На правах рукописи Мирошниченко Мария ГеоргиевнаСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОИСКА И ВЫБОРА ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ЗАКАЧКИ КИСЛЫХ ГАЗОВ РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (на примере Астраханского свода)Специальности: 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений 25.00.12 – Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторожденийАВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукМосква – 2011 Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ»Научные руководители: доктор технических наук Люгай Дмитрий Владимирович кандидат геолого-минералогических наук Сидорчук Елена Александровна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ермолаев Александр Иосифовичкандидат геолого-минералогических наук Зубарев Алексей ПавловичВедущая организация: Институт проблем нефти и газа РАНЗащита состоится «___» ноября 2011 года в 13-30 часов на заседании диссертационного совета Д 511.001.01, созданного при Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ») по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ»Автореферат разослан «___» сентября 2011 г. Ученый секретарь диссертационного совета, д-р геол.-минерал. наук Н.Н. Соловьев^ Актуальность темы. В связи с истощением запасов УВ в традиционных для России регионах добычи газа и необходимостью восполнения добычи путем освоения месторождений в новых регионах, отличающихся сложными горно-геологическими и природно-климатическими условиями, актуальной становится задача повышения эффективности освоения уникальных запасов сероводородсодержащего газа, расположенных в европейской части страны. Реализованные на месторождениях сернистого газа (МСГ) России системы разработки и обустройства с применением традиционных (с производством серы) технологий очистки газа от кислых примесей сопровождаются выбросом в атмосферу загрязняющих веществ и парниковых газов (SO2, NОх, CO2) и обуславливают крайне низкие темпы годовых отборов газа из-за экологических ограничений. Перспективной является система разработки и обустройства МСГ с применением технологии закачки отделяемых кислых газов (H2S, CO2) в заранее обнаруженные и исследованные подземные пласты. При этом одним из первостепенных является вопрос выбора геологических объектов для закачки кислых газов. Поэтому развитие методических подходов к поиску и выбору объектов для закачки и хранения кислых газов разрабатываемых МСГ является актуальной темой исследования.^ Цель работы - дальнейшее развитие методических подходов к поиску и выбору геологических объектов для закачки кислых газов с учетом геолого-технологических особенностей закачки и хранения кислых газов Астраханского ГКМ в недрах Астраханского свода.^ Задачи исследования: 1. Анализ и обобщение мирового и отечественного опыта освоения МСГ с использованием технологии закачки кислых газов в подземные пласты. 2. Исследование перспектив применения технологии закачки кислых газов при освоении Астраханского ГКМ на основе анализа влияния геолого-технологических и экономических параметров на выбор геологических объектов в недрах Астраханского свода. 3. Анализ существующих методических подходов к поиску и выбору геологических объектов для закачки кислых газов разрабатываемых МСГ. 4. Совершенствование методов и разработка алгоритма поиска и геолого-технологического обоснования выбора геологических объектов для закачки кислых газов разрабатываемых МСГ. 5. Геолого-технологическое обоснование возможности закачки и хранения кислых газов Астраханского ГКМ в недрах Астраханского свода (поиск геологических объектов для закачки кислых газов и их ранжирование по степени перспективности, оценка технической реализуемости закачки кислых газов в выявленные объекты и технико-экономической эффективности реализации технологии закачки кислых газов в пласт).