способ снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа

Формула изобретения

Способ снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа, включающий строительство наклонно направленных разгрузочных дегазационных скважин, отличающийся тем, что разгрузочные дегазационные скважины выполняют в виде скважин, имеющих U-образный профиль и выход на поверхность земли, а глубины нахождения их горизонтальных частей превышают глубины залегания верхнего проницаемого пласта-коллектора, причем U-образные скважины располагают в виде многоугольника, обсаживают колоннами перфорированных труб в их горизонтальных частях и соединяют между собой в замкнутую систему, работающую на общий газосборный узел.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа.

Известно, что на газовых месторождениях нередко происходит образование техногенных залежей в вышележащих пористых и водонасыщенных пластах - коллекторах из-за утечки газа через трещины в цементном камне и другие дефекты крепи скважин. Особенно подвержены этому явлению подземные хранилища газа, в которых цементный камень растрескивается и отслаивается от обсадной колонны, т.к. крепь скважин работает при знакопеременных нагрузках при закачке и отборе газа. Поэтому повторное цементирование и другие ремонтно-изоляционные работы дают, как правило, временный эффект, а проблема ликвидации перетоков флюидов (по зазорам между эксплуатационными колоннами и цементным камнем, а также по трещинам в нем) оказывается нерешенной десятилетиями (см. таблицу).

Известен способ снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа, заключающийся в строительстве неглубоких разгрузочных (дегазационных) вертикальных скважин в околоскважинной зоне эксплуатационных скважин, имеющих дефекты крепи. (1) (А.П.Агишев. Межпластовые перетоки газа при разработке газовых месторождений. М.: Недра, 1966 г., с.74-77.)

При этом дегазационные скважины ограничивают распространение газа по площади месторождений и подземных хранилищ газа.

Недостатками известного способа являются:

- низкая эффективность природоохранных мероприятий;

- необходимость строительства большого количества обособленных дегазационных скважин с выпуском газа в атмосферу;

- большие потери газа (до 300 млн. м³ и более);

- большая стоимость строительства дегазационных скважин, соединенных между собой сетью соединительных трубопроводов;

- ограничение доступа к устью эксплуатационных скважин из-за невозможности подъезда агрегатов и другой обслуживающей техники.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа, заключающийся в строительстве наклонных разгрузочных скважин, направленных к околоскважинной зоне эксплуатационных скважин, имеющих дефекты крепи. (1) (А.П.Агишев. Межпластовые перетоки газа при разработке газовых месторождений. М.: Недра, 1966 г., с.47-54).

Недостатками известного способа являются:

- необходимость строительства большого количества обособленных дегазационных скважин с выпуском газа в атмосферу;

- большие потери газа;

- большая стоимость строительства дегазационных скважин, соединенных между собой сетью соединительных трубопроводов;

- низкая эффективность природоохранных мероприятий.

Задачей настоящего изобретения является снижение антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном способе снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа, включающем строительство наклонно-направленных разгрузочных дегазационных скважин, согласно изобретению разгрузочные дегазационные скважины выполняют в виде скважин, имеющих U-образный профиль и выход на поверхность земли, а глубины нахождения их горизонтальных частей превышают глубины залегания верхнего проницаемого пласта-коллектора, причем U-образные скважины располагают в виде многоугольника, обсаживают колоннами перфорированных труб в их горизонтальных частях и соединяют между собой в замкнутую систему, работающую на общий газосборный узел.

На Фиг.1 представлен разрез эксплуатационной скважины, где:

1 - скважина с дефектами (трещинами или каналами) в цементном камне;

2 - эксплуатационная колонна;

3 - цементный состав;

4 - скопления газа, образовавшиеся из-за дефектов в цементном камне;

5 - U-образные скважины;

6 - обсадные колонны, перфорированные в горизонтальной части вдоль оси труб;

7 - соединения обсадных колонн;

8 - трубопровод к газосборному пункту;

9 - локализованная зона газовых скоплений;

10 - фонтанная арматура.

