Содержание к диссертации
Введение
1. Изучение проблем освоения сероводородсодержащих месторождений 6
1.1 Особенности разработки сероводородсодержащих месторождений 6
1.2 Перспективы повышения эффективности освоения Астраханского ГКМ 11
1.3 Опыт разработки сероводородсодержащих месторождений с применением технологии закачки кислых газов в пласт 14
1.4 Роль выбора геологического объекта при реализации технологии закачки кислых газов 23
2 Совершенствование методов поиска и выбора объекта для закачки, кислых газов 37
2.1 Базовые требования к геологическому объекту 37
2.2 Разработка алгоритма поиска и геолого-технологического обоснования выбора объекта для закачки кислых газов 38
2.2.1 Поиск и ранжирование геологических объектов для закачки 41
2.2.2 Геолого-технологическое обоснование выбора геологического объекта длязакачки 56
3. Поиск геологического объекта для закачки кислых газов Астраханского ГКМ в недрах Астраханского свода 67
3.1 Формирование требований к искомому геологическому, объекту 67
3.2 Изучение геологического строения левобережной части Астраханского-свода с целью поиска перспективных объектов закачки 72
3.3 Выделение.возможных геологических объектов-кандидатов для закачки кислых газов 114
3.4 Сравнительная характеристика (ранжирование) геологических объектов. 135
4 Геолого-технологическое обоснование выбора объекта для закачки кислых газов Астраханского ГКМ 138
4.1 Определение параметров и условий закачки в выбранные объекты 138
4.2 Геолого-гидродинамическое моделирование закачки в выбранные объекты 147
4.3 Технико-экономическое сравнение использования выбранных объектов, для закачки 159
Заключение 159
Список литературы 163
- Особенности разработки сероводородсодержащих месторождений
- Поиск и ранжирование геологических объектов для закачки
- Формирование требований к искомому геологическому, объекту
- Определение параметров и условий закачки в выбранные объекты
Введение к работе
Актуальность темы.
В связи с истощением запасов УВ в традиционных для России регионах добычи газа и необходимостью восполнения добычи путем освоения месторождений в новых регионах, отличающихся сложными горно-геологическими и природно-климатическими условиями, актуальной становится задача повышения эффективности освоения уникальных запасов сероводородсодержащего газа, расположенных в европейской части страны.
Реализованные на месторождениях сернистого газа (МСГ) России системы разработки и обустройства с применением традиционных (с производством серы) технологий очистки газа от кислых примесей сопровождаются выбросом в атмосферу загрязняющих веществ и парниковых газов (SO2, NОх, CO2) и обуславливают крайне низкие темпы годовых отборов газа из-за экологических ограничений.
Перспективной является система разработки и обустройства МСГ с применением технологии закачки отделяемых кислых газов (H2S, CO2) в заранее обнаруженные и исследованные подземные пласты. При этом одним из первостепенных является вопрос выбора геологических объектов для закачки кислых газов.
Поэтому развитие методических подходов к поиску и выбору объектов для закачки и хранения кислых газов разрабатываемых МСГ является актуальной темой исследования.
Цель работы - дальнейшее развитие методических подходов к поиску и выбору геологических объектов для закачки кислых газов с учетом геолого-технологических особенностей закачки и хранения кислых газов Астраханского ГКМ в недрах Астраханского свода.
Задачи исследования:
1. Анализ и обобщение мирового и отечественного опыта освоения МСГ с использованием технологии закачки кислых газов в подземные пласты.
2. Исследование перспектив применения технологии закачки кислых газов при освоении Астраханского ГКМ на основе анализа влияния геолого-технологических и экономических параметров на выбор геологических объектов в недрах Астраханского свода.
3. Анализ существующих методических подходов к поиску и выбору геологических объектов для закачки кислых газов разрабатываемых МСГ.
4. Совершенствование методов и разработка алгоритма поиска и геолого-технологического обоснования выбора геологических объектов для закачки кислых газов разрабатываемых МСГ.