^ Научная новизна. Автором на основе анализа и обобщения мирового опыта освоения МСГ исследованы возможность и особенности применения технологии закачки кислых га- зов при освоении Астраханского ГКМ. Обоснована необходимость дальнейшего развития методических подходов к поиску и выбору геологических объектов для закачки и хранения кислых газов в подземных пластах, предложен усовершенствованный метод поиска и выбора соответствующих геологических объектов. Определены характеристики геологических объектов, оказывающие влияние на их выбор в качестве хранилища кислых газов. Проведено подробное изучение геолого-геофизической информации по Астраханскому своду и ранжирование выделенных геологических объектов (на основе сравнительного анализа их характеристик) по пригодности к закачке кислых газов Астраханского ГКМ. На основе термодинамического и гидродинамического моделирования процесса закачки кислых газов, а также технико-экономической оценки полученных результатов и анализа возможных геологических и технологических рисков, обоснован выбор наиболее перспективного геологического объекта на территории Астраханского свода для закачки кислых газов Астраханского ГКМ. Показано, что реализация технологии закачки кислых газов позволит заметно снизить ограничивающее влияние основных факторов (экологические ограничения в зоне работ и низкий спрос на газовую серу), сдерживающих темп разработки Астраханского ГКМ.^ Защищаемые положения. 1. Усовершенствованный метод поиска и обоснования выбора объектов для закачки кислых газов. 2. Геолого-технологическое обоснование возможности захоронения кислых газов в недрах Астраханского свода. 3. Обоснование выбора объектов в недрах Астраханского свода для закачки кислых газов Астраханского ГКМ.^ Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в обосновании возможности расширения добычи углеводородного сырья на Астраханском ГКМ с использованием технологии закачки кислых газов в подземные пласты и выборе наиболее перспективных для этого геологических объектов в левобережной части Астраханского свода. Основные результаты, полученные автором в диссертационной работе, реализованы в следующих научно-исследовательских работах (НИР) ООО «Газпром ВНИИГАЗ»: - отчет о НИР «Разработка технологии подготовки и закачки кислых газов в пласты АГКМ» (2007 г.); - отчет о НИР «Разработка технико-экономического обоснования создания полигона по закачке кислых газов в пласт на Астраханском своде» (2010 г.); - отчет о НИР «Концепция комплексного, рационального и экологически безопасного освоения участков недр Астраханского свода» (2010-2011 гг.). ^ Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены автором и обсуждены на секциях Ученого совета ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Ученом совете ИПНГ РАН, НТС ООО «Газпром добыча Астрахань», российских и международных научных конференциях: - II международная конференция ООО «Газпром ВНИИГАЗ»: «ПХГ: надежность и эффективность» (Москва, 2008 г.); - всероссийская молодежная научная конференция ИНГГ РАН: «Трофимуковские чтения – 2008» (Новосибирск, 2008 г.); - I международная конференция ООО «Газпром ВНИИГАЗ»: «Международный опыт и перспективы освоения сероводородсодержащих месторождений» (Москва, 2008 г.); - VIII всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов РГУ им. Губкина (Москва, 2009 г.); - II международная научно-практическая конференция и выставка ООО «Газ-пром ВНИИГАЗ»: «Мировые ресурсы и запасы газа и перспективные технологии их освоения» (Москва, 2010 г.).Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено автором в 12 публикациях, в том числе 3 в журналах, входящих в «Перечень ...» ВАК Минобрнауки РФ.^ Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы из 107 наименований. Работа изложена на 171 странице, содержит 28 рисунков и 13 таблиц. Автор выражает признательность научным руководителям д.т.н. Д.В. Люгаю и к.г.-м.н. Е.А. Сидорчук за выбор направления исследований, обсуждение задач и результатов исследований, ценные советы и предложения в ходе выполнения работы. Автор также признателен за ценные советы в ходе обсуждения результатов диссертационной работы д.г.-м.н. Н.Н.Соловьеву, д.т.н., профессору А.Г.Потапо-ву, д.г.-м.н., профессору Н.А. Крылову, к.т.н. Р.А. Жирнову, к.т.н. В.А.Дербеневу и своим коллегам из лаборатории проектирования и анализа разработки месторождений Прикаспия.^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении раскрыта актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель работы и основные задачи исследований, научная новизна, защищаемые положения и практическая значимость проведенных автором исследований.