Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Геомеханическое прогнозирование процессов образования и обоснование способов ликвидации каналов миграции флюидов в затрубном пространстве подземных хранилищ

Диссертация: Геомеханическое прогнозирование процессов образования и обоснование способов ликвидации каналов миграции флюидов в затрубном пространстве подземных хранилищ
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Каналы миграции в дальнейшем расширяются при эксплуатации и вызывают межпластовые перетоки флюидов вплоть до образования грифонов на дневной поверхности. Таким образом, сформулированное в диссертации направление новых технических разработок по геомеханическому прогнозированию процессов образования и обоснованию способов ликвидации каналов миграции флюидов, обеспечивающих герметичность ПХГ… Читать ещё >

Геомеханическое прогнозирование процессов образования и обоснование способов ликвидации каналов миграции флюидов в затрубном пространстве подземных хранилищ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Анализ существующих исследований по теме диссертации
    • 1. 1. Краткий анализ причин и последствий каналообразования в затрубном пространстве ПХГ
    • 1. 2. Анализ существующих теоретических исследований по каналообразованию в затрубном пространстве
    • 1. 3. Анализ технических предложений по герметизации затрубного пространства
    • 1. 4. Постановка задач диссертационных исследований
  • 2. Геомеханическое прогнозирование каналообразования в затрубном пространстве
    • 2. 1. Силовые и температурные воздействия на затрубное пространство
    • 2. 2. Геомеханическое прогнозирование техногенных воздействий на затрубное пространство
    • 2. 3. Геомеханическое моделирование процессов деформирования затрубного пространства
    • 2. 4. Механизмы каналообразования в затрубном пространстве при техногенных воздействиях
    • 2. 5. Прогнозирование каналообразования при внутреннем техногенном воздействии
    • 2. 6. Прогнозирование каналообразования при внешнем техногенном воздействии
  • 3. Экспериментальные исследования по ликвидации каналов миграции флюидов с использованием концентрированного рассола
    • 3. 1. Методика экспериментальных исследований в лабораторных условиях
    • 3. 2. Результаты экспериментальных лабораторных исследований
    • 3. 3. Методика производственного эксперимента по ликвидации каналов миграции
    • 3. 4. Результаты производственного эксперимента
  • 4. Рекомендации по прогнозированию образования каналов миграции и по их ликвидации в затрубном пространстве подземных хранилищ газа
    • 4. 1. Рекомендации по прогнозированию каналообразования в затрубном пространстве
    • 4. 2. Прогнозирование каналообразования для условий Волгоградского ПХГ
    • 4. 3. Рекомендации по технологии ликвидации каналов миграции флюидов
    • 4. 4. Оценка эффективности рекомендуемой технологии восстановления герметичности затрубного пространства подземных хранилищ газа

Актуальность работы. Долгосрочные прогнозы ООН показывают, что потребление природного газа в энергетическом балансе современного мира будет расти более быстрыми темпами по сравнению с потреблением нефтепродуктов. В связи с этими тенденциями возрастает роль подземных хранилищ, которые решают следующие задачи: регулируют суточные и сезонные неравномерности газопотребления, повышают надёжность систем транспортирования и обеспечивают долгосрочное резервирование газа, а в условиях рыночной экономики являются надёжным инструментом хранения газа в период его низкой стоимости и последующей его продажи в период высокого спроса. В диссертации рассматриваются подземные хранилища газа и газового конденсата, которые в дальнейшем именуются подземные хранилища или сокращённо ПХГ.

В России эксплуатируется 22 ПХГ и строится 3 ПХГ в пористых структурах, предполагается строительство 10 ПХГ в отложениях каменной соли, надёжно покрывающих пиковые нагрузки в газопотреблении. Среди пиковых ПХГ следует отметить строящееся Волгоградское ПХГ с геометрическим объёмом 40 950 тыс. м3 и проектируемое Березниковское ПХГ с объёмом 6300 тыс. м3.

