Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование геолого-промыслового контроля эксплуатации ПХГ при водонапорном режиме

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование геолого-промыслового контроля эксплуатации ПХГ при водонапорном режиме"

На правах рукописи

Беленко Сергей Васильевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГЕОЛОГО-ПРОМЫСЛОВОГО КОНТРОЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПХГ ПРИ ВОДОНАПОРНОМ РЕЖИМЕ (на примере Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите)

Специальность: 25.00.12 Геология, поиски и разведка горючих ископаемых 25.00.17 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Ставрополь 2004

Работа выполнена в ООО «Кавказтрансгаз» ОАО «Газпром» и ОАО «СевКавНИПИгаз», г. Ставрополь.

Научный руководитель:

Доктор геолого-минераюгических наук, доцент С.А.Варягов

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор А.В.Бочкарев

доктор технических наук, профессор АЛ.Третьяк

Ведущее предприятие - Ростовский государственный университет

Защита состоится «29» апреля 2004 г. в_часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.02 в Северо-Кавказском государственном университете по адресу: 355029, г. Ставрополь., проспект Кулакова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета.

Автореферат разослан «26» апреля 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, _

кандидат технических наук

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. Основным элементом топливно-энергетического комплекса России является Единая система газоснабжения (ЕСГ), представляющая собой совокупность взаимосвязанных элементов (подсистем) добычи, дальнего транспорта, подземного хранения и распределения, осуществляющих непрерывный процесс подачи газа потребителям Особая роль в обеспечении высокой надежности функционирования ЕСГ, стабильных и гарантированных поставок газа потребителям принадлежит подземным хранилищам газа (ПХГ), служащим для покрытия сезонных неравномерностей в потреблении газа регионами.

Основной особенностью ПХГ, в отличие от газовых месторождений, является циклический характер их эксплуатации, связанный с закачкой газа в хранилище в весенне-летний период и отбором в осенне-зимний. Циклический характер эксплуатации ПХГ оказывает влияние на процессы, происходящие в подземном резервуаре, особенно в ПХГ, эксплуатирующихся при активном водонапорном режиме.

Особенности эксплуатации таких ПХГ требуют и особого подхода к разработке технологических схем их создания и эксплуатации, к системам геолого-промыслового контроля, к управлению и поддержанию в заданных пределах газонасыщенного объема, что в свою очередь требует знания в деталях зональной неоднородности и характера изменения во времени емкостно-фильтра-ционных свойств (ЕФС) коллектора.

Исследования некоторых из этих вопросов и отражены в диссертационной работе, которая выполнена в соответствии с важнейшими научно-техни-ческими проблемами и программами НИР и ОКР ОАО "Газпром" в области подземного хранения газа на 2002- 2006 г.г. и Программой работ по увеличению суточной производительности ПХГ.

Целью диссертационной работы является совершенствование геолого-промыслового контроля эксплуатации ПХГ при водонапорном режиме

»Чм_ НАЦИОНАЛЬНАЯ I

БИБЛИОТЕКА 1

оУ1 }

А

Основные задачи исследований:

1. Выполнить анализ результатов создания и эксплуатации СевероСтавропольского ПХГ в зеленой свите при различных схемах закачки и отбора газа.

2. Оценить различными методами изменение ЕФС продуктивного пласта в процессе циклической эксплуатации ПХГ.

3. Обосновать метод выявления неоднородности по ЕФС резервуара ПХГ по комплексу геолого-промысловых данных.

4. Обосновать возможность использования характерных особенностей циклической эксплуатации для контроля текущих запасов газа в ПХГ с водонапорным режимом и/или неоднородным по ЕФС резервуаром.

5. Усовершенствовать систему геолого-промыслового контроля эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите.

Научная новизна основных результатов диссертации характеризуется:

1. Впервые выполненном зонировании по ЕФС резервуара СевероСтавропольского ПХГ в зеленой свите на основе использования продуктивности (приемистости) скважин с применением методов математической статистики.

2. Учетом особенностей формирования газонасыщенного порового объема и обеспечением минимальности перемещения газоводяного контакта (ГВК) в разработанной схеме и технологии закачки и отбора газа.

3. Учетом характера изменения газонасыщенного порового объема резервуара ПХГ в окрестности точки возврата от закачки к отбору и, наоборот, при контроле текущих запасов газа в хранилище по гистерезисной кривой

4. Усовершенствованием геолого-промыслового контроля эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ в зеленок свите на основе разработанной лучевой схемы размещения наблюдательных скважин.

Практическая значимость результатов диссертации состоит в том, что

- метод зонирования резервуара ПХГ по неоднородности ЕФС на основе использования рабочих параметров скважин и выявления однородности режимов работы скважин позволяет на любых этапах эксплуатации ПХГ осуществлять оценку характера изменения основных параметров пласта и с учетом этого рассчитывать технологический режим работы хранилища;

- предложенные зонные схемы и технология закачки и отбора газа по сравнению с ранее применявшимися схемами и технологиями обеспечивают более эффективное управление процессом оттеснения или внедрения пластовой воды и, как следствие этого, более рациональное формирование газонасыщенного объема и снижения осложнений в работе скважин;

- метод определения запасов газа з ПХГ с водонапорным режимом и/или неоднородным по ЕФС резервуаром позволяет осуществлять непрерывный контроль текущих запасов по гистерезисной кривой ;

- предложенная система геолого-промыслового контроля позволяет выполнять комплексные исследования и промысловые наблюдения и по их результатам разделять влияние на газонасыщенный поровый объем перемещений ГВК и неоднородности по ЕФС, давать рекомендации по формированию газонасыщенного объема и, таким образом, повышать эффективность эксплуатации как ПХГ в целом, так и отдельных скважин.

Апробация и внедрение результатов работы

Результаты исследований докладывались автором на XII Международном конгрессе «Новые технологии для газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи» (Геленджик, 2002), заседаниях Секции по подземным хранилищам газа комиссии газовой промышленности по разработке месторождений и использованию недр (Саратов, 1998, 2002, Москва 1999, 2000, 2001, Валдай ,2000, Нижний Новгород, 2001, Уфа, 2002, Сочи, 2003, Ставрополь, 2003), научно-техническом совете Управления по подземному хранению газа к жидких углеводородов ОАО «Газпром» «Проблемы моделирования работы «зажин и пластовых систем при создании и эксплуатации ПХГ в пористых пластах» (Москва, 2001), XXXI научно-технической конференции профессорско-

преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ (Ставрополь, 2001), международной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации и капитального ремонта скважин на месторождениях и ПХГ» (Кисловодск, 2003).

Основные положения диссертационной работы также доложены и обсуждены на заседаниях кафедр «Геология нефти и газа», «Бурение нефтяных и газовых скважин" СевКавГТУ и ученого совета ОАО «СевКавНИПИгаз».

Результаты исследований и выполненные автором разработки используются при составлении технологических режимов работы скважин и эксплуатации ПХГ в периодах отбора и закачки газа и контроле текущих запасов газа в зеленой свите Севсро-Ставропольского ПХГ. Применение зонных схем и технологии закачки и отбора газа обеспечили увеличение безводного периода эксплуатации скважин, уменьшение количества скважин, выбывающих из эксплуатации по причине обводнения, и уменьшение объема попутной воды более чем в два раза.

Выявленные особенности флюидодинамики хранилища, результаты индикаторных исследований и гидропрослушивания, схемы зонирования резервуара по ЕФС используются также при составлении базы геолого-промысловых данных в разрабатываемой математической модели эксплуатации СевероСтавропольского ПХГ в зеленой свите.

Публикации

Результаты проведенных исследований автора отражены в 5 научно-исследовательских отчетах и 10 публикациях, в том числе в одном обзоре.

Фактический материал

Экспериментальной основой диссертационной работы явились промысловые показатели эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите за период 1980-2003 г., включающие рабочие параметры скважин в закачке и отборе газа, замеры пластовых давлений и температур, результаты выполненных автором газодинамических и индикаторных исследований, гидропрослушивания.

Автором так же проанализирован материал, изложенный в отчетах ООО «Ставропольгазгеофизика», ПФ «Ставропольгазгеофизика», ОАО «СевКавНИ-ПИгаз» и других организаций, касающийся исследований кернов и данных о разработке залежи.