^ В первой главе автором приведены результаты анализа отечественного опыта разработки МСГ и возможных способов повышения эффективности их освоения. Приведены результаты анализа зарубежного опыта освоения МСГ с использованием технологии закачки кислых газов в подземные пласты и соответствующих методических подходов к поиску и выбору геологических объектов-хранилищ. Изучению проблем повышения эффективности разработки и эксплуатации МСГ посвящены труды: Анисимова Л.А., Багринцевой К.И., Басниева К.С., Билалова Ф.Р., Брусиловского А.И., Бродского А.Я., Бузинова С.Н., Васильева Ю.Н., Вернадского В.И., Воложа Ю.А., Воронина Н.И., Вяхирева Р.И., Гриценко А.И., Губкина И.М., Гуревич Г.Р., Дмитриевского А.Н., Закирова С.Н., Зайцева И.Ю., Зотова Г.А., Ильина А.Ф., Ильченко В.П., Истомина В.А., Короткова Б.С., Лапшина В.И., Леонтьева И.А., Люгая Д.В., Мирзаджанзаде А.Х., Потапова А.Г., Перепеличенко В.Ф., Скоробогатова В.А., Соловьева Н.Н., Степановой Г.С., Старосельского В.И., Тер-Саркисова Р.М., Хаджимухамедова С.Д., Bachu S., Buschkuehle M., Baines S.J., Carroll J.J., Clark M.A., Dooley J.J., Dashtgard S., Gunter W.D., Hawkes C.D., Haug K., Longworth H.L., Thompson A.W., Wilson M., Wong S. и многих других исследователей. Астраханское ГКМ стало первым месторождением, открытым на территории бывшего СССР, с высоким содержанием в пластовом газе кислых компонентов (H2S, CO2): доля (% мольн.) метана около 50 %, кислых компонентов более 40 %. По величине запасов месторождение классифицируется как уникальное (является самым крупным МСГ в России и сопоставимо по величине запасов с месторождениями – гигантами Западной Сибири), характеризуется крайне сложным строением продуктивной толщи и аномальными термобарическими условиями (Рпл = 61,2 МПа, Тпл = 110°С). В разработке находится только центральная часть Астраханского ГКМ и достигнутый уровень годового отбора газа не превышает 0,5 % от балансовых запасов. Более чем за 20-летний период разработки из продуктивной залежи отобрано менее 7 % от балансовых запасов (в случае сохранения фактически достигнутых темпов разработки месторождения, на его полное освоение потребуется более 100 лет). Основными факторами, сдерживающими темп разработки Астраханского ГКМ, являются: - экологические ограничения в зоне работ, лимитирующие объемы выбросов загрязняющих веществ и, как следствие, переработки сероводородсодержащего сырья; - низкий спрос на газовую серу (побочного продукта переработки пластового сырья) и необходимость решения вопросов ее хранения (затоваривание в больших объемах). При этом имеются важные предпосылки для увеличения уровней добычи и переработки сероводородсодержащего сырья в Прикаспийском регионе РФ. Отсутствие крупных собственных источников добычи газа на юге России вынуждает ежегодно поставлять в регион около 40 млрд. м3 газа из Западной Сибири и Средней Азии. Расположение уникальных запасов сероводородсодержащего газа в европейской части РФ, их близость к потребителю и наличие в регионе развитой инфраструктуры, требуют поиска новых технических решений по возможному увеличению объемов добычи из МСГ Прикаспийского региона. Основные перспективы увеличения добычи газа из МСГ Прикаспийского региона, в первую очередь Астраханского ГКМ, связаны с применением технологий, позволяющих избежать увеличения вредных выбросов в атмосферу и перепроизводства серы. Данным условиям отвечает технология разработки МСГ с отделением кислых компонентов (без производства серы) и их закачкой в заранее обнаруженные и исследованные подземные пласты, с успехом применяемая на ряде зарубежных месторождений. Однако особенности Астраханского ГКМ (высокая агрессивность пластового флюида; глубина залегания продуктивного пласта около 4000 м; наличие аномально-высокого пластового давления (АВПД); высокая неоднородность ФЕС коллекторов; достигнутые объемы годовой добычи и переработки сероводородсодержащего газа) обуславливают необходимость адаптации рассматриваемой технологии к специфическим условиям месторождения, и подготовки соответствующих технико-технологических решений. Одним из первоочередных вопросов при реализации технологии разработки Астраханского ГКМ с закачкой кислых газов в подземные пласты является поиск и выбор в недрах Астраханского