Геолого-промысловые факторы формирования техногенных газовых залежей на разрабатываемых месторождениях и ПХГ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.12, кандидат геолого-минералогических наук Багманова, Светлана Владимировна

• Багманова, Светлана Владимировна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Багманова, Светлана Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

1 Обзор предшествующих работ и постановка научных направлений исследований.

2 Геолого-промысловые модели Карачаганакского НГКМ и Совхозного ПХГ в связи с образованием техногенных залежей газа.

2.1 Геологическая характеристика района исследований.

2.1.1 Стратиграфия.

2.1.2 Тектоника.

2.1.3 Гидрогеология.

2.1.4 Нефтегазоносность.

2.2 Геолого-промысловая модель Карачаганакского НГКМ в связи с образованием техногенных газовых залежей.

2.2.1 Общие сведения о Карачаганакском НГКМ.

2.2.2 Геологическое строение надпродуктивных отложений.

2.2.3 Гидрогеологические условия надпродуктивных отложений.

2.2.4 Техногенные предпосылки перетоков газа из залежи и геолого-промысловые факторы образования газовых залежей в надсолевой толще.

2.3 Геолого-промысловая модель Совхозного ПХГ.

2.3.1 Общие сведения о Совхозном ПХГ.

2.3.2 Характеристика залежи и покрышки.

2.3.3 Геологическое строение надпродуктивных отложений.

2.3.4 Выделение проницаемых пачек пластов-коллекторов.

2.3.5 Гидрогеологические условия надсолевых отложений.

2.3.6 Техногенные предпосылки перетоков газа из хранилища и геолого-промысловые факторы образования газовых залежей в надсолевой толще.

3 Методика диагностики, контроля и ликвидации техногенных газовых залежей на эксплуатируемых месторождениях и ПХГ

3.1 Основные принципы диагностики техногенных залежей, их ликвидации и контроля.

3.2 Разработка геолого-промысловой модели надпродуктивного разреза, адаптированной к условиям формирования техногенных газовых залежей.

3.3 Геолого-промысловые исследования.

3.4 Промыслово-геофизические исследования.

3.5 Бурение контрольно-разгрузочных скважин.

3.6 Гидрогеологические и газогидрохимические исследования.

3.7 Газохимическая съемка.

3.8 Трассерные исследования.

3.9 Глушение и ремонт выявленных негерметичных скважин с перетоками газа.

4 Анализ эксплуатации систем выявления, ликвидации и контроля техногенных газовых залежей.

4.1 Карачаганакское НТК.

4.2 Совхозное ПХГ.

5 Принципы использования моделей техногенных газовых залежей для решения теоретических вопросов формирования месторождений природного газа.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геолого-промысловые факторы формирования техногенных газовых залежей на разрабатываемых месторождениях и ПХГ»

Актуальность темы. Межпластовые перетоки газа при эксплуатации месторождений и подземных хранилищ газа (ПХГ) нередко сопровождаются образованием его скоплений на небольших глубинах, что создает угрозу аварийных ситуаций и неблагоприятных экологических последствий. С другой стороны, изучение геологических условий образования техногенных скоплений газа дает возможность получить новые данные, позволяющие уточнить особенности реализации природных процессов формирования газовых месторождений. Поэтому исследование геолого-промысловых факторов формирования техногенных газовых залежей является актуальной задачей.

Цель работы - создание геолого-промысловых моделей формирования техногенных газовых скоплений на эксплуатируемых месторождениях и ПХГ для разработки методики их выявления, ликвидации и контроля, а также для уточнения условий формирования природных газовых залежей.

Основные задачи исследований.

1. Анализ геологических условий образования техногенных скоплений газа на Карачаганакском нефтегазоконденсатном месторождении (НГКМ) и Совхозном ПХГ.

2. Анализ эффективности мероприятий по их выявлению и ликвидации.

3. Разработка методики выявления, ликвидации и контроля техногенных залежей.

4. Обоснование возможности использования данных по образованию техногенных скоплений газа для уточнения условий формирования газовых месторождений.

Научная новизна

На основе комплексного анализа геолого-геофизических и промыслово-технологических данных установлено, что вертикальная миграция газа из продуктивных пластов Карачаганакского НГКМ и Совхозного ПХГ через сульфатно-галогенную покрышку в надсолевой комплекс отложений происходит по дефектным скважинам. В надсолевых природных резервуарах имеет место латеральная струйная миграция газа с формированием техногенных скоплений в антиклинальных и неантиклинальных ловушках. Показано сходство условий формирования природных и техногенных газовых залежей, что открывает новые возможности использования Совхозного ПХГ в качестве геолаборатории для дальнейшего уточнения механизмов формирования и расформирования газовых залежей. С использованием установленных закономерностей разработана методика выявления и ликвидации техногенных газовых залежей на Карачаганакском НГКМ и Совхозном ПХГ.

