Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование методики оценки емкостно-фильтрационных свойств коллекторов подземных хранилищ газа

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование методики оценки емкостно-фильтрационных свойств коллекторов подземных хранилищ газа"

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ

□03067619

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ЕМКОСТНО-ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КОЛЛЕКТОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА (на примере Северо-Ставропольского подземного хранилища газа)

Специальность 25.00.12 Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Ставрополь 2006

003067619

Работа выполнена в обществе с ограниченной ответственностью «Кавказтрансгаз» (ООО «Кавказтрансгаз»), г. Ставрополь.

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор Зиновьев Василий Васильевич

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Сианисян Эдуард Саркисович

(Ростовский государственный университет, г. Ростов-на-Дону)

Кандидат геолого-минералогических наук, доцент Андреев Владимир Михайлович

(Региональное агентство по недропользованию по Южному Федеральному округу, г. Ростов-на-Дону)

Ведущая организация:

ОАО «ЛУКОЙЛ - ВолгоградНИПИморнефть», г. Волгоград

Защита состоится «02» марта 2007 г. в 13 час 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.245.02 в Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СевероКавказского государственного технического университета. Факс- (8652) 94-60-12 E-mail: tagirovstv@ncstu.ru

Автореферат разослан «_» января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

' Ю.А. Пуля

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Одним из путей обеспечения надежности системы газоснабжения крупных регионов, а так же экспортных поставок газообразных углеводородов является создание и обеспечение стабильной эксплуатации подземных хранилищ газа.

Создание ПХГ в пористых средах в нашей стране начато в 1958 г. введением в эксплуатацию мелких выработанных залежей истощенных месторождений Куйбышевской области. Данные ПХГ предназначались в основном для утилизации попутного нефтяного газа. В этом же году началась эксплуатация Елшано-Курдюмовского ПХГ в Саратовской области.

Сейчас в России создана развитая система ПХГ, включающая 25 объекта, в которых хранится около 80 млрд м3 активного газа. Максимальная суточная производительность всех ПХГ составляет более 600 млн м3.

Подземные хранилища газа в терригенных коллекторах, по сути происходящих процессов, являются сложной системой, поведение которой обуславливается воздействием внешних и внутренних факторов. В технологической системе ПХГ используется значительно больший действующий фонд скважин, в результате циклических закачек и отбора газа происходит разнонаправленное движение газоводяного контакта (ГВК), значительные колебания давлений и температуры. Воздействие этих факторов приводит к изменению емкостно-фильтрационных свойств (ЕФС) коллектора.

Новая комплексная методика оперативной оценки ЕФС коллекторов - индикаторные исследования с использованием качественно новых индикаторов (трассеров). В качестве твердой фазы матрицы новых индикаторов использован меламиноаминотолуолсульфамид формальдегидный полимер (МТОФ-смола), в которую заключены ярко флюоресцирующие органические люминофоры (при необходимости разных цветов). Описываемые материалы не растворимы в исследуемой среде, нетоксичны, устойчивые к действию физических, химических и биологических факторов, являются санитарно-экологически безопасными.

Целью диссертационной работы является совершенствование методики оценки емкостно-фильтрационных свойств коллекторов подземных хранилищ газа.

Основные задачи исследований:

- изучение и исследование изменений параметров поровых коллекторов в процессе эксплуатации;

- исследование возможности использования и применение тонкодисперсных веществ в качестве индикатора;

- исследование модели миграционных процессов индикатора,

з

совершенствование методики проведения индикаторных исследований;

- реализация индикаторных исследований при эксплуатации ПХГ.

Научная новизна: Разработана методика определения параметров порового пространства Северо-Ставропольского ПХГ (ССПХГ)- Анализ элементов порового пространства отложений зеленой свиты ССПХГ демонстрирует их пространственные локальные преобразования во времени. Так за период эксплуатации количество образцов с проницаемостью 1,5 - 5,0 мкм2 увеличилось на 72,6%, количество образцов со средними радиусами пережимов 7 мкм увеличилось на 20%, уменьшилось содержание глинистых фракций. Дано обоснование возможности использования тонкодисперсных индикаторов для исследования особенностей флюидодинамических систем. Усовершенствована методика оценки емкостно-фильтрационных свойств газонасыщенных коллекторов на примере Северо-Ставропольского ПХГ. Предложена методика и выполнена оценка вторгающегося объема пластовой жидкости в периоды отбора газа из ПХГ.

Практическая ценность работы заключается в том, что усовершенствованная методика индикаторных исследований позволяет устанавливать внутрипластовые потоки газа, оценивать емкостно-фильтрационные параметры коллекторов, идентифицировать различного рода межпластовые и техногенные перетоки флюидов при их наличии, оценивать объемы вторгающейся пластовой жидкости в периоды отбора газа на примере Северо-Ставропольского ПХГ.