5. Геолого-технологическое обоснование возможности закачки и хранения кислых газов Астраханского ГКМ в недрах Астраханского свода (поиск геологических объектов для закачки кислых газов и их ранжирование по степени перспективности, оценка технической реализуемости закачки кислых газов в выявленные объекты и технико-экономической эффективности реализации технологии закачки кислых газов в пласт).
Научная новизна.
Автором на основе анализа и обобщения мирового опыта освоения МСГ исследованы возможность и особенности применения технологии закачки кислых га-
зов при освоении Астраханского ГКМ.
Обоснована необходимость дальнейшего развития методических подходов к поиску и выбору геологических объектов для закачки и хранения кислых газов в подземных пластах, предложен усовершенствованный метод поиска и выбора соответствующих геологических объектов. Определены характеристики геологических объектов, оказывающие влияние на их выбор в качестве хранилища кислых газов. Проведено подробное изучение геолого-геофизической информации по Астраханскому своду и ранжирование выделенных геологических объектов (на основе сравнительного анализа их характеристик) по пригодности к закачке кислых газов Астраханского ГКМ.
На основе термодинамического и гидродинамического моделирования процесса закачки кислых газов, а также технико-экономической оценки полученных результатов и анализа возможных геологических и технологических рисков, обоснован выбор наиболее перспективного геологического объекта на территории Астраханского свода для закачки кислых газов Астраханского ГКМ. Показано, что реализация технологии закачки кислых газов позволит заметно снизить ограничивающее влияние основных факторов (экологические ограничения в зоне работ и низкий спрос на газовую серу), сдерживающих темп разработки Астраханского ГКМ.
Защищаемые положения.
1. Усовершенствованный метод поиска и обоснования выбора объектов для закачки кислых газов.
2. Геолого-технологическое обоснование возможности захоронения кислых газов в недрах Астраханского свода.
3. Обоснование выбора объектов в недрах Астраханского свода для закачки кислых газов Астраханского ГКМ.
Практическая значимость.
Практическая значимость работы состоит в обосновании возможности расширения добычи углеводородного сырья на Астраханском ГКМ с использованием технологии закачки кислых газов в подземные пласты и выборе наиболее перспективных для этого геологических объектов в левобережной части Астраханского свода.
Основные результаты, полученные автором в диссертационной работе, реализованы в следующих научно-исследовательских работах (НИР) ООО «Газпром ВНИИГАЗ»:
- отчет о НИР «Разработка технологии подготовки и закачки кислых газов в пласты АГКМ» (2007 г.);
- отчет о НИР «Разработка технико-экономического обоснования создания полигона по закачке кислых газов в пласт на Астраханском своде» (2010 г.);
- отчет о НИР «Концепция комплексного, рационального и экологически безопасного освоения участков недр Астраханского свода» (2010-2011 гг.).
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы были доложены автором и обсуждены на секциях Ученого совета ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Ученом совете ИПНГ РАН, НТС ООО «Газпром добыча Астрахань», российских и международных научных конференциях:
- II международная конференция ООО «Газпром ВНИИГАЗ»: «ПХГ: надежность и эффективность» (Москва, 2008 г.);
- всероссийская молодежная научная конференция ИНГГ РАН: «Трофимуковские чтения – 2008» (Новосибирск, 2008 г.);
- I международная конференция ООО «Газпром ВНИИГАЗ»: «Международный опыт и перспективы освоения сероводородсодержащих месторождений» (Москва, 2008 г.);
- VIII всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов РГУ им. Губкина (Москва, 2009 г.);
- II международная научно-практическая конференция и выставка ООО «Газ-пром ВНИИГАЗ»: «Мировые ресурсы и запасы газа и перспективные технологии их освоения» (Москва, 2010 г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено автором в 12 публикациях, в том числе 3 в журналах, входящих в «Перечень ...» ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы из 107 наименований. Работа изложена на 171 странице, содержит 28 рисунков и 13 таблиц.