Основные защищаемые положения:

1. Метод и схема зонирования Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите по неоднородности ЕФС резервуара.

2. Схемы и технология зонных закачки и отбора газа на Северо-Ставро-польском ПХГ в зеленой свите.

3. Метод контроля текущих запасов газа в ПХГ с водонапорным и/или неоднородным по ЕФС резервуаром.

4. Усовершенствованная система геолого-промыслового контр эля эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения, изложенных на 174 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 18 таблиц. Список литературы включает 85 наименований.

При постановке задач, в процессе проведения исследований и анализа их результатов автор пользовался советами BJ3. Зиновьева, Ю.К. Игнатенко, В.А. Гридина, Н.К. Никитина, З.В. Стерленко, В.Т. Боярчука и многих других. Автор считает своим приятным долгом выразить всем им искреннюю благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе изложены особенности геологического строения, создания и эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите.

ГОСТ в зеленой свите создано в истощенной газовой залежи, которая была приурочена к отложениям зеленой свигы. Ее нижняя часть - алевритовая толща, вмещающая продуктивный горизонт, представлена мелкозернистыми песчаниками и алевролитами от рыхлых до крепкосцементированных, общей толщиной 144- 156 м.

Эта толща подразделяется на три пачки. Продуктивность связана с первой (верхней) и второй (нижней) пачками, имеющими толщину 100 - 110 м. Первая пачка расчленяется на 1-ый, а (1 -2) и 2-ой пласты. Глубина залегания продуктивного пласта изменяется от 950 до 990 м.

Структура по кровле продуктивного горизонта зеленой свиты представляет собой брахиантиклиналь субширотного простирания с относительно крутым северным крылом (до ). Абсолютная отметка начального газоводяного контакта (ГВК) — 647 м. Первоначально залежь характеризовалась как водоплавающая с размерами 11 км х 7 км по изогипсе - 647 м, площадью газоносности 44,4 КМ* и этажом газоносности 45 м. Замок ловушки находится на юго-восточном погружении на абсолютной отметке 745 м, амплитуда ловушки 142 м.

Особенностью гидродинамической системы, окружающей хранилище, является падение напоров пластовых вод с юго-запада (+ 95 м) на северо-восток (+ 80 м), движение ГВК происходит, в основном, по 1-му пласту.

Залежь газа была введена в разработку в 1956 г. и разработана в 1975 г. с суммарным отбором газа. В процессе разработки залежи пласто-

вое давлгние снизилось с 7,37 до 4,30 МПа в 1970 году. В дальнейшем, в связи с прекращением отбора газа из залежи, оно начало увеличиваться за счет внедрения пластовой воды и на начало создания хранилища достигло 6,38 МПа. К началу создания хранилища первоначальный газонасыщенный поровый объем

залежи был обводнен на 80 % и 8 из 10 скважин обводнились. Газонасыщенными остались, в основном, сводовые части 2-го и а пластов и 1-ый пласт.

Поскольку хранилище создавалось в практически полностью обводнив-шейся газовой залежи, то задачей его создания являлось формирование газонасыщенного объема в обводнявшихся зонах и оттеснение контура ГВК.

При этом уже на начальных этапах закачка газа осуществлялась всем имеющимся фондом скважин по всей площади хранилища. Это позволяло экономить могоресурс компрессоров, но вместе с этим создавало возможности для неравномерного оттеснения ГВК и защемления газа.

Наряду с этим, с 1990 по 1996 год, в западной зоне осуществлялась под-контактная закачка газа, суть которой сводилась к закачке газа в водонасыщен-ную часть разреза, под текущий ГВК. Предполагалось, что газонасыщенный поровый объем хранилища будет формироваться более эффективно. Однако расчеты по теории Бакли-Леверетта, выполненные автором, показали, что закачиваемый под ГВК газ через 36-48 часов профильтровывается в пространство над ГВК, в первый пласт. Эти расчеты подтвердились подсчетами запасов газа в первом пласте объемным методом, которые, в свою очередь, совпали с запасами по бухгалтерскому учету.

Отборы газа из хранилища велись также всем фондом скважин, в результате чего отмечались фронтальное и локальное поступление пластовой воды в продуктивный пласт и, как следствие, преждевременное обводнение как краевых скважин, так и некоторых скважин, расположенных в центральной зоне хранилища. При такой схеме отбора число обводняющихся скважин достигало 28, многие скважины работали с выносом пластовой воды до

С целью уменьшения растекания газа на периферии ПХГ, преимущественного оттеснения подошвенной воды за счет регулирования градиента давления по вертикали в центральной части хранилища в периодах закачки и обеспечения устойчивой безводной эксплуатации скважин в периодах отбора были предложены, так называемые, зонные закачка и отбор газа.

Сущность зонной закачки состоит в том, что в хранилище с учетом особенностей геологического строения резервуара и водонапорной системы, выделены пять зон с соответствующими группами скважин, через которые последовательно (поэтапно) осуществлялась закачка расчетных объемов газа в эти зоны.

I зона - центральная, имеющая пониженную часть воронки депрессии. При закачке газа в эту зону обеспечивается уменьшение градиентов давления на ГВК периферии хранилища и увеличение длительности воздействия повышенных градиентов давления по вертикали, что способствует, соответственно, уменьшению расширения хранилища и наращиванию этажа газонасыщенности.

II зона — зона, примыкающая к центральной с юга, где наиболее высокая -подвижность ГВК и откуда поступает пластовая вода.

III зона - зона , примыкающая к центральной с северо-запада. Закачка. газа в эту зону осуществляется скважинами, от фильтров которых ГВК уже оттеснен, поэтому нагнетание в эту зону продолжает идущие здесь процессы накопления запасов газа, оттеснения ГВК и наращивания этажа газонасыщенности.

IV зона - периферийная, расположенная в восточном - северо-восточном направлении от центральной зоны. Закачка газа в эту зону осуществляется в предпоследнюю очередь и объемы закачиваемого газа не должны вызывать значительного расширения хранилища в северо-восточном направлении.

V зона - также периферийная и расположена на западе хранилища. Закачка газа в нее проводится в последнюю очередь для сдерживания внедрения пластовой воды с западного направления и обеспечения требуемых по плану объемов закачки газа.

Расчетные объемы закачиваемого газа для каждой зоны (кроме V) определялись с учетом оттока газа из зоны закачки в прилегающие зоны. При этом центральная зона моделировалась как укрупненная скважина в круговом пласте с непроницаемой внешней границей и накопленный объем утекающего из зоны закачки газа подсчитывался по формуле Ван - Эвердингена и Херста для сква-

жины, работающей при постоянном перепаде давления на стенке, в комбинации с методом суперпозиции и материального баланса для центральной зоны.

Цель зонного отбора - осуществить равномерное перемещение ГВК за пределами расположения эксплуатационных скважин и уменьшение числа обводняющихся скважин.

Отбор газа начинается скважинами в центральной зоне, расширяющейся или сужающейся при включении или отключении скважин в зависимости от потребностей, в газе. При этом обеспечивается уменьшение градиентов давления на ГВК за пределами расположения скважин.

Как показала практика, применение зонных схем закачки и отбора газа на СС ПХГ— зеленая свита обеспечивало эффективное формирование газонасыщенного объема в периодах закачки газа и управление перемещение. ГВК в периодах отбора, что, в свою очередь, способствовало повышению эффективности эксплуатации хранилища — поступление пластовой воды уменьшилось почти в два раза, число обводняющихся скважин снизилось до 3.

Вместе с этим практика показала, что при дальнейшей циклической эксплуатации хранилища; имеющего активную водонапорную систему, требуется постоянная корректировка ЕФС резервуара.

Во второй главе изложены методика оценки емкостно-фильтрационных свойств продуктивного пласта и результаты исследования их изменения в процессе эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите.

Поскольку в подземных хранилищах газа продуктивный пласт подвержен воздействию знакопеременных динамических нагрузок и фильтрационных течений, то такие параметры пласта как пористость и проницаемость не остаются постоянными, а изменяются как в пространстве, так и во времени:

Определение этих параметров по керновому материалу в настоящее время не представляется возможным. В этой связи определенную значимость приобретают другие методы.

