приемистость путем закачки в него пресной воды показало, что в среднем её величина составляет , ЗЗС-Зби мэ/сут п^и устьевых давлениях нагнетания до 12 МПа. Исследование приемистости трис.совых резервуаров планируется провести в ближайшем будушем.

Первый резервуар подвергся техногенной загазованности. По этой причине, а также из-за близкого залегания к земной поверхности в пределах Карг.лаганакского соляного купола и отсутствия здесь над ним экрана А I резервуар для ПЗП не пригоден.

Изучение прикупольных зон показало, что водообильность отложений здесь згачительно снижается либо отсутствует, поэтому перетоки захороняемы*. стоков в вышележащие горизонты в этих зонах маловероятны, что очень важно при ПЗП в межкупольных мульдах.

По результатам работ запроектирован полигон ПЗП, строительство которого осуществляется в настоящее время.

Глава 7 посвящена исследованиям взаимодействия промстоков с пластовыми водами и породами поглощающих горизонтов. Для газо-прс..!ысловых стоков ОГКМ установлена хорошая совместимость с Пластовыми водами и карбонатными породами. Исследования стоков Оренбургского газоперерабатывающего завода (ОГПЗ) показали, что они несовместимы как между собой, так и с пластовой водой поглощающего горизонта. В связи с этим была предложена сложная система подготовки стоков ОГПЗ перед захоронением. Рассолы,образующиеся от размыва емкостей в солях, сотрудниками ВНИИПромгаза на

основе теоретических расчетов были признаны несовместимыми с пластовой водой. Это было опровергнуто экспериментами, проведенными в ОрПТИ и Волго-УралВДПИгазе.

На практике все стоки ОГХК, как совместимые, так .и несовместимые с пластовой средой по данным лабораторных экспериментов, без какой-либо химической подготовки закачиваются в поглощающий С^-С2Ь горизонт с расходом до 600-2000 мэ/сут на одну скважину, что обеспечиваемся периодическими СКО. Отсюда можно сделать вывод, что особенности пластовых условий, в частности сгэйства карбонатного ксчлектора (трещиноватость, закарстованность, способность к быстрому восстановлению приемистости с помощью СКО), позволяют захоронить несовместимые с ним жидкости.

Взаимодействие газопромысловых стоков КНГКМ с пластовыми водами и надсолевыми терригенными породами триаса и верхней перми впервые изучено под руководством и при участии автора диссертации. Установлено, что подготовленные стоки совместимы с пластовой водой и породами. При иу взаимодействии не только не' обрезуется никаких осадков, кольматирующих норовое пространство пород,, а, наоборот, даже происходит небольшое химическое выщелачивание последних.

Изучение динамики проницаемости пород в ходе опытов показало, что проницаемость по промстокам в целом соответствует проницаемости пород на конечном этапе фильтрации пластовой воды.

При смешении реальных стоков с пластовой водой образу(гея осадок сульфидов железа, сульфатов и карбонатов кальция в количестве 0,642 г/л. Пробное нагнетание реальн-тс стоков КНГКМ без их предварительной подготовки привело к быстрой потери приемистости скважины. Отсюда очевидна необходимость подготовки промстоков к закачке' отстаивание от взвешенных частиц и нефтепродуктов, нейтрализация и отдувка сероводорода, освобождение от ингибиторов коррозии и других вяжущих веществ.