Автор выражает признательность научным руководителям д.т.н. Д.В. Люгаю и к.г.-м.н. Е.А. Сидорчук 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 д.г.-м.н. Н.Н.Соловьеву, д.т.н., профессору А.Г.Потапо-ву, д.г.-м.н., профессору Н.А. Крылову, к.т.н. Р.А. Жирнову, к.т.н. В.А.Дербеневу и своим коллегам из лаборатории проектирования и анализа разработки месторождений Прикаспия.
Особенности разработки сероводородсодержащих месторождений
В условиях растущего спроса на углеводородное сырье и постепенного истощения обустроенных гигантских месторождений природного газа Западной Сибири, в России наиболее перспективными и конкурентоспособными источниками углеводородов становятся месторождения, содержащие различные примеси в пластовом сырье (в частности сероводород и другие кислые компоненты), но располагающиеся в Европейской части страны. Повышение эффективности освоения данных месторождений является одним из наиболее перспективных направлений исследований в нефтегазовой отрасли.
В мире насчитывается более 400 месторождений, содержащих сероводород, и более 130 из них находится в Европейской части РФ на территории Прикаспийской впадины (Оренбургская и Астраханская области) [59]. Несмотря.на уникальные запасы, данные месторождения в настоящее время осваиваются крайне низкими темпами. Основным условием разработки сероводородсодержащих месторождений является необходимость очистки получаемого пластового сырья для дальнейшего потребления. Существующие незначительные темпы освоения месторождений сероводородсодержащего газа РФ объясняются рядом причин. Кроме высокой токсичности добываемого углеводородного сырья и его коррозионной активности и дорогостоящих технологий получения товарных продуктов на его основе, можно выделить два основных сдерживающих фактора [16]: 1. Экологические ограничения - как упоминалось выше, добыча сероводородсодержащего газа связана с очисткой пластового сырья от кислых примесей (содержание которых может составлять до 50% и более) и получением элементарной серы по методу Клауса. Данный процесс, в свою очередь, сопровождается выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, главным образом БОг, С02. Наращивание добычи без использования принципиально новых технологий, неминуемо повлечет за собой увеличение количества вредных выбросов. 2. Низкий спрос на газовую серу - продукт, получаемый в ходе переработки пластового сероводородсодержащего сырья. На мировом рынке спрос на газовую серу нестабилен и трудно прогнозируем. Возможные способы преодоления этих сдерживающих факторов изучаются уже более пятидесяти лет, с момента открытия крупнейших всемирно известных сероводородсодержащих месторождений. Первые крупномасштабные открытия залежей высокосернистых газов- приурочены к 50-60 гг. 20 века, когда началось освоение нижних- частей разреза осадочной толщи [60]. Тогда же появилась возможность широкого промышленного производства серы из,сернистых газов - после того, как в 1951 г. во. Франции было открыто крупное газовое месторождение Лак с запасами, около. 200 млрд. м3. Состав газа в первой скважине, вскрывшей залежь, содержал, помимо метана, 16% сероводорода1 и 9% углекислого газа. Позднее на месторождении возник целый индустриальный комплекс по переработке газа, который включал крупные химические и алюминиевые заводы. Также в 50-е годы был открыт ряд месторождений; сернистых- газов в Западной Канаде, в 60-х годах появились сообщения о газовых фонтанах в Предмексиканской впадине с глубин 6-7 км, где концентрация сероводорода втазе достигала 70-80%. Как было сказано выше, высокосернистый природный, газ, на территории РФ распространен в основном в Прикаспийской нефтегазоносной провинции. Впервые о крупнейших скоплениях сероводородсодержащего газа- на территории Прикаспийской впадины стало известно с открытием в 1966 г. Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения [3]. Позже были открыты уникальное по запасам и составу пластового сырья Астраханское газоконденсатное месторождение (АГКМ), а также месторождения-Карачаганак, Тенгиз, Жанажол и др. (три последних в настоящее время находятся на территории республики Казахстан). В таблице 1.1 приведены основные геолого-физические характеристики и компонентный состав крупнейших месторождений Прикаспийской впадины. Как видно из таблицы 1.1, самым высоким содержание Н23 в пластовом газе отличается Астраханское месторождение, где доля кислых компонентов совместно с С02 достигает 50%. В то время как на Оренбургском НГКМ содержание