способ создания многопластового подземного хранилища в водоносных горизонтах

Формула изобретения

1. Способ создания многопластового хранилища в водоносных горизонтах, включающий закачку газа в пласт и отбор газа из скважин потребителю, отличающийся тем, что бурят две группы скважин на нижний горизонт, в который осуществляют компрессорную закачку газа через одну из групп скважин и одновременно проводят газонасыщение верхних горизонтов путем регулируемого перепуска газа через другую группу скважин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перепуск газа в наиболее высокопродуктивный горизонт осуществляют в сезон отбора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено, в частности, для использования при сооружении и эксплуатации подземных хранилищ в водоносных пластах, представленных двумя или более горизонтами, расположенными на разных гипсометрических отметках (многопластовых хранилищах).

Известен способ создания подземных хранилищ в нескольких водоносных горизонтах, при котором формирование газонасыщенных зон в каждом из горизонтов осуществляют раздельно через свои системы эксплуатационных скважин независимо друг от друга [1]

Однако недостатками указанного способа являются большая длительность процесса освоения порового пространства горизонтов, необходимость применения разных компрессорных агрегатов или сложной системы их обвязки в том случае, если разница в гипсометрических отметках по выделенным горизонтам оказывается значительной.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому техническому решению является способ создания подземного хранилища в водоносных горизонтах, включающий закачку газа в пласт и отбор газа из скважин потребителю [2] Последовательная закачка газа, начиная с нижнего горизонта, способствует более равномерному перемещению газоводяного контакта и, тем самым, приводит к созданию "сухого поля" в районе расположения эксплуатационных скважин.

Недостатком указанного способа является низкая степень осушения нижнего горизонта, приводящая к быстрому обводнению скважин, перфорированных на этот горизонт. В процессе отбора эти скважины участвуют только в начальной стадии и практически они работают лишь в качестве нагнетательных, обеспечивая стабильную работу добывающих скважин с высоким интервалом вскрытия. При большой разнице в пластовых давлениях по горизонтам приходится использовать компрессоры с различными выходными давлениями, что усложняет систему распределения газа.

Задачей данного технического решения является повышение эффективности эксплуатации подземного газового хранилища за счет ускорения темпов осушки порового пространства, унификации процесса компримирования газа, повышение гибкости в регулировании эксплуатации многопластового хранилища.

Поставленная задача решается следующим образом. Согласно способу создания многопластового подземного хранилища в водоносных горизонтах, включающему закачку газа в пласт и отбор газа из скважин потребителю, бурят две группы скважин на нижний горизонт, в который осуществляют компрессорную закачку газа через одну из групп скважин, и одновременно проводят газонасыщение верхних горизонтов путем регулируемого перепуска через другую группу скважин. Кроме того, перепуск газа в наиболее высокопродуктивный горизонт осуществляют в сезон отбора.

Если энергии газа, находящегося в нижнем горизонте, недостаточно для его отбора на поверхность и последующего нагнетания в вышележащий горизонт, то может быть осуществлен прямой перепуск газа между горизонтами, для чего скважины, предназначенные для перепуска газа из нижнего горизонта перфорируют на оба горизонта и используют специальное внутрискважинное оборудование. Такой вариант позволяет отказаться от бурения нагнетательных скважин на вышележащий горизонт и сократить общее число скважин на газохранилище.

При наличии не менее двух водоносных горизонтов, в которых требуется создать газовые залежи под разными давлениями, весь объем газа, предназначенный для закачки в отдельный горизонт (или его часть), предварительно пропускают через нижележащий горизонт, что способствует интенсификации осушки порового пространства в последнем за чет увеличения количества проходящего через него газа. Закачивая в нижний горизонт весь газ или часть его под давлением нагнетания для этого горизонта, можно, пользуясь запасом потенциальной энергии газа, перепускать его в верхний горизонт, где давление ниже. Большой объем закачки, приходящийся на нижний горизонт, при этом не сопровождается чрезмерным повышением давления, поскольку часть закачиваемого газа перетекает в вышележащие горизонты.

Закачка газа в нижезалегающий горизонт и последующий перепуск газа в вышележащий в сравнении с непосредственным нагнетанием газа в последний требует больших затрат энергии на компримирование. Альтернативный вариант прямого нагнетания газа в вышележащий горизонт с помощью компрессоров, используемых для нижнего, требует проведения дросселирования избыточного давления на поверхности, что эквивалентно просто непроизводительному расходованию лишней энергии. Использование же на одном хранилище компрессорных агрегатов с разными выходными давлениями для закачки в разные горизонты связано с конструктивными сложностями.

Перепуск газа осуществляют в период закачки, когда происходит заполнение хранилища газом. В период отбора проведение перепуска газа в горизонт с более высокой проницаемостью тоже может быть целесообразным для поддержания запасов газа в этом горизонте и создания тем самым резерва в производительности хранилища. Во время пикового спроса на газ перепуск прекращается и все скважины работают на отбор.

Данное техническое решение иллюстрируется чертежом, на котором схематически представлен разрез многопластового подземного хранилища.

Горизонт 1 имеет наибольшую глубину. Выше по разрезу залегают горизонты 2 и 3, также предназначенные для хранения в них газа и проведения периодических операций по закачке и отбору газа через систему эксплуатационных скважин. Компрессорный цех 4 служит для нагнетания газа через скважины 5 в наиболее глубокозалегающий горизонт 1. В вышезалегающий горизонт 2 газ попадает через скважины 6 после предварительного перепуска его из горизонта 1 через скважины 7 с замером его расхода на поверхности. Аналогичным путем газ через скважины 8, 9 попадает в верхний из трех горизонтов.

Пример. Для создания газохранилища рекомендовано три водоносных горизонта. Первый из них залегает на глубине 1200 м и имеет проектный рабочий диапазон давлений 9-15 МПа. Второй расположен на отметке 1000 м, минимальное и максимальное давление в нем соответственно равны 7 и 13 МПа. Наконец, верхний горизонт находится на глубине 850 м, предельные давления в нем 5,5 и 11,5 МПа. Потенциальные поровые объемы во всех трех горизонтах приблизительно одинаковы. Газ нагнетают с помощью компрессоров в нижний горизонт под давлением 16 МПа. В процессе нагнетания газа часть его, соответствующая объему, хранимому в двух вышележащих горизонтах, перепускают во второй горизонт. Разница между закачиваемым и перепускаемым газом накапливается в первом горизонте.

Потери давления при движении газа по трубам и в призабойной зоне составляют 2,5-3 МПа, т.е. приблизительно отвечают разнице давлений между горизонтами, обусловленной их разновысотным положением. Одновременно осуществляют перепуск газа из второго горизонта в третий в объеме, необходимом для заполнения последнего.

Применение предлагаемого способа позволяет почти в три раза увеличить объемы прокачки газа через нижний горизонт и в два раза в средний горизонт. Это приводит к лучшей осушке нижнего и среднего горизонта и к достижению устойчивой эксплуатации скважин, вскрывающих эти горизонты.

По результатам исследований отмечено, что наивысшими дебитами отличаются скважины второго горизонта. Это используется для поддержания максимально возможного потенциала многопластового хранилища в сезон отбора путем проведения бескомпрессорного перепуска газа во второй горизонт из нижележащего пласта в этот период.