способ создания и эксплуатации подземного хранилища газа

Формула изобретения

Способ создания и эксплуатации подземного хранилища газа (ПХГ), включающий сооружение скважин со вскрытием геологической структуры с коллекторами, имеющей покрышку, закачку газа в эту структуру с оттеснением пластовой воды вниз от покрышки с учетом недопущения выхода газа за границы геологической структуры и отбор газа из верхней части ПХГ потребителю, при этом определяют наличие в регионе с геологической структурой, предназначенной для ПХГ, на больших глубинах с аномально высоким пластовым давлением залежи пластовой воды с растворенным и (или) диспергированным газом, сооружают эксплуатационные скважины со вскрытием этой залежи, отбирают из них воду с растворенным и (или) диспергированным газом и перепускают ее через скважины в геологическую структуру, предназначенную для ПХГ, отбор газа из ПХГ осуществляют после выделения растворенного и (или) диспергированного газа из воды и их расслоения, а перепуск воды с растворенным и (или) диспергированным газом из геологической структуры с аномально высоким пластовым давлением в ПХГ осуществляют по мере снижения в нем давления в результате отбора газа потребителю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и предназначено для добычи газа, растворенного в водах глубинных горизонтов, создания и эксплуатации подземных хранилищ газа (ПХГ) в выше залегающих геологических структурах.

Известен способ создания и эксплуатации подземного хранилища природного газа в пористых и проницаемых коллекторах горных структур, насыщенных водой, истощенных газовых и газоконденсатных месторождениях, включающий бурение или использование имеющихся эксплуатационных скважин, циклическую закачку и отбор газа из ПХГ с образованием буферного и активного объемов его хранения (А.И. Ширковский. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. М.: Недра, 1979, С.255-276).

Одним из недостатков известного способа является то, что для создания ПХГ используется природный газ из месторождений, находящихся, как правило, на значительных расстояниях от геологического объекта, выбранного для ПХГ. В то же время имеются регионы, в которых кроме геологических объектов, находящихся на сравнительно небольших глубинах (например, водоносные пласты с покрышкой или выработанные нефтегазовые месторождения), имеются на больших глубинах водоносные пласты с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) со значительными запасами растворенного и диспергированного газа.

Технической задачей предлагаемого изобретения является использование для создания ПХГ природного диспергированного и (или) растворенного газа в глубинных водоносных пластах.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе создания и эксплуатации подземного хранилища газа (ПХГ), включающего сооружение скважин со вскрытием геологической структуры с коллекторами, имеющей покрышку, закачку газа в эту структуру с оттеснением пластовой воды вниз от покрышки с учетом недопущения выхода газа за границы геологической структуры и отбор газа из верхней части ПХГ потребителю, определяют наличие в регионе с геологической структурой, предназначенной для ПХГ, на больших глубинах с аномально высоким пластовым давлением залежи пластовой воды с растворенным и (или) диспергированным газом, сооружают эксплуатационные скважины со вскрытием этой залежи, отбирают из них воду с растворенным и (или) диспергированным газом и перепускают ее через скважины в геологическую структуру, предназначенную для ПХГ, отбор газа из ПХГ осуществляют после выделения растворенного и (или) диспергированного газа из воды и их расслоения, а перепуск воды с растворенным и (или) диспергированным газом из геологической структуры с аномально высоким пластовым давлением в ПХГ осуществляют по мере снижения в нем давления в результате отбора газа потребителю. Сущность изобретения заключается в следующем.

Подземные хранилища природного газа (ПХГ) создают в выработанных газовых или нефтяных месторождениях или в геологических структурах, коллектора которых заполнены водой. Последующая эксплуатация ПХГ заключается в циклической закачке природного газа в коллектора геологической структуры через сооружаемые эксплуатационные скважины с достижением величины пластового давления, не более максимального допустимого давления, зависящего от многих геологических факторов (герметичность покрышки геологической структуры, глубина структуры, активность окружающего водоносного бассейна и др.) и отборе природного газа из ПХГ потребителю по мере необходимости. Максимальные пластовые давления в ПХГ могут, как правило, превышать условно гидростатические не более чем в 1,5 раза. При использовании описываемого изобретения предлагается использовать в качестве источника природного газа растворенный и (или) диспергированный газ в воде, находящейся в том же регионе, что и геологическая структура, предназначенная для создания ПХГ, только на больших глубинах. Часто такие водоносные геологические структуры с растворенным газом имеют аномально высокие пластовые давления (АВПД). Поэтому при сооружении скважин на эти водоносные структуры и подключении их к скважинам, сооруженным на верхний геологический объект для ПХГ, пластовая вода с растворенным газом будет перетекать из одного объекта в другой за счет разности пластовых давлений. В верхнем объекте за счет более низких пластовых давлений растворенный и (или) диспергированный газ будет выделяться из воды, а за счет разности плотностей фаз будет происходить их расслоение. При этом объемы перепускаемой воды с растворенным и (или) диспергированным газом в создаваемое ПХГ регулируют таким образом, чтобы высвобождаемый газ не выходил за границы его геологической структуры. По мере образования в верхней части этой геологической структуры достаточного объема газа можно приступить к эксплуатации ПХГ, т.е. к поставкам природного газа потребителю. По мере снижения пластового давления за счет отбора газа его объемы могут быть восстановлены за счет последующего перепуска воды с газом из нижнего геологического объекта в верхний. При этом излишки перепускаемой воды после выделения из нее газа могут отфильтровываться за границы ПХГ.

