12.7. Подземное хранение газа в водоносных пластах

Если у крупного потребителя существует необходимость в снаб­жении газом со значительной сезонной неравномерностью, при отсутствии поблизости истощенных газовых и нефтяных место­рождений рассматривают возможности создания подземных хра­нилищ газа в водоносных пластах.

Необходимыми условиями создания хранилищ такого типа яв­ляются достаточные проницаемость, пористость, толщина и уп-ругоемкость пласта, который должен быть перекрыт плотными породами, не допускающими проникновения газа в вышележа­щие отложения. Необходимо также иметь в пласте ловушку, т. е. такие геологические условия, при которых газовый пузырь, под­пираемый водой, может находиться в пласте в устойчивом состо­янии неограниченно длительное время.

Процесс хранения газа в водоносном пласте состоит в том, что в пласт, обладающий такими свойствами, через скважины, рас­положенные на своде поднятия, нагнетается газ. Давление при этом поддерживают на уровне выше пластового. Газ проникает в поры коллектора и оттесняет из них воду, подпираемый водой газ занимает верхнюю часть ловушки. При снижении давления в сква­жине газ поступает на поверхность.

Хранилище заполняют газом несколько лет, поэтому целесо­образно начинать его эксплуатацию до вывода на циклический режим работы, закачивая каждый сезон несколько больший объем газа, чем тот, который отбирается.

Расчеты и практика показывают, что самая выгодная глубина пласта для создания хранилища газа находится в пределах 500— 600 м. В слишком глубоких хранилищах приходится поддерживать высокое давление, что увеличивает расходы на сооружение и экс­плуатацию компрессорной станции. При малой глубине ловушки ее емкость по газу небольшая, так как хранилище при этом харак­теризуется низким давлением. Кроме того, низкое давление не позволяет применять при заполнении пласта газом больших реп­рессий. При этом срок создания хранилища значительно увеличи­вается.

При проектировании хранилища газа в водоносном пласте ана­лизируют возможность перетоков газа через кровлю хранилища, по каналам в цементном камне за колонной скважин, тектони­ческие нарушения горных пород и другие возможные пути мигра­ции. Поэтому в процессе разведки и опытной закачки газа специ­алистам необходимо:

убедиться в герметичности кровли ловушки в водоносном пласте;

рассчитать коэффициент проницаемости водонасыщенного коллектора;

■ определить остаточную водонасыщенность при вытеснении воды газом;

измерить или рассчитать объемную газонасыщенность обвод­ненной зоны при отборе газа;

определить продуктивные характеристики добывающих скважин;

изучить прочность газонасыщенного коллектора и разрабо­тать мероприятия по укреплению призабойных зон скважин.

Для определения герметичности кровли ловушки в водонос­ном пласте проводят следующие мероприятия. До начала закач-

ки газа в ловушку при помощи пьезометров измеряют положе­ние статических уровней жидкости в скважинах, вскрывших выб­ранный объект для закачки газа, а также среднюю плотность жидкости в них. В случае если разница в приведенных к одной и той же плоскости отсчета напорах жидкости значительно превы­шает погрешности в замерах уровней и плотностей, можно по­лагать, что пласты между собой не сообщаются. Этот вывод под­тверждается также тем, что состав солей, их массовое содержа­ние в единице объема жидкости и состав растворенного в воде газа различны. Если приведенные к одной и той же плоскости отсчета давления солевой и газовый составы одинаковы, есть основания полагать, что эти пласты сообщаются между собой и кровля негерметична.

Наиболее точные сведения о герметичности покрышки можно получить при закачке газообразного агента в пласт (воздуха, при­родного газа из ближайшей залежи или газопровода). Для закачки воздуха в пласт используют передвижные компрессорные агрега­ты. К преимуществам этого метода относится то, что при его осу­ществлении определяют герметичность кровли по газу, а депрес­сия и репрессия могут быть существенно больше, чем при откач­ках и закачках жидкости. Вследствие большого различия в вязкос-тях и плотностях газа и воды закачиваемый газ будет насыщать пласт небольшой толщины и распространяться на значительное расстояние по площади. При этом можно уменьшить число на­блюдательных скважин для определения герметичности покрыш­ки, а также сократить время для проведения исследования.