ЛЕКЦИЯ №5. В ловушках водонасыщенных коллекторов характеристика водоносных хранилищ

Водоносное газохранилище представляет собой искусственную газовую залежь, созданную в пласте, в естественных условиях заполненном водой. Пласт, в котором создается хранилище, должен достаточно легко и в необходимых объемах принимать газ, длительное время его сохранять и отдавать, когда это потребуется.

Эти условия соблюдаются, если пласт представлен хорошим, достаточно протяженным коллектором, перекрыт непроницаемыми породами и имеет форму, при которой находящийся в нем газ, всплывая, занимает стабильный во времени объём.

Численные значения характеристик водоносного пласта, при которых он может считаться пригодным для использования в качестве хранилища, варьируют в значительных пределах. В среднем можно принять, что его проницаемость не должна быть менее 0,2 – 0,3 мкм, мощность – менее 4 – 6 м, а пористость ниже 10 – 15 %. Проницаемость покрышки, обычно представленной глинами, не должна быть более сотых долей миллидарси. Объём водонапорной системны, если нет области ее стока, должен превосходить объем хранилища в несколько сот раз. В противном случае заполнение хранилища газом за счет упругости системы будет затруднено.

На рисунке 1 показана схема типичного водоносного хранилища.

Рис. 1. Схематичное изображение водоносного газохранилища

Газ из магистрального газопровода 1 по соединительному газопроводу 2 поступает на территорию станции подземного хранения 3 и, пройдя пылеуловители 4, попадает в компрессорную станцию 5. Затем газ очищается в сепараторах 6, охлаждается в градирне 7, очищается от масла на установке 8 и поступает на газораспределительный пункт (ГРП) 9. 3десь измеряется его расход и производится распределение газа по эксплуатационным скважинам 10, через них газ нагнетается в водоносный пласт 11.

При отборе газ по шлейфам 12 идет на ГРП, где очищается в сепараторах 13, измеряется и затем осушается в установке 14, откуда подается в магистральный газопровод 1.

Описанная схема в зависимости от конкретных условий может быть изменена. В частности, КС используется не только при закачке газа, но и при его отборе, как, например, на Колпинском газохранилище под Ленинградом. Не всегда применяется осушка извлекаемого из пласта газа; например, на Щелковском газохранилище установки по его осушке нет. Компрессорная станция может располагаться далеко от ГРП. В качестве примера назовем Олишевское хранилище и т. д.

При хранении искусственного газа комплекс наземных сооружений существенно усложняется. В него включаются элементы по очистке газа от вредных примесей: цианистого водорода, бензола, сероводорода, органической серы и других веществ.

Газ, нагнетаемый в пласт, оттесняет воду из пор породы и скапливается в сводовой части структуры под непроницаемой покрышкой 15. Часто в толще осадочных пород наблюдаются выклинивания пластов 16, литологические изменения 18 и другие аномалии.

Все эти особенности имеют существенное значение с точки зрения создания хранилища газа.

Особенно большие осложнения могут вызывать разрывные нарушения 20, через которые газ может просочиться из хранилища в вышезалегающие породы и даже прорываться на поверхность земли. Контроль за возможным продвижением газа вверх по разрезу осуществляется с помощью контрольных 21 и наблюдательных 22 скважин, вскрывающих основной 11 и контрольный 19 водоносные пласты.

Несмотря на простоту принципа, хранение газа в водоносном пласте отличается сложностью и сопряжено с затратой больших средств и времени. Среднее по объему водоносное хранилище обходится в несколько миллионов рублей, а время, затрачиваемое на его сооружение, занимает от пяти до десяти лет. Особенно большие расходы приходятся на разведочные работы.

Если при бурении разведочной скважины обнаруживается природный газ, то сразу же становится ясным, что в данном месте имеются условия для его скопления и притока к скважине. Остается оценить запасы газа и коллекторские свойства залежи.

При разведке водоносного пласта вопрос о наличии условий для скопления в нем газа, в частности о герметичности покрышки, является основным и наиболее труднорешаемым. Окончательно он выясняется только после того, как хранилище уже создано и успешно эксплуатируется.

Другая особенность работ по созданию водоносных газохрани-дищ состоит в том, что геологическую разведку приходится вести не там, где наличие ловушек более всего вероятно, как это делается при разведке на нефть и газ, а там, где хранилища необходимы. Обычно это районы крупных потребителей газа. Но в таких местах геологические условия могут не быть благоприятными для создания хранилищ. Такая ситуация наблюдается, например, в районе городов Санкт-Петербурга, Н. Новгорода, Челябинска и др.

Для подземного хранения используются относительно небольшие структуры – площадью несколько квадратных километров и часто малоамплитудные. В этом случае применение геофизических методов разведки, в частности, отражательной сейсмики не очень эффективно.

Особенности разведки водоносных структур под газохранилища требуют комплексного подхода к ее осуществлению и широкого применения гидродинамических, гидрохимических и других методов, позволяющих определять характеристики осадочного комплекса наиболее экономично.