Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Подземное хранение газа (вопросы теории, практики и экономики) А. И. Ширковский. 1960- 4 Мб

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
4.43 Mб
Скачать

тельная погрешность в определении насыщенности в опытах вызвана, по-видимому, неодновременным измерением электро­ проводности по длине образца и большим изменением насыщен­ ности жидкостью (водой) порового пространства при прорыве

10 20 30 W 50 100 150

8

Рис.

16. Положение границы

раздела

газ — вода при

различных перепа­

 

 

 

дах давления.

 

 

 

 

 

 

а: 1

опытная при ДР = 0,1 am,

t = 1

ч.

32 м.; 2 — опытная при

t = 55 мин.; з —

теоретическая при др = 0,1 am,

Q = 43,7%

при х = 0,

t = 1

ч.

17

м.;

4 — теорети­

 

ческая при ДР == 0,1

am, Q = 50% при х = 0,

i

= 1

ч.

17

м.

б: 1 — ДР = 0,5 am, t = 2 мин;

2 — ДР = 0,28 am,

t = 5

мин;

з

— ДР=0,28 ат,

I = 8,5 мин.; 4 — ДР = 0,28 am,

t

12,5

мин.; 5 — &Р = 0,1

am,

t

= 19 мин.; в —

 

= 0,1 am, t - = 30

мин.;

7

— ДР = 0,1

am,

t

= 55

мин.

газа на выходе из образца; 3) па точность построения кривых

раздела по формуле (31) значительно влияет отношение

^'в

 

А'г

которое определялось приближенно, так как насыщенность жидко­ стью порового пространства при х = 0 из опытов неизвестна,

4 Заказ 1921.

49

Глава III

ЭКОНОМИКА ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ ГАЗА

1. ЭКОНОМИКА НЕКОТОРЫХ МЕТОДОВ СООРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ

Подземные хранилища газа в ловушках пластовых водонапор­ ных систем создаются двумя способами: а) в условиях упругого режима (без бурения специальных разгрузочных скважин); б) вы­

теснением воды через разгрузочные скважины на поверхность

земли [6].

Если мощность хранилища, темп (или время) его создания, объем буферного газа принять одинаковыми, то разница в капи­

тальных затратах будет следующая: в условиях упругого режима из-за большей величины давления в пласте при закачке газа требуется несколько большая мощность компрессорной станции,

но не нужны разгрузочные скважины, капитальные затраты

на сброс вытесненной из пласта воды.

При создании хранилища вытеснением воды на дневную поверхность через разгрузочные скважины для закачки газа в пласт потребуется компрессорная станция меньшей мощности,

но увеличатся капитальные затраты на бурение разгрузочных скважин, на сброс вытесненной пластовой воды.

Для сравнения капитальных затрат подсчитаем по формуле

II. А. Парного [30] то количество разгрузочных скважин, при котором почти полностью исключается влияние упругих свойств жидкости и пласта, т. е. почти вся вытесняемая из ловушки

в горизонтальную часть пласта жидкость попадает в разгру­ зочные скважины, а не уходит за контур стока (в остальную часть пласта в промежутках между разгрузочными скважинами).

Исходные данные возьмем из примера 2. Схема для расчета

приведена на

рис. 17.

 

 

 

 

 

 

=

/

\ /1

^

I 1 17 Л|{\П

/ Л1 \п I)

(

 

Лк

 

 

+ 1П |(х/

 

I, ~Ис~ш

 

 

 

« ^(Ро— Рк) In

(рс — Рк) In

 

 

 

где <р — относительная

утечка воды

через

контур

стока; при

п = 20, <р = 1,19, п = 30, <р = 1,12,

п = 40, ср — 1,086.

50

Из данных расчета следует, что при п — 40 эффект упругости

практически не сказывается. За контур стока будет уходить лишь 9% от количества вытесняемой из ловушки воды.

Подсчитаем капитальные за­

траты па сооружение компрес­ сорной станции и скважин при создании хранилища в условиях

упругого

режима.

Исходные

 

 

 

 

данные:

Qa = 106

м3/сутки;

 

 

 

 

t

= 370 суткам;

рпр

= 25

ата;

 

 

 

 

рв

= 87,5

ата; стоимость сква­

 

 

 

 

жин

Сп = 315000

руб.;

а =

 

 

 

 

= 2700 руб/л. с.;

Q0T = 370 х

 

 

 

 

X Ю6 м3; Л'3=0,0052 Ова 1g -^- +

 

 

 

 

+ пСп — 14 млн. руб.

