Стадии и виды геолого-гидрогеологических исследований (Газпром)

Стадии и виды геолого-гидрогеологических исследований (Газпром)

Строительство СПЗЖ проводят в четыре стадии: а) предварительная оценка;

б) поисковые работы;

в) предварительная разведка; г) детальная разведка.

Если СПЗЖ сооружают на месторождении УВ, когда уже получены достаточные сведения о геологическом строении территории, то целевые геолого-гидрогеологические исследования начинают с этапов в) или г). При этом параллельно с разведкой залежи или ее опытно-промышленной эксплуатацией необходимо проводить геолого-гидрогеологические и санитарно-гигиенические исследования в необходимом и достаточном объеме.

Геолого-гидрогеологические исследования проводятся по направлениям:

а) геолого-промысловые, связанные с изучением скважин и поглощающего горизонта; б) лабораторные физико-химические и опытно-экспериментальные по изучению

жидкостей и твердых пород (коллекторы, покрышки).
1. Геолого-промысловые исследования
  1. В процессе разведки в бурящихся скважинах отбирают шлам с глубинной привязкой. По результатам исследования шлама и каротажа выбирают интервалы отбора керновых образцов коллекторов и покрышек в других скважинах для последующего изучения.
    
    Одновременно отбирают образцы бурового раствора и других используемых при бурении технологических жидкостей и добавок.
  2. После вскрытия поглощающего горизонта в обсаженной колонне и перевода скважины на пластовую воду 2–3-кратной откачкой ее объема до стабилизации минерализации и солевого состава проводят полный комплекс гидрогеологических исследований по методике [34], включающий:
    
    а) прослеживание уровня до статического (или снятия КВД глубинным манометром); б) не менее чем трехкратный отбор воды и водорастворенного газа глубинным пробо-
    
    отборником;
    
    в) замер температуры по стволу скважины;
    
    г) определение рН, гидрокарбонат-иона; наличия и содержания сероводорода (проводят непосредственно на скважине по методике [35] );
    
    д) отбор и специальную консервацию проб воды для определения железа, микрокомпонентов, нефтепродуктов, органических соединений;
    
    е) откачки и закачки жидкости по стандартным методикам [36, 37].
    
    Исследования методом откачки необходимо проводить на последних этапах перевода скважины на пластовую воду. При этом целесообразно осваивать одновременно две скважины, чтобы отобранную воду из одной скважины закачивать в другую при условии отсутствия у последней признаков реагирования после откачки из первой одного объема жидкости.
  3. Если испытуемый интервал в соответствии с проектом освоения подлежит перекрытию цементным мостом в связи с переводом скважины на вышележащий объект, то необходимо провести опытные закачки для определения совместимости пресной воды с пластовой (по методике руководства [38]).
    
    5.2 Лабораторные физико-химические исследования
    
    5.2.1 Комплекс исследований направлен на решение ключевых проблем в технологии захоронения жидких отходов производства в глубоких земных слоях. Он должен включать:
Методы гидродинамических исследований нагнетательных скважин

Задачей гидродинамических исследований является получение данных, характеризующих фильтрационные параметры нагнетательных скважин и поглощающего пласта.

Для этих целей используют следующие методы:

При данном дебите закачки (откачки) создают установившийся режим фильтрации жидкости в пласте, который фиксируется по стабилизации устьевого давления и удерживается в течение двух-трех часов (в зависимости от дебита).

В условиях гидравлической связи поглощающего горизонта с газовой залежью эксплуатационные скважины, расположенные в радиусе одного километра от нагнетательных, должны иметь стабильный режим работы в течение двух-трех дней до начала исследований и во время их проведения.

Устанавливают лубрикатор и до верхних дыр перфорации скважины спускают манометр, регистрирующий давление и температуру. Закачку проводят в межтрубное пространство при закрытой задвижке на трубопроводе к НКТ. С помощью образцовых манометров, установленных на НКТ и затрубье, контролируют процесс стабилизации режима закачки.

