Способ создания и эксплуатации подземного газохранилища в водоносном пласте неоднородного литологического строения

СПОСОБ СОЗДАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНОГО ГАЗОХРАНИЛИЩА В ВОДОНОСНОМ ПЛАСТЕ НЕОДНОРОДНОГО ЛИТОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ, включающий выделение в разрезе пласта-коллектора проницаемых пропластков, частично или полностью изолированных один от другого слабопроницаемыми или непроницаемыми прослоями, закачку и отбор газа, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности хранилища и снижения эксплуатационных затрат, закачку газа начинают с нижележащего пропластка и при достижении в газовой зоне этого пропластка давления, равного давлению в вышележащем пропластке, начинают закачку газа и вышележащий пропласток, а отбор газа начинают с вышележащего пропластка и после отбора 20 - 40% от закаченного объема хранимого газа подключают нижележащий пропласток с последующим одновременным отбором газа из вышележащего и нижележащего пропластков.

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при создании и эксплуатации подземных хранилищ газа в водоносных пластах.
Основные трудности освоения под подземные хранилища газа водоносных пластов связаны с их литологической неоднородностью (слоистостью) и наличием в них непроницаемых и слабопроницаемых прослоев. При создании и эксплуатации газохранилищ в таких пластах имеет место неравномерное насыщение газом порогового объема, осложняются условия отбора газа, затрудняются контроль и наблюдения за работой хранилища.
Цель изобретения - увеличение производительности хранилища и снижение эксплуатационных затрат.
Поставленная цель достигается тем, что при создании и эксплуатации подземного газохранилища в водоносном пласте неоднородного литологического строения выделяют в разрезе пласта-коллектора проницаемые пропластки, изолированные один от другого слабопроницаемыми или непроницаемыми прослоями и производят закачку газа в пропластки и отбор газа из них, причем закачку газа начинают с нижележащего пропластка и при достижении в газовой зоне этого пропластка давления, равного пластовому давлению в вышележащем, подключают под закачку вышележащий пропласток, а отбор газа при прекращении закачки начинают с верхнего пропластка и при отборе из него 20-40% от закаченного объема хранимого газа подключают нижележащий пропласток с последующим одновременным отбором газа из верхнего и нижнего пропластков.
На чертеже показан водоносный пласт.
Он представлен вышележащим 1 и нижележащим 2 пропластками, частично или полностью разобщенными заглинизированным прослоем 3; верхний пропласток вскрыт скважинами 4, а нижний - скважинами 5. Пропластки могут быть вскрыты раздельно скважинами 4 и 5. Они могут быть вскрыты едиными скважинами по схеме одновременно раздельной эксплуатации газохранилища.
В процессе заполнения хранилища газ нагнетают вначале через скважины 5, вскрывающие пропласток 2. После достижения в газовой зоне нижележащего пропластка 2 давления, равного начальному (исходному) пластовому давлению в вышележащем пропластке 1, к закачке подключают скважины 4, вскрывающие пропласток 1. При такой последовательности естественное снижение темпов закачки газа в нижний пропласток по мере роста давления в пласте восполняют закачкой газа в верхний пропласток, который в силу его полной или относительной изолированности от нижнего к рассматриваемому моменту времени имеет меньшее давление. Отбор газа начинают из скважин 4, вскрывающих верхний пропласток, и после извлечения из него 20-40% от закаченного объема хранимого газа подключают к отбору скважины 5 нижнего пропластка.
Преимущества данного способа заключаются в том, что при закачке газа в указанной последовательности обеспечивают равномерную загрузку компрессорных агрегатов, а при отборе - высокую производительность хранилища и более полное использование пластовой энергии главным образом за счет сокращения простоя между окончанием закачки и началом отбора газа по пропласткам. При частичной изолированности пропластков отбор газа из верхнего сопровождается подпиткой из нижнего, что также способствует максимальному использованию пластовой энергии, восполняемой в процессе закачки газа.
Производительность подземного газохранилища складывается из производительности отдельных скважин, которые имеют определенные ограничения. В газохранилищах, создаваемых в водоносных пластах, эти ограничения связаны с обводнением. Вероятность обводнения зависит от степени подвижности пластовых вод . Последняя характеризуется отношением активного объема газа при подвижной пластовой воде к активному объему того же хранилища при неизменном объеме порогового пространства. Обычно величина составляет 1,0-1,5. Количество газа, отбираемого на стабильном режиме, зависит от среднего значения .
В табл. 1 представлены характерные признаки эксплуатации верхнего пропластка в зависимости от степени подвижности пластовых вод. Из табл. 1 следует, что при отборе 20% газа и более от закаченного объема хранимого газа при низкой подвижности пластовой воды давление в хранилище снижается резко и для поддержания высокой производительности целесообразно подключить к отбору скважины нижнего пропластка. При высокой подвижности пластовых вод при отборе газа 40% и более от закаченного объема хранимого газа начинается обводнение скважин верхнего пропластка. Поэтому также требуется включить в отбор скважины нижнего пропластка.
Таким образом, после отбора из верхнего пропластка 20-40% газа от закаченного объема хранимого газа (в зависимости от степени подвижности пластовых вод) подключением в отбор скважин нижнего пропластка обеспечивает высокую производительность хранилища.
