Совершенствование геолого-технологических методов поиска и выбора объектов для закачки кислых газов разрабатываемых сероводородсодержащих месторождений (на примере Астраханского свода)

>60 и Р_заб>100 (превышение краевого условия № 3 расчета)

В целом, расчеты показали, что закачка кислых газов технически реализуема как в башкирскую залежь Астраханского ГКМ, так и в водоносные отложения Южной мульды.

Далее в диссертационной работе приведены результаты геолого-гидродинамического моделирования процесса закачки кислых газов (на период 25 лет) и их сопоставление с ранее полученными результатами моделирования на статической модели.

Основные результаты геолого-гидродинамического моделирования процесса закачки кислых газов в выбранные геологические объекты: в башкирскую залежь Астраханского ГКМ и водоносные отложения Южной мульды.

Нижнемеловые отложения Южной мульды:

При моделировании закачки кислых газов в отложения Южной мульды решались следующие задачи:

- определение возможности закачки кислых газов в нижнемеловые отложения в объеме 0,652 ч 1,01 млрд.м³/год в течение 25 лет;

- моделирование контура распространения кислых газов в пласте с учетом неопределенностей геологической модели рассматриваемых отложений;

- прогноз динамики пластового давления на весь период действия закачки.

В связи с недостаточной изученностью коллекторов нижнего мела Южной мульды геологическая модель, построенная в качестве основы для гидродинамических расчетов, возможно, не отображает все особенности строения изучаемых отложений. Поэтому при проведении гидродинамических расчетов учитывался ряд существующих на сегодняшний день неопределенностей геологической модели исследуемых отложений, в результате чего были определены 3 варианта расчета.

Вариант 1 предполагает использование для закачки кислых газов фактически пробуренных скважин, расположенных в сводах структурных локальных поднятий в нижнемеловых отложениях. При этом учтена возможность повышенной проницаемости зон контакта терригенной породы и соли, наличие которых характерно для мульд. С учетом данного фактора локальные поднятия у мест контакта терригенной породы и соли не использовались. Минимальный годовой объем закачки кислых газов - 0,7 млрд.м³ через 1 нагнетательную скважину, суммарный объем закачки за 25 лет - 16,3 млрд.м³.

Вариант 2 исключает условие повышенной проницаемости стратиграфического несогласия и демонстрирует возможность заполнения локальных ловушек в непосредственной близости от контакта терригенной породы и соли путем бурения дополнительных нагнетательных скважин. Годовой объём закачки кислых газов - 5 млрд.м³, суммарный за 25 лет - 125 млрд.м³. Для обеспечения закачки кислых газов в рассматриваемых объемах потребуется фонд из 8 нагнетательных скважин.

Вариант 3 рассматривает возможность увеличения объема годового отбора газа на Астраханском ГКМ до 15 млрд.м³ (без производства серы), с закачкой в полном объеме добываемых кислых газов - объем закачки 7,5 млрд.м³/год. Для осуществления закачки требуемого объема был задействован резервный пласт- коллектор в среднеюрских отложениях. Для закачки кислых газов потребуется фонд из 24 нагнетательных скважин. Суммарный объем закачки за 25 лет - около 190 млрд.м³.

Во всех вариантах учтен критерий сохранения прочности покрышки целевых горизонтов (предельное превышение пластового давления до прорыва плотных пород покрышки составляет не более 20 % по отношению к начальному пластовому давлению).

Анализ вариантных результатов расчетов позволил выявить, что даже при ограничении ареала закачки кислых газов локальными ловушками в центральной части мульды (вариант 1) для исключения продвижения закачиваемого флюида к контакту терригенной породы и соли имеется возможность закачки всего требуемого объема кислых газов. При исключении условия проницаемости зон контакта терригенной породы и соли, объем закачки в отложения Южной мульды может быть многократно увеличен с сохранением прочностных свойств покрышек. Кроме того, результаты геолого-гидродинамического моделирования подтвердили результаты расчета технологических показателей закачки (при приемистости нагнетательной скважины в объеме 2 млн.м³/сутки и диаметре внутренних лифтовых колонн 100 мм, годовой объем закачки кислых газов в объеме 0,7 млрд.м³ может обеспечить 1 нагнетательная скважина).