кислых примесей колеблется от 1,3 до 4,5 % об. Для- переработки, пластового газа? ОНГКМ. в 70-х годах- был построен крупнейших газохимический комплекс, который обеспечивает стабильную работу месторождения уже на протяжении более 30 лет. На данный момент на ОНГКМ- отобрано порядка 60% процентов от начальных запасов. Период максимальной добычи приходился на 80-е годы прошлого столетия и составлял 2,5 % от начальных запасов. На текущий момент темпы добычи значительно снизились составляют менее одного процента от запасов месторождения. Ситуация с освоением Астраханского ГКМ существенно отличается от Оренбургского НГКМ. Высокое содержание кислых компонентов в пластовом сырье и трудности связанные с его добычей и переработкой обусловили низкие темпы освоения месторождения - за более чем двадцатилетний период отобрано менее 7% от запасов [23]. Астраханское ГКМ, являющееся самым крупным в России сероводородсодержащим месторождением, стало первым открытым месторождением на территории бывшего СССР с таким сложными составом пластового сырья (доля метана около 50% об., а кислых компонентов - более 40% об:). Оно обладает уникальными запасами углеводородов включая газовый конденсат и крайне сложным строением продуктивной толщи и термобарическими условиями. АГКМ было введено в опытно-промышленную эксплуатацию в 1986 году, и с 1987 года ведется промышленная разработка башкирской залежи месторождения: К особенностям АГКМ, определяющим схему разработки: и обуславливающим использование специфических технических решений можно отнести: - высокую токсичность и агрессивность пластового флюида; - большую глубину залегания залежи и наличие АВПД (Рпл = 62 МПа); - низкую проницаемость коллекторов; - большие объемы годовой добычи и переработки; - расположение вблизи от Астраханского биосферного заповедника; в районе со сравнительно высокой плотностью населения:
Поиск и ранжирование геологических объектов для закачки
Одной из первостепенных задач при реализации закачки различных флюидов, в том числе и кислых газов, в подземные пласты, является выбор подходящего геологического объекта. Экономическая целесообразность применения технологии закачки кислых газов при освоении восточной зоны АГКМ также будет зависеть от наличия подходящего геологического хранилища.
Рассмотрим подходы к выбору подземных объектов для хранения жидкостей и газов при реализации различных технологий - захоронения жидких отходов производства, подземного хранения газа (ПХГ), закачки кислых газов.
Выбор объекта для захоронения жидких отходов производства В соответствии с СТО Газпром [61], захоронение отходов в глубокие горизонты может быть осуществлено только при наличии обоснованной технической невозможности или экологической и экономической нецелесообразности их обезвреживания на поверхности земли, с учетом их совместимости с пластовыми водами и вмещающими породами пласта- коллектора- (оба указанных, условия должны быть отражены в заключении специализированной научно-исследовательской организации). Огромный опыт закачки жидких, отходов производства говорит О том, что чаще всего объектом закачки; становятся протяженные водонасыщенные пласты. Существует ряд критериев, которых придерживаются при выборе объекта» для закачки. Главным критерием при выборе объекга-дпя захоронения отходов является закрытость гидрогеологического объекта закачки: как в локальном, так и в региональном плане. Региональная закрытость позволяет предупредить такие неприятные последствия, как возможная миграция (переток) жидких отходов в ниже- и вышележащие горизонты (вплоть до дневной поверхности), содержащие питьевые, бальнеологические или промышленно значимые воды. При этом необходимо учитывать, что перетекание может быть и опосредованным; т.е. отходы могут попадать в эти горизонты не сами, а выдавливать в них минерализованные воды пласта-приемника. Следующим критерием является характеристика пласта-приемника, его емкостных и фильтрационных свойств. Подземное захоронение жидких отходов производства возможно лишь при соответствующем благоприятном сочетании геологических, структурных и гидрогеологических условий. Немаловажна, в частности, роль дизъюнктивной тектоники при обосновании возможности использования пласта для закачки. Недоучет этого фактора чреват негативными экологическими последствиями - возможностью прорыва закачанных отходов в верхние водоносные горизонты. Таким образом, задача по выявлению горизонтов, благоприятных для закачки, сводится к выявлению благоприятных гидрогеологических зон всеми известными методами (гидродинамическими, гидрохимическими, газогеохимическими, изотопными, трассерными и др.) [46]. Приведем основные положения, которыми руководствуются при выборе объекта для закачки жидких отходов производства исходя из основных характеристик объекта (Ильченко В.