CC BY
156
Куклина Н.Г.
Инженерно-технический центр ООО «Газпром добыча Астрахань»
E-mail: [email protected]
ОПЫТ ПРОМЫСЛОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ПОЛИГОНЕ ЗАХОРОНЕНИЯ ПРОМСТОКОВ ГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА ООО «ГАЗПРОМ ДОБЫЧА АСТРАХАНЬ»
Проведен анализ функционирования нагнетательных скважин.
Проводились наблюдения за состоянием подземной среды по нагнетательным и наблюдательным скважинам полигона при закачке промстоков в пласт, включающие в себя замеры статических уровней пластовых вод, глубин фактических забоев, давлений и температур в скважинах.
Изучены пробы пластовых вод и водорастворенных газов.
Определены гидротермодинамические, гидрохимические и газохимические параметры пластов Полигона, подтверждено отсутствие изменения гидродинамического и геохимического фона подземных вод в водоносных горизонтах, залегающих выше рабочих объектов.
Ключевые слова: подземное захоронение, промстоки, нагнетательные и наблюдательные скважины, режим водоносных горизонтов.
Основным условием функционирования предприятий газовой отрасли остается обеспечение экологической безопасности, а основной задачей такого обеспечения - обезвреживание промстоков путем закачки в земные недра.
Закачка промстоков ГПЗ ООО «Газпром добыча Астрахань», образующихся за счет добычи и переработки газоконденсатного сырья, очистка которых в настоящий момент экономически нецелесообразна, проводится на специализированном природоохранном объекте - полигоне захоронения промстоков.
Полигон захоронения промстоков - это участок земных недр, расположенный на глубине 1105-1588 м и в плане ограниченный окружностью радиусом 2020 м. Под закачку здесь выделено 3 рабочих горизонта (верхнеюрский, апт-неокомский и альбский). Коллектор - песчаники порового типа насыщенные природными рассолами повсеместно развитыми в Прикаспийской впадине. В эксплуатации два горизонта - верхнеюрский и апт-неокомский. И хотя емкостные возможности горизонтов значительны, на перспективу выделяются резервные -среднеюрский, триасовый и верхнемеловой, до-разведка которых может увеличить емкость подземного хранилища в 1,5-2 раза.
Горизонты верхней динамической зоны, расположенные на глубине от 10 м до 300 м, имеют народнохозяйственное значение и отделены мощными региональными покрышками. Водоносные горизонты подземного хранилища не имеют гидравлической связи друг с другом и перекрыты локальными и региональным водоупорами (слоями глинистых пород, которые составляют 70-75% разреза и имеют индивидуальные пластовые параметры), ис-
ключающими перетоки промышленных стоков в горизонты верхней активной динамической зоны (апшеронский, хвалыно-хазарский, бакинский горизонты).
Кроме того, расчетные приведенные давления водоносных пластов на вышележащие горизонты подтверждают невозможность интенсивных межпластовых перетоков в природных условиях. Перетоки возможны только по техногенным причинам.
Отработанные промышленные воды поступают на полигон в специальные емкости. Отстоявшиеся стоки после отделения углеводородов и мехпримесей поступают из емкостей к насосам, которые нагнетают их в скважины через фонтанную арматуру.
Полигон имеет 7 нагнетательных скважин. Все они перфорированы на верхнеюрский горизонт, 3 скважины еще и на апт-неокомский.
Для обеспечения экологической и технологической безопасности на нагнетательных скважинах периодически проводятся геофизические исследования, которые определяют техническое состояние и качество цементирования затруб-ного пространства эксплуатационной колонны, заколонных перетоков, а также поглощающих интервалов. По результатам интерпретации данных ГИС проводится расчет остаточной прочности эксплуатационных колонн и дается заключение о пригодности скважины к работе.
По данным ГИС все семь нагнетательных скважин полигона находятся в технически исправном состоянии.
Экологическая безопасность полигона обеспечивается комплексным мониторингом, проводимым с начала его эксплуатации (1987 г.). Он включает геологический, гидрохимический,
гидродинамический, газохимический и геотермический контроль, который проводится по результатам промысловых гидрогеологических исследований в нагнетательных и наблюдательных скважинах.