Закачку газа начинают с нижнего пропласта и по мере достижения в нем давления, равного пластовому давлению в вышележащем пропластке, подключают к закачке газа в верхний пропласток. В начальный период закачки газа пластовое давление в хранилище (нижнем пропластке) ниже давления напора пластовых вод (обычно не менее, чем на 1,5-2 МПа), вследствие чего продолжается вторжение пластовых вод в газонасыщенную зону за счет образовавшегося перепада между давлением в газовой и водяной зонах. При этом перепад указанных давлений в нижнем пропластке будет больше, чем в верхнем из-за разности пластовых давлений нижнего и верхних пропластков.
По мере увеличения давления в нижнем пропластке до расчетного или измеренного пластового давления в верхнем пропластке вторжение пластовых вод прекращается и начинается обратный процесс оттеснения газа, сопровождаемый ростом противодавления и снижением приемистости скважин. С этого момента к закачке газа подключают скважины верхнего пропластка.
Реализация способа поясняется на примере одного из газохранилищ, пласт-коллектор которого представлен двумя пропластками - верхним с эффективной мощностью 33 м и нижним - 9 м, разделенными между собой глинисто-алевролитовым прослоем мощностью 3-9 м.
Общий объем хранимого газа составляет 4 млрд. м³, в том числе по нижнему пропластку 1 млрд. м³. Активный объем газа, т. е. подлежащий закачке и отбору, двух пропластков составляет 2,1 млрд. м³.
Закачку газа начинают через скважины нижнего пропластка при давлении не выше 4,9 МПа, по мере снижения приемистости скважин под закачку подключают скважины верхнего пропластка и далее осуществляют совместную закачку в оба пропластка при одинаковом давлении нагнетания.
Рассматриваемое хранилище характеризуется тем, что в ходе закачки газа в верхний пропласток (известным способом) синхронно росту давления в нем растет давление и в нижнем пропластке, что вызывает необходимость увеличивать давление нагнетания. В данном способе это исключается. В табл. 2 представлены расчетные данные по изменению давления и расхода газа по пропласткам с учетом возможного перетока между ними.
Из табл. 2 видно, что закачку газа целесообразно начинать с нижнего пропластка и продолжать не менее 1 мес. Далее следует закачивать в оба пропластка одновременно. При закачке газа по прототипу, т. е. с верхнего пропластка, количество нагнетательных скважин пришлось бы удвоить, чтобы за ограниченный период закачать заданный объем газа.
Из табл. 2 также следует, что к сентябрю месяцу нижний пропласток будет заполнен, поэтому продолжать закачку газа следует только в верхний пропласток. В этот период пластовое давление в пропластках практически станет одинаковым. Отбор газа целесообразно начинать с верхнего пропластка, а после извлечения 24% активного объема за 40-50 сут следует подключить нижний пропласток и далее производить совместную эксплуатацию двух пропластков до середины февраля со средним расходом 21 млрд. м³ сут. Таким образом, в период похолоданий поддерживают стабильный, максимально возможный отбор газа из хранилища при наименьших капвложениях и эксплуатационных затратах.
Реализация способа целесообразна на объектах слоистого строения, например, на Инчукалнском газохранилище и других, где разрез представлен основным пропластком большого объема и нижележащими пропластками с меньшим объемом порового пространства.
Эффективность данного способа заключается в том, что в период похолодания или аварийной недоподачи газа в магистральный газопровод направляют дополнительный поток газа с высокой производительностью. Отбираемый из хранилища газ не компримируется в сравнении с отбором по известному способу до полной выработки газа из пропластков. Если и потребуется компримирование газа при эксплуатации, то оно будет не столь продолжительным, за счет чего и достигают снижения эксплуатационных затрат при отборе газа из хранилища.
Увеличение производительности подземного хранилища газа равноценно дополнительной подаче газа из других объектов за вычетом капвложений на бурение и обустройство скважин, стоимость которых составляет 15-20% от стоимости сооружения дополнительных источников подачи газа.
(56) Авторское свидетельство СССР N 229377, кл. B 65 G 5/00, 1966.
Авторское свидетельство СССР N 1041438, кл. B 65 G 5/00, 1981.
Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при создании и эксплуатации подземных хранилищ газа в водоносных пластах. Цель изобретения - увеличение производительности хранилища и снижение эксплуатационных затрат. Для этого при создании и эксплуатации подземого хранилища в водоносном пласте неоднородного литологического строения выделяют в разрезе пласта-коллектора проницаемые пропластки. Последние частично или полностью изолируют один от другого слабопроницаемыми или непроницаемыми прослоями и производят закачку газа в пропластки и отбор из них газа. Закачку газа начинают с нижележащего пропласта. При достижении в газовой зоне этого пропластка давления, равного давлению в вышележащем пропластке, начинают закачку газа в вышележащий пропласток. Отбор газа при прекращении закачки начинают с вышележащего пропластка. После отбора 20 - 40% от закаченного объема хранимого газа подключают нижележащий пропласток с последующим одновременным отбором газа из вышележащего и нижележащего пропластков. 1 ил. , 2 табл.