Реализация результатов исследований.

Результаты работы использованы при составлении технологических режимов эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ, а так же при идентификации возможных источников техногенных перетоков скважин Михайловского ПХГ.

Апробация работы и публикации:

Основные положения работы докладывались на Первой региональной научно-технической конференции «Вузовская наука -Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 1997), XXXI научно-практической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2000 год (Ставрополь, 2001), IX Международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии» (Воронеж, 2001), Международной конференции, посвященной 80-летию А.А. Карцева «Фундаментальные проблемы нефтегазовой гидрогеологии» (Москва, 2005), VI Всероссийской конференции молодых специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 2005), IV научно-практической конференции молодых специалистов ООО «Севергазпром» - «Современные технологии газовой отрасли» (Ухта,

2006), VI конференции молодых работников, посвященной 50-летию ООО «Кавказтрансгаз», Ставрополь, 2006).

Результаты проведенных исследований автора отражены в 8 публикациях.

Основные защищаемые положения:

1. Методика оценки элементов порового пространства терригенных коллекторов по их гранулометрическому составу;

2. Методика и результаты оценки емкостно-фильтрационных свойств коллекторов ПХГ;

3. Методика и результаты оценки внедрения пластовой жидкости при отборе газа из ПХГ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения общим объемом 167 страниц. Текст дополняют 40 рисунков и 15 таблиц. Список использованных источников включает 132 наименования.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность своему научному руководителю доктору технических наук, профессору В.В. Зиновьеву. В процессе выполнения исследований автор пользовался советами С.А. Варягова, O.E. Аксютина, В.И. Беленко, З.В. Стерленко, В.А. Гридина, И.В. Зиновьева, C.B. Беленко и многих других. Всем им диссертант считает приятным долгом выразить свою благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен анализ существующих индикаторных исследований в геологической и нефтегазолромысловой практике. В 60-х годах в нашей стране началось широкое внедрение индикаторов в геологическую и нефтепромысловую практику.

За прошедший период создан ряд эффективных методов меченой жидкости, применяющейся при разведке и поиске нефтяных залежей, контроле за процессами извлечения из недр углеводородного сырья.

Первая группа индикаторных методов основана на прослеживании фильтрационных потоков между скважинами в пределах значительных объёмов горных пород. Эта группа включает методы контрольных скважин, мечения нагнетаемой жидкости или газа, гидрохимический и радиохимический. С их помощью определяют истинную скорость и направление пластовых жидкостей и нагнетаемой в залежи воды. Коллекторские свойства пластов в условиях естественного залегания. Выявляют также распределение потоков по пластам и между отдельными скважинами и источники их обводнения, гидродинамическую связь по площади и разрезу залежей, устанавливают неоднородность отложений, определяют эффективность процесса вытеснения нефти и газа, степень влияния на него отдельных скважин и режима их дренирования и нагнетания.

Ко второй группе относятся методы стационарного источника индикатора, применяемые для установления заколонных перетоков и др. Для них характерны закачка меченой жидкости в прискважинную часть пласта и фиксирование изменения концентрации или местоположения индикатора. Эти методы позволяют на любой стадии поиска, разведки и разработки залежей выявить в разрезе проницаемые горизонты, определить профиль приёмистости скважин, установить нефтенасыщенность горных пород, тип коллектора, основные параметры трещиноватых отложений, степень анизотропии пластов, фильтрационные и ёмкостные характеристики отложений, гидродинамическую связь между пластами и скважинами, наличие заколонных перетоков и др.

Третья группа методов основана на вводе меченой жидкости в ствол скважины. С их помощью устанавливают техническое состояние спущенных обсадных колонн, оборудования и колонн насосно-компрессорных труб, объём ствола бурящейся скважины, истинную нефтенасыщенность пластов по кернам. По изменению концентрации индикатора на забое скважины можно также определять составляющие фильтрационного потока: скорость, направление движения и расход жидкости в пласте.

Ранее работы велись с красителями: флюоресцеином, уранином, а также родамином. Как показал опыт, этого количества метящих веществ, пригодных только для определённых пластовых условий, недостаточно,

особенно при изучении залежей сложного строения, неоднородных пластов, глубокозалегающих объектов и при контроле современных интенсивных систем разработки месторождений. В результате, была выявлена группа новых несорбирующихся, легкодоступных, достаточно просто фиксируемых с высокой точностью в минерализованных водах стабильных индикаторов - аммиачной селитры, карбамида и тиомочевины. Определена область их применения и рекомендована технология ведения работ на скважинах разведуемых. и разрабатываемых площадей.