Как показывает мировая и отечественная практика строительства и эксплуатации ПХГ, успешное решение сформулированных выше задач подземного хранения газа, возможно только при соответствующем обеспечении герметичности подземных хранилищ. Наряду с этим, высокие требования к герметичности предъявляются также с позиций промышленной и экологической безопасности работ. Для подземных хранилищ в пористых структурах и отложениях каменной соли, в одинаковой степени характерна возможная потеря герметичности в результате образования каналов миграции флюидов в затрубном пространстве породного массива, перекрывающего подземное хранилище. Существующие природные и образовавшиеся при строительстве ПХГ.

• каналы миграции в дальнейшем расширяются при эксплуатации и вызывают межпластовые перетоки флюидов вплоть до образования грифонов на дневной поверхности. Таким образом, сформулированное в диссертации направление новых технических разработок по геомеханическому прогнозированию процессов образования и обоснованию способов ликвидации каналов миграции флюидов, обеспечивающих герметичность ПХГ, является актуальным.

Цель работы заключается в количественном прогнозировании процессов образования и ликвидации каналов миграции флюидов в затрубном пространстве подземных хранилищ, что повышает экономическую эффективность технологии подземного хранения газа.

Идея работы состоит в том, что геомеханические процессы в затрубном породном массиве, перекрывающем подземное хранилище, рассматриваются в качестве основного механизма каналообразования.

Основные научные положения. разработанные лично соискателем и их новизна:

1. Напряженно-деформированное состояние взаимодействующего с, А конструкцией скважины породного массива формирует реактивное геомеханическое воздействие, сдерживающее процессы каналообразования в затрубном пространстве при изменении давления или температуры транспортируемого флюида.

2. Напряженно-деформированное состояние породного массива, подработанного подземным хранилищем, формирует активное геомеханическое неравнокомпонентное воздействие на затрубное пространство с коэффициентами анизотропии, которые могут быть больше единицы.

3. Количественное прогнозирование геомеханических процессов в затрубном пространстве показывает, что наиболее реальным механизмом каналообразования является сдвиг тампонажной оболочки по контакту с обсадной колонной в кровле подземного хранилища, где наиболее целесообразно использование технологии ликвидации каналов миграции нагретым пересыщенным рассолом.

Ш 4. Эффективность рекомендуемой технологии ликвидации каналов миграции в зонах искусственно созданной проницаемости подтверждается натурными замерами градиентов изменения давления рассола, которые позволяют также оценить объёмы ликвидированных каналов миграции.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждаются:

• Применением апробированных методов геомеханики для анализа и прогнозирования геомеханических процессов в перекрывающих подземные хранилища породных массивах;

• Положительными результатами сопоставлениея прогнозных оценок каналообразования с результатами аналогичных исследований;

• Удовлетворительной согласованностью результатов лабораторных и производственных экспериментов по ликвидации каналов миграции флюидов.

Научное значение диссертации состоит в дальнейшем развитии существующих в геомеханике представлений о деформировании породных массивов, перекрывающих подземные хранилища.

Практическое значение диссертации заключается в разработке рекомендаций по прогнозированию образования каналов миграции и их ликвидации в затрубном пространстве подземных хранилищ.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Выводы и рекомендации работы реализованы при корректировке проектных решений подземных резервуаров проектируемого Астраханского комплекса, а также при составлении прогнозных оценок каналообразования в затрубном пространстве строящегося Волгоградского подземного хранилища газа.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались в 2003 и 2004 г. на семинарах отдела геомеханики ООО «Подземгазпром» и кафедры «Физика горных пород и процессов» Московского государственного горного университета.

Публикации. По теме диссертации опубликованы три печатных.

• работы.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, содержит список литературы из 72 наименований, 14 рисунков и 27 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технические разработки по геомеханическому прогнозированию процессов образования и обоснованию способов ликвидации каналов миграции флюидов в затрубном пространстве подземных хранилищ, обеспечивающие решение важнейших прикладных задач эксплуатации этих хранилищ, повышающих экономическую эффективность технологии подземного хранения газа.