Прекращают закачку, направив поток закачиваемой жидкости в байпассную линию, и выдерживают манометр в скважине до полного восстановления забойного давления, которое определяют по показаниям дисплея в аппаратной или по результатам замера уровня.

Результаты замеров заносят в таблицу 6.1, по данным которой строят график изменения давления во времени (в соответствии с рисунком 6.1) в координатах Рlgt, где Р – депрессия (репрессия) на пласт, кгс/см2; t – время замера, с.

Таблица 6.1

Для обработки результатов необходимо иметь следующие данные:

дебит скважины Q;
забойное давление скважины Рз;

эф
эффективная мощность h ;
пористость m;
вязкость жидкости ;

коэффициенты сжимаемости закачиваемой жидкости и поглощающего пласта ж и п.

СТО Газпром 18-2005

Рисунок 6.1 – Кривая восстановления забойного давления

Обработку результатов исследований для получения фильтрационных параметров проводят по методике, изложенной в [36, 37, 38].

При исследовании нагнетательных скважин для регистрации изменения давления можно использовать как глубинные, так и образцовые (устьевые) манометры в сочетании с уровнемером.

Метод установившихся отборов (закачек)
1. Метод установившихся отборов – способ определения фильтрационных параметров поглощающего горизонта, основанный на отборах (закачках) жидкости в условиях постоянных (установившихся) дебитов.
  
  Способ реализуется на данных наблюдений за взаимосвязью между дебитом скважины и давлением на забое при установившемся режиме.
2. Технология исследований.
  
  Режимы закачек создают насосным агрегатом путем ступенчатого повышения расхода жидкости на 25–30 % на каждом режиме (при прямом ходе) и снижении на такие же величины (при обратном).
  
  Жидкость подают в межтрубное пространство, а на НКТ устанавливают образцовый манометр. Данные замеров давлений при установившихся режимах закачки заносят в таблицу 6.2.
  
  Таблица 6.2
  
  По данным таблицы строят индикаторную кривую в координатах Р Q (рисунок 6.2), на основе которой определяют коэффициент продуктивности, гидропроводность и проницаемость поглощающего горизонта по методикам, описанным в [36, 37, 39].
  
  Критерием достоверности проведенных исследований является совпадение кривых, полученных при увеличении отборов (прямой ход) и снижении отборов (обратный ход) (не более чем 10 % различие коэффициента приемистости в любой точке кривых).
  
  Рисунок 6.2 – Индикаторная диаграмма
Метод гидропрослушивания
1. Метод гидропрослушивания – способ определения фильтрационных параметров с помощью регистрации реагирующей скважиной импульсов давления, создаваемых возмущающей скважиной.
  
  Одновременно в возбуждающей скважине можно проводить исследования методом восстановления забойного давления.
2. Технология исследований.

В качестве возмущающей и реагирующей скважин могут служить любые скважины, вскрывающие поглощающий горизонт, отстоящие друг от друга не далее трех расстояний проектного подземного растекания жидких отходов производства за период эксплуатации полигона.

Если в качестве реагирующей выбрана поглощающая скважина, длительное время простаивавшая, то перед исследованием необходимо проверить ее сообщаемость с поглощающим горизонтом. Для этих целей в ней необходимо провести откачку или закачку и проследить восстановление уровня. Контрольным показателем ее состояния является восстановление уровня воды до первоначального в течение суток. В противном случае в ней необходимо провести работы по восстановлению приемистости (сообщаемости).

Одновременно следует вести замеры в контрольных скважинах (а при их отсутствии – в ближайшей наиболее глубокой эксплуатационной скважине).

Если СПЗЖ сооружается на разрабатываемом месторождении, то за несколько дней до исследования в реагирующей скважине снимают “фон” падения пластового давления. В это время эксплуатационные газовые скважины, расположенные в зоне возможного реагирования, должны работать с постоянным режимом до начала гидропрослушивания.

На реагирующей скважине устанавливают прибор регистрации давления (уровня) и проводят закачку (откачку), фиксируя время ее начала. В реагирующей скважине фиксируют время начала изменения давления (уровня) и прослеживают его дальнейшее изменение.