Автором предложена и апробирована методика определения изменения прошщаемости продуктивного пласта ПХГ по рабочим параметрам эксплуата-

ционных скважин. Суть ее состоит в том, что в пределах газонасыщенной площади хргнилища выделяются зоны на основе корреляции величин продуктивности и приемистости эксплуатационных скважин при сопоставлении хронологических графиков их работы. Это делается с целью оценки синхронности изменения указанных величин. Так устанавливается степень однородности режима работы эксплуатационных скважин за период времени не менее чем десять лет. В пределах выделенных зон, размеры которых достигают 1,5 х 2,0 км, наблюдается, как была установлено, закономерное изменение продуктивности и приемистости, как в пространстве, так и во времени. Периоды их однонаправленного изменения составляют ориентировочно 5-6 лет.

Численное значение проницаемости" к определяется по коэффициентам продуктивности (приемистости) ц по найденной автором, путем статистической обработки результатов газодинамических исследований, эмпирической формуле:

¿=0,00460 7-0,266 (1)

где г/- тыс. м'/суг МПа2; Л - мкм2

Эта формула позволяет определять коэффициенты проницаемости по коэффициентам продуктивности, определенным, по рабочим параметрам скважин.

Сравнения расчетных значений коэффициентов проницаемости, найденных по результатам газодинамических исследований и по рабочим параметрам эксплуатационных скважин, показали достаточно высокую их сопоставимость. Это дает основание рекомендовать эту методику для практического использования.

С целью оценки изменения проницаемости продуктивного пласта СевероСтавропольского ПХГ в зеленой свите, проанализированы продуктивные характеристики эксплуатационных скважин за десять лет отдельно в периодах отбора и закачки.

По результатам анализа и расчетов установлены характер изменения проницаемости во времени и по площади хранилища, влияние технологических

режимов эксплуатации хранилища на изменение проницаемости, а также зависимость пескования скважин от проницаемости.

В изменении проницаемости к (м» м2) во времени 7 (год) наблюдается четко выраженный тренд в виде линейной зависимости:

(2)

Трендовая зависимость, по-видимому, отражает техногенное воздействие на продуктивный пласт при циклической эксплуатации хранилища, которое проявляется в выносе из продуктивного пласта тонкодисперсных частиц. С этим связаны такие негативные процессы как обводнение скважин и разрушение структуры коллекторов, проявляющееся в песковании скважин.

В пространстве значения проницаемости четко повторяют структурный план хранилища, которое состоит из двух куполов. Проницаемость пород продуктивного пласта в куполе хранилища составляет , а на периферии структуры 0,8 — 3,7 мкм*. Причины такого изменения проницаемости по сравнению с первоначальной и отличия ее по сравнению со значениями в куполе, возможно вызваны техногенным воздействием, циклическими перемещениями ГВК.

Наряду с вышеописанными исследованиями для выявления особенностей геофлюидодинамики ПХГ в зеленой свите были проведены индикаторные исследования.

Автором, совместно с С.А. Варяговым и др., разработана комплексная технология индикаторных исследований, которая позволяет решать ряд задач, в том числе:

- определение фильтрационно-емкостных свойств коллекторов;

- выявление межпластовых перетоков флюидов;

- выявление потоков газа внутри ПХГ.

Технология основана на использовании принципиально новых типов флюоресцентных индикаторов, позволяющих проводить исследования как в жидко-, так и в газонасыщенных средах.

В качестве трассирующего вещества использовались суспензии твердых микроскопических сферических частно (с регулируемыми плотностью, размерами, характером поверхности и временем существования), ярко флюоресцирующих инертных материалов, имеющих заданные плотность и цвет. Они изготовлены из нерастворимых в маркируемых средах, неядовитых, химически нейтральных, устойчивых к действию различных факторов, лиофильных полимеров. Предложенная технология индикаторных исследований позволяет работать при разбавлениях начальных проб, достигающих огромных значений (порядка раз). При таких разбавлениях большинство прежде использовавшихся веществ - индикаторов, внесенных в начальных количествах, не могут быть надежно определены экспресс - методами, особенно если в исследуемых средах присутствуют помехообразующие примеси. Разработанные индикаторы могут обнаруживаться в любых средах.

Технология индикаторных исследований была опробована в 1999 - 2001 г.г. на Северо-Ставропольском ПХГ в зеленой свите в два этапа (см. табл. 1). Технология включала в себя:

1. Закачку индикаторов в скважины в конце периода закачки газа в ПХГ.

2. Отбор проб флюидов из эксплуатационных скважин.

3. Анализ проб флюидов на присутствие индикаторов различных цветов и обработку результатов.

По результатам исследований определены значения проницаемости, пористости и действительной скорости движения индикатора (трассера) в зоне проведения эксперимента. Они соответственно имеют следующие значения: 3,25 мкм2; 0,35 и 11,3 м/сутки.

Среднее значение проницаемости, определенное по результатам индикаторных исследований, соответствует значению, определенному по вышеприведенной методике (формула 1) и с использованием рабочих параметров эксплуатации скважин.

Таблица 1

Сведения об индикаторных исследованиях

Этапы Цвет индккаю-ра Среда Закачка индикатора № скважины/число суток обнаружения

Дата № скв.

1 желтый водонос. (2 пл.) 27.09.99r. 225 252/106,178/130

синий 27.09.99r. 367 299/102ДХУ106,284/134

кргсный 27.09.99г. 163 не обнаружен ни в одной скважине

2 коричневый газонос. (1 пл.) 12.10.2000 292 293/99,294/102

розовый 12.10.2000 316 332/86,335/126

Действительное и расчетное значения скорости движения индикатора, определенные по методу А. Бона, КС. Басниева, В.Н. Николаевского, является необычно богъшим и примерно в 6 раз превышает значение, оцененное по перемещению ГВК Этот факт ухазывает на возможность существования зон повышенной проницаемости в исследуемом пласте.

Проведенные исследования привели к заключению, что установленная пространственная изменчивость ЕФС резервуара хранилища имеет место не только в зонах проведения исследований, но и по всему резервуару. Это указывало на необходимость расширить проведение подобных исследований, с целью создания достоверной геолого-промысловой модели резервуара, учитывающей неоднородность продуктивной толщи и характер ее изменения во времени.

В третьей главе описываются методические аспекты оценки геологических особенностей и созданная геолого-промысловая зонная модель продуктивной толщи Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите.

Опыт эксплуатации подземных хранилищ газа показывает, что основные геолого-промысловые характеристики, используемые для оценки коллектор-

ских свойств резервуара, основывается на результатах анализов кернового материала и ГИС, полученных на стадии поиска и разведки или, в лучшем случае, на заключительных этапах разработки залежей. Практически не учитываются вертикальная и латеральная неоднородность резервуара и характер ее изменения в процессе эксплуатации хранилища. После начала создания СевероСтавропольского ПХГ целенаправленных работ по изучению геологических особенностей пластового резервуара не проводилось. Исследуемый объект (резервуар зеленой свиты) изначально принимался как изотропное тело с осред-ненными емксостно-фильтрационными свойствами, которые использовались для описания процессов фильтрации, что привело к искажению истинной картины движения флюида в пласте и появлению вопросов, трудноразрешимых с позиций традиционного геологического обоснования эксплуатации ПХГ. Это, в первую очередь, относится к проблеме формирования газового объема в резервуаре, динамике передвижения ГВК, неравномерности в заполнении отдельных объемов резервуара и, как следствие этого, к обеспечению эффективной эксплуатации ПХГ. Кроме того, и это стало известным лишь только в настоящее время, отмечены существенные изменения ЕФС во времени, а также необратимые изменения, связанные с уменьшением глинистой составляющей коллектора.

В этой связи дальнейшая эффективная эксплуатация Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите требует выявления особенностей пластового резервуара.

В основу решения этой задачи предложено использование рабочих режимных параметров, характеризующих продуктивность (приемистость) эксплуатационных скважин и пласта.

Поскольку все скважины имеют примерно одну и ту же глубину, вскрывают одинаковую толщину пласта и имеют аналогичную конструкцию забоя, то рабочие параметры, а, следовательно, и продуктивность (приемистость) скважин, анализировались с использованием методов математической статистики и установлением парной коррелятивной связи однородности режимов работы

скважин. При этом для подтверждения точности определения коэффициентов корреляции и, следовательно, правомерности такого подхода к установлению геологических особенностей резервуара зеленой свиты использовались критерии Вилкоксона, Колмогорова, Уайта и Спирмена.