Рпр

 

 

 

 

 

при

 

 

 

 

 

Капитальные

затраты

 

 

 

 

вытеснении жидкости газом че­

 

 

 

 

рез

разгрузочные

скважины

Рис. 17. Схема для расчета

числа

составят

при

п = 40

и

рв =

— 72,13 ата Къ — 25 млн.

руб.

разгрузочных

скважин.

 

йк — радиус контура пласта; рк — да­

 

Даже

из

сравнения

только

 

вление на

контуре йк; щ — радиус ок­

основных

капитальных

затрат

ружности,

на которой

расположены раз­

при

малом количестве

разгру­

грузочные скважины;

йс — радиус

сква­

зочных скважин (40)

видно, что

жины; Рс — давление на забое скважины;

йо — радиус контура нагнетания («укруп­

капитальные

затраты при вто­

ненной скважины»);

Ро — давление на

ром способе значительно

выше.

 

контуре нагнетания.

 

 

Создание подземных хранилищ газа путем вытеснения жид­

кости возможно только

при комплексной разработке нефтяных

(газовых, конденсатных) месторождений с поддержанием давле­

ния закачкой воды в пласт. Помимо этого, вытеснение жидкости на поверхность или в другие пласты можно применять и тогда, когда требуется резко сократить сроки создания хранилища.

2, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН, ОБЪЕМА БУФЕРНОГО ГАЗА И МОЩНОСТИ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ ПРИ СООРУЖЕНИИ ПОДЗЕМНОГО ХРАНИЛИЩА ХЭРШЕР

Вывод расчетных формул дан в работе [25]. Ниже при­ водится сравнение запланированных и рассчитанных по мето­ дике работы [25] результатов по подземному хранилищу Хэршер.

Исходные данные для расчета:

<?оТ = 2,55-1()9 м3; Qo = -^'g09- = 14,15-106 м3/сутки;

р„ = 50 ата; а — 333 долл!'л. с.; b

= 30 долл/л. с. год;

Сп —

= 47000 долл.; Сб = 8,2 долл/тыс. Л1Э;

/г = 0,07; /г = 0,15;

/з =

= 0,03; С = 17700 м3/сутки ат; А = 4250 м3/сутки ат2; L = 550 м;

fW

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h = 30 м; Ъ' = 16 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rc

= 0,13

м;

 

d =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 20 см;

К = 0,020;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ко

= 1,02;

pi

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 50

ата;

pt

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— 38 ата;

to = to

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,5

года.

 

за­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Капитальные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

траты в систему

ула­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вливания газа Кг =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1,5 млн. долл.;

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распределительную

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

систему — 7,5

 

млн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

долл.

Газ

отбирают

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при поддержании на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

забое постоянной ско­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рости

фильтрации;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фильтрация газа опи­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сывается

линейным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

законом;

So = 3 X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X 106 долл, в

год.

 

 

 

 

 

Рис.

18.

 

 

 

 

 

 

 

 

Построим

график

График

зависимости

п — f (га)

для подземного

 

зависимости п — f(ri)

 

 

 

хранилища Хэршер.

 

 

 

 

(рис. 18) по данным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вычислений,

приве­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

денных в табл. 22.

 

 

 

 

 

 

 

 

Данные вычислений

 

 

 

 

Таблица 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

рк,

ата

(Рн — РиУ,

Qo

2Q02

,

t

,

0,0052 Qobto

/(«)

 

 

 

ат.2

 

 

An2 + С2га3

 

 

+

2,3 ra Cra

 

 

30

 

28.6

 

 

457

 

 

50,82

 

 

 

 

0,411

 

105

 

40

 

21,9

 

 

790

 

 

21,96

 

 

 

 

0,325

 

257

 

50

 

17,95

 

 

1020

 

 

11,52

 

 

 

 

0,274

 

436

 

60

 

15.23

 

 

1205

 

 

6,817

 

 

 

 

0,24

 

 

647

 

70

 

13.3

 

 

1345

 

 

4,384

 

 

 

 

0,216

 

885

 

/(«)“- правая часть выражения.

 

 

0,0052 QobtQ \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Рн —Pk)2^/i t - .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

2,3 Cnn

)

 

 

 

 

 

 

 

2 Сп

 

 

 

 

/

Qo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

An2

1

C2n3

1

 

 

 

 

 

 

где

рк

_

/ <?о

,

<?о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ап

+

С2л2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п „

 

 

 

 

,, .

=

2,55 • 10е • 50 • 8,2 • 0,03

= 334.