Во второй главе изложены сведения о Северо-Ставропольском подземном хранилище газа. Северо-Ставропольская площадь расположена на территории Ставропольского края примерно в 30 ш к северо-западу от г. Ставрополя. Площадь горного отвода СС ПХГ составляет более 680 км2. На этой площади расположено несколько населенных пунктов (п. Рыздвяный, Московское, Пелагиада, с. Рождественская, Староизобильная; х. Беляев, Широбоков, Найденовское, Гончаров, Спорный, Сухой, Козлов) и др., административно относящиеся к четырем районам: Изобильненскому, Труновскому, Александровскому и Шпаковскому. По территории горного отвода проходит большое число автомобильных дорог и железнодорожная ветка Ставрополь-Кавказская.

Объект расположен в умеренно-континентальйой климатической зоне. Климатические условия в районе расположения объекта, в целом, характеризуются значительными амплитудами суточных и сезонных изменений температуры воздуха, неравномерным распределением по сезонам количества выпадающих осадков с максимумом в мае - июне, существеннными различиями в состоянии неба по сезонам, и, преимущественно, антициклоническим характером циркуляции атмосферы.

Ставропольская возвышенность (плато) занимает центральное положение среди равнин Предкавказья. Господствующие абсолютные отметки плюс 300 - 600 м.

На рассматриваемой территории платформенный чехол мезокайнозойских отложений с резким угловым стратиграфическим несогласием ложится на палеозойские отложения. Отложения мезозоя представлены меловой (верхний и нижний мел) системой. Отложения юрской системы отсутствуют. Породы мелового комплекса несогласно перекрываются отложениями палеоценового возраста, которые, в основном, выражены мощной толщей песчано-глинистых образований. Отложения эоцена, согласно перекрывающие породы палеоценового возраста, представлены всеми своими подотделами (нижним, средним и верхним эоценом). Выше по разрезу залегает мощная глинистая толща майкопской серии толщиной более 500 м. В подошве этой серии, выделяется хадумский горизонт. С отложениями этого возраста связано промышленное скопление газа на ряде месторождений Ставропольского

края. Остальная часть разреза майкопской серии, в основном, представлена глинами в разной степени песчанистыми. Отложения миоцена, несогласно перекрывающие майкопскую свиту, представлены чокракским, караганским, конкским горизонтами и сарматским ярусом. Чокракский горизонт литологически выражен переслаиванием сильнопесчанистых зеленоватых глин, мергелей, алевролитов и песчаников. Отложения сарматского яруса (средний и верхний сармат) местами выходят на дневную поверхность.

Газоносными на рассматриваемой территории являются отложения хадумского горизонта и зеленой свиты. В тектоническом плане хадумская залежь приурочена к двум поднятиям платформенного типа -Северо-Ставропольскому и Пелагиадинскому, соединенным между собой неглубокой седловиной. Северо-Ставропольское поднятие простирается с юго-запада на северо-восток. В пределах контура газоносности по хадумской залежи размеры ее 33x18 км. Пелагиадинское поднятие ориентировочно субширотно, его размеры в пределах контура газоносности хадумской залежи 16x11 км. Характерной особенностью указанных поднятий, являются широкие своды, пологие крылья, большая площадь структуры (более 590 кв. км), что указывает на незначительную деформацию пород осадочного чехла. В разрезе хадумского горизонта выделяется пять типов пород: алевролиты, алевриты глинистые, алевролиты глинистые, алевролиты сильно глинистые и глины. Первые четыре типа пород представляют практическое значение и являются коллекторами для газа. Хадумский горизонт представляет собой систему часто чередующихся друг с другом макро микропрослоев и линз алевритов и глин, расчлененных на три основные литологические пачки I, II, III. Газонасыщенная толщина хадумских отложений 60 - 80 м. Режим эксплуатации залежи хадумского горизонта газовый. Залежь в зеленой свите представляет собой брахиантиклиналь субширотного простирания с относительно крутым северным крылом (до 1 20'). Размеры залежи составляют 11x7 км2. Площадь газоносности - 44,4 км2. Зеленая свита представлена в основном двумя частями. Нижняя часть, вмещающая продуктивный горизонт, представлена песками, песчаниками и алевролитами серыми и темносерыми с зеленоватым оттенком. Верхняя пачка зеленой свиты, перекрывающая песчанистые образования, представлена карбонатными глинами, темнозелеными мергелями с незначительными прослоями песчаника. Газонасыщенная толщина отложений 45 м. Режим эксплуатации залежи в зеленой свите упруго-водонапорный

Коротко рассмотрены основные особенности гидрогеологических комплексов изучаемой территории.