Глава 8 посвящена контролю и прогнозу распространения закачиваемых промстоков и динамики пластового давления при ПЗП на газовых месторождениях с учетом нарушения естественного гидродинамического режима водонапорных систем в результате добычи газа. На примере ОГКМ изложена методика и результаты контроля ПЗП. Установлено, что прогнозные расчеты продвижения промстоков, в которых используется средняя пористость и эффективная мощность

коллекторов порового типа, определяемые по материалам ГИС до закачки стоков»нуждаются в уточнении по данным эксплуатации нагнетательных скважин. Контроль показал: 1)заеорение нижних частей (а иногда и всего) необсаженного ствола нагнетательных скважин, в результате чего перекрывается от 49,3$ мощности коллекторов; 2) поглощение (продвижение) промстоков в отдельных интервалах разреза,причем приуроченных не только к поровым коллекторам-,но и к плотным трещиноватым разностям; 3)возможность поступления стоков в буферный горизонт„что происходит либо по техническим причинам (засорение необсаженного ствола скважин) ,либо по геолого-гидрогеологическим причинам (наличие вертикальной трещиноватости*в толше карбонатных пород,гидродинамически связывающей поглощающий и буферный горизонты); 4)постоянное снижение пластового давления в подсолевом карбонатном комплексе пород,несмотря на закачку в него промстоков.

Анализ распределения фактических поглощающих интервалов в разрезе нагнетательных скважин позволил вывести средние показатели рабочей части нагнетательной скважины,которые рекомендуется применять при расчетах распространения промстоков на объектах ПЗП в карбонатные коллекторы, где не проводится выявление фактических интервалов поглощения стоков (табл.).

Таблица

Характерные показатели нагнетательных скважин в карбонатном коллекторе

(Мощности,м: Н - необсаженного ствола; Н'-фактически открытого ствола; ьп~пробхи; Ни^-интервалов поглощения; Ьпор_-интервалов поглощения в поровых коллекторах; hm -интервалов поглощения в плотных разностях; ь.Эф -эффективная в необсаженном стволе; h« эф -эффективная в фактически открытом стволе)

Средние значения вf . ____.___

hn ! Ни.п.! Ни.п! hnop! hnop f Нэф1 hnop. 1 _ jW

Л 1 Т I'-!7 ~¿ К 1 _Ти.п'_ _ _Н_ и.п

23 25 34~ 38 48 / 20 30 70

20-30 50 50

30-50 60 40

50-60 75 25

60-70 85 15

70-60 95 5

> 80 100 О

Приведена методика и результаты расчетов распространения промстоков на ОГКМ. Впервые прогнозные расчеты поодвижения закачанных стоков В' недрах выполнены с учето*« возникшей скорости, движения подземных вод (т.е. в условиях потока) в депрессионной воронке, образовавшейся вс флюидальной системе ОГКМ в процессе • разработки залежи. Движение пластовых вод в пределах депрессионной воронки направлено к ее центру, совпадающему с центром ОГКМ, где отмечается минимальное пластовое давление. В этом же направлении движутся и захороняемые стоки.

Дана оценка возможного влияния ПЗП на обводнение залежи ОГКМ. Го расчетам объем пластовой воды, внедрившейся в залежь (58 млн.м3), в 4 раза превышает количество закачанных стоков. По сравнению с освобожденным поровым объемом залежи за счет отбора газа количество вторгшейся пластовой воды мало (1,9%) и потому восполнение давления в залежи несущественно.(0,38 МЛа). Тем более незначительное приращение пластового давления происходит от ПЗП. По прогнозам и на практике захороняемие объемы стоков не компенсируют даже минимального снижения пластового давления (0,1 МПа/год) в самом поглощающем горизонте из-за реагирования его на отбор газа из залежи. Следовательно, ПЗП не влияет ка интенсивность обводнения ОГЮл.

Выполнены гидродинамические прогнозы ПЗП на КНГКМ, которые свидетельствуют о возможности ПЗП в межкупольную мульду.

Изучено влияние ПЗП на ОГЮЛ на верхние водоносные горизонты с питьевой водой. Установлено, что проникновение промстоков в верхний водоносныГ горизонт происходит только сверху - за счет их фильтрации при разливе или утечках из наземного оборудования системы сбора, подготовки и транспортировки„ Попадание промстоков в верхний водоносный горизонт енчзу - из поглощающего горизонта или из нагнетательных скважин - отсутствует.

