Способ эксплуатации подземного газохранилища

Изобретение относится к эксплуатации подземных хранилищ природного газа, созданных в водоносном пласте или в истощенных газовых пластах с активной краевой водой. Технический результат – повышение эффективности эксплуатации подземного газохранилища. Предлагается способ, заключающийся в циклическом режиме закачки природного газа через скважины в газосодержащий пласт и отборе газа из этих же скважин с предварительным созданием оторочки для снижения проникновения пластовой воды в газовую часть подземного газохранилища. Закачку газа в начальный период ведут путем закачки в скважины оторочки мелкодисперсной водогазовой смеси. Эту оторочку в последующем продвигают по пласту газом путем закачки в скважины газа. При этом применяют оторочку такой мелкодисперсной водогазовой смеси, что при закачке обеспечивают ее продвижение на отдаленные от нагнетательной скважины зоны пласта с ускоренным ее движением по кровле пласта и выравниванием фронта вытеснения по вертикальному разрезу газохранилища в зоне нагнетательной скважины. При снижении давления при эксплуатации газохранилища обеспечивают в подошвенной зоне пласта такое выделение и такой рост пузырьков в ней, что они блокируют движение воды в вышеотмеченной зоне пласта.

 

Предлагаемое изобретение относится к эксплуатации подземных хранилищ природного газа (ПХГ), созданных в водоносном пласте и в истощенных газовых пластах с активной краевой водой.

Эксплуатация ПХГ ведется в циклическом режиме - в летний период времени, как правило, ведется закачка газа в подземный природный резервуар, в осенне-зимний период максимального потребления газа промышленными предприятиями и коммунальным хозяйством происходит отбор газа из резервуара. В подземных хранилищах газа, созданных в водоносных пластах и в истощенных газовых пластах с активной краевой водой на определенном расстоянии от скважины по распространению пласта имеется водонасыщенная зона, контур которой при закачке газа перемещается от скважины на периферию, а при отборе газа из скважины, наоборот, стягивается к зоне отбора газа, то есть к скважине. Это приводит к двум негативным явлениям. Во время закачки газа происходит опережающее продвижение газа по наиболее проницаемым каналам и пропласткам пласта, что снижает коэффициент вытеснения воды газом, и, как следствие, уменьшает потенциальные объемы закачки газа при ограниченном максимальном значении давления закачки газа на устье скважин или в призабойной зоне пласта.

При отборе газа из скважин естественным образом снижается пластовое давление, начинается обратное движение к забою скважин не только закачанного газа, но и подошвенных или краевых пластовых вод. По наиболее проницаемым каналам и пропласткам пласта вода доходит до перфорационных отверстий скважины в призабойной зоне пласта и блокирует приток газа в скважину.

Обозначенная проблема существует на большинстве ПХГ, поэтому ее решение является актуальным для успешной и эффективной эксплуатации газохранилищ и магистральных газопроводов.

Известно изобретение «Способ создания и эксплуатации подземных хранилищ газа в истощенных нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождениях» (патент РФ №2377172, опубл. 27.12.2009, бюл. 36), по которому для сохранения производительности скважин по отбору газа из пласта в скважину предварительно закачивают смесь деэмульгатора и депрессатора, которые при движении газа по колонне лифтовых труб будут исключать образование водо-нефтяной эмульсии и отложений из асфальтенов, смол и парафинов. По изобретению не решаются вопросы повышения качества фильтрации газа в призабойной зоне пласта и в отдаленных зонах, близких к водонасыщенным участкам.

Известен способ создания подземного хранилища газа в водоносной геологической структуре (патент РФ на изобретение №2588500, опубл. 27.06.2016, бюл. 18), по которому в зоне газоводяного контакта на необходимых гипсометрических отметках искусственным путем создают оторочку в виде изолирующего экрана специального состава.

Недостатком способа является то, что способ требует организации контроля местоположения газоводяного контакта и базируется на применении определенных реагентов и компонентов для создания изолирующего экрана.

Создание такой экранирующей оторочки связано с выведением определенного количества эксплуатационных скважин из обычного режима эксплуатации закачки или отбора природного газа.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности эксплуатации подземного газохранилища путем увеличения объемов закачки и отбора природного газа за счет выравнивания фронта вытеснения воды газом и снижения фазовой проницаемости пласта по воде путем снижения скорости движения газа и воды по высокопроницаемым пропласткам и каналам.