Детальный анализ геолого - промысловых параметров за днительное время позволил установить периодичность их значений в циклах эксплуатации. Во времени отмечается рост однородности режима работы скважин по дебетам, что связано с последовательным улучшением ЕФС резервуара.

По результатам коррелятивной связи однородности режимов работы скважин составлены схемы размещения зон с одинаковыми внутризонными ЕФС пласта как в режимах закачки, так и в режимах отбора газа.

В периодах отбора газа выделены четыре зоны, дискретно отличающиеся по ЕФС: центральная, юго-восточная, юго-западная и западная. В этих зонах большинство скважин имеют коэффициенты корреляции более 0,8. При этом такие значения характерны как для соседних, так и для значительно удаленных друг от друга скважин. Анализ хронологических графиков различны?: параметров таких скважин показывает, что производительность их изменяется асинхронно. Учитывая тот факт, что синхронность характерна и для скважин, находящихся в разных зонах, выделенная "асинхронность", по всей вероятности, характерна для зон с повышенной проницаемостью.

Сложный механизм движения флюидов в пласте, формирующий синхронность и асинхронность в работе скважин, производит большую работу по увеличению «сообщаемости» между отдельными, ранее обособленными зонами затрудненного «газообмена». Подтверждается это выносом песка из скважин и избирательным движением флюидов при проведении индикаторных исследований.

В периодах закачки газа также выделены зоны, в общих чертах совпадающие с зонами, выделенными в периодах отбора газа.

Выявленная зональная неоднородность резервуара ПХГ в зеленой свите положена в основу корректировки ранее описанной зонной закачки и отбора. Это способствовало повышению эффективности эксплуатации хранилища.

Исходя из изложенного, чрезвычайно важным было решить задачу совершенствования системы наблюдения и контроля изменения геолого-промысловых параметров резервуара зеленой свиты.

В четвертой главе освещены особенности геолого-промыслового контроля подземных хранилищ с водонапорным режимом и неоднородными емко-стно-фильтрационными свойствами резервуара.

Геолого-промысловый контроль ПХГ является необходимым этапом в анализе эффективности его эксплуатации.

Одним из ключевых параметров контроля эксплуатации ПХГ являются текущие запасы газа.

Из известных двух методов подсчета запасов - объемного и по падению (возрастанию) пластового давления или материального баланса наиболее простым является второй. Однако методические основы предусматривают использование его для хорошо дренируемых продуктивных пластов хранилищ с газовым режимом работы, а для хранилищ с водонапорным режимом работы требуют учета динамики объема воды в пределах резервуара, т.е. выполнения специальных геофизических замеров и газодинамических расчетов.

В работе показана возможность использования второго метода, т.е. метода материального баланса, для определения текущих запасов газа в ПХГ с водонапорным режимом с учетом характерных особенностей гистерезисного графика зависимости среднего пластового давления от текущих запасов газа -

С этой целью была рассмотрена задача: какова будет зависимость приведенного среднего пластового давления ПХГ от текущих запасов газа при гармоническом изменении приведенного среднего пластового давлениия в течение цикла эксплуатации при водонапорном режиме. Хранилище представлялось: 1) граничащим с полосообразной бесконечной водонапорной областью; 2) укруп-

ненной скважиной в бесконечном водоносном пласте. Давление на границе считать равным среднему пластовому давлению в хранилище.

При изменении среднего пластового давления по законам PtÍO^h^ в sin 011 и рт(0~Рн+ а °11 получаются, соответственно, следующие формулы для определения накопленного объема воды, поступившей в хранилище:

_/ч aFk\ 1 .(• яЛ 2 £9 "л е-"'1 ,

вЛ') ----7=-sra| <»t-7 +- Г—-2íht

ft V 4) к ¡к u +0}

Q,(t)=--"7=C0S| o> ,-7 —I—-Ith

¡i [-Jmic V. 4J iti^u

(3)

(4)

ht

где а — амплитуда изменения давления на ГВК; <» = — ; Т- длительности

цикла эксплуатации; рн и рт(0 -начальное и текущее давления на ГВК, соответственно; F - площадь ГВК; к и ц- коэффициента проницаемости и динамической вязкости воды; К.. - коэффициент пьезопроводности водоносной области пласта. Интегралы в (3) и (4) для больших значений времени исчезают.

Поскольку выражения градиентов давления па стенке галереи и на стенке укрупненной скважины, как показано в диссертации, совпадают при большом радиусе укрупненной скважины, то в обоих случаях для зависимости; по материальному балансу через t, как параметр, получаются следующие формулы:

П_ р^^.л ( ГГ \

(5)

(6)

где ¿2ц и Уц- начальные поровый объем и запасы газа в хранилище.

Расчеты и построенные по их результатам графики показали, что если закачка и отбор осуществляются так, что среднее пластовое давление меняется по закону синуса или косинуса, то поровые объемы, достигаемые при максимальном и минимальном пластовых давлениях, достигаются затем при обратном ходе ГВК при начальном (равновесном) давлении. Таким образом, для хранилищ

достаточно больших размеров: 1) геометрия водонапорной системы не имеет значения при расчетах; 2) точка максимально - достигаемого норового объема лежит выше равновесного (начального) пластового давления, а точка минимально - достигаемого порового объема лежит ниже равновесного пластового давления.

Известно, что в силу инерционности, некоторые процессы, после перехода от закачки к отбору или наоборот, продолжаются еще некоторое время так, как если бы этого перехода не было. Так, после перехода от закачки к отбору при эксплуатации ПХГ при водонапорном режиме, ГВК еще некоторое время продолжает оттесняться из-за повышенного давления в ПХГ, а при эксплуатации ПХГ при газовом режиме еще некоторое время может продолжаться переток газа из зон продуктивного пласта с хорошими ЕФС в зоны с пониженными ЕФС. На основе этого предложен метод определения текущих запасов газа по уклонам односторонних касательных к гистерезисному графику в точке возврата, соответствующей переходу от закачки к отбору или наоборот (Рис. 1).

Показано, что если объем воды, внедряющейся в (оттесняемой из) ПХГ, представим в виде дифференцируемой функции текущих запасов газа в окрестности точки возврата и если нейтральный период отсутствует, то уклон прямой, соединяющей точку возврата с началом координат , равен полусумме

уклонов вышеуказанных касательных и выражается как , где - атмо-

сферное давление, а XТг - текущий поровый объем ПХГ. Другими словами, направление так проведенной прямой указывает истинное положение начала координат и, следовательно, текущие запасы газа в хранилище, которые могут и не совпадать с учетными.

Гистерезисные графики «приведенное среднее пластовое давление - текущие запасы газа», как принято считать, характерны для эксплуатации ПХГ при водонапорном режиме. В диссертации показано, что при эксплуатации ПХГ при газовом режиме гистерезисные графики принципиально возможны из-за запаздывания перетоков газа между зонами ПХГ, сильно отличающимся по ЕФС.

Лмакс. > £1мин - минимальный и максимальный даровые объемы ПХГ, достигаемые в цикле эксплуатации, • и Ж -точки среднего пластового давления в периоде закачки и в периоде отбора соответственно, определенные по картам изобар.

Рисунок 1 -

Гистерезисная кривая ПХГ

Чтобы получить представление о том, какая причина обуславливает гис-терезисность графика , следует иметь сведения о перемещении ГВК.

Это дает возможность разделить влияние на гистерезисный график каждой из причин. Так, при анализе эксплуатации ПХГ в зеленой свите, было отмечено по скважинам, находящимся на периферии ПХГ, что газонасыщекная толщина пропорциональна пластовому давлению в месте расположения скважин. Такая прямая зависимость газонасыщенной толщины от пластового давления свидетельствует о такой же зависимости изменения порового объема от среднего пластового давления. Графики должны, в этом случае, в отсутствие

других влияний, представлять собой одни и те же линии и при отборе и при закачке и даже могут быть ошибочно принятыми отражающими газовый режим эксплуатации. Следовательно, наблюдаемые гистерезисные графики на ПХГ в зеленой свите обязаны своей гистерезисностью неоднородности по ЕФС продуктивного пласта, что подтверждает наличие зональной неоднородности.

В пятой главе изложены рекомендации по совершенствованию системы геолого-промыслового контроля эксплуатации Сгверо-Ставропольского ПХГ в отложениях зеленой свиты.