Во второй части главы автором предлагается методика оценки элементов порового пространства коллекторов по их гранулометрическому составу (ГС).

Наиболее крупные песчаные зерна первоначально округлены преимущественно лучше малых. Это различие постепенно снижается под влиянием известных физико-химических факторов, активизирующих с погружением пород на большие глубины. Эффективное давление в скелете породы и процессы регенерации твердого вещества пород обусловливают появление и расширение между зернами плоских и выпукловогнутых контактов. Из окатанных и округленных, частицы постепенно преобразуются в параллелепипедообразные с усеченными ребрами и вершинами, формирующими у коллектора поровое пространство (ПП) в составе пережимов, переходов и расширений. Преобразование твердых частиц сопровождается деформацией ПП. Длина пережимов увеличивается от кольцевого до максимально возможного за счет сокращения переходов. ПП из трехкомпонентного превращается в двухкомпонентное.

Под элементарным поровым пространством (ЭПП) понимается сумма поровых компонентов, приходящихся на одно зерно. Объем ЭПП при любой схеме укладки слабо деформированных песчаных зерен слагается из объемов одного расширения, шести переходов и трех пережимов полного поперечного профиля. Пережимы и переходы ориентированы по трем главным направлениям породы, а расширения расположены на их пересечениях. В ЭПП предельно деформированных зерен переходы отсутствуют.

Расчет средних значений радиусов пережимов по фракциям породы производился по формуле:

где, т - пористость насыщения, д.ед., 1с - средние размеры песчаных зерен, мкм.

При перемещении частиц породы газовым потоком происходит не только вынос, но и перегруппировка мелких частиц в поровом пространстве, что также способствует изменению и

перераспределению проницаемости, увеличивает неоднородность и проницаемость коллектора (рис. 1).

Эти процессы усиливаются при циклической эксплуатации ПХГ, определяющей двунаправленное движение газа и влияют на режимы работы.

Л - протчдедопъ ;>= .--...v; 11 . .■ ИГ4МЖ ■>, .Л ,** ''.г studiert ''"*'.",'.-; '

О ■ ftDC.Tfl J И uiht.(,Jv ::iih^: rt. ■ ЦГНоОрИh 'Лчл -A*. ;nj

Рис.1. Изменение проницаемости пород зеленой свиты в процессе работы газовой

залежи и ССПХГ

В третьей главе дается описание новых типов индикаторов с регулируемыми свойствами, В настоящее время на объектах нефтегазового комплекса расширился круг задач, корректное решение которых возможно только при использовании современных индикаторных (трассерных) методов. Объясняется это не только появлением новых проблем, таких как природоохранные, экологические, но и повышением требований к информативности, точности и достоверности результатов традиционных исследований, Будучи прямыми методами исследования, индикаторные эксперименты, проводимые в натурных успоеиях, обладают большей доказатепьностью по сравнению с косвенными, в связи с чем им зачастую отводится роль арбитражных методов.

Индикатор должен быть доступным, недорогим, устойчивым, экологически безвредным и легко обнаруживаемым при больших разбавлениях. Репрезентативная информация получается по меньшему чтепу проб. Лучшие флюорохромы, такте как родамин, флюореоцеин и

др., надежно определяются при максимальных разбавлениях равных 106 раз. Исключением являются трассеры на основе коротко радиопротонов с большим выходом гамма-излучения: йод - 131, бром - 82, золото -198. Эти трассеры обеспечивают возможность проведения промысловых экспериментов в условиях больших разбавлений. Однако сравнительно высокая стоимость препаратов и оборудования для количественной регистрации в сочетании с особыми условиями применения осложняют их практическое использование. По чувствительности к радиопротонным близок метод, основанный на использовании в качестве индикатора бактериальных вирусов-бактериофагов и позволяющий работать при разбавлениях порядка 1014 раз. Применение этого вида индикаторов ограничено сложностью технологии (приготовление, хранение, обнаружение) и экологической безопасностью. Кроме того, ошибка эксперимента резко возрастает с увеличением температуры, загрязненности пластовых вод примесями-помехами.

В разработке и промышленном внедрении использования подобных индикаторов для решения спектра гидрогеологических задач большая заслуга принадлежит A.M. Никанорову, Н.М. Трунову (Гидрохимический институт, г. Ростов на Дону).