Таким образом, метод ПЗП при правильном выборе поглощающего горизонта и техническом обеспечении надежности сооружений совершенно безопасен для окружающей среды.

В главе 9 изложены принципы проектирования и методики контроля ПЗП на гаэоконденсатных месторождениях в зависимости от геологических и щ змысловых особенностей месторождений.

ОГКМ является характерным примером ПЗП в карбонатные коллекторы мощного и протяженного водонапорного бассейна, подстилающего гидродинамически связанную с ним газоконденсатную залежь. В таких

условиях предлагается; I) децентрализованный подход к расположению объектов ПЗП непосредственно Около источников образования промстоков; 2) использование в качестве поглощающего горизонта водонасыщенных отложений» не выходящих в газоконденсатную залежь; 3) при ПЗП под залежь иметь между поглощающим горизонтом и залежью буферный водоносный горизонт. За контуром газоносности допускается ПЗП^в продуктивные в пределах месторождения отложения. При этом нагнетательные скважины должны располагаться на расстояние превышающие прогнозное распространение стоков до контура месторождения.

При ПЗП под залежь система хонтроля гидродинамических про-цесссз ПЗП, осуществляемого по наблюдательным скважинам объектов ПЗП, должна комплексироваться с системой контроля за динамикой давления в водонапорном бассейне месторождения, проводимого по пьезометрическим скважинам.

При организации ПЗП на газоконденсатньгх месторождениях в надпродуктивные отложения в предела« ограниченных структур, например, межкупольных мульд„ как на КНГКМ, целесообразнее: I) объект ПЗП размещать в центре структуры; 2) при наличии нескольких поглощающих горизонтов закачку стоков начинать в самый нижний горизонт; 3) осуществлять последовательный переход на резервные горизонты после заполнения стоками нижележащего горизонта или выхода его из строк из-за кольматации.

При П2Л в надпродуктивные отложенид, которые могут быть охвачены техногенной загазованностью, контроль "за распространением стоков предлагается комплексировать с наблюдениями за техногенной загазованностью в недпродуктивной части разреза по сети наблюдательно-разгрузочных скважин месторождения.

Поскольку ПЗП на газокондексатных месторождениях является неотъемлемой частью их разработки, предлагается проекты ПЗП включить в проекты разработки месторождений, а анализ эксплуатации полигонов ПЗП - в анализ разработки месторождения.

В заключении приведены основные защищаемые положения диссертации:

I. Промстоки на газоконденсатных месторождениях можно захоронить б различном пространственном отношении к разрабатываемой залежи (ниже и выше ее, в контуре газоносности и за его пределами) в зависимости от геолого-гидрогеологических и промысловых

особенностей месторождения.

2. При захоронении стоков ниже залежи не требуется изучения экранирующих свойств региональной покрышки „ развитой ¡-.ад залежью и удерживающей ее'в течение геологического времени. При ПЗП в отложения над залежью к её региональной покрышкой необходима оценка удерживающей способности местных водоупоров, пере-крываюдих поглощающие горизонты„

3, Подземное оохоронение промстоков на разрабатываемых газоконденсатных месторождениях имеет специфические особенности из-за нарушения природных флюидалькых систем; я) при ПЗП з водонапорный бассейн. подстилающий залежьр необходимо учитывать Формирование депрессионной ворокчи„ в сферу влияния которой вовлекаются поглощающие горизонты,, так как недопустимо обводнение залежи промстоками; б) при ПЗП з надпродуктивные отложения должна учитываться возможность их техногенной загазован :ости, при которой не рекомендуется захоронять стоки з техногенно загазованные горизонты.

4, При захоронении стоков в карбонатные отло.'.ения промстоки принимаются только частью эффективной мощности и з то же время поступают в отдельлке интервалы плотных? но трещиноватых, разностей; чем больше эффективная '-'ощность ч открытом стволе скважины г тем большую часть э оощем объеме поглощающих интервалов составляют порозые коллекторы и наоборот - с уменьшение}/: эффективной мощности возрастает дел г. плотных разностей з общем объеме поглощалщих интервалов.