Поставленная задача решается тем, что в способе эксплуатации подземного газохранилища, заключающемся в циклическом режиме закачки природного газа через скважины в газодержащий пласт и отборе газа из этих же скважин с предварительным созданием оторочки для снижения проникновения пластовой воды в газовую часть ПХГ, согласно изобретению для ПХГ в водоносном пласте и в истощенных газовых пластах с активной краевой водой закачку газа в начальный период ведут путем закачки в скважины оторочки мелкодисперсной водогазовой смеси (МВГС), которую в последующем продвигают по пласту газом путем закачки в скважины газа, с тем, чтобы в процессе закачки МВГС увеличить коэффициент охвата вытеснения пластовой воды газом, а при снижении давления в пласте в процессе отбора газа снизить вероятность продвижения воды к забою скважин благодаря блокировке высокопроницаемых каналов и пропластков пузырьками газа, выделяющимися из МВГС при снижении давления в пласте.

Закачка МВГС приведет к увеличению полноты вытеснения воды газом и росту коэффициента охвата вытеснения пластовой воды закачиваемым газом в отдаленных от скважины зоны с пониженным давлением благодаря большей газонасыщенности и меньшей фазовой проницаемости пласта по воде в зонах с оторочкой водогазовой смеси.

При снижении давления в пласте в процессе отбора газа из скважин выделяющийся из МВГС газ будет заполнять и блокировать высокопроницаемые пропластки и каналы пласта, тем самым снижать вероятность продвижения воды к забою скважин.

Рассмотрим более подробно механизм реализации предложенного способа эксплуатации ПХГ. Перед закачкой в пласт запланированного объема природного газа в скважины под давлением подают мелкодисперсную водогазовую смесь. Под высоким давлением в нижней части ствола скважины и в призабойной зоне пласта часть газа будет находиться в растворенном в воде состоянии, а часть - в мелкодисперсном с водой состоянии. Такое состояние и вид МВГС объясняется тем известным фактом, что растворимость углеводородных газов в воде примерно в 10 и более раз уступает растворимости углеводородных газов в нефти. Поэтому при одинаково высоких пластовых давлениях большая часть природного газа, состоящего из метана, будет находиться в мелкодисперсном с водой состоянии.

Мелкодисперсный водогазовый состав будет продвигаться на отдаленные от скважины зоны пласта благодаря существующему перепаду давления.

Известно, что давление в ПХГ в период закачки газа постепенно понижается от нагнетательной скважины к периферии пласта. На определенном расстоянии от нагнетательной скважины давление в пласте станет значительно ниже давления насыщения воды газом Рнас, это приведет к расширению пузырьков газа и к появлению дополнительного количества пузырьков газа в продвигаемой по пласту газом оторочке МВГС. Опережающее продвижение оторочки по высокопроницаемым каналам и пропласткам на большее удаление от скважины в область более низких пластовых давлений приведет к тому, что фильтрационное сопротивление для оторочки МВГС в высокопроницаемых каналах и пропластках по сравнению с низкопроницаемыми увеличится вследствие снижения фазовой проницаемости и для воды, и для пузырьков газа в высокопроницаемых каналах и пропластках из-за повышенного присутствия второй - газовой компоненты. Это явление приведет, в свою очередь, к продвижению закачиваемого за оторочкой МВГС газа в низкопроницаемые зоны пласта и выравниванию фронта продвижения газа, повышению охвата вытеснения пластовой воды газом. Движение оторочки МВГС и далее газа по пласту по данной схеме обеспечит закачку природного газа в больших объемах и с большими значениями коэффициента вытеснения воды газом, чем при закачке только газа при одном и том же устьевом или забойном давлении.

Процесс отбора газа из скважин приводит к снижению устьевого и забойного давления, вследствие чего давление снижается и по пласту ПХГ. В зоне расположения водогазовой смеси давление на момент закачки газа уже было значительно ниже Рнас, а при дальнейшем снижении давления в период откачки газа размеры пузырьков газа в расформированной оторочке МВГС станут еще большими, блокируя тем самым высокопроницаемые каналы и пропластки и препятствуя продвижению подошвенной или активных краевых вод пласта в сторону скважины. Положительным следствием рассмотренного явления будет то, что продвижение пластовой воды к скважине будет более равномерным без прорывов и обводнения перфорационных отверстий скважины в период отбора газа из хранилища. Это обеспечит выполнение плановых отборов газа из ПХГ при снижении устьевого и забойного давления до установленного уровня.

