CC BY
36
УДК 550.834
Н.А.ПОЗНЯКОВА, аспирантка, natopel@mail ru
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет)
N.A.POZNYAKOVA, post-graduate student, natopel@mail. ru
Saint Petersburg State Mining Institute (Technical University)
ВЫЯВЛЕНИЕ ЗОН ВОЗМОЖНОЙ УТЕЧКИ ГАЗА ИЗ ПЛАСТА-КОЛЛЕКТОРА МЕТОДОМ МЕЖСКВАЖИННОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ
Рассмотрены возможности метода межскважинной сейсмоакустической томографии для изучения герметичности покрышки пласта-коллектора подземного хранилища газа (ПХГ), созданного в водоносном горизонте, исследовании межскважинного пространства для определения зон возможной миграции и накопления газа за пределами ловушки. Обоснована система наблюдений, используемая при проведении межскважинной сейсмической томографии, приведен пример выявления зон миграции и накопления газа за пределами пласта-коллектора. Определены перспективы применения данного метода на ПХГ в режиме мониторинга.
Ключевые слова: подземное хранилище газа (ПХГ), межскважинная сейсмическая томография, мониторинг ПХГ, пласт-коллектор ПХГ, миграция газа, зона накопления газа.
DEFINITION AREAS OF POSSIBLE MIGRATION GAS FROMTHE RESERVOIR BY CROSS-HOLE SEISMIC TOMOGRAPHY METHOD
Possibilities of cross-hole a seismoacoustic tomography method for studying tightness a tire-cover of a reservoir underground storehouse of gas (USG), created in water-bearing horizon! Research cross-hole spaces for definition zones possible migration and accumulation gas outside of a trap are considered. The system of supervision used at carrying out cross-hole seismoacoustic tomography is proved, the example of revealing zones migration and accumulation gas outside from reservoir is resulted. Prospects application the given method on USG in a monitoring mode are defined.
Keywords: underground storehouse of gas (USG), cross-hole a seismoacoustic tomography, monitoring mode, reservoir USG, migration gas, zones of accumulation gas.
В последние годы интерес к межскважинной сейсмической томографии возрастает в связи с тем, что этот метод позволяет получить изображение изучаемой среды с хорошей разрешающей способностью. Использование данного метода при исследовании строения горного массива позволяет изучить пространство достоверно и детально.
С целью достижения наибольшей густоты линий просвечивания, более полного по угловым координатам их покрытия исследуемой области (одно из важных критериев качества решения томографической за-
дачи) была использована встречная веерная система наблюдений (рис.1). Практически данная система реализуется последовательным перемещением приемного зонда (пункт приема, ПП) вдоль всего исследуемого интервала глубин с заданным шагом (шаг приема) при фиксированном положении источника упругих колебаний (пункт возбуждения, ПВ). Такие наблюдения повторялись для различных положений фиксированного источника по глубине скважины (Нз), который перемещался по стволу скважин с выбранным шагом возбуждения. При смене
скважин возбуждения и приема технологический цикл повторялся. В результате получалась серия вертикальных волновых полей, соответствующая сетке лучей, равномерно
покрывающей исследуемое межскважинное
*
пространство.
Данная система позволяет достичь наибольшей густоты лучей сейсмопросвечива-ния, что определяет возможность адекватного изучения среды как в субгоризонтальном, так и в субвертикальном направлениях.
При проведении метода межскважинной сейсмоакустической томографии используется следующая аппаратура:
- источник импульсов - ИСС - 2/3.2, разработанная в ООО НПЦ «Геомир», мощность излучения - 1-2 кДж, частотный спектр - 0,1 Гц - 10 кГц;
- приемная аппаратура - АМЦ-ВСП 348, разработанная ОАО «ВНИИГИС» и ООО НПФ «Гитас».
Данная аппаратура позволяет работать в скважинах, удаленных друг от друга на расстояние более 500м и до глубин 1000 м, что позволяет применять ее при проведении работ на ПХГ.
Метод межскважинной сейсмотомогра-фии основан на изучении упругих характеристик горных пород в пространстве между скважинами и связи их с геологическими и физическими особенностями среды путем сейсмического «просвечивания» и последующей томографической обработкой и интерпретацией. Особенностью метода является повышение разрешающей способности за счет перенесения точек возбуждения и приема упругих колебаний во внутреннюю часть среды, повышения энергии и расширение частотного диапазона возбуждаемых и регистрируемых сейсмических волн (до 1-2 кГц), непосредственного приближения к объектам исследований.
Данная технология на основе метода сейсмотомографии была успешно применена
* Зубарев А.П. Комплексный геофизический и геохимический контроль при эксплуатации подземных газохранилищ / А.П.Зубарев, В.Н.Шулейкин. М.: Недра, 2009. 264 с.
Zubarev A.P. Common geophysical and geochemical control during exploitation underground gas storage / A.P.Zubarev, V.N.Shuleikin. Moscow: Nedra, 2009. 264 p.
Д
приемник
источник
скважина
траектория луча
горный массив
Рис. 1. Система наблюдений, применяемаяпри проведении работ методом межскважинной сейсмической томографии
для изучения строения массива горных пород в межскважинном пространстве на одном из ПХГ России с целью выявления причин и путей миграции газа из пласта-коллектора, а также определения мест наибольшего скопления газа.
Методика и технология обработки и интерпретация. Томографическая обработка проходит в два этапа: считывание годографов сейсмических волн, построение томографического разреза, путем решения обратной задачи.
Считывание годографов можно проводить разными способами: в ручную и в полуавтоматическом режиме, используя подпрограмму ХТото^М2.0 DPU. После считывания годографов формируется входной файл для программы томографической обработки, который содержит информацию о считанных волнах. Далее происходит многократное решение обратной задачи с целью расчета томографического разреза по наблюденным годографам.
Как показывают многочисленные исследования, скорость упругих колебаний в гор-
63
Санкт-Петербург. 2011
Рис.2. Сейсмотомографический разрез межскважинного пространства ПХГ
ных породах существенно зависит от их пористости, трещиноватости и в значительной степени от свойств флюида, заполняющего поры и трещины. Относительно резкое отличие значений скорости продольной волны Ур наблюдается в породах, поры которых заполнены газонасыщенным флюидом. Даже при небольшом количестве (около 5%) газа в порах породы упругие свойства флюида (сжимаемость) будут определяться высокой сжимаемостью газа, что приводит к уменьшению значений Ур в газонасыщенных участках пород.
На рис.2 представлен сейсмотомографи-ческий разрез межскважинного пространства подземного хранилища газа.
Газонасыщенность пород в изучаемом массиве пород должна проявляться по кинематическим признакам (уменьшению значений Ур) на результатах томографической обработки.
Как видно из рис.2 пласт-коллектор подземного хранилища газа располагается на глубине 650 м. В приповерхностной части выделяются зоны пониженных скоростей, приуроченные к скоплениям газа за пределами ловушки. Нахождение газа в такой непосредственной близости от поверхности является потенциально опасным для экологии, поэтому своевременное его определение позволяет предотвратить возможный ущерб экологии путем разгрузки этих горизонтов горизонтально-направленными скважинами .
* Бобровский С.А. Газовые сети и газохранилища/ С.А.Бобровский, Е.И.Яковлев. М.: Недра, 1980. 174 с. Bobrovskij S.A., Jakovlev E.I. Network of gas and a gasholder. Moscow: Nedra, 1980. 174 р.