Опыт создания и эксплуатации Северо-Ставропольского ГОСТ в зеленой свите показал, что эффективность работы подземных хранилищ газа с водонапорной системой и с неоднородным по ЕФС продуктивным пластом во многом определяется своевременными и достоверными результатами контроля происходящих в нем геофлюидодинамических процессов.

При этом, наряду с комплексным использованием результатов различных наблюдений и исследований, решающим фактором надлежащего контроля эксплуатации является наличие и правильное размещение по площади хранилища оптимального числа скважин наблюдательного фонда.

Автором совместно с Зиновьевым BВ., Игнатенко Ю.К. и др. разработаны рекомендации по совершенствованию системы геолого-промыслового контроля эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите, которые

предусматривают создание на площади хранилища скважин по направлениям 9-ти разноориентированных лучей, на каждом из которых располагаются скважины следующих категорий: пьезометрическая (законтурная); «глухая» геофизическая, вскрывающая газоносную и водоносную части пласта; наблюдательная (эксплуатационная) и пьезометрическая (внутриконтурная).

При разработке такой сети наблюдательных скважин и выборе мест, их расположения учитывались не только известные на настоящее время литолого-геологические, гидрогеологические особенности и другие факторы, оказывающие влияние на режим эксплуатации ПХГ, на его тгхнологические показатели и условия работы скважин, но и возможность расширения ПХГ и наращивания дополнительных объемов хранимого газа.

Предложенная система геолого-промыслового контроля позволит выполнять комплексные геофизические и газогидродинамические исследования, проводить промысловые наблюдения и по их результатам на любых этапах.эксплуатации осуществлять оценку основных параметров пласта, давать рекомендации по формированию газонасыщенного объема и, следовательно, повысить эффективность эксплуатации как ПХГ в целом, так и отдельных скважин.

Предложенная система геолого-промыслового контроля эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ в зеленой свите принята к внедрению.

Основные выводы и рекомендации

1. Выполнен анализ применявшихся при создании и эксплуатации Севе-ро-Ставропольского ПХГ в зеленой свите технологических схем формирования газонасыщенного объема. Показано, что эти схемы не обеспечивали эффективное управление процессом оттеснения/внедрения пластовой воды. В результате этого имели месго осложнения в работе скважин: преждевременное обводнение, снижеиие дебита, образование песчаных пробок.

2. По результатам индикаторпых исследований и анализа рабочих параметров эксплуатационных скважин отдельно в периодах отбора и закачки газа установлен xapaктep изменепня проницаемости продуктивного пласта во вре-

мени и по площзди хранилища, который указывает на значимость техногенного воздействия на продуктивный пласт при циклической эксплуатации хранилища, проявляющегося в выносе тонкодисперсных частиц.

3. Предложена и апробирована методика оценки геологической неоднородности резервуара подземного хранилища в зеленой свите по рабочим параметрам эксплуатационного фонда скважин. Составлены схемы размещения зон с одинаковыми внутризонными емкостно-фильтрационными свойствами пласта.

4. Предложены и используются зонные схемы закачки и отбора газа с целью направленного оттеснения и внедрения в продуктивный пласт пластовой воды, увеличения газонасыщенной толщины и обеспечения устойчивой безводной работы скважин при отборе газа.

Применение этих схем способствовало повышению эффективности эксплуатации Северо - Ставропольского ПХГ в зеленой свите, что отразилось в снижении числа скважин, выбывающих из эксплуатации по причине обводнения, уменьшения поступления пластовой воды.

5. Выполнены, теоретические исследования - причин, обуславливающих гистерезисность графика зависимости приведенного среднего пластового давления от запасов газа при циклической эксплуатации подземных хранилищ газа.

Показано, что для подземных хранилищ газа, эксплуатируемых при водонапорном режиме, гистерезисность графика обусловлена не только некоторым продолжением перемещения ГВК при переходе от закачки к отбору газа и наоборот, но и неоднородностью коллектора по ЕФС.

Для подземных хранилищ с газовым режимом причиной появления гис-терезисных кривых является неоднородность резервуара по ЕФС и перетоки газа между зонами (пластами) с разными коллекторскими свойствами.

6. Показано, что при гармоническом изменении приведенного среднего пластового давления на контакте с водонапорной системой, особенностью гис-терезисного графика является то, что поровые объемы резервуара ПХГ, дости-

гаемые при максимальном и минимальном средних пластовых давлениях, достигаются затем при обратных перемещениях ГВК при равновесном для данной водонапорной системы пластовом давлении.

Если отгеснение ГВК пропорционально пластовому давлению, то гистерезиса графика зависимости приведенного среднего пластового давления от запасов газа не наблюдается, а если таковой все-таки наблюдается, то причина его в неоднородности зон ПХГ по коллекторским свойствам:

7. Обосновано использование гистерезисного графика зависимости приведенного среднего пластового давления от запасов газа для контроля текущих запасов газа в хранилище с водонапорной системой и неоднородным по ЕФС продуктивным пластом.

8. Разработаны и используются рекомендации по совершенствованию системы геолого - промыслового контроля эксплуатации Северо-Ставрополь-ского ПХГ з зеленой свите.

Определены категории наблюдательных скважин, их количество и точки заложения на структуре.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 10 печатных работах:

1. Опыт применения индикаторных исследований на Северо-Огавро-польском подземном хранилище газа // Сборник научных трудов «Проблемы капитального ремонта скважин и эксплуатации подземных хранилищ газа». Вып.33. Ставрополь: СевКавНИПИгаз. 2000. С. 12-19 // .Соавторы: Зиновьев В.В., Варягов СЛ. и др.

2. Гидрогеохимические особенности водонапорной системы Северо-Став-ропольского ПХГ // Сборник научных труд эв. Серия «Нефть и газ». Выпуск 4, Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. С. 124 - 141 // Соавторы: Зиновьев И.В. и др:

3. Изменение проницаемости коллекторов в процессе эксплуатации Севе-ро-Ставрополъского подземного хранилище газа в горизонте зеленой свиты // Сборник научных трудов. Серия «Нефть и газ». Выпуск 4. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. С. 190 - 200 // Соавторы: Варягов С.А., Никитин Н.К. и др.

4. Совершенствование системы контроля за эксплуатацией Северо-Став-ропольского ПХГ в горизонте зеленой свиты // Сборник научных трудов. Серия «Проблемы капитального ремонта скважин и эксплуатации подземных хранилищ газа».- Вып. 34. Ставрополь: ОАО «СевКавНИПИгаз», 2001. С. 91 - 98 // Соавторы: Зиновьев И.В. и др.

5. Результаты оценки емкостно-фильтрационных свойств газонасыщенных коллекторов подземного хранилища газа // Сборник, посвященный 70-летию со дня рождения профессора Стерленко Юрия Александровича. Ставрополь: СевКавНИПИгаз, 2001. С. 111 -114 // Соавторы: Зиновьев И.В. и др.

6. Выделение зон Северо-Ставропольского ПХГ // Газовая промышленность, 2003, №2 // Соавторы: Зиновьев И.В., Никитин Н.К. и др.

7. Модель крупного базового Северо - Ставропольского ПХГ // Газовая промышленность, 2002, № 8. С. 51 - 54 // Соавторы: Зиновьев И.В., Игнатенко Ю.К.и др.

8. Закономерности формирования и изменения емкостно-фильтрацион-ных свойств резервуара горизонта зеленой свиты в процессе эксплуатации Се-веро-Ставропольского ПХГ. Обз. информ. Серия: Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторождений. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2003. 80 С // Соавторы: Зиновьев В.В., Варягов С.А. и др.

9. соотношении объемов активного и буферного газа подземных хранилищ. Обз. информ. Серия: «Геология, разработка и эксплуатация газовых и га-зоконденсатных месторождений.» - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. №1 // Соавторы: Зиновьев В .В., Варягов С.А. и др.

10. Совершенствование методов контроля эксплуатации ПХГ. Обз. ин-форм.' Серия: «Геология разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений.» - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. №2 // Соавторы: Зиновьев В.В., Варягов С.А. и др.

Изд. лиц. серия ИД № 00502 Подписано к печати 24.03.04 г.