На чертеже показана схема реализации способа создания и эксплуатации ПХГ, где: 1 - водоносный горизонт с растворенным газом и АВПД, 2 - эксплуатационная скважина, 3 - водоносный горизонт, предназначенный для ПХГ, 4 - покрышка водоносного горизонта, 5 - нагнетательная скважина ПХГ, 6 - эксплуатационная скважина ПХГ, 7 - газовая залежь ПХГ, 8 - наблюдательная пьезометрическая скважина ПХГ, 9 - запорно-регулировочная система, 10 - газопровод для подачи газа из ПХГ потребителю.

Пример реализации способа.

В верхнемеловых отложениях Тамани водоносные горизонты установлены почти в 2000-метровой толще на глубинах от 3285 до 5215 м. Коллекторы трещинно-порово-кавернозного типа, приурочены, в основном, к верхнетурон-коньяк-сантонским отложениям. Их емкостно-фильтрационные свойства связаны с развитием вторичных пор и каверн, а также с зонами трещиноватости. Воды характеризуются низкой минерализацией (7-8 г/дм³), бессульфатностью, высоким содержанием карбонатов и гидрокарбонатов натрия. Газовые факторы верхнемеловых вод Тамани изменяются от 9 до 67 м ³/м³, что указывает на то, что в водах наряду с растворенными содержатся и диспергированные газы. При дебитах от 400 до 2000 м³/сут. высокотермальных (120-130°С) содовых вод возможно получение в каждом из испытанных интервалов от 8 до 23 тыс.м³ газа в сутки. В составе растворенных газов преобладают метан (64-89%) и двуокись углерода (31-9%). Пластовые давления превышают условно гидростатическое в 1,6÷2,0 раза.

В верхней части геологического разреза в миоценовых отложениях региона на глубинах от глубин 200 до 400-500 м развиты антиклинальные структуры. Их размеры около 3×0,5-0,7 км с амплитудами до 90-140 м. Породы-коллекторы приурочены, преимущественно, к отложениям чокракского, караганского и сарматского ярусов, они представлены карбонатными и карбонатно-терригенными разностями и относятся к порово-трещинному, порово-кавернозно-трещинному, кавернозно-трещинному типам толщиной 40-70 м, пластовые давления не превышают условно гидростатических.

Для осуществления предложенного способа (фиг.1) на глубину 3500-4000 м бурят или восстанавливают из законсервированных, по крайней мере, одну эксплуатационную скважину (2) в зону водоносного горизонта с АВПД (1) и растворённым газом. По результатам геолого-геофизических исследований выбирают геологическую структуру, имеющую, как минимум, один водоносный горизонт (3) с покрышкой (4), пригодную для строительства ПХГ, и бурят одну или несколько нагнетательных (5) и эксплуатационных (6) скважин, а также наблюдательные пьезометрические скважины (9). Создав и регулируя депрессию на пласт с помощью запорно-регулировочной системы (9), из скважины (2) отбирают газоводяную смесь и по трубопроводу подают её через скважину (5) в водоносный пласт (3), в котором пластовое давление ниже давления насыщения растворённых газов и буферного давления в скважине (2). Выделившийся из воды газ занимает купольную часть структуры, образуя техногенную газовую залежь (7), а дегазированные воды вместе с пластовой водой отжимаются вниз по напластованию. В результате создаваемое ПХГ становится не только хранилищем газа, но и естественным сепаратором подаваемой в него водогазовой смеси. Подача смеси ведется при одновременном контроле за продвижением газоводяного контакта (ГВК) в техногенной залежи, в основном, по наблюдениям в пьезометрической скважине (8), таким образом, чтобы избежать выхода газа за границы ловушки. Отбор газа из ПХГ ведут после формирования техногенной залежи через эксплуатационные скважины (6), пробуренные в верхнюю часть ловушки, (ПХГ) при остановке или одновременной закачке водогазовой смеси через нагнетательные скважины (5).

При использовании предлагаемого способа создания и эксплуатации ПХГ вовлекаются в разработку значительные запасы природного газа, растворенные в пластовых водах. При этом, кроме добычи природного газа из создаваемого ПХГ, обеспечивается утилизация отбираемой пластовой воды, в результате повышается экологическая безопасность процесса.