свода соответствующих геологических объектов закачки. Автором изучен отечественный и зарубежный опыт хранения различных флюидов в подземных пластах, и проанализированы существующие подходы к поиску и выбору геологических объектов, применяемые в технологиях: захоронения жидких отходов производства; создания подземных хранилищ газа (ПХГ); разработки МСГ с закачкой кислых газов в пласт. При этом основное внимание было уделено вопросам изучения используемых методических подходов к поиску и выбору геологических объектов-хранилищ. Технологии захоронения жидких отходов производства и создания ПХГ широко распространены в России и мире, имеют апробированные методические подходы к выбору геологических объектов для хранения флюидов. В отличие от них, технология разработки МСГ с закачкой кислых газов в подземные пласты в промышленных масштабах реализуется с недавнего времени, была разработана и впервые внедрена в Канаде в конце 1980-х годов. Большой вклад в развитие данной технологии внесли ученые Bachu S., Buschkuehle M., Baines S.J., Carroll J.J., Clark M.A, Dooley J.J., Dashtgard S., Gunter W.D., Hawkes C. D., Haug K., Longworth H.L., Thompson A.W., Wilson M., Wong S. и др. Основная доля реализованных проектов (более 50) по закачке кислых газов приходится на Канаду и США. В России данная технология при разработке МСГ не применяется. Специфические свойства кислых газов - повышенная токсичность и коррозионная активность, делают необходимым применение специальных методов поиска и выбора геологических объектов для их закачки, учитывающих особенности взаимодействия кислых газов с породой, пластовыми флюидами, возможные фазовые превращения пластовой смеси в процессе закачки и хранения кислых компонентов и т.д. В результате проведенного автором анализа существующих методических подходов к выбору геологических объектов в технологиях создания ПХГ и захоронении жидких отходов производства выявлено, что они не в полной мере учитывают вышеуказанные специфические свойства кислых газов и особенности их хранения. Поэтому существующие методические подходы не могут использоваться при поиске геологических объектов для закачки кислых газов Астраханского ГКМ без соответствующей адаптации к конкретным геологическим условиям Астраханского свода. При реализации закачки кислых газов на месторождениях Канады и США основным условием использования геологического объекта для закачки кислых газов являлась возможность их длительного сохранения в выбранном подземном резервуаре. Канадскими учеными (Benson S., Gunter W.D. и др.) были сформулированы 4 основных фактора, обеспечивающие необходимые условия удерживания кислых газов в геологическом объекте (рис. 1): Рисунок 1 – Факторы сохранения кислого газа в геологическом объекте (Бенсон и др., 2005 г.)- структурное улавливание, обусловленное наличием антиклинальной, тектонической или стратиграфически экранированной ловушки. Кислый газ, закачанный в ловушку, неподвижен и физически не способен мигрировать за ее пределы, так как ограничен непроницаемой преградой - экранирующим разломом либо стратиграфическим несогласием. - гидродинамическое улавливание, которое наиболее полно реализуется при закачке кислых газов в массивный и протяженный водоносный коллектор, где жидкости могут мигрировать на большие расстояния. Кислый газ, обладая меньшей плотностью, чем пластовый флюид, будет продвигаться вверх по пласту до флюидоупора и вдоль него, оттесняя пластовую воду, замыкаясь в локальных структурных ловушках и удерживаясь капиллярными силами. - растворение кислого газа в пластовой воде, при котором снижается его подвижность, за счет чего хранение становится наиболее безопасным. - минеральное улавливание, т.