Формат 60x84.1/16 Усл. печ. л. - 11,6. Уч.-изд. л. - 9,3.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ 964 Тираж 120 экз. Северо-Кавказский государственный технический университет 355029 г. Ставрополь пр. Кулакова, 2

Отпечатано в типографии СевКавГТУ Издательство Северо-кавказского государственного технического университета

'- 7490

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Беленко, Сергей Васильевич

Введение

1 Особенности геологического строения, создания и эксплуатации Северо - Ставропольского ПХГ в зеленой свите

1.1 Особенности геологического строения ПХГ в зеленой свите

1.2 Гидрогеологическая характеристика горизонта зеленая свита

1.3 Краткая история разработки залежи газа в отложениях зеленой свиты

1.4 Создание ПХГ в отложениях зеленой свиты

1.4.1 История проектирования и начала создания хранилища

1.4.2 Формирование газонасыщенного объема пласта методом подконтактной закачки газа

1.4.3 Оценка результатов подконтактной закачки по промысловым данным

1.4.4 Технология зонных отборов и закачек

2 Исследования изменчивости емкостно-фильтрационных свойств резервуара ПХГ

2.1 Определение изменчивости проницаемости отложений зеленой свиты по геолого-промысловым данным

2.2 Результаты индикаторных исследований на Северо -Ставропольском подземном хранилище газа

2.3 Определение коэффициента пьезопроводности методом гидропрослушивания на ПХГ- зеленая свита

2.3.1 Описание проведения исследований по гидропрослушиванию

2.3.2 Определение коэффициента пьезопроводности

3 Зонная модель продуктивной толщи горизонта зеленой свиты

Северо - Ставропольского ПХГ

3.1 Методические аспекты создания зонной модели продуктивной толщи

3.2 Зонирование резервуара зеленой свиты по результатам обработки комплекса геолого-промысловых данных

3. 3 Газодинамические аспекты выявления зональной неоднородности резервуара ПХГ

4 Геолого-промысловый контроль запасов газа в подземном хранилище

4.1 Определение запасов газа в ПХГ на основе использования характерных особенностей их циклической эксплуатации

5 Совершенствование системы контроля за эксплуатацией Северо -Ставропольского подземного хранилища газа в зеленой свите

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование геолого-промыслового контроля эксплуатации ПХГ при водонапорном режиме"

Основным элементом топливно-энергетического комплекса России является Единая система газоснабжения (ЕСГ), представляющая собой совокупность взаимосвязанных элементов (подсистем) добычи, дальнейшего транспорта, подземного хранения и распределения, осуществляющих непрерывный процесс подачи газа потребителям. Особая роль в обеспечении высокой надежности функционирования ЕСГ, стабильных и гарантированных поставок газа потребителям принадлежит подземным хранилищам газа (ПХГ), служащим для покрытия сезонных неравно-мерностей в потреблении газа регионами.

К настоящему времени в России создана система подземных хранилищ газа из 23 объектов, в которых хранится около 80 млрд.м3 активного газа при таком же объеме буферного газа.

Максимальная суточная производительность всех хранилищ и 450 млн. м3/сут. На хранилищах имеется около 2400 эксплуатационных скважин.

Большая часть действующих и сооружаемых ПХГ созданы (и создаются) в истощенных газовых залежах. Таковым является и Северо -Ставропольское ПХГ, состоящие из двух ПХГ — в хадумском горизонте и в зеленой свите. Оба хранилища относятся к крупным. Число эксплуатационных скважин на этих ПХГ 625 и 180 соответственно. Создание столь крупных ПХГ было вызвано потребностями газовой промышленности. Обеспечить надежность газоснабжения можно было только создав крупные хранилища газа. Северо - Ставропольское ПХГ обеспечивает газом в зимний период Северный Кавказ, Закавказье, частично удовлетворяет потребности в газе Ростовской области, восточной Украины и газопровода «Голубой поток».

Основной особенностью ПХГ, в отличие от газовых месторождений, является циклический характер их эксплуатации, который оказывает влияние на процессы, происходящие в резервуаре, особенно в ПХГ, эксплуатируемых при активном водонапорном режиме.

Особенности эксплуатации таких ПХГ требуют и особого подхода к разработке технологических схем их создания и эксплуатации, к системам геолого-промыслового контроля, к управлению и поддержанию в заданных пределах газонасыщенного объема, что, в свою очередь, требует знания в деталях характера изменения во времени емкостно-фильтрационных свойств (ЕФС) и зональной неоднородности коллектора.

Исследования некоторых из этих вопросов и отражены в диссертационной работе, которая выполнена в соответствии с важнейшими научно-техническими проблемами и программами НИР и ОКР ОАО "Газпром" в области подземного хранения газа на 2002 - 2006 г.г. и Программой работ по увеличению суточной производительности ПХГ.

Целью диссертационной работы является совершенствование геолого-промыслового контроля эксплуатации ПХГ при водонапорном режиме, как необходимой предпосылки повышения эффективности эксплуатации ПХГ. Для выявления основных направлений совершенствования геолого-промыслового контроля было необходимо выполнить анализ результатов создания и эксплуатации Северо - Ставропольского ПХГ в зеленой свите при различных схемах отбора газа. Эта задача решалась на основе анализа эксплуатации ПХГ, начиная с самого начала его создания. В результате выполненного анализа было установлено, что цикличность эксплуатации хранилища при водонапорном режиме позволяет так выбрать стратегию закачек и отборов, что можно свести к минимуму обводнение скважин и поступление попутной воды.

Вместе с тем обнаружилась недостаточность сведений о неоднородности по ЕФС резервуара ПХГ для прогнозирования его эксплуатации. Задача пополнения этих сведений решалась методами математической статистики и реализовалась в разработку зонной модели продуктивного пласта. Для подтверждения ее достоверности потребовалось обосновать метод выявления неоднородности по ЕФС резервуара ПХГ по комплексу геолого-промысловых данных газодинамическими методами, провести гидропро- слушивание пластов и закачку и прослеживание движения по пласту индикаторов новых типов.

Ввиду появления в литературе данных о влиянии циклической эксплуатации ПХГ на увеличение проницаемости продуктивных пластов, вплоть до образования „фильтрационных тоннелей", была поставлена задача - оценить различными методами изменение ЕФС продуктивного пласта в процессе циклической эксплуатации ПХГ. Эта задача решалась поэтапным сопоставлением коэффициентов продуктивности и приемистости скважин за всю историю разработки залежи и эксплуатации ПХГ - зеленая свита.

Одним из важных и перспективных методов контроля эксплуатации ПХГ является метод годографа газового объема ПХГ [52], суть которого состоит в использовании для контроля эксплуатации графика зависимости приведенного средневзвешенного по поровому объему хранилища пластового давления от текущих запасов газа. Такие графики, как правило, являются гистерезисными и их очертания несут в себе сведения о работе ПХГ. Ввиду того, что при эксплуатации ПХГ - зеленая свита эти графики отчетливо гистерезисные, была поставлена задача - обосновать возможность использования характерных особенностей гистерезисных графиков для контроля текущих запасов газа в ПХГ с водонапорным режимом и/или неоднородным по ЕФС резервуаром.

Эта задача решалась на основе учета характера изменения газонасыщенного порового объема резервуара ПХГ в окрестности точки возврата от закачки к отбору и наоборот.

В диссертации рассмотрены и вопросы совершенствования системы контроля за эксплуатацией ПХГ — зеленая свита: предложена всесторонне обоснованная схема расположения на ПХГ наблюдательных скважин.

Диссертация является одной из первых, обобщающих опыт эксплуатации крупных ПХГ с водонапорным режимом.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Беленко, Сергей Васильевич

Заключение

По результатам выполненной работы можно отметить следующее:

1. Выполнен анализ применявшихся при создании и эксплуатации Северо - Ставропольского ПХГ в зеленой свите технологических схем формирования газонасыщенного объема. Показано, что эти схемы не обеспечивали эффективное управление процессом оттеснения/внедрения пластовой воды. В результате этого имели место осложнения в работе скважин: преждевременное обводнение, снижение дебита, образование песчаных пробок.

2. По результатам индикаторных исследований и анализа рабочих параметров эксплуатационных скважин, отдельно в периодах отбора и закачки газа, установлен характер изменения проницаемости продуктивного пласта во времени и по площади хранилища, который указывает на значимость техногенного воздействия на продуктивный пласт при циклической эксплуатации хранилища, проявляющегося в выносе тонкодисперсных частиц.