Если изменения давления (уровня) не произошло примерно в течение трех расчетных периодов времени, то исследования следует прекратить и зафиксировать отсутствие гидравлической связи скважин.

Изменение давления (уровня) регистрируют при помощи высокоточной аппаратуры – пьезографов, дифманометров и уровнемеров, у которых предел чувствительности не менее 2 % от общего (конечного) изменения давления, замеренного при данном гидропрослушивании.

Полученные результаты замеров заносятся в таблицу 6.3; строится индикаторная кривая (в соответствии с рисунком 6.2), по которой рассчитываются гидродинамические параметры поглощающего горизонта.

Таблица 6.3 – Изменение давления в реагирующей скважине при гидропрослушивании

Расчет фильтрационных параметров проводится по методике [36, 37, 39]. Приращение показаний манометра в реагирующей скважине, близкие, к нулю, явля-

ются показателем приближения к границе гидравлического влияния возмущающей скважины при данном режиме закачки. Более точное положение этой границы определяют экстраполяцией (рисунок 6.3).

Перечень и сведения об особенностях состава жидких отходов производства в ОАО “Газпром”
1. Жидкие отходы образуются в результате производственной деятельности организаций, связанных с добычей, переработкой и транспортировкой газа (конденсата), и жизнедеятельности персонала.
2. Жидкие отходы производства формируются из четырех источников, соответствующих различным технологическим потокам:

попутные воды;
производственные сточные воды;
дождевые стоки;
бытовые сточные воды.

Попутные воды поступают вместе с добываемым газом при его сепарации. Они представляют собой смесь пластовых, отличающихся свободным перемещением в пласте при перепаде напоров, и конденсационных вод, являющихся в пластовых условиях парообразной составляющей природного газа.

Пластовые воды отличаются широким диапазоном минерализаций – от почти пресных (2–3 г/дм3) до рассолов с содержанием солей свыше 200 г/дм3.

Конденсационные воды, являются ультрапресными и пресными водами с минерализацией до 1 г/дм3.
1. В процессе разработки месторождения соотношение этих вод может меняться: на первом этапе обычно превалируют конденсационные воды, затем с возрастанием обводненности залежи – пластовые. В связи с такой последовательностью вовлечения различных типов вод обычно наблюдается тенденция увеличения минерализации попутных вод.
2. Попутные воды всегда содержат нефтепродукты, метанол, гликоли и ингибиторы с большим диапазоном вариаций в содержании этих компонентов.
  
  В процессе освоения скважины и на начальном этапе ее эксплуатации в попутные воды может попадать фильтрат бурового раствора, а после капитального ремонта – также кислоты, ПАВ и другие компоненты.
  
  На ПХГ попутные воды обычно содержат технические масла – продукты отработки компрессоров.
  
  Попутные воды характеризуются высокой газонасыщенностью. Наиболее опасными из них являются сероводородсодержащие.
  
  Рисунок 6.3 – Касимовское ПХГ. Профиль гидропрослушивания нагнетательных скважин 126 (возмущающая) – 129 (реагирующая) – 108 (реагирующая)
Производственные сточные воды являются продуктом технологических процессов и характеризуются относительным постоянством химического состава и объемов, загрязненностью нефтепродуктами и химреагентами.
Дождевые стоки представляют собой атмосферные осадки. Они характеризуются неравномерным поступлением во времени и низкой минерализацией. Их загрязнение связано с дымовыми газами различного состава, а также нефтепродуктами и технологическими жидкостями (метанол, диэтиленгликоль, ингибиторы на площадках их хранения и территориях автобаз).

Особенно сильным загрязнением кислыми газами, преимущественно диоксидом углерода, оказываются дождевые воды на объектах сжигания больших объемов природного газа – на компрессорных площадках ПХГ в период закачки газа в пласт, на компрессорных станциях магистральных трубопроводов, у котельных и т.п. У этих объектов дождевые воды приобретают свойства слабой угольной кислоты. А на объектах, где сжигают сероводородсодержащие попутные воды, в дождевые стоки попадает слабая сернистая кислота.
Бытовые сточные воды образуются в процессе жизнеобеспечения персонала организаций.