е. взаимодействие кислого газа с вмещающими породами и флюидами с образованием твердых осадков или водных растворов, в результате которого кислый газ полностью преобразуется и перестает существовать в своем первоначальном составе. Структурное и гидродинамическое улавливание - наиболее важные факторы, способствующие удерживанию кислого газа в породе, поэтому при выборе геологического объекта закачки возможности их реализации рекомендовано уделять внимание в первую очередь. Помимо критерия сохранности кислого газа в породе, большое внимание при выборе объекта для закачки уделялось следующим условиям: - взаимодействие кислых компонентов с горными породами и пластовыми флюидами должно происходить без нарушения герметичности геологического объекта; - минеральные ресурсы и грунтовые воды должны быть защищены от воздействия кислых компонентов; - нагнетательные скважины должны располагаться максимально близко к узлам подготовки (компримирования) кислого газа; - геологический объект, в который производится закачка, должен обладать достаточным поровым объемом и высокими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС). При всей значимости опыта закачки кислых газов на месторождениях Канады и США, существующие методические подходы к выбору объектов закачки, по мнению автора, недостаточны для поиска и геолого-технологического обоснования выбора геологического объекта для закачки кислых газов Астраханского ГКМ по следующим причинам: - объемы закачки кислых газов в реализованных в США и Канаде проектах на порядок меньше тех, что потребуются в случае применения рассматриваемой технологии на Астраханском ГКМ (минимальный годовой объем закачки кислых газов Астраханского ГКМ, с учетом производительности только 1 из 8 технологических линий Астраханского ГПЗ, составляет более 600 млн.м3, а максимальный накопленный объем закачки кислых газов в песчаный коллектор Халфуэй, провинция Альберта (Канада) составляет лишь 1,9 млрд.м3); - геологическое строение осадочного чехла провинции Альберта (Канада), где реализовано большинство проектов по закачке кислых газов, существенно отличается от геологического строения Астраханского свода (наличие сложной солянокупольной тектоники и отсутствие выработанных месторождений); - существующие методические подходы не предусматривают сравнения объектов-кандидатов с точки зрения их перспективности использования для закачки и хранения кислых газов и соответствия целям планируемых работ; - используемые методические подходы не предусматривают наличие определенного алгоритма, последовательно учитывающего комплексное влияние геологических, технологических и экономических факторов на процесс закачки кислых газов при выборе наиболее подходящего объекта закачки. На основе изложенного, в диссертации обосновывается вывод о необходимости развития методических подходов к поиску и выбору геологических объектов для закачки кислых газов, с учетом специфических условий Астраханского свода и целей реализации закачки на Астраханском ГКМ. Учитывая, что проектные решения по освоению разрабатываемой (центральной) части Астраханского ГКМ утверждены, в диссертационной работе рассмотрены вопросы реализации технологии закачки кислых газов на восточной (неразбуренной) зоне месторождения. ^ Во второй главе автором предложен усовершенствованный, применительно к условиям недр Астраханского свода, метод поиска и выбора геологических объектов для закачки кислых газов Астраханского ГКМ, отличающийся учетом условий технической реализуемости технологии закачки кислых газов, безопасности ее внедрения и экономической эффективности. Алгоритм реализации вышеуказанного метода приведен на рис. 2. Рисунок 2 – Блок-схема поиска и выбора объекта для закачки кислых газов Предложенный метод основан на базовых требованиях к геологическому объекту: способности принимать и надежно удерживать закачанный флюид на протяжении требуемого периода времени и в необходимых интервалах (глубинах) залежи, исключающих использование зоны активного водообмена. В диссертационной работе понятие «геологический объект» для закачки кислых газов включает в себя действующие и выработанные нефтяные и газовые месторождения, протяженные водоносные пласты, залегающие полого, и непродуктивные (водоносные) ловушки. Автором выделены 2 основных этапа поиска и выбора объектов для закачки кислых газов: этап поиска и ранжирования геологических объектов-кандидатов и этап геолого-технологического обоснования возможности и перспективности их использования.Этап 1 - включает формирование базы данных, поиск геологических объектов и их последующее ранжирование с определением наиболее перспективных объектов-кандидатов. При формировании базы данных должны быть сформулированы требования к геологическому объекту: необходимый поровый объем, территориальное расположение, глубина залегания и т.