 

 

 

 

В нашем

случае

/ (и)

 

2.47000.

 

 

 

 

 

 

52

Из графика (рис. 18) находим п = 44; рс = 18,2 ата,

рк=20,2 ата; £У=85,5-106 м3; (?б = 1,73-10® м3;

Q№ = 26,5 • 106 м3/сутки; А рг= 0 216- = 2,8 ат;

Дрф = 2 ат; число наблюдательных скважин ин = 4-4-6.

Капитальные затраты на сооружение хранилища

Ка = (44 + 6) 0,47 • 105 + 0,0052 • 14,15 • 1061g 50* 333 4-

4 -1,73: -~8’2- 4-9-10® = 2,35 • 106 4- И •

Ю6 4- 14,2 • 106 + 9 • 10е =

 

= 36,55 -106.

 

 

Капитальные затраты на строительство газопроводов

[201

25 -1,96 ■ 14,15 ■ 106

.

 

 

=

1,6-0,028-Юз

= 15’55 МЛН' Д0ЛЛ-

 

Всего капитальных затрат

36,55

4- 15,55 = 52,1 млн.

долл.

Самые высокие капитальные затраты при подземном хранении

газа не превышают 1 долл,

 

на 1000 фут3 хранящегося газа.

 

 

г,

 

v

 

 

150 • 106 ■ 28,3

а t/п

Долл.

 

 

В случае

Хэршера

—= 0'549 1000^3-

 

Годовые эксплуатационные расходы

 

 

 

S = 0,07 • 50 ■

0,47

• IO3

+ 0,0052 ■ 14,15 - 10«

(333lg2,80

X

X 0,15

4-

30

• 0,5

 

4- 30 • 0,5 lg2,80) 4-14,2

- 10« ■ 0,03 4-

4-15.55

-

10е -

0,06 4- 3 •

Ю6

= 0,164 • 106

+ 1,83 •

106 4- 0,426

х

х Ю6 + 0,934 . Ю6 4- 3 • Ю6 = 6,4 - 106.

 

 

 

Себестоимость

храпения

газа

 

 

 

Сх == 6,49'?Р

0’25

центов/м3 = 7

центов/1000 фут3.

 

 

 

^,00 * 1U

 

 

 

 

 

 

 

В табл. 23 сравниваются запланированные и расчетные пока­

затели по сооружению хранилища Хэршер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 23

 

 

 

Запроектированные

 

и расчетные

показатели по

 

сооружению подземного хранилища Хэршер (США)

 

 

Мощ­

Объем

Капи­

 

Число

ность

бу­

 

тальные

Показатели

компрес­

фер-

сква­

сорной

ного

затраты,

 

жин

станции,

газа,

млн.

 

 

л. с.

109 м*

долл.

 

 

 

Проектные . . .

50

32 000

1,70

50

Подсчитанные . .

50

32 900

1,73

52,1

Глава IV

ПОДЗЕМНОЕ ХРАНЕНИЕ ГАЗА В СССР

1. ПОДЗЕМНОЕ ХРАНЕНИЕ ГАЗА В РАЙОНЕ МОСКВЫ

Подземное хранилище газа для выравнивания сезонных коле­ баний газопотребления в Москве и городах Московской области намечается создать в коллекторах Калужского поднятия.

В разрезе пород Калужского поднятия по данным СГПК

Главгаза СССР можно выделить несколько коллекторов, которые, вероятно, могут рассматриваться как подходящие объекты для создания в пих подземных хранилищ газа.

Семилукские известняки (Д3)

Глубина залегания семилукских известняков 400—500 м, общая мощность 50 м. В тектоническом отношении они пред­ ставляют собой довольно крупное поднятие, имеющее форму треугольника. Вершина этого треугольника обращена к юго- юго-западу, основание вытянуто в направлении северо-запад —

юго-восток. По сторонам треугольника поднятие имеет следующие

углы падения: на юго-восток — 30 м па 1 км или 1°43'; на се­ веро-запад — 40 м на 1 км пли свыше 2°. Крутизна падения слоев в юго-западном направлении по мере удаления от свода уменьшается от 35 м на 1 км (2°) до 13 л па 1 км (около 1°). В сводовой части в виде осложнения на общем плане поднятия вырисовываются брахиантиклиналь и неглубокая впадина, рас­ положенная южнее первой. Купол приурочен к скв. 23-р. По структурной карте кровли известняков построен график зависи­ мости Q — Q(Z) (рис. 19). Семилукские известняки покрыты тол­ щей глин мощностью 50 м. В подошве семилукских известняков

залегает толща плотных, вторично доломитизированных извест­ няков мощностью 40 м.