БСВ представляют собой пресные жидкости, загрязненные органическими соединениями, и характеризуются небольшими, но стабильными во времени объемами.

БСВ могут являться носителями инфекционных болезней.

На ПХГ объемы и состав производственных сточных вод подвержены резким колебаниям.

В цикле закачки газа, который реализуется в теплый период года, жидкие отходы производства состоят из дождевых вод, бытовых сточных вод и в резко сокращенных объемах – производственных сточных вод.

В цикле отбора, происходящего в период отрицательных температур, основную долю в жидких отходах производства занимают попутные воды, производственные и бытовые сточные воды.
Объемы жидких отходов производства определяют следующим образом.
1. Объемы производственных и бытовых сточных вод определяются в соответствии с нормами водоотведения и водопотребления в зависимости от структуры и объемов производственной деятельности организации и численности обслуживающего персонала. В последующие периоды работы организации выделенные квоты корректируются по данным фактического водопотребления.
2. Объемы попутных вод на начальном этапе разработки газовой залежи определяют по результатам газодинамических исследований выноса влаги на различных режимах и по аналогии с действующими организациями; на последующих стадиях определения делают на основе прямых замеров водогазового фактора по эксплуатационным скважинам.
  
  По мере накопления фактических данных намечают тенденции обводнения залежи и соответственно прогнозируют объемы поступления попутных вод.
3. Расчет суммарных объемов дождевых и талых вод Vдт, м3/год, производят согласно [40], однако практичнее использовать следующую формулу:
  
  V
  
  дт
  
  1
  
  = h·S – h[a(S
  
  2
  
  + bS )], (1)
  
  где h – толщина слоя атмосферных осадков в пересчете на водяной столб, м/год; S – общая площадь территории, занимаемая организацией, м2;
  
  a – коэффициент испарения водяного столба, доли ед.;
  
  S
  
  1
  - площадь территории с твердым покрытием, м2;
    
    b – коэффициент инфильтрации водяного столба, доли ед.;
    
    S
    
    2
  - площадь территории без твердого покрытия (газоны), м2.
  Значения h, a, b берут из сводок метеорологических станций данной местности.
  1. Расчет объемов дождевых вод производят для периода года с положительными температурами; талых – за период года с отрицательными температурами.
  2. Расчет объема емкостей для сбора дождевых и талых вод производят по максимальному объему дождевых или талых вод, образовавшихся за 48 часов в любом году предшествующего 20-летнего периода.
  3. Если территория без твердого покрытия занимает большую площадь, чем тер-

ритория с твердым покрытием, расчеты объемов дождевых вод V территорий с твердым покрытием по формулам:

дт

, м3 делают только для

дт

= h·S·(1-a). (2)

Расчет объема дождевых вод V , м3, производят по формуле

= h·S·(1-a), /t+, (3)

где t+ – период года с положительными температурами, год. Расчет объема талых вод V , м3, производят по формуле

= h·S·(1-a), м3/t-, (4)

где t– период года с отрицательными температурами, год.

Оценка совместимости жидких отходов производства с пластовыми водами и породами поглощающего горизонта

Совместимость в системах “жидкость–жидкость” и “жидкость–порода” определяют лабораторными и геолого-промысловыми (опытная закачка) методами.
1. Лабораторные методы.
  1. Определения делают на установке, собираемой из гостируемых элементов, схема которой изображена на рисунке 8.1.
    