д. База данных должна содержать информацию о целях проекта (захоронение объема кислых газов как альтернатива сжиганию и выбросам в атмосферу, закачка с целью поддержания пластового давления разрабатываемого месторождения, утилизации дополнительного объема кислых газов, появившегося в результате наращивания добычи УВ), планируемом объеме и продолжительности закачки, составе закачиваемого газа. Затем на основании анализа геолого-геофизической информации по выделенной территории проводится поиск объектов-кандидатов (месторождений, водоносных резервуаров), соответствующих заданным ранее условиям. После выявления геологических объектов-кандидатов выполняется их сравнение (ранжирование) и выбор наиболее перспективных объектов под закачку. На данном этапе анализируются лишь те параметры объекта, которые способны повлиять на эффективность процесса закачки и хранения в нем кислых газов. На основании изучения существующего опыта закачки и хранения кислых газов в подземных пластах было выделено 10 таких параметров (табл. 1). При этом часть выделенных параметров характеризует геологические особенности объекта закачки, а другие параметры отображают технологические особенности реализации процесса закачки и хранения кислых газов. Перед началом ранжирования проводится описание геологических объектов-кандидатов по каждому из десяти параметров. С целью наиболее наглядного сравнения объектов-кандидатов предлагается использование системы баллов, которая характеризует каждый параметр с точки зрения влияния на процесс закачки и хранения кислых газов: положительное – 3 балла, нейтральное – 2 балла и отрицательное – 1 балл. Отметим, что в данном ранжировании выделены варианты, характерные для Астраханского свода. Геологическое хранилище должно отвечать условиям безопасности, технической возможности реализации и экономической эффективности закачки кислых газов. Поэтому предлагаемая система ранжирования учитывает степень влияния Таблица 1 Комплексная оценка влияния параметров геологического объекта на закачку ^ Х Параметр арактер влияния Положительное (3 балла) Нейтральное(2 балла) Отрицательное(1 балл) Описание Оцен-ка Описание Оценка Описание Оценка Общая геологическая изученность объекта Наличие геологической модели, прошедшей экспертизу 3 Основные представления о геологических характеристиках 1,8 Данные об объекте взяты по аналогии, либо отсутствуют 0,5 Характер взаимодействия породы с кислыми газами Возможно улучшение ФЕС 3,6 Нейтральная реакция 2 Возможно ухудшение ФЕС 0,7 Тип улавливания Структурное 3 Структурное и гидродинамическое 1,8 Гидродинамическое и растворение 0,2 Величина фильтрационно-емкостных свойств: терригенные породы (классификация А.А. Ханина)/карбонатные породы (классификация К.И. Багринцевой) Классы I-III/ Группа А 3 Класс IV /Группа Б 1,8 Классы V-VI/Группа В 0,7 Глубина залегания 1000 - 3000 м 3 3000-4500 м 1,8 4500 - 6000 0,7 Агрегатное состояние кислого газа в пласте Жидкая фаза 3 Сверхкритическое состояние 1,8 Газовая фаза 0,7 Готовность флюидальной системы к приему закачиваемого флюида Поровый объем частично освобожден от пластового флюида в результате разработки объекта 3 Имеется возможностью разгрузки пластового флюида в водоносный бассейн 1,8 Полностью заполнен пластовым флюидом, требуется его предварительный отбор 0,7 Удаленность от мест получения кислых газов Менее 30 км 3 30-60 км 1,8 60-100 км 0,2 Наличие техногенных источников утечки кислых газов (старых скважин) Не существуют 3 Существуют, но возможно обеспечение их контроля и безопасности 1,8 Существуют или вероятно существуют, но их наличие не подтверждено 0,2 Влияние на действующее производство Возможно положительное влияние (увеличение компонентоотдачи) 3,6 Нейтральное 2 Возможно отрицательное влияние (повышение концентрации кислых газов в добываемом сырье) 0,7 каждого параметра как на процесс закачки в целом, так и на каждое из трех условий отдельно. Учет осуществляется путем корректировки баллов, присваиваемых каждому из параметров в зависимости от варианта, при помощи коэффициентов. Произведение балла на коэффициент (понижающий или повышающий) позволяет получить оценку каждого параметра, учитывающую его комплексное влияние на процесс закачки. Сумма оценок