В отличие от аналога и прототипа для повышения эффективности эксплуатации подземного газохранилища по изобретению предложено в начальный период закачки газа в пласт подавать в скважины вместе с газом обычную воду в мелкодисперсном состоянии в виде МВГС для того, чтобы в различных термобарических условиях эта водогазовая смесь вела себя по-разному. При высоких значениях давления (период закачки газа в пласт) МВГС будет двигаться по пласту как вода с определенным количеством пузырьков газа малых размеров и значительным количеством газа в растворенном в воде состоянии (Рпласта незначительно меньше Рнас), но при снижении давления содержание газа в свободном состоянии станет превалирующим в МВГС (Рпласта значительно меньше Рнас), а пузырьки газа большего количества и размеров будут играть блокирующую роль для движения воды. По мнению авторов, это положение, зафиксированное в формуле изобретения, и является предметом новизны и существенного отличия от ранее известных технологий по повышению эффективности эксплуатации ПХГ.

Заявляемое изобретение должно повысить эффективность закачки природного газа в ПХГ, состоящего из пластов и пропластков с различной абсолютной проницаемостью. Саморегулирование состояния МВГС в зависимости от величины давления в зонах пласта разной удаленности от скважины и является, по мнению авторов, новизной и существенным отличием в режиме эксплуатации ПХГ. Положительный эффект будет проявляться и в ПХГ, состоящем из однородного по проницаемости пласта. В этом случае при закачке газа в водонасыщенный пласт будет наблюдаться его ускоренное движение по кровле пласта в виду плотностной разницы между природным газом и водой. Применение оторочки мелкодисперсной водогазовой смеси в ПХГ такого типа создаст положительный эффект блокировки движения газа по кровле пласта и выравниванию фронта вытеснения пластовой воды газом по вертикальному разрезу хранилища в зоне скважины в период закачки газа. Ввиду однородности пласта по проницаемости закачиваемая оторочка МВГС начнет проникать в пласт достаточно равномерно по высоте пласта от кровли до подошвы, поэтому при обратном процессе - при отборе газа также будет наблюдаться положительный эффект присутствия такой оторочки в пласте. При снижении давления в подошвенной зоне пласта будет иметь место выделение и рост размеров пузырьков газа в МВГС с последующей блокировкой движения воды в подошвенной зоне пласта и предупреждение преждевременного попадания пластовой воды в нижние перфорационные отверстия скважины.

Для подтверждения работоспособности заявляемой технологии приведем данные двух книг по добыче и хранению природного газа.

В первой книге авторов: Степанов Н.Г, Дубина Н.И., Васильев Ю.Н. «Влияние растворенного в пластовых водах газа на обводнение газовых залежей» (- М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. - 124 с.) в таблице 5 на стр. 46 приведены данные по растворимости природного газа в пластовых водах различной минерализации. Из этой таблицы наиболее значимой для изобретения является растворимость газа в воде, то есть газовый фактор при давлениях, сопоставимых с давлениями в ПХГ - это значения давления из таблицы: 9,8 и 19,6 МПа. При увеличении давления в газо-водяной системе в два раза с 9,8 МПа до 19,6 МПа растворимость газа в воде вырастает более чем в 1,5 раза, а именно: с величины 0,609 м33 до 0,934 м33. Обращаем внимание на обратное явление - при снижении давления с 19,6 МПа до 9,8 МПа из каждого кубометра воды выделяется примерно 325 литров свободного газа, которые в пластовых условиях и создают блокирующий эффект для продвижения пластовой воды по направлению к скважине при отборе газа из ПХГ.

Во второй книге авторов Лурье М.В., Дидковская А.С., Варчев Д.В., Яковлева Н.В. «Подземное хранение газа» (учебное пособие для вузов. - М.: Нефть и газ, 2004. - 172 с.) на стр. 132 и 133 сказано, что при закачке газа в пласты подземного газохранилища давление в пласте повысилось до 17,2 МПа, а при последующем отборе газа понизилось до 8,0 МПа.

Приведенная информация по двум источником свидетельствует о том, что в циклическом режиме эксплуатации ПХГ давление в пласте меняется в значительном диапазоне, меняется и газонасыщенность воды, и соответственно, ее способность содержать газ в растворенном состоянии или, наоборот, генерировать свободный газ при снижении давления в пласте при отборе газа из ПХГ.

Таким образом, достижение положительного эффекта от данного способа эксплуатации подземного газохранилища заключается в особенностях насыщения воды природным газом и в использовании этого явления в условиях пласта ПХГ с меняющимся давлением от скважины к периферии и от цикла закачки к циклу отбора газа из природного резервуара.