П.). - с точки зрения тектоники и структурной геологии, при сравнении таких крупных тектонических элементов, как платформы и геосиклинали (краевые прогибы и межгорные впадины) предпочтение в плане закрытости недр должно быть отдано платформам, поскольку краевые прогибы и межгорные впадины в большей мере осложнены дизъюнктивными нарушениями. Вместе с тем для тех и других характерна большая целостность центральных частей тектонического элемента по сравнению с краевыми. Различия в истории геологического развития платформ и краевых прогибов (межгорных впадин) указывают также, что отложения в прогибах наименее литологически выдержанны, по сравнению с платформенными отложениями. - с точки зрения литологического состава- пластов-коллекторов наиболее перспективны поглощающие горизонты в терригенных (песчаниках, песках, алевролитах) и карбонатных породах (известняках, доломитах). Для известняков характерна относительная простота повышения коллекторских- свойств с помощью солянокислотных обработок, возможность применения-открытого забоя в скважинах, отсутствие при эксплуатации таких осложнений, как пескование: В редких случаях- могут использоваться поглощающие горизонты в сульфатных трещинно-кавернозных коллекторах (гипсах, ангидритах), трещинно-поровых и порово-трещинных коллекторах магматических (эффузивных; интрузивных) и метаморфических пород. - благоприятным фактором для выбора объекта под закачку жидких отходов производства является наличие над рабочим и резервными поглощающими» горизонтами так называемого «буферного» горизонта, представленного водонасыщенными проницаемыми породами; в которые закачка не планируется" [61]. Буферный горизонт может быть отделен от нижележащих поглощающих- горизонтов локальными водоупорами, но не исключается и отсутствие между ними водоупоров, а также наличие в- них литологических «окон». В качестве буферных могут использоваться резервные поглощающие горизонты, развитые над основным. Роль буферного горизонта заключается в возможности поступления в него части захороняемых отходов или пластовых вод из нижележащего поглощающего горизонта при его переполнении, либо в случае вертикальных восходящих перетоков из поглощающего горизонта из-за неисправности нагнетательных скважин или особенностей геологического строения и гидродинамических условий. Тем самым буферный горизонт призван снять часть пластового давления, возрастающего в рабочем поглощающем горизонте. Наличие буферного горизонта не является обязательным требованием, но оно повышает надежность подземного захоронения жидких отходов производства. - помимо наличия буферного горизонта, необходимым условием закачки отходов является наличие покрышки - достаточно мощного и выдержанного, по площади, надежного регионального водоупора. Региональные водоупорные покрышки (экраны) должны обеспечивать надежность изоляции развитых под ними поглощающих горизонтов в условиях повышающегося пластового давления вследствие закачки: В- литологическом отношении» наилучшими покрышками являются мощные толщи глин, каменной соли и многолетнемерзлых пород. Этим породам» должно отдаваться предпочтение в качестве покрышек при выборе развитых под ними поглощающих горизонтов. Менее надежны покрышки, сложенные ангидритами, аргиллитами, плотными доломитами и известняками, эффузивными и метаморфическими породами. - кроме водоносных- коллекторов для захоронения отходов можно- использовать выработанную или непосредственно разрабатываемую: нефтяную, газовую или газоконденсатную залежь. Большое значение имеет положение рабочего поглощающего горизонта-по отношению к разрабатываемым залежам. Возможны следующие основные варианты поглощающих горизонтов: а) продуктивный пласт за пределами контура нефтегазоносности, (водонасыщенная часть продуктивного пласта) в зоне депрессионной воронки либо за ее пределами; б) подошвенная водонасыщенная часть разреза, подстилающая массивную водоплавающую залежь в контуре нефтегазоносности, в зоне развития депрессионной воронки;
Формирование требований к искомому геологическому, объекту
Первым шагом в реализации алгоритма» выбора объекта закачки является создание базы данных проекта и задание условий поиска.