Основные научные выводы и практические результаты заключаются в следующем.

1. В результате математического моделирования установлено, что технологические процессы строительства и эксплуатации подземных хранилищ газа порождают во вмещающих и перекрывающих породных массивах геомеханические процессы, которые реализуются в виде силовых активных и реактивных воздействий, приводят к образованию в затрубном пространстве каналов миграции флюидов, т. е. вторичных каналов миграции техногенного происхождения наряду с уже существующими первичными каналами миграции природного происхождения.

2. Активные геомеханические силовые воздействия со стороны породного массива характеризуются параметрами напряжённо-деформированного состояния перекрывающего породного массива на расчётном горизонте: вертикальной деформацией sz массива, средним нормальным напряжением оср и коэффициентом анизотропии нормальных напряжений Я в плоскости расчётного горизонта.

3. Активные силовые и температурные воздействия со стороны внутритрубного пространства формируют одинаковый механизм каналообразования в затрубном пространстве и могут быть определены единым параметромвеличиной условного внутритрубного давления Р.

4. Доказано, что наиболее опасные геомеханические процессы локализованы в кровле подземных хранилищ на уровне концевых участков обсадных колонн, где реализуется сдвиговый механизм разрушения контактов и образования кольцевых каналов на внутреннем контуре тампонажной оболочки.

5. В результате производственного эксперимента при гидравлических испытаниях подземного резервуара ПЕ-5А на ПХ-2 Астраханского газоконденсатного месторождения установлено, что технология ликвидации каналов миграции нагретым пересыщенным рассолом в большей степени по сравнению с другими технологиями подходит для ликвидации каналов миграции, локализованных в кровле подземных хранилищ на уровне концевых участков обсадных колонн.

6. Экспериментально подтверждена в лабораторных условиях эффективность «залечивания» каналов миграции в результате образования кристаллизационных структур в затрубном пространстве при напорной фильтрации нагретого пересыщенного рассола.

