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 упругоемкостъ 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:

Ø убедиться в герметичности кровли ловушки в водоносном пласте;

Ø рассчитать коэффициент проницаемости водонасыщенного коллектора;

Ø определить остаточную водонасыщенность при вытеснении воды газом;

Ø измерить или рассчитать объемную газонасыщенность обводненной зоны при отборе газа;

Ø определить продуктивные характеристики добывающих скважин;

Ø 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 закачки 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 вязкостях 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.