Необходимые исходные данные для поиска геологического объекта, в первую очередь должны включать: планируемый объем закачки; продолжительность действия будущего проекта; исходный; состав и физико- химические свойства кислого газа, планируемого к закачке. На. основании, этих данных можно оценить необходимый объем-искомого, геологического объекта; а также, впоследствии определить технологические показатели закачки.- в выбранный объект.
Кроме того, изначально необходимо определить объект поиска и-ареал поисковых работ. На примере существующего мирового опыта закачки кислых газов видно, что поиск объекта- необходимо начинать как можно ближе от источника- кислых газов, чтобы исключить затраты на- строительство трубопроводов и,транспортировку закачиваемого агента и повысить безопасность реализации проекта. Поэтому необходимо обладать точной информацией о расположении существующего или запроектированного завода по переработке сероводородсодержащего газа, и других объектов обустройства. Кроме того, расположение населенных пунктов, муниципальных объектов, природоохранных зон тоже должно учитываться.
Определив площадь поиска и предполагаемый объем геологического хранилища, и учитывая, что объектами поиска являются выработанные, действующие либо законсервированные месторождения, водоносные коллекторы, можно приступать к поиску необходимого геологического объекта. На стадии поиска перспективных геологических объектов для закачки кислых газов проводится масштабное изучение геологического материала, характеризующего исследуемый регион, во-первых, с точки зрения степени геологической изученности. Анализ изученности перспективной территории, в том числе региональной, изученности бурением и методами высокоточной площадной геофизики (ЗД-сейсморазведка) должен показать, достаточно ли информации по данному региону для поиска объекта для кислых газов, либо необходимо предварительное проведение дополнительных геологоразведочных работ. Далее проводится изучение осадочного чехла на представляющей интерес территории: литолого-стратиграфическая характеристика разреза, изучение возрастного диапазона отложений, их минерального состава, глубин залегания; - тектонические и структурные особенности залегания отложений, возможные типы ловушек, наличие разрывных нарушений и их характер; - нефтегазоносность изучаемых пород, перспективные участки осадочного чехла с точки зрения наличия коллекторов, данные о наличии разрабатываемых, выработанных и законсервированных месторождений, а также о распределении лицензионных участков между недропользователями. - гидрогеологический разрез изучаемых отложений, водоносные комплексы осадочных пород и водоупоры области и направления разгрузки; выявление перспективных водоносных коллекторов для закачки кислых газов и покрышек, в том числе региональных. На основании данного анализа можно составить представление о наличии в районе поисков объектов, которые можно использовать под закачку, их ориентировочных размерах и глубинах залегания, и выделить наиболее перспективные объекты для дальнейшего рассмотрения. После выявления объектов-кандидатов, выполняется их сравнение (ранжирование) и выбор наиболее перспективных объектов под закачку. На данном этапе анализируются лишь те параметры геологического объекта, которые способны повлиять на эффективность процесса закачки и хранения в нем кислых газов. На основании изучения существующего опыта закачки и хранения кислых газов в подземных пластах было выделено 10 таких параметров. При этом часть выделенных параметров характеризует геологические особенности объекта закачки, а другие параметры отображают технологические особенности реализации процесса закачки и хранения кислых газов. Перед началом ранжирования проводится описание геологических объектов-кандидатов по каждому из выделенных параметров. Общая изученность геологического объекта является его важной характеристикой. При планировании работ необходимо детально смоделировать процессы, которые будут происходить при закачке, и хранении кислых, газов в пласте - характер распространения закачиваемого флюида в породах и возможность его миграции вверх по разрезу, изменение термобарических.условий в пласте-приемнике, геохимическое взаимодействие кислого газа с породой и пластовым флюидом. Для составления подобного, прогноза выбранный для закачки геологический объект должен быть максимально полно охарактеризован геолого-физической информацией. Потенциальные объекты для закачки - выработанные и действующие месторождения; непродуктивные ловушки и протяженные водоносные пласты могут сильно различаться по степени изученности. Максимальной, изученностью будут обладать выработанные, или действующие месторождения, в данном случае объект будет подробно охарактеризован геологической информацией, а также данными, полученными, в? процессе, разработки, выраженными в: виде цифровойгеолого-фильтрационной?