Результаты геолого-гидродинамического моделирования подтвердили соответствие выбранного в Южной мульде геологического объекта требуемым условиям и продемонстрировали высокую перспективность реализации закачки кислых газов в надсолевые отложения Астраханского свода.

При этом определено, что основным риском при закачке кислых газов в коллектора Южной мульды является возможное отсутствие необходимых удерживающих факторов, и, как следствие, вероятная миграция кислого газа из планируемого ареала закачки. С целью минимизации данного риска необходимо провести комплекс работ по доизучению отложений Южной мульды и уточнению геологической модели, в частности уточнить возможность проницаемости для кислых газов зон контакта терригенной породы и соли.

Башкирские отложения Астраханского ГКМ:

При моделировании закачки кислых газов в продуктивные отложения Астраханского ГКМ решались следующие задачи:

- прогноз распространения закачиваемых кислых газов в пласте и оценка вероятности их поступления в добывающие скважины;

- уточнение наиболее благоприятного места закачки на территории Астраханского ГКМ;

- прогноз динамики роста пластового давления в процессе закачки кислых газов.

Башкирская залежь отличается от нижнемеловых отложений Южной мульды крупными размерами и этажом газоносности - 300 м. Учитывая сравнительно небольшой планируемый объем закачки кислых газов, при гидродинамическом моделировании было рассчитано 2 варианта (с прогнозом на 25 лет), отличающиеся задействованной областью продуктивного пласта. В варианте 1 закачка производится по всему интервалу пласта; в варианте 2 с целью изучения возможности гидродинамического улавливания и растворения кислых газов в пластовой воде, а так же удаления областей нагнетания от забоев эксплуатационных скважин закачка проводилась только в водоносную часть разреза. По площади залежи в результате ранжирования для закачки кислых газов были выбраны участки на территории УППГ-1 и УППГ-2.

Годовой объем закачки кислых газов (3 млрд.м³) принят с учетом дополнительной добычи из восточной части Астраханского ГКМ.

Учитывая, что закачка кислых газов в данном случае производится в разрабатываемую залежь, а также то, что при достижении критической концентрации кислых компонентов в составе пластового сырья более 70% его добыча становится экономически нецелесообразной, при моделировании было принято соответствующее ограничение - прекращение работы добывающих скважин при превышении указанной доли кислых компонентов в добываемой продукции.

По варианту 1 (закачка со вскрытием всего пласта) результаты моделирования показали, что для осуществления закачки необходимого объема кислых газов потребуется 10 нагнетательных скважин. При этом величина критического значения пластового давления в течение всего периода закачки кислых газов в выбранные зоны в них не будет превышена.

По варианту 2 (закачка в водоносную часть пласта) для осуществления закачки сходного объема кислых газов потребуется больше нагнетательных скважин (14 ед.) по сравнению с вариантом 1. Увеличение количества скважин обусловлено их более низкой приемистостью из-за худших коллекторских свойств водоносной области пласта. Результаты расчетов также показали, что при закачке в водоносную часть залежи из-за низкой проницаемости коллектора кислые газы не успевают растворяться в пластовой воде и прорываются в газоносную часть. На основании чего сделан вывод о нецелесообразности закачки кислых газов отдельно в водоносную область пласта. Таким образом, моделирование закачки кислых газов в башкирские отложения Астраханского ГКМ выявили преимущества варианта 1, предусматривающего закачку кислых газов по всему вскрытому пласту, включая водоносную часть.