Защищаемые положения

1. Геолого-промысловые модели формирования техногенных газовых залежей в надпродуктивных отложениях Карачаганакского НГКМ и Совхозного ПХГ.

2. Методика выявления, контроля и ликвидации техногенных газовых залежей на Совхозном ПХГ и Карачаганакском НГКМ.

3. Обоснование идентичности условий образования техногенных и природных скоплений газа, позволяющее использовать ПХГ в качестве геолаборатории для исследования различных аспектов формирования газовых месторождений.

Фактический материал и личный вклад автора. Исследования включают обработку, интерпретацию и анализ геологических, гидрогеологических, геофизических, промысловых и химико-аналитических материалов по надпродуктивным отложениям Карачаганакского месторождения и Совхозного ПХГ, составление геологических карт и построение геологических разрезов. Основой диссертации являются материалы исследований, выполненных лично автором, либо с его непосредственным участием при решении проблемы ликвидации S техногенной загазованности Совхозного ПХГ в период с 1998 г. по 2004 г. с использованием фондовых и литературных источников. Автором составлены разделы в трех научно-исследовательских отчетах по тематике диссертации и выполнен основной объем "Технологического проекта контроля водоносных горизонтов надпродуктивных отложений в процессе эксплуатации Совхозного ПХГ" (2002 г.).

Практическая значимость и реализация работы. С использованием рекомендаций автора, изложенных в "Технологическом проекте контроля водоносных горизонтов надпродуктивных отложений в процессе эксплуатации Совхозного ПХГ" (г. Оренбург, 2002 г.), осуществлена успешная дегазация надпродуктивных отложений Совхозного подземного хранилища газа, создана система опережающего контроля за возможным возникновением техногенных залежей газа.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практической конференции "Геолого-экономические перспективы расширения минерально-сырьевой базы Поволжского и Южного регионов Российской Федерации и пути их реализации в 2003-2010 г.г." (г. Саратов, 2002 г.), на научно-практической конференции студентов, аспирантов и научных работников "Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов" (г. Астрахань, 2002 г.), на пятой научно-практической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва, 2003 г.), на шестой международной конференции "Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. К созданию общей теории нефтегазоносности недр" (г. Москва, 2003 г.), на II Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и научных работников "Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии" (г. Астрахань, 2003 г.), на седьмом международном симпозиуме "Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное' строительство в сложных гидрогеологических условиях" (г. Белгород,

2003 г.), на IV международном рабочем совещании "Роль геодинамики в решении экологических проблем развития нефтегазового комплекса" (Санкт-Петербург, 2003 г.), на Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы геоэкологии Южного Урала" (г. Оренбург, 2003 г.), на II Всероссийской научно-практической конференции "Химическое загрязнение среды обитания и проблемы экологической реабилитации нарушенных экосистем" (г. Пенза, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 6 без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения общим объемом 152 стр. печатного текста. Она включает 10 таблиц и 30 рисунков. Список литературы содержит 65 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка горючих ископаемых», Багманова, Светлана Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Геолого-промысловые модели формирования вторичных газовых залежей техногенного происхождения в надпродуктивных отложениях Карачаганакского НГКМ и Совхозного ПХГ обладают как общностью, так и различием основных характеристик, дополняя в этом отношении друг друга. Общим является то, что наличие надежной сульфатно-галогенной покрышки иреньского горизонта над природной углеводородной залежью Карачаганакского НГКМ и продуктивным пластом Совхозного ПХГ исключает возможность естественного перетока газа в надсолевые отложения. Вертикальная миграция газа происходит через неисправные глубокие газовые скважины. В надсолевых отложениях латеральная миграция газа имеет струйный характер. Отсюда избирательность вскрытия газовой струи даже близко стоящими друг от друга скважинами, перехват отдельными скважинами потока газа, что приводит к прекращению газирования разгрузочных скважин, расположенных выше по восстанию загазованного пласта-коллектора. Встречая на пути своего движения старые заброшенные скважины или естественные дрены (овраги), техногенный газ разгружается через них на поверхность земли в виде газоводяных грифонов и газирующих родников. Пласты-коллекторы надсолевых отложений осложнены утолщениями и куполовидными поднятиями, которые улавливают газ. На участках выклинивания коллекторов образуются литологически экранированные залежи. Из-за разной мощности надсолевых отложений на Карачаганакском месторождении и Совхозном ПХГ существуют разные условия образования техногенных скоплений. На Карачаганакском месторождении, где мощность надсолевых отложений составляет 3500-4800 м, образовалось два этажа техногенной загазованности: нижний на глубине 800-1300 м и верхний на глубине от 300 м до поверхности земли. В нижнем этаже скапливался сероводородсодержащий газ с конденсатом, который подпитывал коллекторские пласты верхнего этажа. При этом конденсат выпадал в пласте и газ терял сероводород в результате его нейтрализации окислами железа, содержащимися в терригенных породах и подземных водах. На Совхозном ПХГ, где мощность надсолевых отложений всего 300-400 м, образовался один этаж техногенной загазованности, приуроченный, в основном, к песчаным пластам олигоцен-миоценового возраста на глубине 80-150 м, обладающим наилучшими коллекторскими свойствами и надежной глинистой покрышкой.