Усовершенствованная методика индикаторных исследований обладает высокой помехоустойчивостью, точностью, экологической и санитарно-гигиенической безопасностью. Новые индикаторы первой группы представляют собой высокодисперсные суспензии ярко флюоресцирующих материалов, не растворимых в исследуемой среде, нетоксичных, устойчивых к действию физических, химических и биологических факторов, санитарно-экологических безопасных. Данные индикаторы применимы для исследования геофлюидодинамических процессов, протекающих в гетерогенных средах, и характеризуются максимальным временем «жизни» в пластовых условиях. Возможность использования тонкодисперсных суспензий микрочастиц в качестве индикатора для трассирования различных сред теоретически обоснована A.M. Никаноровым, Н.М. Труновым, С.А. Варяговым, И.В. Зиновьевым и др.

В зависимости от решаемых задач и условий к регулируемым свойствам трассера относятся: 1) размер микрочастиц трассера; 2) цвет и интенсивность флюоресцентного свечения; 3) средняя плотность микрочастиц; 4) сохранение в условиях проведения промыслового эксперимента интенсивности и цвета флюоресценции в течение определенного отрезка времени (от 10 сут до 3 лет). Сохранение агрегатной и седиментационной устойчивости индикаторов обеспечивается заключением ярко люминесцирующих органических люминофоров в твердую фазу матрицы с дальнейшим измельчением последней до состояния высокодисперсного порошка. В качестве твердой фазы матрицы используется меламиноаминотолуолсульфамид

п

формальдегидный полимер (МТОФ-смола), который является санитарно-экологически безопасным и устойчивым к действию различных физико-химических, биологических факторов, легко измельчается.

Индикаторы второй группы представляют собой высокодисперсные суспензии латексных систем или полистирольные суспензии с ярко флюоресцирующими органическими красителями. Данные индикаторы характеризуются ограниченным временем «жизни» в пластовых условиях и применимостью для исследований геофлюидодинамических процессов, протекающих только в водных средах. Полистирольные суспензии, полученные в присутствии 1,3-изомеров ППЭГ-9, характеризуются узким распределением по размерам частиц (коэффициент полидисперсности - 1,007, средний диаметр - 0,5 мкм). Модификацией поверхности частиц латекса нативным бычьим сывороточным альбумином достигается экранирование поверхности частиц, что регулирует взаимодействие, частицы с окружающей средой. Применение Zn-содержащих акрилатных латексов позволяет регулировать плотность индикатора от 850 до 1240 кг/м3 в зависимости от содержания Zn.

Под временем «жизни» индикатора подразумевается время, в течение которого фиксируется интенсивность свечения поверхности микрочастицы выше заданной величины (рис. 2).

Необходимость яркой флюоресценции микрочастиц индикатора обеих групп объясняется тем, что в природных и техногенных условиях проведения эксперимента во флюидах могут содержаться флюоресцирующие взвешенные вещества, являющиеся помехами.

fi, (г - время «жизни» индикатора

Рис. 2. Изменение времени «жизни» тонкодисперсного флюоресцентного индикатора

Метод регистрации данных индикаторов основан на отборе проб флюидов с последующей фильтрацией определенного объема через

мембранный фильтр с размерами пор меньшими, чем размеры микрочастиц индикатора, и просмотрам поверхности фильтра в поле зрения люминесцентного микроскопа. Идентификация индикатора проводится по пяти основным параметрам: 1) цвету люминесценции; 2) форме микрочастицы; 3) характеру поверхности микрочастиц; 4) интенсивности свечения; 5) размеру микрочастиц. В наиболее сложных случаях применялась количественная микроспектрофлюориметрия.

Проведено моделирование миграции индикатора с помощью различных математических моделей.

Автором усовершенствована методика исследования жидкофазных динамических процессов, основанный на введении в пласт индикаторов в жидком носителе, каждый из которых закачивается в соответствующую нагнетательную скважину, отборе проб пластового флюида.

По результатам промысловых индикаторных исследований проницаемость может быть определена по формуле:

к=1^1п{ЦЛгс)\х,к„ Д(дР и,,)"1, где £.„, - расстояние между скважинами, м; гс - радиус скважины, м; ц» -динамическая вязкость воды в пластовых условиях, Па с; кпл -динамическая пористость, д. ед.; АР - перепад давлений на расстоянии

Па; (тах - время прихода максимума концентрационной волны индикатора, с.

Величина /спд определяется из выражения

*„ „ = 21Н АР\ ¿ск„ /«(¿скА))'1, где ^ - время начала поступления индикатора, с; ДР* - перепад давлений (напоров) на расстоянии 1„„ м.

Данная методика индикаторных исследований жидкофазных процессов внедрена на Северо-Ставропольском ПХГ. В результате:

-определена геофлюидодинамическая обстановка горизонта зеленой свиты;

-оценены величины емкостно-фильтрационных параметров коллекторов горизонта зеленой свиты;

- исследован характер водопритоков в газовых скважинах;

- выполнена оценка объема внедряемой пластовой жидкости в режиме отбора газа.