Гидрогеологические исследования включают в себя: замер фактического забоя, замер статического уровня воды в скважине, замер давлений по стволу скважины, замер пластовых давления и температуры, отбор проб воды и газа, запись КВД на устье и забое.
Для контроля экологической безопасности функционирования полигона захоронения промстоков предусмотрены 16 наблюдательных скважин, контролирующих поглощающие и вышележащие водоносные горизонты.
Геологический контроль направлен на решение проблем, возникающих в связи с возрастающими объемами промышленных стоков, поступающих с ГПЗ на полигон. Увеличение мощности рабочих объектов в нагнетательных скважинах возможно, если включить в работу все пропластки коллекторов, составляющих эффективную мощность рабочих объектов.
Гидрохимический контроль применяется для прослеживания контура распространения промстоков в поглощающих горизонтах, а также выяснения возможного проникновения промстоков в вышележащие водоносные горизонты с целью предотвращения загрязнения ими водоносных горизонтов, используемых в народном хозяйстве (прежде всего апшеронского) и поверхностных вод Волго-Ахтубинской поймы.
С 1999 года в наблюдательной скважине №118 (расположенной в 420 м от места закачки), контролирующей верхнеюрский горизонт, наблюдается присутствие промстоков в интервале перфорации и по стволу эксплуатационной колонны. В 1999 году было выявлено, что промстоки смешаны с пластовой водой в соотношении 1:5, в 2006 году промстоки смешаны с пластовой водой в соотношении 5:1. При смешивании происходит изменение минерализации, плотности, но нормируемые компоненты-загрязнители (углеводороды, сероводород, гидросульфиды, сульфиды), характерные для промстоков в пробах отсутствуют, за исключением метанола.
Остальные наблюдательные скважины заполнены природными пластовыми водами контролируемых горизонтов.
Гидродинамический контроль позволяет проследить взаимосвязи пластов друг с другом в пределах полигона. Гидродинамические параметры - пластовые и устьевые давления, статические уровни подземных вод.
Гидродинамические возмущения, как следствие закачки промстоков, по сравнению с фоновыми значениями, отмечаются в верхнеюрском и апт-неокомском горизонтах подземного хранилища. По фактическим данным заметный прирост пластового давления, наметился с 2000 г. Установлено, что увеличение давления в верхнеюрском горизонте связано с ростом объемов закачки, причем в центральной части давление возросло на 1,31 МПа, а в скважине 116 расположенной в 2400 м от центра - 0,98 МПа.
На данный момент, гидродинамическое влияние от закачки промстоков ГПЗ в верхнеюрском горизонте при линейной зависимости распространяется на 11,6 км от скважины 113 (центральная часть полигона).
Расчет прироста пластового давления показывает, что при заполнении всего верхнеюрского горизонта промстоками пластовое давление (20,79 МПа) будет меньше гидроразрыва покрышки (27 МПа).
В апт-неокомском горизонте при небольших объемах закачки прирост пластового давления незначителен.
В остальных наблюдательных скважинах зафиксированы фоновые значения пластовых давлений, статических уровней, температур.
В 2010 году был опробован новый метод исследования нагнетательных скважин на нестационарных режимах фильтрации, т. е. на устье скважины проводится запись КВД с применением автоматизированного устьевого манометра-термометра, работающего в автономном режиме.
Он позволяет оперативно оценить текущее состояние призабойной зоны (степень кольмата-ции) и определить необходимость проведения на скважине конкретной технологической операции с целью увеличения приемистости. При снижении проницаемости по сравнению с фоновой (0,5 Д) до 0,1 Д необходимо проведение соляно-кислотной обработки без станка, а при снижении проницаемости на порядок (до 0,01 Д) - работы со станка с очисткой песчано-шламовых пробок.
Газохимический контроль направлен на изучение газонасыщенности водоносных горизонтов полигона, химического состава водорастворенных газов, оценивает локализацию промстоков в горизонтах подземного хранилища и их возможное воздействие на вышележащие горизонты, а также взаимодействие пластовых систем полигона в случае вертикальных перетоков.
По результатам газохимического контроля выявлены изменения в компонентном составе водорастворенного газа в верхнеюрском рабочем горизонте в пределах контура распространения промстоков.