2. Методика выявления, последующей ликвидации и контроля вторичных газовых залежей техногенного происхождения на ПХГ типа Совхозное и месторождениях, аналогичных Карачаганакскому, включает следующий комплекс методов и исследований: геолого-гидрогеологическое изучение надпродуктивного разреза с выделением проницаемых и непроницаемых пачек, структурных форм, водоносных горизонтов и их природных характеристик; промыслово-геофизические и геолого-промысловые исследования эксплуатационных скважин для выявления источников утечек газа; бурение контрольно-разгрузочных скважин; гидрогеологические и газогидрохимические исследования в контрольно-разгрузочных скважинах; глушение и капитальный ремонт выявленных негерметичных скважин; трассерные методы; газохимическую съемку.

3. Геологически обоснованная система выявления, дренирования и контроля техногенных газовых залежей представляет собой единое геолого-технологическое мероприятие, направленное на обеспечение безопасности и охрану окружающей среды.

4. Геолого-промысловый анализ эксплуатации системы дренирования и контроля техногенных газовых залежей показал ее высокую эффективность, благодаря которой на Совхозном ПХГ активная загазованность была ликвидирована, а остаточные ее проявления взяты под контроль.

5. Разработанная геолого-промысловая модель формирования техногенных газовых залежей на Совхозном ПХГ и Карачаганакском месторождении применима для объяснения механизмов природного перераспределения углеводородов под воздействием дизъюнктивной тектоники. Моделью природных тектонических нарушений служат дефектные скважины, по которым происходят утечки (перетоки) газа из основной залежи в надпродуктивные отложения (вертикальная миграция). По проницаемым пластам надпродуктивных отложений газ движется избирательно по законам струйной миграции. Геолого-промысловая модель позволяет оценить многие параметры, такие как объем перетекающего газа, скорости вертикальной и латеральной миграции газа, время формирования и разрушения залежей и др.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Багманова, Светлана Владимировна, 2004 год

1. Агишев А.П. Межпластовые перетоки газа при разработке газовых месторождений. М., «Недра», 1966,204 с.

2. Амурский Г.И., Жабреев И.П., Соловьев Н.Н., Хуснутдинов Э.Б. Формирование Даулетабад-Донмезского газового месторождения (тектонодинамическая модель геологической основы разработки). «Советская геология», № 3,1984, с. 11-21.

3. Амурский Г.И., Жабреев И.П., Соловьев Н.Н., Хуснутдинов Э.Б. Динамика сероводородного заражения Даулетабад-Донмезского газового месторождения. «Советская геология», № 10,1984, с. 11-19.

4. Берето А .Я., Грачева О.Н., Лобанова А.Н., Сахипов Ф.А., Родин В.И. Оценка герметичности пласта-покрышки при создании ПХГ в нефтяных месторождениях. Сборник научных трудов «50 лет ВНИИГАЗУ 40 лет ПХГ», - М., ВГНИИГАЗ, 1998, с 47-53.

5. Бузинов С.Н., Раабен В.Н. Подземное хранение газа. Сборник трудов ВНИИГАЗа «Геология, разработка, транспорт, хранение и переобработка природного газа». М., ВНИИЭгазпром, 1973, № 5, с 66-74.

6. Бузинов С.Н., Парфенов В.И. Подземное хранение газа в России: современное состояние, проблемы и перспективы развития. Сборник научных трудов «50 лег ВНИИГАЗУ 40 лет ПХГ», - М., ВГНИИГАЗ, 1998, с 5-16.

7. Бузинов С.Н., Михайловский А.А., Соловьев А.Н., Парфенов В.И. Щелковское подземное хранилище газа: проблемы, решения и перспективы. Обзорная информация. Серия: «Транспорт и подземное хранение газа». -М., ООО «ИРЦ Газпром», 2003, 59 с.

8. Быков И.Н., Семенов О.Г., Солдаткин Г.И., Казаков П.Е. Результаты исследований работы Калужского подземного хранилища газа. «Газовая промышленность», № 1,1971, с. 20-22.

9. Быков И.Н., Солдаткин С.Г. Мероприятия по сокращению межпластовых перетоков при эксплуатации ПХГ. Сборник научных трудов «Проблемы подземного хранения газа в СССР». М., ВНИИГАЗ, 1982, с. 57-61.

