Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Контроль пластовых потерь и герметичности подземных хранилищ газа на основе геофизических методов и геолого-технологического моделирования
Специальность: 25.00.17 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
На правах рукописи
Исхаков Альберт Яковлевич
Москва - 2013
Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий Газпром ВНИИГАЗ».
Научный руководитель - доктор технических наук Люгай Дмитрий Владимирович
Официальные оппоненты: Ермолаев Александр Иосифович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой разработки и эксплуатации газовых и газоконденсат-ных месторождений Российского Государственного Университета нефти и газа имени И.М. Губкина /РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина/;
Даниленко Виталий Никифорович, кандидат технических наук, директор Закрытого акцио-нерного общества, Научно-производственное предприятие «Гитас» /ЗАО НПФ «ГИТАС»/;
Ведущая организация - Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин» /ОАО НПП «ВНИИГИС»/.
Защита диссертации состоится «____» июля 2013 г. в 13 30 на заседании диссертационного совета Д 511.001.01 созданного на базе ООО «Газпром ВНИИГАЗ».
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка.
Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, с подписью составителя, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.
Автореферат разослан «07» июня 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, д-р геол.-минерал. наук Н.Н. Соловьев
Общая характеристика работы
Актуальность темы
Вопросы повышения достоверности контроля пластовых потерь газа и герметичности подземных хранилищ газа (ПХГ) приобретают все большее значение в связи с увеличением длительности сроков эксплуатации фонда скважин на ПХГ, растущей потребностью в объемах резервирования газа, тенденцией к нециклическим режимам эксплуатации ПХГ и возрастающими рисками увеличения неконтролируемых пластовых потерь газа.
Контроль пластовых потерь газа и герметичности подземных хранилищ газа осуществляется на основе анализа геолого-промысловой информации, значительная доля которой поступает в результате проводимых промысловых и скважинных геофизических исследований.
Основные недостатки проводимых в скважинах геофизических исследований и системы наблюдений в целом обусловлены:
· дискретным характером измерений во времени и пространстве, снижающим достоверность интерполяции и экстраполяции результатов при переходе от точек замеров к объекту в целом;
· формированием суперпозиции полей в результате наложения различных геолого-промысловых характеристик, снижающим достоверность решения обратной задачи геофизики: по полученному полю определить характер и интенсивность источника;
· затруднениями в сопоставлении результатов регулярно проводимых геофизических исследований, имеющих длительные интервалы наблюдений (геофизический контроль по скважинам), из-за изменений точности и характеристики аппаратуры, эталонировки и калибровки приборов, а также качества выполнения работ.
Поэтому дальнейшее развитие методов и технологий контроля пластовых потерь и герметичности ПХГ в пористых пластах является актуальной темой исследований.
Цель работы
Совершенствование методического и технологического обеспечения контроля герметичности ПХГ в пористых пластах на основе создания и внедрения новых методов и технологии контроля пластовых потерь газа с использованием геохимических, геофизических методов и геолого-технологического моделирования.
Основные задачи исследований:
1. Анализ и обобщение опыта эксплуатации ПХГ, особенностей и ограничений известных методов выявления, оценки пластовых потерь и контроля герметичности ПХГ.
2. Исследование геолого-технологической структуры пластовых потерь (затрат) газа в зависимости от типов ПХГ; оценка эффективности и определение ограничений в использовании аналитических и геолого-промысловых методов обнаружения, контроля и прогноза пластовых потерь газа.
3. Совершенствование методов выявления, оценки и прогноза пластовых потерь на основе комплексного анализа геофизических данных и геолого-технологического моделирования;
4. Разработка технологии контроля пластовых потерь и герметичности ПХГ, обеспечивающей повышение достоверности результатов исследований и надежности прогноза геолого-промысловых событий.
Научная новизна
Автором, на основе анализа и обобщения опыта эксплуатации ПХГ, исследованы особенности и ограничения известных методов выявления, оценки пластовых потерь и контроля герметичности ПХГ. По результатам анализа и обобщения геолого-промысловых материалов эксплуатации ПХГ ООО «Газпром ПХГ» (Колпинское, Невское, Краснодарское, Пунгинское, Гатчинское), автором обоснована геолого-технологическая структура пластовых потерь и затрат газа, охарактеризован возможный генезис и проведена оценка их объемов в зависимости от типов ПХГ.