В целом, результаты геолого-гидродинамического моделирования процесса закачки кислых газов в продуктивную залежь (башкирские отложения) Астраханского ГКМ подтвердили их перспективность для использования в качестве хранилища кислых газов. В то же время результаты моделирования показали, что независимо от интервала вскрытия пласта не удается избежать прорыва кислых газов в добывающие скважины и повышения доли кислых компонентов в добываемом сырье. Таким образом, основным риском при реализации закачки в разрабатываемую залежь Астраханского ГКМ является быстрый прорыв закачиваемых кислых газов к добывающим скважинам. Однако данный процесс достаточно легко регулируется за счет отключения скважин с наибольшим содержанием кислого газа без существенных потерь в добыче углеводородного сырья. Дальнейшие работы по реализации технологии закачки кислых газов в башкирский резервуар должны быть связаны с оптимизацией схемы расположения нагнетательных скважин на территории залежи, изучением характера фильтрации закачиваемого флюида в пласте и влияния закачки на конденсатоотдачу. Для уточнения данных параметров целесообразно опробование предлагаемой технологии на опытно-промышленном полигоне на территории АГКМ.

Основные результаты технико-экономической оценки

Технико-экономическая оценка возможных вариантов расширения добычи на Астраханском ГКМ, в том числе предусматривающих закачку кислых газов в подземные пласты, показала следующее:

- экономическая эффективность вариантов с закачкой кислых газов в пласты Астраханского ГКМ и в отложения Южной мульды (величины внутренней нормы рентабельности реализации вариантов превышают 15 %) выше, чем у реализованного в настоящее время варианта разработки Астраханского ГКМ (центральная часть месторождения) с использованием традиционной технологии переработки добываемого углеводородного сырья с производством серы;

- наиболее экономически выгодно использовать для закачки кислых газов надсолевые отложения Южной мульды, однако однозначное решение по возможной величине объемов закачки в них кислых газов может быть принято после их доразведки и более полного геологического изучения.

В завершении диссертационной работы автором, на основе проведенных исследований, сформулированы основные выводы и рекомендации.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Показана возможность существенного увеличения объемов добычи газа на Астраханском ГКМ путем утилизации (закачки) кислых газов в подземные пласты. При этом первостепенным является решение вопроса поиска и выбора в недрах Астраханского свода соответствующих геологических объектов для закачки кислых газов.

2. В результате изучения существующих методических подходов к поиску и выбору геологических объектов для закачки кислых газов, применительно к специфическим условиям Астраханского свода, установлена необходимость их дальнейшего развития в части обоснования способности геологического объекта принимать и надежно удерживать закачанный агрессивный флюид в необходимых интервалах (глубинах) на протяжении требуемого периода времени.

3. Обоснован усовершенствованный метод поиска и выбора геологических объектов для закачки кислых газов разрабатываемых МСГ. Определены требования к характеристикам геологических объектов, разработан алгоритм поиска и выбора геологических объектов для закачки кислых газов. Обоснованы критерии, влияющие на выбор геологических объектов для закачки кислых газов, и разработана система ранжирования выделенных объектов.

4. Усовершенствованный метод реализован автором в исследованиях применительно к условиям Астраханского свода. В результате в недрах левобережной части Астраханского свода были выделены возможные объекты для закачки кислых газов. Исследование автором вышеуказанных геологических объектов позволило научно обосновано рекомендовать к использованию в качестве наиболее перспективных объектов для закачки кислых газов Астраханского ГКМ: нижнемеловые отложения Южной мульды и разбуренную часть башкирской залежи Астраханского ГКМ.

5. Исследованы особенности реализации технологии закачки кислых газов Астраханского ГКМ в нижнемеловые отложения Южной мульды и разбуренную часть башкирской залежи Астраханского ГКМ. Результаты определения технологических показателей и геолого-гидродинамического моделирования процессов закачки кислых газов Астраханского ГКМ в выбранные геологические объекты показали техническую возможность их использования для закачки кислых газов Астраханского ГКМ, с соблюдением всех требований и условий. При этом выявлена наибольшая технологическая и технико-экономическая эффективность использования для закачки кислых газов Астраханского ГКМ нижнемеловых отложений Южной мульды, отличающихся большей приемистостью и обеспечивающих нахождение закачанного кислого газа в жидком состоянии.