Усовершенствована методика исследования динамических процессов газовой среды, которая основана на введении в пласт через нагнетательную скважину индикатора в газовом носителе, отборе проб из добывающей скважины и определении изменения концентрации индикатора во времени в продукции добывающей скважины.

Закачивается в каждую из них индикатор одного цвета в виде газонаполненных микрогранул со степенью дисперсности 0,5 - 0,6 мкм, состоящих из смеси поликонденсационной смолы и органического

люминесцирующего вещества, в количестве, рассчитываемом по формуле

где Мк - количество индикатора /с-того цвета, введенного в центральную нагнетательную Аг-тую скважину, микрогранулы; - объем закачанного газа в центральную нагнетательную /с-тую скважину, 103 м3; С„ - расход индикатора, вводимого в газ, микрогранулы /103 м3.

В период снижения давления до минимальной средневзвешенной по площади величине одновременно отбираются пробы газа из добывающих скважин, расположенных в одном или нескольких эксплуатационных горизонтах, и определяются изменения во времени концентрации индикаторов каждого цвета и объемной скорости газа всех добывающих скважин. Далее находится суммарное количество индикатора каждого цвета, поступившего в каждую добывающую скважину по формуле

М1к = <С,г <д,> (?/> - Л где - суммарное количество индикатора, /с-того цвета, поступившего в каждую /-тую добывающую скважину (где /' - индивидуальный индекс скважины), микрогранулы; <С,К> - средневзвешенная по времени концентрация /с-того индикатора в /-той добывающей скважине, микрогранулы/103 м3; <д,> - средневзвешенная по времени объемная скорость добываемого газа /'-той скважиной, 103 м3/сут; - время, соответствующее началу снижения давления, сут; /„(2) - время, соответствующее снижению давления до минимальной средневзвешенной по площади величине, сут.

Доля мигрирующего газа определяется из выражения

Ок = Мы1( М«-Ьпот),

где 0,„ - доля мигрирующего газа из района /с-той центральной нагнетательной скважины в район /-той добывающей скважины, доли единицы; Ьп01 - коэффициент, учитывающий потери индикатора при миграции, доли единиц.

Параметр скорости снижения концентрации индикатора /с-го цвета (сут'1) в /с-той центральной нагнетательной скважине, зависящей от активности сорбционных процессов, скорости фильтрации, радиуса скважины, коэффициента искажения потока вблизи скважины, гравитационной дифференциации, определяется из выражения:

7* = (3 '¿.У1 НСрС™) + [3(4, + Д(М)]"' 1п(С°к/С™) +

+ [3(4,+2 ДЦ,*)Г'/"(ФО.

где С<3> - концентрации индикатора в пробах, отобранных из к-

тых центральных нагнетательных скважин, через которые вводился индикатор к-го цвета, соответственно на момент времени г„ + мт, + 2 д?м, (сут), микрогранул /103м3.

Данная методика индикаторных исследований динамических процессов газовой среды ПХГ внедрена 1999 - 2004 г.г. на СевероСтавропольском ПХГ и ряде других объектов. В результате проведения индикаторных исследований на Северо-Ставропольском ПХГ:

- оценены величины внутрипластовых газовых потоков в хадумском горизонте;

- определены значения емкостно-фильтрационных параметров коллекторов хадумского горизонта;

- визуализированы внутрипластовые потоки газа в хадумском горизонте;

- выполнена оценка объема вторгающейся жидкости при отборе газа (зеленая свита).

Четвертая глава посвящена оценке емкостно-фильтрационных свойств коллекторов Северо-Ставропольского ПХГ.

Усовершенствована методика индикаторных исследований жидкофазных динамических процессов (1999-2002 гг.) на СевероСтавропольском ПХГ в зеленой свите.

Индикаторные исследования включали в себя:

1) закачку индикатора в конце периода закачки газа в ПХГ в скважины;

2) отбор проб флюидов из эксплуатационных скважин;

3) анализ проб флюидов на присутствие индикаторов различного цвета и обработку результатов.

Расчетные значения величин кит приведены в табл. 1.

По результатам комплексных индикаторных исследований уточнена схема проницаемости отложений зеленой свиты СевероСтавропольского ПХГ (рис. 3).

При эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, подземных хранилищ газа возникает вопрос об оценке количества внедряемой пластовой жидкости. С помощью данного параметра возможно проводить оперативный подсчет запасов УВ при циклической эксплуатации подземных хранилищ газа, следить за изменением ГВК. Результаты индикаторных исследований позволяют выполнить подобную оценку.

Таблица 1. - Расчетные значения проницаемости и пористости (зеленая свита).