Впервые разработана и реализована на объектах ООО «Газпром ПХГ» технология контроля, выявления и оценки объемов потерь и затрат газа, основанная на комплексном применении геохимических, геофизических методов и результатов геолого-технологического моделирования. Комплексный характер технологии позволяет минимизировать объективные недостатки геофизических исследований, повысить достоверность и обеспечить однозначность интерпретации результатов, надежность прогноза техногенных явлений и снизить затраты на проведение необходимых исследований.
Автором разработаны и апробированы на Невском и Кирюшкинском ПХГ геофизические методы решения специальных задач обеспечения герметичности ПХГ (выявление зон трещиноватости верхней части разреза; поиск потерянного ствола скважины в интервале объекта эксплуатации и покрышки) на основе комплекса геофизических и промысловых исследований.
Основные защищаемые положения
1. Усовершенствованные аналитические методы выявления и оценки объемов пластовых потерь и затрат газа, по результатам геофизических исследований и геолого-технологического моделирования:
- метод выявления и оценки объёмов слабодренируемого газа, находящегося в низкопроницаемых коллекторах, на основе динамики коэффициента газонасыщения по многолетним данным ГИС-контроль;
- метод оценки степени достаточности системы наблюдений за эксплуатацией ПХГ геофизическими исследованиями в рамках регламентных работ по объектному мониторингу, на основе комплексного анализа промысловых данных, результатов систематических замеров ГИС-контроль и геолого-технологического моделирования.
2. Технология обнаружения, контроля и прогноза потерь газа с применением комплексов наземных геофизических методов, для условий неоднозначности решения задачи известными аналитическими и геолого-промысловыми методами, с обоснованием необходимости, этапности и стадийности проведения работ на ПХГ, позволяющая выявлять источники техногенной напряженности, ранжировать их по степени опасности и неотложности проведения мероприятий.
3. Геофизические методы решения специальных задач диагностирования состояния герметичности ПХГ (выявление зон трещиноватости верхней части разреза; поиск потерянного ствола скважины в интервале объекта эксплуатации и покрышки).
Практическая ценность и результаты реализации работы.
Практическая ценность работы состоит в обосновании и реализации на ПХГ ОАО «Газпром» (Елшано-Курдюмское, Кирюшкинское, Краснодарское, Невское, Песчано-Уметское, Пунгинское, Северо-Ставропольское) комплекса работ по выявлению, оценке и прогнозу пластовых потерь в ПХГ, обеспечивших повышение достоверности контроля их герметичности.
С использованием предложенных автором научно - технических решений составлена и реализована ООО «Газпром ПХГ» «Комплексная программа работ по выявлению источников образования техногенных скоплений газа, их разгрузки и ликвидации, а также усилению контроля за герметичностью газохранилищ на 2009-2015 гг.».
Результаты, полученные автором в диссертационной работе, реализованы в следующих научно-исследовательских работах (НИР) ООО «Газпром ВНИИГАЗ»: «Оценка состояния герметичности Краснодарского ПХГ» (2008 г.); «Рекомендации по совершенствованию эксплуатации Гатчинского ПХГ на основе геолого-технологического аудита (2008 г.); «Разработка программы герметичности Невского ПХГ» (2008 г.); «Предложения по совершенствованию технологии эксплуатации Совхозного ПХГ» (2008 г.); «Анализ результатов отбора газа в сезоне 2007 - 2008 гг. и предложение по эксплуатации Краснодарского ПХГ в период закачки газа 2008 г.» (2008 г.); «Оценка герметичности Гатчинского ПХГ» (2009 г.); «Геолого-технологическая модель Инчукалнского ПХГ (2009 г.); «Повышение эффективности эксплуатации Калужского, Увязовского, Гатчинского ПХГ на основе геолого-технологических моделей» (2010 г.); «Повышение эффективности эксплуатации Кущевского, Щелковского, Пунгинского ПХГ на основе геолого-технологических моделей» (2010 г.); а также в отчетах по авторскому надзору за эксплуатацией Невского, Пунгинского, Гатчинского, Увязовского, Краснодарского, Кущевского, Касимовского ПХГ за период 2008-2012 гг.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы доложены автором и обсуждены на заседаниях секции Ученого совета ООО «Газпром ВНИИГАЗ», заседаниях Комиссии по обеспечению герметичности эксплуатации ПХГ (протокол № 03-133 от 26.01.2010, протокол № 3 от 11.03.2010, протокол 37-ПХГ/2010, протокол 78ПХГ/2011), совещаниях по обеспечению промышленной безопасности эксплуатации ПХГ (2009 - 2011 гг.), заседаниях секции по подземным хранилищам газа Комиссии газовой промышленности по разработке месторождений и использованию недр (протоколы №№ 63-К-ПХГ/2004, 23-К-ПХГ/2005, 59-К-ПХГ/2006, 28-К-ПХГ/2007, 67-К-ПХГ/2007, 24-К-ПХГ/2008, 72-К-ПХГ/2008, 62-К-ПХГ/2009, 32-К-ПХГ/2010, 37-К-ПХГ/ 2010), заседаниях научно-технического совета ООО «Газпром ПХГ» (2009 - 2011 гг.).