Способ эксплуатации подземного газохранилища, заключающийся в циклическом режиме закачки природного газа через скважины в газосодержащий пласт и отборе газа из этих же скважин с предварительным созданием оторочки для снижения проникновения пластовой воды в газовую часть подземного газохранилища, отличающийся тем, что закачку газа в начальный период ведут путем закачки в скважины оторочки мелкодисперсной водогазовой смеси, которую в последующем продвигают по пласту газом путем закачки в скважины газа, при этом применяют оторочку такой мелкодисперсной водогазовой смеси, что обеспечивают ее продвижение при закачке на отдаленные от нагнетательной скважины зоны пласта с ускоренным ее движением по кровле пласта и выравниванием фронта вытеснения по вертикальному разрезу газохранилища в зоне нагнетательной скважины, а при снижении давления при эксплуатации газохранилища обеспечивают в подошвенной зоне пласта такое выделение и такой рост пузырьков в ней, что они блокируют движение воды в вышеотмеченной зоне пласта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам и способам для регулирования охвата нефтяных пластов заводнением и ограничения притока прорывного газа или попутно добываемой воды, и может найти применение при разработке нефтяных залежей, разрабатываемых с поддержанием пластового давления путем закачки воды или других агентов (газов и воздуха).

Группа изобретений относится к области извлечения ресурсов из подземных резервуаров путем закачивания жидкостей и газов в эти резервуары. Технический результат – повышение эффективности извлечения ресурсов и надежности используемых систем.

Настоящее изобретение относится к частицам гидрогеля, включающим ингибитор газовых гидратов, и способу их применения в нефтедобыче. Гидрогелевый ингибитор газовых гидратов включает по меньшей мере одну частицу полимерного гидрогеля с содержанием гидрогеля от 50 до 100%, при этом содержимое гидрогеля включает ингибитор, выбранный из группы, состоящей из по меньшей мере одного термодинамического ингибитора гидратов, по меньшей мере одного кинетического ингибитора гидратов или их комбинации, при этом частицы полимерного гидрогеля имеют средний диаметр 10-2000 мкм.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к системам нефтепромыслового обустройства при разработке месторождений тяжёлой нефти и природного битума.
Изобретение относится к способам добычи трудноизвлекаемых запасов нефти газового конденсата. Способ газоциклической закачки жидкого диоксида углерода при сверхкритических условиях в нефтедобывающую скважину, включающий закачку двух оторочек до и после закачки диоксида углерода в добывающую скважину, закачку диоксида углерода с последующим периодом пропитки диоксидом углерода и инициированием добычи нефти из той же добывающей скважины при реализации газоциклической закачки диоксида углерода при сверхкритических условиях: при температуре более Ткрит=31,1°С и давлении более Ркрит=7,38 МПа, перед закачкой диоксида углерода в скважину закачивают первую оторочку углеводородного мицеллярного раствора в объеме 5-20 м3 на метр перфорации обрабатываемого коллектора; затем закачивают диоксид углерода при вышеуказанных условиях, и перед периодом пропитки закачивают вторую оторочку, содержащую углеводородный мицеллярный раствор и дополнительно регулятор фазовой проницаемости газа и пенообразователь, в объеме 5-20 м3 на метр перфорации обрабатываемого коллектора, после чего скважину закрывают на период пропитки с последующей добычей нефти из той же добывающей скважины, причем количество циклов закачки в указанной последовательности в добывающую скважину составляет не менее 1, при этом первая оторочка углеводородного мицеллярного раствора содержит по крайней мере одно из: мас.%, готовую смесь вторичных ациклических предельных и непредельных и ароматических углеводородов общей формулы С6-С18 или композицию «Дельта АСПГО», содержащую смесь вышеуказанных углеводородов, 70-80, и водорастворимое неионогенное поверхностно-активное вещество марки Неонол АФ9-12 20-30, а вторая оторочка содержит по крайней мере одно из: мас.%, готовую смесь вторичных ациклических предельных и непредельных и ароматических углеводородов общей формулы С6-С18 или композицию «Дельта АСПГО», содержащую смесь вышеуказанных углеводородов, 60-70, водорастворимое неионогенное поверхностно-активное вещество марки Неонол АФ9-12 10-20; регулятор фазовой проницаемости газа, по крайней мере один из маслорастворимых полимеров указанных марок: Реапон, Дипроксамин-157, FLO XL, Necadd-447, ТурбулентМастер 8010 5-10 и пенообразователь марки ПО-РЗФ (6%) 5-20.