всех десяти параметров позволяет охарактеризовать выделенные объекты с точки зрения возможности их использования для закачки и выделить наиболее перспективные по результатам ранжирования. Анализ степени влияния различных параметров на процесс закачки кислых газов в недра Астраханского свода показал, что наибольшим отрицательным влиянием обладают следующие параметры: - удаленное территориальное расположение объекта-кандидата от мест получения кислых газов (более чем на 60 км); - отсутствие среди удерживающих факторов структурного улавливания; - наличие ранее пробуренных скважин в районе закачки, которые могут стать потенциальными каналами миграции закачиваемого флюида к земной поверхности. Учитывая комплексное влияние данных параметров на безопасность, техническую возможность реализации и экономическую эффективность закачки, наличие каждого из параметров обуславливает введение наиболее значительного понижающего коэффициента 0,2. Еще одним параметром, оказывающим отрицательное влияние на безопасность реализации проекта и экономическую эффективность, является отсутствие достоверной информации о геологических особенностях пласта. По этой причине реализация проекта может быть отложена на время, необходимое для доизучения геологического объекта. При этом существует риск, что геологический объект может оказаться непригодным для закачки по данным новой информации. Понижающий коэффициент при наличии данной характеристики также значителен – 0,5, однако его корректирующее влияние меньше, чем в первом случае, поскольку доизучение геологического объекта может быть осуществлено стандартными техническими средствами. Остальные факторы в значительно меньшей степени оказывают влияние на безопасность закачки, но определяют технические особенности и экономическую эффективность ее реализации. Параметрам которые влияют и на техническую реализацию, и на экономический эффект закачки присваивается понижающий коэффициент 0,7, а параметрам с одним негативным фактором влияния - 0,9. Кроме этого, выделены параметры, положительно влияющие на реализацию закачки: улучшение ФЕС пласта-приемника при взаимодействии с закачиваемым агентом; повышение эффективности действующего производства, например, за счет увеличения компонентоотдачи. Для этих случаев вводится повышающий коэффициент 1,2. В результате подобной экспертной оценки можно не только сравнить несколько геологических объектов и выявить наиболее перспективные для закачки кислых газов при заданных условиях, но и выделить параметры объекта, ограничивающие его использование в целях закачки. На этом заканчивается этап I реализации алгоритма – поиск геологических объектов-кандидатов, теоретически пригодных для закачки и хранения кислых газов.Этап 2 - является решающим в определении рекомендуемого для закачки геологического объекта. На данном этапе последовательно обосновывается соответствие выбранного геологического объекта трем условиям успешной реализации закачки кислых газов: технической реализуемости, безопасности и экономической эффективности. Обоснование включает следующую последовательность действий: - Определение условий и параметров закачки кислых газов (приемистости нагнетательных скважины и их необходимого количества, термобарических условий закачки, параметров наземного оборудования и др.), по результатам которого оценивается техническая реализуемость закачки кислых газов в рассматриваемый объект-кандидат. - Проведение геолого-гидродинамического моделирования процесса закачки кислых газов с уточнением рассчитанных ранее технологических параметров; определением их соответствия заданным на этапе I условиям, а также анализом неопределенностей при реализации закачки в выбранный объект и связанных с ними рисков. Вывод о соответствии объекта-кандидата проектным параметрам и требованиям безопасности является условием для дальнейшего определения экономической эффективности закачки кислых газов в рассматриваемый геологический объект. - Проведение технико-экономической оценки возможных вариантов реализации закачки кислых газов в рассматриваемый геологический объект. По результатам оценки наиболее экономически эффективный вариант сравнивается с эффективностью реализуемого в настоящее время варианта разработки месторождения. При