6. Наличие в недрах Астраханского свода геологических объектов, пригодных для закачки и хранения кислых газов, способствует реализации на Астраханском ГКМ технологии закачки кислых газов и преодолению существующих ограничений в добыче, существенно сдерживающих темп разработки месторождения (объемы добычи могут быть увеличены в 3-4 раза по сравнению с фактически достигнутыми).

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Р.А. Жирнов, В.А. Дербенев, М.Г. Мирошниченко, Р.Л. Шкляр, Р.И. Гатин, А.Д. Люгай «Опыт и перспективы освоения сероводородсодержащих месторождений» / Газовая промышленность, 2010. - №5. - С. 29-34.

2. М.Г. Мирошниченко «Поиск и обоснование выбора геологического объекта для захоронения кислых газов Астраханского ГКМ» / Газовая промышленность, 2011. - №7. - С.28-32.

3. М.Г. Мирошниченко, Д.В. Люгай, Р.А. Жирнов, Е.А. Сидорчук «Выбор геологического объекта для утилизации кислых газов при освоении сероводородсодержащих месторождений» / Газовая промышленность, 2010. - №11. - С. 61-66.

4. М.Г. Мирошниченко, Р.А. Жирнов, Е.А. Сидорчук «Проблема выбора геологического объекта для утилизации кислых газов при освоении сероводородсодержащих месторождений» / Сборник аспирантов и соискателей ООО «Газпром ВНИИГАЗ». - М.: ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2011. - С.25-35.

5. М.Г. Мирошниченко, Е.А. Сидорчук «Особенности создания геологической модели в карбонатных коллекторах на примере Астраханского ГКМ» / Сборник научных работ к 60-летию ООО «ВНИИГАЗ», т. «Разработка месторождений углеводородов» - М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2008. - С. 385-392.

6. М.Г. Мирошниченко, Р.А Жирнов, Е.А. Сидорчук, А.Д. Люгай «Опыт и перспективы освоения уникального Астраханского ГКМ» / Тезисы докладов всероссийской молодежной научной конференции «Трофимуковские чтения» - Новосибирск: ИНГГ РАН, 2008. - С.103-106.

7. Р.А. Жирнов, А.В. Назаров, М.Г. Мирошниченко, И.А. Степанов «Оценка возможности хранения кислых газов в пластах Астраханского ГКМ» / Тезисы докладов II международной конференции «ПХГ: надежность и эффективность» - М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2008. - С. 34-35.

8. М.Г. Мирошниченко, И.А. Степанов, Т.И. Богданович, А.Н. Щукин «Особенности утилизации кислых компонентов газа в башкирскую залежь Астраханского месторождения» / Тезисы докладов научно-практического семинара молодых специалистов и ученых ООО «ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз» - Ухта, 2008. - С. 14-15.

9. Е.А.Сидорчук, М.Г. Мирошниченко «О проблеме геологического моделирования Астраханского ГКМ» / Тезисы докладов I международной научно-практической конференции «Мировые ресурсы и запасы газа и перспективные технологии их освоения». - М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2007. - С. 197.

10. Р.А. Жирнов, М.Г. Мирошниченко, Р.И. Гатин, И.А. Степанов «Оценка технологической эффективности процесса закачки кислых газов в пласты Астраханского ГКМ» / Тезисы докладов международной конференции «Международный опыт и перспективы освоения сероводородсодержащих месторождений», - М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2008. - С. 58.

11. М.Г. Мирошниченко, Д.В. Люгай, Е.А. Сидорчук «Геологические предпосылки возможности хранения кислых газов в недрах Астраханского свода» / Тезисы докладов международной конференции «Международный опыт и перспективы освоения сероводородсодержащих месторождений». - М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2008. - С. 56

12. М.Г. Мирошниченко «Новые технологии освоения запасов сероводородсодержащих месторождений» / Тезисы докладов VIII всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов - М.: РГУ им. И.М.Губкина, 2009. - С. 21.

Размещено на Allbest.ru