модели. Следующим объектом по степени изученности будет являться разведанное и подготовленное к освоению месторождение или перспективная площадь, охарактеризованные структурными? построениями- и данными об основных свойствах.коллектора и покрышки. Менее детальной информацией будут обладать водоносные коллектора и ловушки; которые изучаются на региональном уровне. Для создания прогнозной модели закачки наилучшим вариантом- будет возможность использования в качестве основы уже существующей цифровой геолого-фильтрационной модели. Очевидно, что объектами, охарактеризованными таким образом, будут являться месторождения - действующие либо выработанные. Если цифровой модели геологического объекта не существует, однако объект характеризуется достаточным набором- геологической информации: существуют основные представления о структуре и характере залегания пластов- коллекторов, их основных параметрах, свойствах пластовых флюидов, термобарических характеристиках и др., данный вариант является достаточным основанием для дальнейшего рассмотрения объекта. Подобной степенью изученности могут характеризоваться открытые и подготовленные к освоению месторождения, либо перспективные участки.
В случае, когда геологический объект описан лишь минимальными данными о глубинах залегания, характере строения и свойствах коллекторов и покрышек, либо имеющаяся информация является не подтвержденной (взята по аналогии с соседними площадями), планировать закачку кислых газов в данный объект возможно только после составления и выполнения программы доразведки. С точки зрения изученности, такой вариант является худшим. Как правило, минимальным объемом данных охарактеризованы водоносные резервуары. Однако захоронение, кислых газов в водоносный коллектор обладает рядом серьезных преимуществ (возможность растворения кислых газов, гидродинамического захвата, большие объемы ловушек, повсеместное распространение в осадочном чехле), поэтому даже учитывая возможные дополнительные затраты на получение недостающей информации, отказываться от дальнейшего рассмотрения водоносных горизонтов нецелесообразно. Окончательный выбор между водоносным резервуаром, и выработанным месторождением следует делать на основании сопоставления всех характеристик объектов и проведения технико-экономических расчетов.
Определение параметров и условий закачки в выбранные объекты
Рассмотрим степень влияния различных параметров на процесс-закачки кислыхгазов в недра Астраханского свода. К параметрам, снижающим безопасность реализации-проекта, относятся: - Удаленность геологического объекта относительно месторождения источника кислых газов более чем на 60 км. Как указывалось выше, транспортировка кислых газов связана с большими экологическими рисками, поэтому объекты переработки кислых газов и их закачки в идеале должны располагаться на минимальном расстоянии друг от друга; - Возможность удержания кислого газа в геологическом объекте только за счет растворения и минерального улавливания. Закачка кислых газов в мощный водоносный пласт, сообщающийся с региональным водоносным бассейном, который не имеет в своей структуре надежных покрышек небезопасно, поскольку организация мониторинга миграции флюида в подобном пласте является технологически сложной, трудоемкой и дорогостоящей задачей [51]; - Риск наличия техногенных источников утечки кислых газов (например, старых скважин и т.д.); - Отсутствие достоверной информации о геологических особенностях пласта. Неподтвержденные данные о наличие или отсутствии ловушек, покрышек, разломов могут привести к неверному представлении о возможных удерживающих факторах в пласте и повысить риск миграции кислых газов к поверхности; К параметрам, усложняющим техническую реализацию закачки кислых газов и требующим применения нестандартных технических решений и специализированных технических средств можно отнести: - Удаленность геологического объекта относительно месторождения источника кислых газов более чем на 60 км - обуславливает необходимость транспортировки агрессивного флюида на большое расстояние; - Возможность удержания-кислого газа в геологическом объекте только за счет растворения и минерального улавливания - данный вариант потребуют организации сложной системы мониторинга распространения кислого газа по пласту и вверх по разрезу; - Риск наличия техногенных источников утечки кислых газов (например, старых скважин и т.