подтверждении эффективности применения технологии закачки кислых газов при разработке месторождения с использованием выбранного геологического объекта алгоритм можно считать завершенным. В случае несоответствия рассматриваемого объекта-кандидата одному из условий успешной реализации закачки кислых газов, процесс возвращается к этапу I предложенного алгоритма – поиску геологического объекта. Как видно, усовершенствованный метод позволяет осуществлять последовательный поиск и выбор геологических объектов для закачки кислых газов, в соответствии с заданными условиями, тем самым расширяя возможности существующих методических подходов к выявлению объектов-хранилищ кислых газов. При этом на разных этапах поиска и выбора геологических объектов имеется возможность оценивать преимущества и перспективность использования конкретного геологического объекта, с выявлением ограничений в его использовании в условиях целого ряда неопределенностей на ранних стадиях проектирования разработки МСГ с применением технологии закачки кислых газов.^ В третьей главе приведены результаты исследований автора в осуществлении поиска в недрах Астраханского свода и ранжирования геологических объектов-кандидатов для закачки кислых газов при освоении восточной части Астраханского ГКМ. В соответствии с алгоритмом (см. рис. 2) были определены требования к поиску и выбору в недрах Астраханского свода соответствующих геологических объектов: - ареал поиска геологических объектов, с целью исключения транспортировки газа через пойму р. Волга, должен ограничиваться левобережной частью Астраханского свода, преимущественно его северным и северо-восточным участками; - глубина залегания геологического хранилища не выше 800 м, что соответствует подошве регионального флюидоупора; - минимальный годовой объем закачки кислых газов (1,5 млрд.м3 газа сепарации или 0,7 млрд.м3 кислых газов) принят равным производительности 1 технологической линии производства серы на Астраханском газоперерабатывающем заводе (ГПЗ); оптимальный годовой объем закачки при вводе в разработку восточной зоны Астраханского ГКМ - 3 млрд.м3 газа сепарации или 1 млрд.м3 кислых газов (объемная доля Н2S и CO2 в пластовом газе разбуренной зоны - 0,38, восточной зоны - 0,33); - продолжительность закачки в пласт кислых газов – 25 лет; - состав кислых газов для закачки в пласт: H2S - 62,9 мол.%; CO2 - 36,1 мол.%; CH4+C2H6 - 0,5 мол.%; H2O - 0,6 мол.%; - необходимый поровый объем коллектора в зависимости от глубины и термобарических условий может меняться от 33,3 ÷ 34,5 млн.м3 (объем закачки 1,5 млрд.м3 газа сепарации) до 66,5 ÷ 69,0 млн.м3 (объем закачки 3 млрд.м3 газа сепарации в год). В результате проведенного в диссертации анализа геолого-геофизической информации на территории левобережной части Астраханского свода были выделены следующие важные моменты. Левобережная часть Астраханского свода достаточно изучена и не требует проведения дополнительных широкомасштабных геологоразведочных работ для поиска объектов закачки кислых газов. Осадочный чехол изучаемой территории представлен породами от палеозойского до кайнозойского возраста. Особенностью разреза левобережной части Астраханского свода, как и большей части Прикаспийского региона, является наличие мощной толщи сульфатно-галогенных отложений кунгурского яруса нижней перми, которая делит осадочный чехол на два этажа, существенно различающихся по своему составу, строению, петрофизическим и геохимическим характеристикам: подсолевой и надсолевой. Несмотря на различия оба данных этажа могут служить объектами поиска геологических хранилищ для кислых газов, поскольку содержат природные резервуары. Подсолевой этаж повторяет в общих чертах структуру докембрийского фундамента, представляющего в границах Астраханского свода выступ с резко погружающимися границами и рядом локальных поднятий в центральной части. Подсолевой комплекс левобережной части Астраханского свода характеризуется высокой неоднородностью коллекторских свойств. Хотя газонефтепроявления в скважинах получены как из отложений нижнего карбона, так и из девонского разреза, в целом данная толща (ниже среднекаменноугольных отложений) представлена плотными породами с эпизодическим линзовидным залеганием коллекторов (Волож Ю.А. и