До подхода промстоков (1999 год) скважина №118 характеризовалась фоновыми значениями газонасыщенности (150-200 см3/л) и состава газа (преобладание азота). После прохождения фронта промстоков газонасыщенность увеличилась до 500 см3/л, а в составе газа стал преобладать метан. Таким образом, газонасыщенность в скважине №118 за годы наблюдений колебалась от 200 до 840см3/л и колебался состав газа в зависимости от состава смеси «пластовая вода - промстоки».
В остальных наблюдательных скважинах сохраняются фоновые составы водорастворенных газов.
Геотермический контроль состояния пластов полигона проводится с целью оценки экологической безопасности его функционирования и прогноза распространения промстоков в недрах полигона. Пластовые и устьевые температуры фиксировались при проведении гидрогеологических исследований и при проведении ГИС (термометрия) в наблюдательных и нагнетательных скважинах. По данным ГИС в контуре нагнетательных скважин при современном темпе закачки промстоков наблюдается снижение температуры.
Геотермальные аномалии, по сравнению с фоновыми значениями, отмечаются не только в горизонтах подземного хранилища верхней юры и апт-неокома, в пределах площади распространения промстоков, но и по стволу нагнетательных скважин.
Выводы
1. В результате проведения мониторинга функционирования полигона захоронения промстоков ГПЗ установлено, что полигон выполняет свое функциональное назначение и экологически безопасен для окружающей среды, т. е. существующая технологическая схема и методы контроля эффективны.
2. Для увеличения приемистости нагнетательных скважин необходимо учитывать данные гидродинамических исследований.
3. Потеря гидродинамической связи скважина-пласт происходит, в большинстве случаев, как в эксплуатационной колонне (кольматация перфорационных отверстий), так и вблизи от нее. Эти выводы подтверждаются ежемесячной необходимостью проведения работ по интенсификации и восстановлению приемистости пласта на 2 - 3 нагнетательных скважинах. Основными приемами, позволяющими улучшить коллекторские свойства и гидродинамическую связь системы скважина-пласт, являлись очистка ствола скважины и интервала перфорации промывкой и закачкой небольших объемов (до 15 м3) соляной кислоты и ПАВ в пласт.
4. Емкостные возможности горизонтов по промысловым данным используются на 25%.
Для рационального использования емкостных возможностей полигона необходимо:
- провести работы по созданию совершенных по степени, характеру и методу вскрытия нагнетательных скважин, т. е. вскрыть перфорацией принимающие горизонты на всю эффективную мощность;
- проводить пакерную эксплуатацию скважин для заполнения промстоками нижней части верхнеюрского горизонта (пакер устанавливается в средней части горизонта), что позволит увеличить емкостные возможности горизонта в два раза;
- увеличить емкостные возможности полигона за счет доразведки резервных горизонтов.
Рациональное использование емкостных возможностей полигона, даже при увеличении объема закачки, позволит обеспечить долговременную и надежную эксплуатацию полигона.
24.01.2011
Сведения об авторе: Куклина Н.Г., инженер ИТЦ ООО «Газпром добыча Астрахань»
414000, г. Астрахань, ул. Ленина, 30, тел. (8512) 251779, e-mail: [email protected]
UDC 532.5.013.12:550.3:65.012.7:653.567
Kuklina N.G.
E-mail: [email protected]
EXPERIMENT OF THE FIELD RESEARCH IN FIRING RANGE OF THE LAND BURIAL INDUSTRIAL WASTERWATER OF GAS-TRANSFERING PLANT LLC «GASPROM DOBYCHA ASTRAKHAN»
The Organized analysis of the operation pressure wells.
The observations were conducted for condition of the underground ambience on pressure and observant wells of the Firing range when salvaging industrial wasterwater in layer, comprising of itself measurements steady-state level water in layer, actual depths of the bottom of the wells, pressures and temperature in wells.
The Studied tests of water being kept in layer and gas dissolved in water.
The Certain hydra-thermo-dynamic, hydra-chemical and gas-chemical parameters layer Firing range, is confirmed absence of the change hydra-dynamic and geo-chemical background of underground water in waterbearing horizon, liing above worker object.
Key words: underground disposal, industrial wasterwater, pressure and observant wells, water-bearing horizon mode.