10. Временный регламент проведения промыслово-геофизических исследований на действующих подземных хранилищах газа. М., ГГК «Газпром», ПО «Союзбургаз», 1990.

11. Гергедава Ш.К., Жардецкий А.В., Полоудин Г.А. Геолого-геофизический мониторинг ПХГ. Доклады на международной конференции по подземному хранению газа. Москва, Россия, 11-15 сентября 1995 г. Секция Р. Стендовые доклады. Часть 1. М., 1995, с. 42-48.

12. Горбачев В.Ф., Гриценко А.И., Ермаков В.И., Жабреев И.П., Козлов А.Л. Поиски и возможности разработки техногенных залежей. «Геология нефти и газа», 1984, № 7, с. 21-27.

13. Гусев ЭЛ., Сорокин А.П., Мясников Ю.А., Соколова Н.Д. Методы поиска и ликвидации последствий утечек газа из Осиповичского ПХГ в вышележащие горизонты. Сборник научных трудов «Проблемы подземного хранения газа в СССР». М„ ВНИИГАЗ, 1987, с. 14-21.

14. Егурцов Н.А., Овчинников В.П., Поваров И.А., Хан С.А. Опыт эксплуатации ПХГ в неоднородных коллекторах. Обзорная информация. М., ВНИИЭгазпром, 1991, 35 с.

15. Кан Е.К., Кузин A.M., Кирин А.И. Опыт форсированной разработки Совхозного газоконденсатного месторождения. Научно-технический обзор, серия «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений», М., ВНИИЭгазпром, 1975,49 с.

16. Киселев А.И., Сергеев А.В. Технологическое проектирование и опыт сооружения подземного хранилища газа Совхозное. Научно технический обзор. Серия: «Транспорт и хранение газа». -М., ВНИИЭгазпром, 1978,40 с.

17. Комплекс геофизических и гидрохимических исследований, методика поиска и условия производства работ по определению утечек газа в скважинах ПХГ (под редакцией Пантелеева Г.Ф.). М., Мингазпром, 1984, 88 с.

18. Правила разработки газовых и газоконденсатных месторождений, М., «Недра», 1971,104 с.

19. Правила создания и эксплуатации подземных хранилищ газа в пористых пластах.- М.: ВНИИГАЗ, 1994, 40 с.

20. Регламент контроля и наблюдений за созданием и эксплуатацией подземных хранилищ газа в пористых пластах. -М.: ВНИИГАЗ, 1992,21 с.

21. Севастьянов О.М., Захарова Е.Е. Техногенные газовые залежи. Тезисы докладов II международного симпозиума «Нетрадиционные источники углеводородного сырья и проблемы его освоения» 23-27 июня 1997 г Санкт-Петербург, 1997, с. 158-159.

22. Семенович В.В., Максимов С.П., Панкина Р.Г., Мехтиева B.JI., Гуриева С.М. Генезис сероводорода Даулетабад-Донмезского газового месторождения. «Геология нефти и газа», № 6,1983, с. 32-37.

23. Семенов О.Г., Солдаткин Г.И. Опыт обнаружения и ликвидации межпластовых перетоков газа при создании и эксплуатации газохранилищ в водоносных пластах. Научно-технический обзор, серия «Транспорт и хранение газа». М., ВНИИЭгазпром, 1974, 53 с.

24. Семенов. О.Г. Применение гидрогеологических методов исследований при создании и эксплуатации подземных хранилищ газа. Обзорнаяинформация, серия: «Транспорт и хранение газа». М., ВНИИЭгазпром, 1979, вып. 5, 37 с.

25. Снегирев Н.П. Заколонные газопроявления при проводке скважин на подземных хранилищах газа. Информационный сборник. Серия: «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений» М., ВНИИЭгазпром, 1970, № 5, с 26-31.

26. Солдаткин Г.И., Боткилин А.И. Новые методы предотвращения утечек газа из подземных хранилищ (зарубежный опыт). Тематический научно-технический обзор. Серия: «Транспорт и подземное хранение газа» -М., ВНИИЭгазпром, 1972,39 с.

27. Солдаткин С.Г., Хаецкий Ю.Б. Анализ результатов поиска причин перетока газа на ПХГ. Экспресс-информация, серия «Транспорт и подземное хранение газа», М., ВНИИЭгазпром, 1987, с. 19-22.

28. Солдаткин С.Г. Методы контроля герметичности и эксплуатации подземных хранилищ с наличием перетока газа. Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук. ВНИИГАЗ, М., 1999,197 с.

29. Солдаткин С.Г. Методы контроля герметичности и эксплуатации подземных хранилищ газа. Обзорная информация. Серия: «Транспорт и подземное хранение газа». М., ООО «ИРЦ Газпром», 2000, 37 с.