3. Предложена и апробирована методика оценки геологической неоднородности резервуара подземного хранилища в горизонте зеленая свита по рабочим параметрам эксплуатационного фонда скважин. Составлены схемы размещения зон с одинаковыми внутризонными емкостно-фильтрационными свойствами пласта.

4. Выполнены теоретические исследования причин, обуславливающих гистерезисность графика зависимости приведенного среднего пластового давления от запасов газа при циклической эксплуатации подземных хранилищ газа.

Показано, что для подземных хранилищ газа с водонапорной системой гистерезисность графика обусловлена не только некоторым продолжением перемещения ГВК при переходе от закачки к отбору газа и наоборот, но и неоднородностью коллектора по ЕФС.

Для подземных хранилищ с газовым режимом причиной появления гистерезисных кривых является неоднородность резервуара по ЕФС и перетоки газа между зонами (пластами) с разными коллекторе кими свойствами.

5. Показано, что при гармоническом изменении приведенного среднего пластового давления на контакте с водонапорной системой особенностью гистерезисного графика является то, что поровые объемы резервуара ПХГ, достигаемые при максимальном и минимальном средних пластовых давлениях, достигаются затем при обратных перемещениях ГВК при равновесном для данной водонапорной системы пластовом давлении.

Если оттеснение ГВК пропорционально пластовому давлению, то гистерезиса графика зависимости приведенного среднего пластового давления от запасов газа не наблюдается, а если таковой все-таки наблюдается, то причина его в неоднородности зон ПХГ по коллекторским свойствам.

6. Обосновано использование гистерезисного графика зависимости приведенного среднего пластового давления от запасов газа для контроля текущих запасов газа в хранилище с водонапорной системой и неоднородным по ЕФС продуктивным пластом.

7. Разработаны и используются рекомендации по совершенствованию системы геолого-промыслового контроля эксплуатации Северо — Ставропольского ПХГ в зеленой свите.

Определены категории наблюдательных скважин, их количество и точки заложения на структуре.

Вместе с этим, по результатам выполненной работы, с целью дальнейшего повышения эффективности эксплуатации Северо — Ставропольского ПХГ в зеленой свите, можно выделить следующие перспективные направления исследований:

1. Уточнение численных значений параметров пласта по выделенным зонам резервуара хранилища.

2. Оценка влияний циклической эксплуатации хранилища на изменение коллекторских свойств пласта и продуктивность скважин.

3. Совершенствование способа (методики) разграничения влияния на гистерезисную кривую pilz=f(VT) перемещения ГВК и зональной неоднородности по ЕФС резервуара хранилища.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Беленко, Сергей Васильевич, Ставрополь

1. Ажгирей Г.Д., Баранов Г.И., Кропачев С.М. и др. Геология Большого Кавказа (Новые данные по стратиграфии, магматизму и тектонике на древних и альпийских этапах развития складчатой области Большого Кавказа). М.: Недра, 1976. - 263 с.

2. Анализ работы и коррективы технологической схемы создания Северо -Ставропольского ПХГ (отчет), № 3613, автор Канашук В.Ф., СевКавНИПИгаз, Ставрополь, 1981. -161 с.

3. Арутюнов А.Е., Бузинов С.Н., Ворожбицкий В.М. и др. Правила создания и эксплуатации подземных хранилищ газа в пористых пластах. М.: ВНИИгаз, 1994. 40 с.

4. Бан А., Богомолова А.Ф., Максимов В. А., Николаевский В.Н., Оганджанянц В.Г., Рыжик В.М. Влияние свойств горных пород на движение в них жидкости. М.: Гостоптехиздат, 1962. 255 с.

5. Белов К.А., Терновой Ю.В., Клименко А.А., Кузьмина Е.А., Митин М.Н., Ветров В.Н. Геологический отчет "По подсчету запасов газа в хадумском горизонте Северо Ставропольского - Пелагиадинского месторождения по состоянию на 1 января 1960". Ставрополь, 1960.

6. Бузинов С.Н., Умрихин И.Д. Исследование нефтяных и газовых скважин и пластов. М.: Недра, 1964. 272 с.

7. Бузинов С.Н., Умрихин И.Д. Исследование нефтяных и газовых скважин и пластов. М.: Недра, 1984. 269 с.

8. Варягов С.А., Бекетов С.Б., Попов Ю.Н. Технология трассерных исследований с целью выявления путей миграции флюидов при формировании техногенных скоплений газа. Сб. науч. тр. ВНИИгаза,

9. СевКавНИПИгаза, серия "Строительство газовых и газоконденсатных скважин". М.: 1999. с. 119 - 126.

10. Варягов С.А., Зиновьев И.В. Модели миграции индикатора. Сб. науч. тр. ОАО "СевКавНИПИгаз", серия "Проблемы капитального ремонта скважин и эксплуатации подземных хранилищ газа". Вып. 33. Ставрополь, 2000. — с. 70 -76.

11. Вычислительная математика и техника в разведочной геофизике: Справочник геофизика. Под ред. В.И. Дмитриева. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Недра, 1990.-498 с.

12. Вяхирев Р.И., Коротаев Ю.П. Теория и опыт разработки месторождений природных газов. М.: ОАО "Недра", 1999. 412 с.

13. Гарайшин А.С., Башкин В.В. Об эффективности селективной технологии эксплуатации Инчукалнсского ПХГ. Доклады на международной конференции по подземному хранению газа. Секция А, часть 1. РАО "Газпром",М.: Россия, 11-15 сентября 1995.

14. Гйсумов Р.А., Липчанская Т.А., Эйсмонт Е.А. Пеноэмульсии для заканчивания и ремонта скважин. Сб. науч. тр. ВНИИгаза, СевКавНИПИгаза, серия "Строительство газовых и газоконденсатных скважин". М.: 1999. с. 82 -89.

15. Гасумов Р.А., Темиров В.Г., Перейма А.А, Чернухин В.И. Исследование причин пескопроявлений при эксплуатации газовых скважин. Сб. науч. тр. ВНИИгаза, СевКавНИПИгаза, серия "Строительство газовых и газоконденса-тных скважин", М.: 1999. с. 82 - 89.

16. Геология СССР. Т. IX. Северный Кавказ, ч. 1. Геологическое описание. Глав. ред. А.В. Сидоренко. М.: Недра, 1968.- 760 с.

17. Гридин В.А., Варягов С.А., Вершовский В.Г. и др. Модель формирования коллектора. Газовая промышленность, № 1,2001. с. 33 - 35.

18. Гриценко А.И., Алиев З.С., Ермилов О.М., Ремизов В.В., Зотов Г.А. Руководство по исследованию скважин. — М.: Наука, 1995. 253 с.

19. Гужов А. И., Титов В.Г., Медведев В.Ф., Васильев В.А. Сбор, транспорт и хранение углеводородных газов. Учебное пособие. М.: Недра, 1978. 405 с.

20. Гусейн-заде М.А., Калинина Э.В., Добкина Н.Б. и др. Методы математической статистики в нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1979.-340 с.

21. Дидковская А.С., Лурье М.В., Максимов М.В. Оценка запасов газа в ПХГ по данным его эксплуатации. Газовая промышленность, № 2, 2003. с. 66 — 69.

22. Дмитриевский А.Н., Басниев К.С., Седых А.Д., Жиденко Г.Г., Сидоров В.А. Снижение техногенной нагрузки на недра и окружающую среду при освоении месторождений. Газовая промышленность, № 4, 2000.- с. 45 48.

23. Закиров С.Н., Лапук Б.Б. Проектирование и разработка газовых месторождений. М.: Недра, 1974. 376 с.

24. Закиров С.Н., Васильев В.И., Гутников А.И., Коршунов Л.Г., Колбиков С.В. Прогнозирование и регулирование разработки газовых месторождений. М.: Недра, 1984.

25. Закиров С.Н., Гутников А.И. Регулируемая технология создания и эксплуатации газохранилища в водоносном пласте. Доклады на международной конференции по подземному хранению газа, Секция А, часть 1. РАО "Газпром", М.: 11-15 сентября 1995.

26. Зиновьев В.В., Аксютин О.Е., Варягов С.А. и др. // Обзорная информация. Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторождений. ИРЦ "Газпром", 2003. 81 с.