    Установка включает следующие рабочие компоненты:
    
    1 – емкость объемом 0,5–0,7 дм3 для пробы породы, градуированная; 2 – крышка емкости 1;
    
    3, 4 – запорные вентили;
    
    5 – цилиндр для пластовой воды емкостью 0,5–0,7 дм3; 6 – соединительная трубка;
    1. – мерная линейка высотой 2,0–2,5 м;
    2. – стакан для сбора жидкости объемом 0,7–1,0 дм3; 9 – терморубашка до 80 оС;
    Рисунок 8.1 – Устройство для исследования совместимости систем “жидкость–жидкость” и “жидкость–порода”
    1. – кожух клапана (герметичный);
    2. –поплавок клапана (устройство описано в [41]); 12 – шток клапана;
    1. – седло клапана;
    2. – емкость компенсационная объемом 0,5–0,7 дм3; 15 – указатель уровня.
    Рядом с установкой ставят две емкости, аналогичные емкости 14, заполненные испытуемыми жидкостями.
  2. Определение совместимости в системе “жидкость–жидкость”.
    1. Закрывают вентили 3. В емкость 1 заливают жидкость № 1 (500–700 мл), а в емкость 5 заливают жидкость № 2 (500–700 мл), объемы должны быть равны.
    2. В дублях обоих проб делают сокращенный анализ жидкостей и выбирают один из компонентов (Са, Na, Mg и др.) в качестве индикатора.
    3. Из емкости 1 отливают в стакан 8 1/25-ю часть жидкости № 1, а из емкости 5 вливают в емкость 1 1/25-ючасть жидкости № 2. Перемешивают и выдерживают до заверше-
      
      ния взаимодействия (~5 минут). При этом фиксируют параметры раствора: рН, температуру (оС), цвет, мутность, содержание индикатора. Эту процедуру делают до прекращения выпадения в осадок индикатора (стабилизация).
    4. По данным количественных определений индикатора С строят график в координатах “доля жидкости № 1 – концентрация индикатора (С)” (рисунок 8.2), на котором точка перегиба С означает минимальную величину иона-индикатора и прекращение образования осадка, выпавшего при использованных соотношениях жидкостей.
    5. Образовавшиеся осадки собирают, взвешивают и анализируют.

Определение совместимости в системе “жидкость–порода”.
1. Емкость 1 плотно набивают керновым материалом поглощающего горизонта; если керн монолитный, то его предварительно помещают в плотно облекающую резиновую оболочку.
  
  Заполненную породой емкость взвешивают с точностью до миллиграммов, при этом добиваются чтобы пористость образца была близкой к пористости породы.
2. Если температура поглощающего горизонта отличается от температуры помещения, где проводится эксперимент более чем на 15 оС, то с помощью терморубашки 9 ее можно довести до соответствующего значения.
3. Закрывают емкость 1 крышкой 2, вентиль 4 закрыт.
  
  Рисунок 8.2 – График смешения жидкостей
4. Наливают в емкость 5 первой установки жидкость и, приподнимая-опуская емкость 5, вытесняют из трубки 6 воздух (прекращение выделения пузырьков).
5. Устанавливают емкость 5 на высоту 2–2,3 м от основания.
6. Открывают вентиль 4 и заполняют емкость 1 до полного насыщения породы. В журнале фиксируют моменты открытия вентиля 4 (пуск), появления первой капли жидкости в стакане 8, время полного насыщения керна и момент закрытия вентиля 4 (остановка).
7. По градуированной шкале емкости 14 замеряют объем израсходованной жидкости, V.
8. В таком положении установку оставляют на сутки.
9. Через сутки по контрольной емкости определяют объем воды, испарившейся за прошедшее время, и делают соответствующие корректировки.
10. Открывают вентиль 4 и в емкость 8 сливают объем жидкости V, после чего вентиль 4 закрывают.
11. Фиксируют время начала и окончания истечения объема V жидкости, атмосферное давление, комнатную температуру и объем испарившейся воды по показаниям кон-

трольной емкости. Гидростатическое давление истечения жидкости из емкости 14, h , мм.в.ст.,

определяется по формуле:

h = h ·  , (5)

г в

где h – расстояние от уровня жидкости в емкости 5 до дна емкости 1, мм;

в – удельный вес, доли ед.

По градуированной шкале емкости 1 замеряют приращение объема породы при контакте с водой.

Рассчитывают проницаемость породы.
Количественную оценку негативного воздействия несовместимости в системе “жидкость–порода” на фильтрационные свойства поглощающего горизонта находят решением следующих операций [36].