Коллекторские свойства семилукского известняка специально

не изучались. По данным микрозондов, БКЗ лабораторией № 1 при кафедре промысловой геофизики в МИНХ и ГП определялась пористость известняков. Она колеблется от 12 до 18%. Изу­

чение электрокаротажных диаграмм показало, что наиболее проницаема верхняя часть известняков мощностью от 12 до 20 м.

Дизъюнктивные нарушения в верхнедевонских отложениях отсутствуют. Фациальных изменений в пласте известняка не наблюдается. Пласт хорошо прослеживается по всем скважинам,

пробуренным на Калужском поднятии. Для детального изучения коллекторских свойств известняков и покрывающей их толщи воронежских глин необходимы дополнительные исследования.

Для расчета технико-экономических показателей брались

следующие исходные данные: Qm = 800 • 106лг3; рн = 45 ата;

Рис.

19.

График зависимости Q = Q( Z)

для

 

 

 

 

семилукского известняка.

 

 

 

Сб= 70 руб/тыс.

at3; Сп

= 250000 руб.;

/г = 0,07;

 

/г = 0,15;

/з = 0,07; Qo — <2з

= 4,4

. 106 мэ/сутки; А= 4000 мэ/сутки ат2;

С = 8000 мэ/сутки

am;

t3 = to — 0,5 года;

L ---

450 м; а ='

= 2700 руб/л. с.;

b = 200 руб/л. с. год;

рг = 25 ата; pi = 35 ата;

Ко = 1,03.

 

 

 

приведенные

в

табл. 25.

В результате получены данные,

 

 

Пласт П (Д2 + Д3)

 

 

 

 

Песчаниковые

слои нижнещигровских

отложений

залегают

на глубине 595—620 м.

Пласт мощностью

25 м

представлен

мелкозернистым рыхлым песчаником с хорошими коллекторскими свойствами. Пористость пласта 22—30%, проницаемость 0,8— 3,8 дарси, амплитуда структуры 100 м. Углы наклона пласта П изменяются от 1 до 4°. Наиболее крутое — северо-восточное крыло (до 4°), наиболее пологое — южное крыло. Здесь углы

падения составляют 20 м на 1 км. В кровле пласта залегает глинистый пласт мощностью от 2 до 7 м. Ориентировочные расчеты показывают, что в этом объекте можно хранить до

300-106 м3.

55

Для расчета технико-экономических показателей принимались следующие исходные данные: Q0T = 180 . 106 ж3; Ри = 60 ата;

С$ — 75 руб/тыс. м3;

Сп — 300000 руб.;

/г = 0,07;

/2 = 0,15;

/» = 0,07;

to = to = 0,5 года; А = 10 000 м?/сутки ат2; С =

= 9850 м3/сутки am;

Qo = Q3 — 10е мя/сутки; а — 2700 руб/л. с.;

Яс — 0,1 м;

$ = 200 руб/л. с. год;

Рг = 25 ата; Pi = 35 ата;

Ко = 1,04.

 

 

 

 

 

В

результате расчетов получены данные, приведенные в

табл.

25.

 

разведочных

работах

необходимо

доказать

При дальнейших

распространение глинистой покрышки над создаваемой площадью газоносности, ее герметичность.

Гдовские песчаники

Гдовские песчаники образуют брахиантиклинальную складку,

вытянутую с северо-запада на юго-восток и имеющую крутой северо-восточный склон (рис. 20). В своей северной половине,

включая сводовую часть, она осложнена взбросовыми и сбросо­

выми разрывными нарушениями примерно широтного и северозападного простирания. По сбросовому разрывному нарушению,

проходящему через скв. 25, 15 и в районе скв. 22 и 16, бра-

хиантиклинальпая складка разбивается па две половины: север­ ную и южную.

Северная половина брахиантиклиналыюй складки является менее разведанной и более сложной по своему геологическому строению. Поэтому достоверно судить о строении этой части складки не представляется возможным. Блоки, на которые раз­ бита северная часть поднятия сбросовыми нарушениями, имеют крутизну крыльев 8—12°, взбросы характеризуются амплитудой

до 150—180 м.