Полученные автором результаты исследований, реализованные в НИР ООО «Газпром ВНИИГАЗ», были отмечены Комиссией газовой промышленности по разработке месторождений и использованию недр ОАО «Газпром» (п. 3.16 протокола № 37 от 19.06.2010): «… технология контроля пластовых потерь и герметичности ПХГ на основе геологических методов и геолого-технологического моделирования успешно апробирована на ряде объектов ПХГ ОАО «Газпром» и представляет научный и практический интерес для ее дальнейшего внедрения на подземных хранилищах в пористых пластах в рамках работ по авторскому надзору за эксплуатацией ПХГ и при реализации специальных программ по контролю за герметичностью хранилищ».
Основные результаты диссертационной работы были доложены автором на российских и международных научных конференциях в 2008-2011 гг.
Публикации
Основное содержание диссертационной работы изложено автором в 13 публикациях, в том числе 7 в журналах, входящих в «Перечень рецензируемых научных журналов и изданий» ВАК Минобрнауки РФ.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы из 68 наименований. Работа изложена на 120 страницах, содержит 58 рисунков и 22 таблицы.
Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д-ру техн. наук Д.В. Люгаю за выбор направления исследований, обсуждение задач и результатов исследований, ценные советы и предложения в ходе выполнения работы. Автор также признателен за ценные советы в ходе обсуждения результатов диссертационной работы проф., д-ру техн. наук С.Н. Бузинову , д-ру техн. наук Михайловскому А.А., канд. техн. наук С.А. Хану, канд. геол.-минерал. наук А.П. Зубареву, А.Е. Арутюнову, В.И. Шамшину, Р.Г. Темиргалееву. Автор выражает признательность сотрудникам геологических служб управлений ПХГ ООО «Газпром ПХГ» за помощь в сборе материалов, а также своим коллегам из Центра ПХГ ООО «Газпром ВНИИГАЗ».
Содержание работы
Во введении раскрыта актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель работы и основные задачи исследований, научная новизна, защищаемые положения и практическая значимость проведенных автором исследований.
В первой главе приведены результаты анализа и обобщения автором опыта эксплуатации отечественных и зарубежных ПХГ, особенностей и ограничений известных методов выявления, оценки пластовых потерь и контроля герметичности ПХГ.
Изучению проблем повышения эффективности оценки пластовых потерь и контроля герметичности ПХГ посвящены труды: С.Н. Бузинова, А.А. Михайловского, А.Е. Арутюнова, С.А. Хана, А.П. Зубарева, Л.А. Шульковой, Г.Н. Рубана. Следует особо отметить работы А.А.Михайловского, в которых детально рассмотрены понятия потерь газа, разработаны прямые методы их определения. В предшествующем периоде вниманию герметичности ПХГ уделялось также значительное внимание. Следует отметить работы А.П. Агишева по выявлению межпластовых перетоков газа с помощью гидрогеохимических исследований; А.И. Боткилина по анализу характера утечек из гдовского песчаника в брекчию на Калужском ПХГ; О.Г. Семенова и Г.И. Солдаткина в области обнаружения и ликвидации межпластовых перетоков газа при создании и эксплуатации ПХГ в водоносных пластах; О.А. Черемисинова в части обоснования промыслово-геохимических методов контроля за герметичностью ПХГ; П. Барнетта в подходах по расчету утечек газа из ПХГ в водоносных пластах и многих других исследователей.