п
1. Объем породы, содержащий 1 дм3 пластовой воды V , дм3, рассчитывают по
  
  формуле
  
  (6)
  
  где m – эффективная пористость, доли ед.
  
  п
2. Площадь поверхности пористой среды породы S, дм2, в объеме V формуле
  
  находят по
  
  (7)
  
  где K – проницаемость породы, д.
  
  ос
3. Объем осадка от смешения жидкостей V
  
  , дм3, определяют по формуле
  
  где M – масса осадка, кг;
  
  3
  
  ос – плотность осадка, кг/дм .
  
  (8)
4. Толщина пленки h, дм, образуемая осадком на площади S, находится по формуле
  
  (9)
5. Средний диаметр поровых каналов породы до взаимодействия с жидкостью
  
  d
  
  ср
  
  , мк, определяют по формуле
  
  (10)
  
  ср
6. Средний диаметр поровых каналов породы после выпадения в них осадка d
  
  ,, мк,
  
  определяют по формуле
  
  d
  
  ср
  
  ср
  
  ’ = d
  
  – 105 · h. (11)
  
  с
7. Проницаемость породы после осаждения в порах солей k , Д, определяют по
  
  формуле
  
  K
  
  c
  
  ср
  
  = 0,0306(d
  
  ’)2 · m. (12)
  
  с
8. Уменьшение проницаемости от осаждения солей k , Д определяют по формуле
  
  c
  
  k
  
  c
  
  = K – K , (13)
  
  с
  
  где k
  - проницаемость породы после отложения содей, Д.
9. Относительное уменьшение проницаемости от осаждения солей kc, %, опре-

деляют по формуле

(14)

Расчет влияния осадков железа на фильтрационные свойства породы проводится аналогичным способом с учетом, что 1 г двухвалентного железа Fe2+ при переходе в Fe3+ образует 5 см3 осадка.
Влияние разбухания глинистых минералов на фильтрационные свойства коллектора в термобарических условиях пласта определяют на установке, изображенной на рисунке 8.1.
По результатам определения проницаемости рассчитывается относительное снижение проницаемости от разбухания kc , %:

(15)

где K

проницаемость породы после разбухания, Д.

Геолого-промысловый способ.
1. Для опытной закачки предпочтительно использовать разведочные скважины,
  
  которые подлежат ликвидации, или отдельные интервалы при освоении скважин, подлежащие в дальнейшем перекрытию цементным мостом в связи с переводом на вышележащий продуктивный объект.
2. Опытные исследования начинают с закачки пластовой воды.
3. Второй этап исследований проводят на воде с минерализацией, составляющей 1/3 от минерализации пластовой воды исследуемого горизонта, но не свыше 30 г/дм3. Минимальный объем закачки – двойной объем скважины. Замеряют приемистость, снимают КВД.
4. Если приемистость скважины не снизилась более чем на 5 % по сравнению с предыдущими показаниями, то проводят третью закачку водой с минерализацией в 2 раза ниже, чем в предыдущем эксперименте, но не выше 10 г/дм3. Минимальный объем закачки – 50 м3.
5. Последний эксперимент проводится на пресной воде.

8.3 Общее понижение приемистости не должно превышать 20 % от величины приемистости скважины на пластовой воде [38]. Эта цифра является предельной для всех видов стоков, подлежащих захоронению.

содержание .. 1 2 3 ..

Стадии и виды геолого-гидрогеологических исследований (Газпром)

Геолого-промысловые исследования

5.2 Лабораторные физико-химические исследования

Методы гидродинамических исследований нагнетательных скважин

СТО Газпром 18-2005

СТО Газпром 18-2005

Метод восстановления давления

СТО Газпром 18-2005

Метод установившихся отборов (закачек)

Метод гидропрослушивания

Перечень и сведения об особенностях состава жидких отходов производства в ОАО “Газпром”

Оценка совместимости жидких отходов производства с пластовыми водами и породами поглощающего горизонта