27. Зиновьев И.В., Никитин Н.К., Беленко С.В. и др. Методические аспекты создания зонной модели продуктивной толщи горизонта зеленой свиты

28. Северо Ставропольского ПХГ. Сб. науч. тр. СевКавГТУ, серия «Нефть и газ». Вып. 5. Ставрополь, 2002.

29. Зиновьев В.В., Варягов С.А. Никитин Н.К., Гридин В.А, Беленко С.В. Выделение зон Северо Ставропольского ПХГ. Газовая промышленность, № 2, 2003.-с. 70 - 73.

30. Игнатенко Ю.К. Некоторые вопросы разработки и эксплуатации газовых месторождений (на примере Северо Ставропольского и других месторождений Северного Кавказа). Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М.: ВНИИгаз, 1973. - 167 с.

31. Игнатенко Ю.К., Фуки Б.И., Осипов А.В. и др. Особенности создания крупных базовых подземных хранилищ газа в истощенных газовых месторождениях. Сб. науч. тр. ВНИИгаза, серия "Строительство газовых и газоконденсатных скважин". М.: 1993. с. 148-152.

32. Казакевич Д.И. Основы теории случайных функций и ее применение в гидрометеорологии. М.: Гидрометеоиздат. — 1977.

33. Каримов М.Ф. Эксплуатация подземных хранилищ газа. М.: Недра, 1981. -248 с.

34. Карслоу X. и Егер Д. Операционные методы в прикладной математике. М.: Гос. Изд. Ин. Лит., 1948. 299 с.

35. Карслоу X. и Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1965. -488 с.

36. Карцев А.А. О происхождении и истории вод газоносных палеогеновых отложений Ставрополья // Геология нефтегазоносных районов СССР. Тр. Моск. инст. нефтехим. и газ. пром. им. И.М. Губкина. Вып. 27. М.: Гостоптехиздат, 1960.

37. Киссин И.Г. Гидродинамические аномалии в донеогеновых водоносных комплексах Восточного Предкавказья: ДАН СССР, т. 156, № 5,1964.

38. Коротаев Ю.П. Эксплуатация газовых месторождений. М.: Недра, 1975. -415 с.

39. Коррективы к отчету "Уточнение технологической схемы расширения Северо Ставропольского ПХГ в истощенной залежи зеленой свиты", № 4052, СевКавНИПИгаз, автор Канашук В.Ф., Ставрополь, 1984. - 161 е.

40. Корценштейн В.Н. Гидрохимическая характеристика хадумского водоносного горизонта Ставропольского поднятия. ДАН СССР, т. 104, № 5, 1955.

41. Корценштейн В.Н. Гидрогеология газоносной провинции Центрального Предкавказья. М.: Гостоптехиздат, 1960. 221 с.

42. Левыкин Е.В. Технологическое проектирование хранения газа в водоносных пластах. М.: Недра, 1973. 208 с.

43. Летавин А.И., Орел Е.В., Чернышев С.М. и др. Тектоника и нефтегазоносность Северного Кавказа. М.: Недра, 1987. 94 с.

44. Лурье М.В. Механизм подземного хранения газа в водонапорных пластах. ГУП, Изд-во "Нефть и газ", РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, 2001.- 350 с.

45. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 599 с.

46. Отчет о НИР по договору II — 10Ст/89.90: "Разработать и освоить технологию сооружения и эксплуатации ПХГ в зеленой свите Северо -Ставропольского месторождения". Авторы: Канашук В.Ф., Славицкая О.А. и др. СевКавНИПИгаз. Ставрополь, 1990.

47. Отчет о НИР по договору 21 Г/93.93. "Комплексный анализ эксплуатации Северо Ставропольского ПХГ (зеленая свита) и рекомендации по достижению утвержденных проектных показателей." РАО "Газпром", СевКавНИПИгаз. Ставрополь, 1993. - 129 с.

48. СевКавНИПИгаз". Ставрополь, 1993.- 130 с.

49. Отчет о НИР по договору 12 г/96.98, задание 10: "Разработать уточненный технологический проект циклической эксплуатации СС ПХГ в горизонте зеленая свита (заключительный)". РАО "Газпром", ОАО "СевКавНИПИгаз". Ставрополь, 1998.

50. Отчет о НИР: "Расчет циклической эксплуатации ПХГ в истощенной залежи зеленой свиты Северо Ставропольского месторождения попринятому варианту (дополнение к теме 41/76, этап И, № 697)", ОАО "СевКавНИПИгаз", автор-Канашук В.Ф. Ставрополь, 1999.

51. Отчет о НИР по договору 1 СТ/01,03, задание 6: "Оказать услуги по внедрению трассерных исследований в водной среде на Северо -Ставропольском ПХГ", ОАО "СевКавНИПИгаз". Ставрополь, 2001.

52. Петренко В.И., Зиновьев В.В, Зленко В .Я., Зиновьев И.В., Остроухов С.Б., Петренко Н.В. Геолого-геохимические процессы в газоконденсатных месторождениях и ПХГ. М.: ООО «Недра Бизнесцентр», 2003. -511 с.

53. Регламент контроля и наблюдений за созданием и эксплуатацией подземных хранилищ газа в пористых пластах. М.: ВНИИгаз. 1992. 21 с.

54. Савченко В.П. Методика направленных поисков газовых месторождений // Закономерность размещения газовых месторождений. Тр. ВНИИгаза. Вып. 42/50. М.: ВНИИгаз, 1968. - с. 5 - 55.

55. Сергеев Г.А., Янутш Д.А. Статистические методы исследования природных объектов. М.: Гидрометеоиздат, 1973.

56. Совершенствование системы контроля за эксплуатацией ПХГ на основании геолого-геофизической модели залежи. Отчет ПФ "Ставрополь-газгеофизика", 2001.

57. Способ создания подземного газохранилища. А.С. № 898715 от 2 января 1980 г. Закиров В.А., Коротаев Ю.П., Динков В.А., Кондрат P.M., Гутников А.И., Белый Н.И.).

58. Справочник по специальным функциям. Под ред. М. Абрамовича и И. Сигал. М.: "Наука", 1979. 832 с.

59. Стерленко Ю.А., Хребтов А.И., Варягов С.А. Определение размеров эффективных пород гранулярных коллекторов. М.: ВИНИТИ, 1990. 20 с.

60. Стерленко Ю.А., Хребтов А.И., Варягов С.А. Оценка элементов порового пространства терригенных коллекторов по их гранулометрическому составу. М.: ВИНИТИ, 1990. 20 с.

61. Технологическая схема дальнейшего развития подземного хранилища газа в истощенной залежи зеленой свиты Северо-Ставропольского месторождения (отчет) № 854, СевКавНИПИгаз, автор -Канашук В.Ф., Ставрополь, 1977. 100 с.

62. Уточненная технологическая схема создания подземного хранилища газа в истощенной газовой залежи зеленой свиты Северо-Ставропольского месторождения, отчет № 647, СевКавНИПИгаз, автор Канашук В.Ф., Ставрополь, 1976. - 140 с.

63. Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. М.: "Гостоптехиздат", 1963. 396 с.

64. Чекалюк Э.Б. Основы пьезометрии залежей нефти и газа. Гос: изд-во технич. лит. УССР, Киев, 1961.-286 с.

65. Щелкачев В.Н. Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме. М.: Гостоптехиздат, 1959. 467 с.

66. Щелкачев В.Н. Основы и приложения теории неустановившейся фильтрации. Монография в 2 т. М.: Изд-во "Нефть и газ", 1995. - 586 с.

67. Ширковский А.И., Задора Г.И. Добыча и подземное хранение газа. М.: Недра, 1974. 192 с.

68. Шолпо В.Н. Альпийская геодинамика Большого Кавказа. М.: Недра, 1978. -176 с.

69. Элланский М.М. Инженерия нефтегазовой залежи. Т.1. Нефтегазовая залежь и ее изучение по скважинным данным. М.: Изд-во "Техника", ООО "Тума групп", 2001. 288 с.

70. Van Everdingen A.F., Hurst V. The application of Laplace transformation to flow problems in reservoirs. J. Petr. Technol. 1949. VI. № 12. p. 305 - 323.

71. Pollard P. Evaluation of Acid Treatments from Pressure Build Up Analysis. J. Petr. Technol., March, 1959. p. 38 - 43.

72. Тек M.R. Natural Gas Underground Storage: Inventory and Deliverability // Penwell Publishing Co., USA, 1996. 433 p.