Исследованный участок - СКВ.) Проницаемость, Эффективная пористость, Д. ед.

367 - 300 3,67 0,365

367 - 299 3,44 0,376

367 - 284 4.01 0,379

299 - 284 4.32 0,392

225 - 252 3,09 0,374

225 - 178 3,98 0,378

252 - 178 4,21 0,368

аЭ2 - 293 2,45 0.314

292 - 294 2,74 0,326

293 294 3,01 0.337

316-332 2,32 0,306

316-331 2,54 0,317

316-335 2,75 0,326

332-33! г.Ез 0.321

332 - 335 2.78 0.326

331 - 335 3,24 0,347

' Щ о----- -

Рис. 3. Уточненная по результатам индикаторных исследований схема проницаемости отложений зеленой свиты ССПХГ

Автором предложена методика оценки внедряющейся пластовой жидкости в коллектор при отборе газа, по данным промысловых индикаторных исследований. Объем жидкости может быть определен из выражения:

Кг

где ¿. - расстояние между скважинами, участвующих в индикаторных исследованиях, 5 - поперечная ширина условного потока, тэ -водонасыщенная толщина пласта между исследуемыми скважинами, п3 - эффективная пористость на участке между скважинами, рассчитанная по результатам индикаторных исследований.

Результаты оценки вторгшейся воды в период одного цикла отбора по некоторым скважинам представлены в таблице 2 (ширина потока условно принималась равной 1000 м, период отбора 160 сут).

Таблица 2. - Результаты оценки объема вторгающейся пластовой воды за период отбора 2000/2001 г.г.

№ скв Водонасыщенная Водонасыщенная Эффективная Расход Объем

толщина на начало толщина на пористость, потока, вторгшейся

периода отбора, м конец периода доли ед тыс м3/сут жидкости

отбора,м

80 8,2 13,6 0,365 1,467 234,7

322 7,0 13,6 0,376 1,8 288

304 14,2 16,0 0,379 0,49 78,4

Объем вторгшейся пластовой воды в период отбора газа 2000/2001 г.г. из отложений зеленой свиты Северо-Ставропольского ПХГ, рассчитанный по средним параметрам составляет 400,73 тыс. м3.

Усовершенствована методика индикаторных исследований динамических процессов в газовой среде применена на СевероСтавропольском ПХГ (хадумский горизонт).

Индикаторные исследования включали в себя:

1) закачку индикатора в конце периода закачки газа в ПХГ в скважины;

2) отбор проб флюидов из эксплуатационных скважин;

3) анализ проб флюидов на присутствие индикаторов различного цвета и обработку результатов.

Расчетные значения величин к и кп,я приведены в табл. 3.

Таблица 3. - Расчетные значения пористости и проницаемости (хадумский

горизонт).

Исследованный участок Проницаемость, пкм' Эффективная пористость, д.ед.

31-674 0,800 0,25

31-544 0,900 0,26

574-558 0,980 0,27

31-558 1,020 0,275

558 - 544 1,120 0,29

141-405 0,690 0,24

141-407 0,930 0,26

141-121 1,030 0,28

405 - 407 1,019 0,275

407-121 1,201 0,300

На рис. 4 приведена зависимость проницаемости от эффективной пористости, величины которых были получены в результате промысловых индикаторных исследований. При сравнении этих значений с величинами, характеризующими этап разработки природной газовой залежи, можно сделать вывод о том, что при эксплуатации ПХГ в хадумском горизонте наблюдается увеличение проницаемости и эффективной пористости во времени. Это можно объяснить тем, что коллектор является динамичной частью (подсистемой) гео'флюидодинамической системы.

1-7 10161.п(к) ♦ 3 7267

0.23 0,25 0 27 0,29 0 31

Эффективная пористость, Д.ел

Рис. 4. Зависимость проницаемости от эффективной пористости.

Экономический эффект от внедрения методик оценки емкостно-фильтрационных параметров коллекторов Северо-Ставропольского ПХГ составил 9,731 млн. руб.

Таким образом, индикаторные исследования показали высокую эффективность их применения для оценки емкостно-фильтрационных свойств коллекторов Северо-Ставропольского ПХГ.

ВЫВОДЫ

Проведенные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Коллектора ССПХГ являются динамичной частью геофлюидодинамической системы, свойства которых во времени постоянно испытывают изменения.

2. Оценка элементов порового пространства коллекторов СевероСтавропольского ПХГ по гранулометрическому составу показала изменение следующих параметров с глубиной: глинистости от 20 - 37% до 8 - 16%, радиусов пережимов от 2 до 6 мкм, пористости от 0,21 до 0,27, проницаемости от 19 до 38 мд и более.