5. Контроль за ПЗП должен "омплексирогч.ться с системой контроля за разработкой месторождение: при ПЗП ниже газоконден-сатной залежи - с сетью пьезометрических скважин, контролирующих подошвенные ч контурные воды; при ПЗП выше залежи - с сетью контрольно-разгрузочных скважин» предназначенных для выявления и разгрузка возможной техногенной загазованности.

Основные положения диссертации опубликованы з работах:

1. Подземное захоронение трудкоочищаемкх промстоков Оренбургского газоперерабатывающего завода // Эксплуатация месторождений сероводородсодеркащих газов: Тр.ин-та Золго-УралНИПИ-газ.-М.г ВПИИЭгазпром, 1980. - С.40-46 (совместно с Севастьяновым 0,М.).

2. Обезвреживание промстоков Оренбургского ГПЗ путем подземного захоронения // РИ. Подготовка и переработка гяза и

газового конденсата. - М.: ВНИИЭгазпром, 1981. -Вып.4. -С.25-28 (совместно с Севастьяновым О.М.).

3. Захоронение сточных вод с установок комплексной подготовки газа Оренбургского месторождения // РИ„ Подготовка и переработка газа и газового конденсата.-М.% ВПШЭгазпром, 1981. -Вып.7. -С.22-26 (совместно с Севастьяновым О.М.).

4. Геолого-гидрогеологические условия и анализ эксплуатации полигона подземного захоронения промстоков ОГПЗ // Научн.-производ.конф.молодых специалистов нефт. и газ. пром-ти (май 1981 г.); Тез.Аокл.- ЕузуЛук, 1981.- С.49-50.

5. Захоронение промышленных стоков при подготовке и переработке сероводородсодержащего газа // Обзор.Сер.Природный газ и защита окружающей среды. -М. :ВНИИЭгазпромД981.-Вып.2.-46 с. (совместно с Севастьяновым О.М. и Комаровым D.H.).

6. Захоронение промстоков Оренбургских газопромыЬлов в подземные горизонты // Интенсификация и совершенствование технологии подготовки и переработки природного газа Оренбургского месторождения: Тр.ин-та Вопго-УралНИПИгаз.-М.:ВНИИЭгазпром, I98I.-C.52-59 (совместно с Севастьяновым О.М.).

7. Подземное захоронение промстоков // Газовая промышленность.-1982 3.- С.22-23 (совместно с Севастьяновым О.Ы.).

8с Геолого-гидрогеологические предпосылки подземного захоронения промстоков на Карачаганакском газоконденсатном месторождении // ЭИ.Сер.Геология, бурение и разработка газовых месторождений.-М.: ВНИИЭгазпром, 1982.-Вып.6.- С.5-8 (совместно с Севастьяновым О.М. и Комаровым D.H.).

9. Оценка границ распространения промстоков при их подземном захоронении // ЭИ.Сер.Геология» бурение и разработка газовых месторождений.-М.; ВНИИЭгазпром, 1982.- Вып.7.- С.3-7 (совместно с Севастьяновым О.М. и Комаровым D.H.).

10. Подземный сброс хлоридно-натриевых рассолов на Оренбургском газовом комплексе // ЭИ.Сер.Геология, бурение и разработка газовых месторождений.-М.: ВНИИЭгазпром, 1982,- Вып.13,- С.5-8 (совместно с Севастьяновым О.М.).

II. Прогнозирование распространения промстоков при подземном захоронении в карбонатных коллекторах // Геология нефти и газа.- 1982.- J," 10.- С.58-62 (совместно j Сегастьяиовым О.М. и Комаровым D.H.).