На Фиг.2 представлена схема расположения скважин в плане.

На фиг.3 представлен общий вид расположения скважин.

Способ осуществляют следующим образом.

После обнаружения утечек газа и определения мест его выхода (грифонов) на поверхность земли в прискважинной зоне скважины 1 (с дефектами в цементном камне) проводят геохимическую съемку и определяют направление распространения газового языка 4. Далее производят проводку трех (и более) U-образных скважин 5 методом наклонно-направленного бурения, таким образом, чтобы горизонтальная проекция продольной оси одной из скважин была перпендикулярна направлению распространения газового языка 4 или пересекала его. Другие разгрузочные U-образные скважины 5 располагают на местности в виде многоугольника с числом вершин не менее трех. Скважины 5 обсаживают с помощью обсадных колонн 6, перфорированных в их горизонтальных частях, и соединяют между собой с помощью соединений обсадных колонн 7 в замкнутую систему, работающую с помощью трубопровода 8 на общий газосборный пункт (не показано). Так как U-образные скважины 5 обсажены колоннами перфорированных труб 6 в их горизонтальных частях и соединены между собой с помощью соединений обсадных колонн 7 на земной поверхности, давление газа внутри всех обсадных колонн 6 уравнивается, что приводит к «рассасыванию» газового языка 4 и образованию локализованной зоны 9, оконтуренной U-образными скважинами 5.

Таким образом, оказывается возможным:

- предупредить миграцию газа по площади месторождения или подземного хранилища газа путем оконтуривания одной или нескольких скважин, имеющих дефекты крепи;

- исключить распространение газа в потенциально опасных направлениях (в направлении водоемов, населенных пунктов и т.п. объектов);

- снизить потери газа;

- повысить эффективность природоохранных мероприятий и снизить антропогенное воздействие на окружающую среду.

При этом также:

- отпадает необходимость строительства большого количества разгрузочных скважин;

- снижается стоимость их строительства, в том числе и за счет резкого уменьшения длины соединительных трубопроводов;

- обеспечивается доступ к устью эксплуатационных скважин агрегатов и другой обслуживающей техники.

Следует отметить, что строительство U-образных скважин несложно и может быть осуществлено методом наклонно-направленного бурения при помощи буровых установок, обычно применяемых при строительстве переходов для прокладки магистральных газопроводов под водными и иными естественными преградами.

Таблица
ПХГ	Страна	Первая закачка газа	Время обнаружения	Объект хранения газа	Существующее состояние
Хершер	США	Апрель 1953 г.	Август 1953 г.	Водоносный пласт	Эксплуатируется с перетоком
Лерой	США	1972 г.	1978 г.	Водоносный пласт	Эксплуатируется с перетоком
Кетцин	Германия	1965 г.	1968 г.	Водоносный пласт	Переток ликвидирован
Эшенфельд	Германия	1967 г.	1969 г.	Водоносный пласт	Эксплуатируется с перетоком
Лаб	Словакия	1971 г.	1973 г.	Газовое месторожд.	Переток ликвидирован
Осиповичи	Беларусь	1976 г.	1978 г.	Водоносный пласт	Эксплуатируется с перетоком
Северо-Сохское	Узбекистан	1978 г.	1987 г.	Газовое месторожд.	Переток ликвидирован
Рязанское	Россия	1958 г.	1958 г.	Водоносный пласт	Хранилище ликвидировано
Калужское	Россия	1959 г.	1960 г.	Водоносный пласт	Эксплуатируется с перетоком
Колпино	Россия	1963 г.	1966 г.	Водоносный пласт	Хранилище ликвидировано
Гатчина	Россия	1963 г.	1965 г.	Водоносный пласт	Эксплуатируется с перетоком
Совхозное	Россия	1974 г.	1992 г.	Газовое месторожд.	Эксплуатируется с перетоком