3. Анализ параметров порового пространства по ГС показал изменение в процессе эксплуатации месторождения, а затем ПХГ таких параметров

как радиусов пережимов (от 3 - 7 мкм до 5 - 11 мкм, проницаемости (от 0,15 - 5 мкм2 до 15 мкм2) и др. Так количество образцов с проницаемостью 1,5 - 5,0 мкм2 увеличилось на 72,6%, количество образцов со средними радиусами пережимов 7 мкм увеличилось на 20%, уменьшилось содержание глинистых фракций за счет их выноса. Изменение элементов порового пространства носит локальный объемный характер.

4. Исследования динамических процессов в жидкофазной и газовой средах Северо-Ставропольского ПХГ показали изменения емкостно-фильтрационных свойств. Так значения эффективной пористости коллекторов хадумского горизонта изменились от 0,19 - 0,22 до 0,24 -0,3, проницаемости от 0,7 - 0,92 до 1,12 мкм2. Значения эффективной пористости коллекторов зеленой свиты изменились от 0,29 до 0,379, проницаемости от 2 - 2,45 до 4,01 мкм2.

5. Усовершенствованная методика оценки емкостно-фильтрационных свойств коллекторов Северо-Ставропольского ПХГ с помощью индикаторных исследований позволяет проводить натурные эксперименты даже при «разбавлении начальной концентрации индикатора» в 10® раз для жидких сред, и в 1015 раз для газовых сред. Экономический эффект от внедрения методик оценки емкостно-фильтрационных параметров коллекторов Северо-Ставропольского ПХГ составил 9,731 млн. руб.

6. Объем вторгающейся жидкости при исследованиях жидкофазных динамических процессов в зеленой свите Северо-Ставропольского ПХГ составил 400,73 тыс.м3 жидкости за период отбора 2000 - 2001 г.г., что составляет 4,4 % от газонасыщенного объема. Снижение обводненности газонасыщенного резервуара с 15 - 20 % до 4,4 % в процессе эксплуатации объясняется эффективностью внедренной схемы зонной закачки и отбора газа.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 8 печатных работах:

1. Применение промысловых индикаторных исследований с целью определения емкостно-фильтрационных параметров на примере Северо-Ставропольского ПХГ (зеленая свита) II Соавтор: С.А. Варягов II Материалы Международной конференции посвященной 80-летию A.A. Карцева «Фундаментальные проблемы нефтегазовой гидрогеологии». М.: ГЕОС, 2005. С. 252.

2. Применение новых видов индикаторных исследований для различных сред на объектах нефтегазового комплекса // Соавторы: Д.С. Варягова, A.C. Варягова II Материалы Международной конференции

посвященной 80-летию A.A. Карцева «Фундаментальные проблемы нефтегазовой гидрогеологии». М.: ГЕОС, 2005. С. 290 - 294.

3. Оценка емкостно-фильтрационных параметров коллекторов и объема внедряемой пластовой жидкости по данным промысловых индикаторных исследований (Северо-Ставропольское ПХГ, зеленая свита). // Соавтор: С.А. Варягов // Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности». Серия «Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений» №1,2007. С. 10-16.

4. Новые представления о генезисе подземных вод нефтяных и газовых месторождений II Соавтор: В.П. Ильченко II Материалы первой региональной научно-технической конференции «Вузовская наука -Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СтГТУ, 1997. С. 50 - 52.

5. Оценка экологической ситуации Ставрополя и его окрестностей и некоторые методы ее контроля // Соавторы: В.М. Харченко, Е.Т. Лебедева // Материалы IV региональной конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2000. С. 26.

6. Высокодебитные стабильные родники - объект поиска залежей УВ и контроля за их миграцией // Соавторы:' В.М. Харченко, Е.Т. Лебедева и др. // Материалы XXXI научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2000 год. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. С. 81.

7. Возможность оценки емкостно-фильтрационных параметров по данным промысловых индикаторных исследований на примере СевероСтавропольского ПХГ (зеленая свита) // Соавтор: С.А. Варягов II Материалы IV научно-практической конференции молодых специалистов ООО «Севергазпром» «Современные технологии газовой отрасли». Ухта: Севергазпром, 2006. С. 30.

8. Оценка элементов порового пространства терригенных коллекторов II Соавторы: В.В. Зиновьев, O.E. Аксютин, С.А. Варягов, И.В. Зиновьев // Обзорная информация. М.: ИРЦ ОАО «Газпром», 2006. 87 с.

Подписано в печать 23 01 2007 г Формат 60x84 1/16 Уел печ л - 1,5 Уч-изд л.-1 Бумага офсетная Печать офсетная Заказ 817 Тираж! 00 экз ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» 355029, г Ставрополь, пр Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