Южная половина брахиантиклиналыюй складки является сравнительно более освещенной и менее сложной по своему гео­ логическому строению. Но и она в северо-восточной части ослож­ нена взбросовым нарушением, проходящим через скв. 10 и 23;

амплитуда его по

гдовскому горизонту кембрия не превышает

70 м. В этой части

складки взброс хотя и проходит через всю

глинистую толщу, перекрывающую гдовский песчаник кембрия,

но, по-видимому, не приводит пласт-коллектор к такому поло­ жению, при котором приподнятое крыло сброса располагалось бы выше пласта-покрышки.

В северной части брахиантиклиналыюй складки амплитуда взбросов (150—180 м) может привести к тому, что пласт-коллек­

тор поднятого крыла складки окажется выше пласта-покрышки и будет контактировать с проницаемыми породами нижней части среднедевонских отложений. В связи с этим герметичность раз­ рывных нарушений в северной половине Калужского поднятия

56

при прочих равных условиях будет менее вероятной, чем в южной.

Поэтому с точки зрения подземного хранения газа наибольший интерес представляет южная половина поднятия. Она по существу представляет собой моноклиналь, ограниченную на севере разрыв­ ным нарушением. Южная половина поднятия по стратоизогипсе

Рис. 20. Структурная схема по кровле гдовских песчаников. О — скважина;-------изогипсы; I — сброс; II — взбросы.

800 м имеет длину 7 км и ширину 1,5—2 км. Площадь ее 8—9 км2.

Наивысшая абсолютная отметка кровли гдовских песчаников

составляет 650 л (район скв. 15), наинизшая — 807,4 (скв;-14).

Таким образом, амплитуда залегания кровли песчаников в пре­ делах изогипсы 800 м составляет примерно 150 м.

Предполагают, что сброс, разделяющий Калужскую структуру

наполовину, является негерметичным. Действительно, наиболее высокие отметки гдовского горизонта кембрия в южной половине поднятия наблюдаются в районе скв. 15 и 24, а к западу происхо­

57

дит погружение. В северной же части от ограничивающего сброса отмечается подъем гдовского горизонта кембрия в запад­ ном направлении. Поэтому на западе площади есть место, где

гдовский горизонт кембрия южной части и тот же горизонт север­ ной части контактируют между собой и где возможен переток газа из южной, более погруженной части в северную, относительно более приподнятую. На высоте южной *черезполовины скв. 23 и 10 проходит взброс, герметичность которого также не доказана.

Гдовскпе слои представлены кварцево-полевошпатовыми пес­ чаниками, разнозернистыми, с хорошо окатанными зернами,

сцементированными глинисто-карбонатпым цементом. Цемент распределен в породе неравномерно. На электрокаротажных

диаграммах песчаник хорошо выделяется благодаря повышенному кажущемуся сопротивлению (до 400 ом м), совпадающему с отри­ цательной характеристикой ПС. В средней части песчаник со­ держит прослой алевритистой глины, разделяющей его на две

пачки. Мощность нижней песчаной пачки 3—5 м, глинистого прослоя от 1 до 4 м и верхней песчаной пачки 4—8 м. Общая мощность гдовского песчаника меняется от И до 14 м. Данные о коллекторских свойствах гдовских песчаников, полученные СГПК, приведены в табл. 24.

 

 

 

 

 

 

Таблица 24

Сводные результаты

исследования коллекторских свойств

 

 

гдовских песчаников

 

 

 

 

Пори­

Проницаемость,

Коэффи­

Коэффи­

Интервал

Мощ­

стость,

миллидарси

циент про­

по лабо­

по лабо­

по данным

дуктивно­

циент пьезо-

залегания

ность,

ратор­

сти,

проводно­

 

м

ным дан­

ратор­

испытаний

м3/сутки

сти,

 

 

ным, %

ным

скважин

ат

м3/сек

 

 

данным

 

 

 

 

 

 

 

858-871

13

20,5

545

2100

105

12,6

940—951

и

200

9,6

1,2

794—806

12

174

6,8

1,04

932-944

12

20,47

514

1198

68,0

7,0

900—909

9

90

3,0

0,54

1051—1063

12

80

0,38

816—828

12

39,7

341,7

1300'

7,5

803—815

12

226

10,5

1,4

811—826

15

20,16

78,47

805—815

12

780

36,3

4,7

864,5—879

14,5

23,62

63,5

871,5—886

14.5

18,21

1681

1120

63,0

6,8

920—932

12

23,22

3375

515

22,8

3,1

Из данных табл. 24 видно, что пористость гдовского песчаника составляет величину 20—23% и лишь в отдельных местах (скв. 20) достигает 40%.

Проницаемость по данным лабораторных исследований кернов

58

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