12. Перспективы подземного захоронения жидких промышленных отходов Карачаганакского газоконденсатного промысла // Геология нефти и газа.- 1983.- № Г.- С.55-59 (Совестно с Севастьяновым О.М и Комаровым Ю.Н.).

13. Вещественный состав пород поглощающих горизонтов Кара-чаганечского газоконденсатного месторождения // Информ.листок.-Оренбург: ЦНТИ, 1984.- № 202-84. - Зс.

14.' Особенности поглощающих горизонтов газоконденсатного месторождения // Информ.листок.- Оренбург: ЦНТИ,1984.- № 199-84,3 с.

13, Контроль и прогноз изменения гидрогеологических условий при подземном сбросе промстоков на Оренбургском газовом комплексе // Охрана геологической с.^еды от отрицательного воздействия предприятий горнодобывающего профиля: Докл.Всесоюз. науч.конф.- М.: Исд-во МГУ, 1984.-С.79-80.

16. Опыт подземного захоронения промстоко" Оренбургского газового комплекса // Вопроси оптимизации использования подземных вод Урала: Тез.докл. П Уральского науч.-координац.совещ. по охране и рациональному использованию подземных вод Урала и сопредельных районов.-Свердловск, 1986.-Часть П.- С.72-73.

17. Математическое моделирование процессов подземного захоронения промстоков // Там.же. С.74 (совместно с Перепеличенко С.П.)

18. Характеристика подземного хранилища промстоков Астраханского газоперерабатывающего завода // Рациональное использование и охрана водных ресурсов з Нижнем Поволжье: Тез.докл. У-ой науч,-практ.конф. .-Сараюв: Изд-во Саратовского университета, 1986,-

С,57-59 (совместно с Кутлусурин^й Г.В.).

19. Опыт проектирования и эксплуатации полигонов подземного захоронения промстоков // Оптимально меюды разработки серово-дородсодержащих газов: Тез.доклЛУ науч.-практ.конф.-Ашхабад, 1986.-С.46-47 (совместно с Севастьяновым О.М.).

20. Установка для лабораторного моделирования взаимодействия промстоков с пастовой водой и горной породой // Информ.листок.-Оренбург: ЦНТИ,1987.- № 35-87.- 4с. (совместно с Тимофеевым А.Н., Тарасовым Ю.А. и иаксимовым И.Н.).

21. Способ захоронения промстоков под водоплавающие газо-кондеисатные залежи // Информ.листок.- Ореьбург: ЦНТИ, 1987. -

!* 36-87.- 2 с (совместно с Севастьяногм О.М. и Перепеличенко С.П)

.22. Поглощающие горизонты Карачаганакского газоконденсат-ного месторождения // Информ.листок.-Оренбургг ЦНТИ, I9P7 г.-Ш 46-87.- 3 с. (совместно с Севастьяновым О.М.).

23о Использование промстоков для заводнения ассельской нефтгчой залежи Оренбургского газоконденсатного месторождения// Малоотходные и безотходные технологии - основной путь решения проблемы чапь.гы окружающей средыг Тез.докл. к предстоящей обл. науч.-техк.конф.* Оренбург 1987.-С.37-38 (совместно с Севастьяновым О.М„ и Матвеевым Ю.С.).

24. Подземчое захоронение промстоков на Астраханском и Карачаганакском месторождениях // Создание новых высокоэффективных технологий и технических средств, обеспечивающих повышение извлечения конденсата и нефти; Тез.докл.-М.; ВНИИЭгазпром, 1988.-С.29-31 с '

25. Prodicting tho оргег.1 of induatrial offluorita otorod

in buriod carbonato rcaervoirs // International Geolqgy rpvigw.-Published.by the Anorican Geoloyical Instituto, 1985.-Vol.25»-N 12.- PP. 1459-1462 (with Sovastyanov O.M. and Komarov Yu.N.)

ФВ № 01468 от °7.06.90r. За:;дз tf 2300.

OICIP оренбургского облисполкома Тира;" 10J экз.