Изобретения относятся к системам и способам для интенсификации или улучшения добычи нефти при применении смешивающегося растворителя. Способ интенсификации или улучшения добычи нефти, включающий закачивание смешивающейся нагнетаемой текучей среды через нагнетательную скважину в углеводородсодержащий пластовый резервуар, чтобы вытеснить углеводороды, где смешивающаяся нагнетаемая текучая среда содержит нефракционированную углеводородную смесь, являющуюся смешиваемой с углеводородами в углеводородсодержащем пластовом резервуаре, и представляет собой побочный продукт конденсирования и деметанизации углеводородных потоков, причем из потока углеводорода с температурами плавления ниже примерно 0 градусов по Фаренгейту (°F) (-18°C), и нефракционированная углеводородная смесь содержит по меньшей мере этан, пропан, бутан, изобутан, пентан и менее чем 1%, по объему жидкости, метана, закачивание текучей среды для регулирования подвижности через нагнетательную скважину в углеводородсодержащий пласт, чтобы сдерживать подвижность смешивающейся нагнетаемой текучей среды от нагнетательной скважины к эксплуатационной скважине, и получение вытесненных углеводородов через эксплуатационную скважину.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации нефтедобывающей скважины. Технический результат – повышение эффективности способа за счет его упрощения.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации нефтедобывающей скважины. Технический результат – повышение эффективности способа за счет его упрощения.

Изобретение относится к способу изоляции заколонных перетоков в скважине. Техническим результатом является снижение трудоемкости.

Группа изобретений относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использована, в частности, при механизированном способе добычи нефти для обработки скважинной жидкости акустическим воздействием.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к захоронению жидких стоков в геологической среде. Первоначально выполняют выделение в геологической среде областей, обладающих развитой системой открытых трещин, имеющих гидродинамическую проницаемость и наличие механизма нисходящей фильтрации флюидов.

Изобретение относится к сооружению и эксплуатации подземных резервуаров и хранилищ в отложениях каменной соли и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды от загрязняющих поверхностную гидросферу стоков с городских территорий. Обеспечивает повышение эффективности захоронения жидких отходов (стоков) в геологической депонирующей среде.

Изобретение относится газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для хранения природных и промышленных газов в растворимых породах, например отложениях каменной соли.

Изобретение относится к методам создания объекта подземного хранения природного газа в водоносных геологических структурах и, в частности, к физико-химическим методам управления движением газоводяного контакта (ГВК) при отборе газа из подземного хранилища газа в таких структурах.

Изобретение относится к газовой отрасли и может быть использовано при создании и эксплуатации подземных хранилищ газа (ГГХГ). Способ заканчивания и эксплуатации скважины ПХГ заключается в том, что осуществляют бурение до кровли продуктивного пласта, спуск и цементирование эксплуатационной колонны и бурение скважины в продуктивном пласте.

Изобретение относится к области газовой промышленности, в частности к объектам магистрального газопровода, и может быть использовано для сокращения потерь природного газа при эксплуатации узла сбора конденсата системы очистки технологического газа компрессорной станции.

Группа изобретений относится к системе и способу управления режимами эксплуатации подземного хранилища газа (ПХГ) в составе интегрированной автоматизированной системы управления технологическими процессами ПХГ и предназначена для поддержки персонала диспетчерской и геологической служб управления ПХГ при принятии оперативных решений по режимам эксплуатации ПХГ и его отдельных скважин.

Изобретение относится к подземным хранилищам сжиженного природного газа (СПГ), а именно к высоконадежным пожаро- и взрывобезопасным резервуарам, и может быть использовано для резервирования, хранения и выдачи СПГ потребителю, особенно, где недостаточно или вовсе отсутствует трубопроводный природный газ, а также для покрытия пикового потребления газа.

Изобретение относится к области подземного хранения газов и может быть использовано, преимущественно, для создания хранилищ гелия или водорода в отработанных выработках и карьерах.

Изобретение относится к эксплуатации подземных хранилищ природного газа, созданных в водоносном пласте или в истощенных газовых пластах с активной краевой водой. Технический результат – повышение эффективности эксплуатации подземного газохранилища. Предлагается способ, заключающийся в циклическом режиме закачки природного газа через скважины в газосодержащий пласт и отборе газа из этих же скважин с предварительным созданием оторочки для снижения проникновения пластовой воды в газовую часть подземного газохранилища. Закачку газа в начальный период ведут путем закачки в скважины оторочки мелкодисперсной водогазовой смеси. Эту оторочку в последующем продвигают по пласту газом путем закачки в скважины газа. При этом применяют оторочку такой мелкодисперсной водогазовой смеси, что при закачке обеспечивают ее продвижение на отдаленные от нагнетательной скважины зоны пласта с ускоренным ее движением по кровле пласта и выравниванием фронта вытеснения по вертикальному разрезу газохранилища в зоне нагнетательной скважины. При снижении давления при эксплуатации газохранилища обеспечивают в подошвенной зоне пласта такое выделение и такой рост пузырьков в ней, что они блокируют движение воды в вышеотмеченной зоне пласта.

Наверх