д.) - потребуют организации дополнительного мониторинга за состоянием скважин, а возможно работ по их ликвидации. - Отсутствие свободного порового объема и необходимость отбора пластового, флюида - потребует организации! не только закачки; но и параллельной или предварительной добычи пластового флюида; - Возможность освобождения порового объема путем- разгрузки пластовой воды в водоносный бассейн - потребует организации дополнительных! средств контроля за вытеснением пластовой воды и продвижению кислого газа; в коллекторе. - Использование коллектора, ФЕС которого может ухудшаться в следствии закачки - необходимость организации дополнительных экспериментальных, и аналитических исследований, применение специальных методов контроля. - Низкие фильтрационно-емкостные свойства объекта - закачка в подобный объект может потребовать применение нестандартного наземного оборудования, компрессоров большей мощности; - Агрегатное состояние кислого газа в пласте, обуславливающие его нахождение в породе в газовой фазе - потребуют использование гораздо большего порового объема, что повлечет за собой усложнение мероприятий по контролю, а так же усложнит сам процесс закачки и транспортировки кислого газа. - Возможное отрицательное влияние на действующее производство - усложняет программу мониторинга за закачкой с целью исключения подобного влияния. - Глубина залегания объекта более 4000 м - более сложные условия бурения могут потребовать применения специализированных- технических решений. Параметры, негативно влияющие на стоимость реализации и эффективность проекта: - Удаленность геологического объекта относительно месторождения источника кислых газов более, чем на 60 км - увеличивает стоимость мероприятий по транспортировке. - Возможность удержания кислого газа в геологическом объекте только за счет растворения и минерального улавливания - потребуют дополнительных затрат на организацию мониторинга распространения кислого газа в пластах; - Существование нескольких техногенных каналов миграции (скважин) - удорожают проект за- счет необходимости организации контроля за их техническим состоянием, либо ликвидации. - Недостаточная изученность - доразведка перспективного объекта, и проведение специализированных дополнительных исследований потребует значительных материальных затрат. - Использование коллектора, ФЕС которого может ухудшаться в,следствии» закачки - потребует затрат на организацию экспериментальных« и аналитических исследований, контроля за изменением ФЕС; - Наличие пластового газа в поровом объеме- геологического объекта- кандидата - влечет дополнительные затраты на отбор, пластового флюида; - Агрегатное состояние кислого газа в, пласте - закачка! и хранение кислого газа в газовой фазе потребуют более широкой программы мониторинга, что. увеличит стоимость проекта в целом. - Глубина залегания объекта более 2500 м - из-за увеличения стоимости, строительства нагнетательных и контрольных скважин; - Возможное отрицательное влияние на действующее производство снижает рентабельность проекта за счет понижения эффективности основного производства. Как видно, некоторые параметры сказываются на всех трех факторах успешной реализации процесса закачки (безопасности, технической сложности реализации и экономической эффективности). Так наибольшим отрицательным влиянием обладают следующие параметры: - Удаленность от месторождения - источника кислых газов более чем на 60 км (исходя из анализа существующего опыта реализации проектов по закачке кислых газов); - Возможность удержания кислого газа в геологическом объекте только за счет растворения и минерального улавливания; - Риск наличия техногенных источников утечки кислых газов (например, старых скважин и т.д.). Учитывая комплексное негативное влияние данных параметров процесс закачки, наличие каждого из них обуславливает введение наиболее значительного понижающего коэффициента 0,2 (таблица 2.1).
Еще одним параметром, оказывающим отрицательное влияние» на безопасность реализации, проекта и экономическую эффективность, является отсутствие достоверной информации о геологических особенностях1 пласта. По этой причине реализация проекта может быть отложена на время, необходимое для доизучения геологического объекта. При этом, существует риск, что по данным новой информации геологический объект не может быть рекомендован для закачки. Понижающий коэффициент при наличии- данной - характеристики - принят на уровне 0,5.
