СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА В МАЛОАМПЛИТУДНЫХ ВОДОНОСНЫХ СТРУКТУРАХ ИЛИ ОБВОДНИВШИХСЯ ГАЗОНОСНЫХ ПЛАСТАХ Советский патент 1996 года по МПК B65G5/00 

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при создании подземных хранилищ газа (ПХГ) в обводняющихся газовых месторождениях или водоносных структурах.

Целью изобретения является предотвращение растекания закачиваемого газа по кровле пласта-коллектора.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом.

На создаваемом подземном газохранилище бурят эксплуатационные 1 и нагнетательные 2 и 2' скважины. Эксплуатационные скважины вскрывают перфорацией 6 в верхней части пласт-коллектора 3 и используют для закачки газа с самого начала периода закачки. Нагнетательные скважины 2 и 2' располагают следующим способом. Скважины 2 располагают в центре структуры, а скважины 2' бурят на площади хранилища по заданной схеме (сегментной или кольцевой) на удалении 150-200 мм от скважины 2. Все нагнетательные скважины 2 и 2' бурят до подошвы пласта-коллектора 3 и вскрывают перфорацией 8 ниже проектного уровня 5 ГВК.

При закачке газа в нагнетательные скважины 2 он, всплывая, вытесняет наверх пластовую воду, образуя при этом вокруг нагнетательной скважины водяной вал 7, высота которого увеличивается по мере нарастания на него оттесняемой пластовой воды, заставляя его при этом продвигаться к краевым частям хранилища. Скорость движения водяного вала 7 и его высота зависят от коллекторских свойств пласт-коллектора 3 и определяются по результатам геофизических исследований.

Скважины 2 подключаются к закачке после подхода к ним водяного вала 7, созданного за счет нагнетания газа в скважины 2. Созданный водяной вал 7, приближаясь к контуру ГВК, где газонасыщенная мощность значительно меньше, чем в центральной части хранилища, своей высотой пеpекрывает всю газонасыщенную мощность пласта-коллектора, тем самым предотвращая растекание газа по кровле пласта-коллектора.

Начало закачки газа в нагнетательные скважины 2 должно быть рассчитано и зависит от размера газовой залежи и скорости распространения водяного вала 7. Так, для Олишевского ПХГ, где размер газоносной части 4 пласта-коллектора от центра к югу, куда происходит растекание закачиваемого газа, составляет 1300-1500 м, скорость распространения водяного вала 350-370 м/мес определена по результатам геофизических исследований в наблюдательных и эксплуатационных скважинах. При такой скорости вал 7 достигает краевых частей газовой залежи, т. е. ГВК, только через 120-130 сут. Период закачки длится 150 сут. Соответственно через 20 сут после начала закачки в эксплуатационные скважины нужно начинать закачку в нагнетательные скважины, расположенные в центральной части структуры, что дает возможность на конец закачки переместить водяной вал 7 на краевые части газовой залежи и тем самым сдержать растекание газа по кровле пласта-коллектора.

На Вергунском ПХГ расстояние от центральной части структуры до скв.9 на Западе, где проходит контур ГВК и куда происходит растекание газа по кровле пласта-коллектора, составляет 1400 м. Скорость распространения водяного вала 400-420 м/мес. Период закачки длится 150 сут. Закачка начинается 15 мая. Для того, чтобы к концу закачки вал 7 подошел к контуру ГВК, необходимо 3,5 мес или 105 сут. Соответственно закачка в нагнетательные скважины должна начаться через 45 сут после начала закачки в эксплуатационные скважины. Вполне вероятно, что сроки подключения нагнетательных скважин к закачке газа на других газохранилищах будут иными и определяются по результатам промысловых исследований.

Расположение нагнетательных скважин 2' на площади хранилища зависит от конфигурации структуры. Так, на Вергунском ПХГ, где положение кровли пласта-коллектора имеет эллипсовидную (яйцевидную) форму, вытянутую с запада на восток, с пологим падением крыльев структуры именно в этом направлении, расположение нагнетательных скважин должно иметь сегментное (дугообразное). Для округлых пологозалегающих структур вполне приемлемо кольцевое расположение нагнетательных скважин.

Новое техническое решение может быть применено при создании подземных газохранилищ в малоамплитудных водоносных структурах или отработанных обводнившихся газовых месторождениях. Проведенные в последние годы экспериментальные работы на Олишевском ПХГ и выполненное математическое моделирование процесса нагнетания газа ниже уровня ГВК показали правомерность высказанных предположений об образовании в водоносной части пласта-коллектора водяного вала. Остановимся на основных этапах создания Олишевского ПХГ. При выполнении первых опытных закачек газа (1960 г) отмечалось обильное растекание газа по кровле пласта-коллектора за пределы проектного контура ГВК. Для предотвращения растекания газа по кровле пласта-коллектора была опробована закачка газа ниже уровня ГВК. Темп растекания газа снизился. Механизм предотвращения растекания газа объясняется созданием на контуре НВК избыточного пластового давления в водоносной части пласта-коллектора при закачке определенных объемов газа ниже уровня ГВК.

Однако многолетняя эксплуатация хранилища с использованием этого способа привела к дальнейшему растеканию газа по кровле пласт-коллектора, в южном и юго-западном направлении далеко за пределы проектного контура ГВК. Площадь распространения газовой залежи продолжает увеличиваться, газонасыщенная мощность уменьшилась. Наблюдение через наблюдательные скважины (102, 103, 51, 49 и 2) за изменением пластового давления на контуре ГВК в газоносных частях пласта-коллектора показывает, что давление в газоносной части ПХГ на конец закачки почти всегда больше или равно пластовому давлению в водоносной части, т. е. на контуре ГВК даже на конец закачки при использовании этого способа создания подземного хранилища не наблюдается образование избыточного давления в водоносной части, которое препятствовало бы растеканию газа по кровле пласта-коллектора.

Для определения эффекта, создаваемого при проведении закачки газа ниже уровня ГВК, на Олишевском ПХГ были проведены экспериментальные работы, заключающиеся в закачке газа в начальный период в центральную часть структуры с одновременным проведением геофизических исследований по эксплуатационным и нагнетательным скважинам. Было установлено, что в период закачки вокруг нагнетательных скважин образуется вал из пластовой воды, вытесняемой закачиваемым газом. Высота образуемого вала достигала 2 с. Вал перемещался от центральной части хранилища, где начиналась закачка, к периферийным участкам со скоростью 350-370 м/мес. Мощность газонасыщенной части пласта-коллектора в центральной части хранилища составляет 4,5-5 м/мес. Ближе к краевым частям газонасыщенная мощность постепенно уменьшается и образуемый водяной вал, приближаясь к периферии, уже через 2-2,5 мес полностью перекрывает газоносную часть пласта-коллектора и препятствует растеканию газа по площади.

Математическое моделирование процесса закачки газа ниже уровня ГВК подтвердило образование водяного вала и правомерность сделанных выводов.

Экономическая эффективность предлагаемого способа создания ПХГ заключается в экономии материальных средств, затрачиваемых на сооружение разгрузочных скважин по базовому варианту, количество которых составляет, как правило, 50-60% от всего эксплуатационного фонда. Количество нагнетательных скважин составляет всего 15-20% от общего количества скважин.

Способ создания подземного хранилища газа в малоамплитудных водоносных структурах или обводнившихся газоносных пластах предназначен для предотвращения растекания газа по кровле пласта-коллектора. Предлагается нагнетательные скважины, вскрытые перфорацией ниже проектного уровня газоводяного контакта, расположить по кольцевой или сегментной схеме. В процессе закачки газа вокруг последних образуется водяной вал, который будет перемещаться оттесняемой пластовой водой к краевым частям хранилища, где газонасыщенная мощность меньше высоты созданного водяного вала, который и будет препятствовать растеканию газа по кровле пласта-коллектора. 1 ил.

Способ создания подземных хранилищ газа в малоамплитудных водоносных структурах или обводнившихся газоносных пластах, включающий бурение эксплуатационных и нагнетательных скважин, обустройство газохранилища, закачку буферного газа в нагнетательные скважины и активного объема газа в эксплуатационные скважины пласта-коллектора, отличающийся тем, что, с целью предотвращения растекания газа по кровле пласта-коллектора, нагнетательные скважины располагают на площади хранилища по кольцевой схеме при кольцевой конфигурации структуры или сегментной схеме при эллипсовидной конфигурации структуры в направлении возможной утечки газа, рассчитывают время распространения водяного вала, образующегося при нагнетании газа в нагнетательные скважины за счет оттеснения пластовой воды к границам газовой залежи, закачку газа начинают через эксплуатационные скважины в газоносную часть пласта-коллектора, а закачку газа в нагнетательные скважины начинают через время, равное разнице времени формирования газовой залежи и времени распространения водяного вала, с созданием перемещаемого к периферии водяного вала из оттесняемой пластовой воды, при этом водяной вал используют для перекрытия газоносной части пласта-коллектора.