7. Разработанные рекомендации по прогнозированию образования каналов миграции и их ликвидации в затрубном пространстве подземных хранилищ газа использованы при корректировке проектных решений подземных резервуаров проектируемого Астраханского комплекса, а также при составлении прогнозных оценок каналообразования в затрубном пространстве строящегося Волгоградского ПХГ.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Л.Б., Булатов А. И. Крепление нефтяных и газовых скважин.-М.: Недра, 1976.
  2. А.И. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин.-М.: Недра, 1977.
  3. А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин.-М.-.Недра, 1983.
  4. Л.Б. Методы повышения долговечности обсадных колонн.-М.: Недра, 1984.
  5. А.И., Рахимбаев Ш. М., Рябова Л. И. Коррозия тампонажного камня.-Краснодар, 1993.
  6. А.И. Механика цементного камня нефтяных и газовых скважин.-Краснодар, 1994.
  7. И.А., Сидоров Н. А., Кошелев А. Т. Повторное цементирование при строительстве и эксплуатации скважин.-М.:Недра, 1988.
  8. Механика горных пород применительно к проблемам разведки и добычи нефти. Пер. с англ. и фр. (Под ред. В. Морри и Д. Фурментро)-М.: Мир, 1994.
  9. L.Obert et D.E.Stephenson. Stress conditions under which core disking occurs. Trans. SME.V.232.1965.
  10. Руководство по применению акустических и радиометрических методов контроля качества цементирования нефтяных и газовых скважин.-Уфа, 1978.
  11. Руководство по исследованию качества цементирования скважин акустическим методом при избыточном давлении в обсадной колонне.-Шевченко, 1977.
  12. Отчёт о НИР «Разработать совместно с фирмами ФНГ и УГС (Германия) специальные технологии подземного хранения углеводородов в отложениях каменной соли» Договор № 06/99. ООО «Подземгазпром». -М., 1999.
  13. Е.В., Бухгалтер Л. Б., Будников Б. О. и др. Анализ воздействий объектов хранения газа на окружающую природную среду.-Газовая промышленность. ИРЦ. Газпром, М. 1997, 116с.
  14. Г. А., Димков А. В., Черных В. А. Эксплуатация скважин в неустойчивых коллекторах.-М.: Недра, 1987
  15. Н.А., Соколовский Э.в., Шимкевич С. В. Результаты прогноза аварий на скважинах и порывов трубопроводных систем по геодинамическому фактору.-Нефтяное хозяйство, 1998, № 9.
  16. А.В., Кошелев А. Т. Причины нарушения целостности эксплуатационных колонн в группах скважин на нефтяных месторождениях Западной Сибири.-Серия «Техника и технология обустройства нефтяных месторождений». -М.: ВНИИЭНГ, 1990.
  17. Отчёт о НИР «Анализ нарушений целостности эксплуатационных колонн на месторождениях ОАО „Сургутнефтегаз“». Фонда ОАО «Сургутнефтегаз». 1996,112с.
  18. А.И., Зотов Г. А. Научно-прикладные геодинамические проблемы разработки месторождений природного газа.-Проблемы газодинамической безопасности. С-Петербург: ВНИМИ, 1997, с 186 193.
  19. А.Н., Протосеня А. Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах.-М.: Недра, 1979.
  20. Ю.А., Леонов Е. Г., Филатов Б. С., О сопротивляемости обсадных труб неравнокомпонентному сжимающему давлению соляных пород. «Нефтяное хозяйство», № 1, 1974, с7~13,
  21. Ю.В., Сергеев В. Н. и др. О деформации земной поверхности на разрабатываемом Северо-Ставропольском месторождении газа. Доклад А. Н. СССР, т.164−4,1985.
  22. М.К. Техногенные деформационные процессы при разработке газовых месторождений.-М., ИРЦ, Газпром, 1997.
  23. В.Н. Геомеханика и флюидодинамика.-М.: Недра, 1996.
  24. В.А. Влияние падения давления в залежи на деформацию пласта и массива окружающих горных пород.Разработка газовых месторождений с АВПД.-М.: ВНИИГАЗ, 1985.
  25. А.А., Кудряшов А. И., Ерёмина Н. А. и др. Оценка влияния разработки нефтяного месторождения на геодинамическое состояние недр.-ФТПРПИ, 1998, № 2
  26. Ю.А., Ашихмин С. Г. Влияние добычи нефти в упругом режиме на изменение НДС горного массива. Часть 1,2.- ФТПРПИ, 1998, № 5, ФТПРПИ, 1999, № 3
  27. Ю.А., Ашихмин С. Г. Влияние добычи нефти на изменение НДС горного массива. Часть 3.- ФТПРПИ, 2000, № 3
  28. С.Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках.-М.: Углетехиздат, 1947.
  29. В.Н. Расчёты деформациё горного массива.-М.: Недра, 1973.
  30. Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений. Пер. с нем.- М.: Недра, 1978.
  31. И.А., Иофис М. А., Каспарьян Э. В. Основы механики горных пород.- М.: Недра, 1989.
  32. М.А., Шмелёв А. И. Инженерная геомеханика при подземных разработках.-М.: Недра, 1985.
  33. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях.-М.: Недра, 1981.
  34. Указания по охране зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок и по охране рудников от затопления в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей.-Л.: ВНИИГ. 1985.
  35. СниП 2.01.09−91. Строительные нормы и правила. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадных грунтах.-М., 1998.
  36. А.Б. Обоснование мер защиты наземного комплекса подземных хранилищ газа от подработки. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук.-МГГУ, 1999.
  37. В.И., Розанов А. Б., Баклашов И. В., Хлопцов В. Г. Оценка параметров сдвижения земной поверхности над ПХГ в каменной соли.-Газовая промышленность, 1998, № 11.
  38. В.И., Розанов А. Б., Баклашов И. В., Хлопцов В. Г. Сдвижение подработанного массива при строительстве и эксплуатации ПХГ.-Газовая промышленность, 1999, № 4.
  39. И.В., Тимофеев О. В. Конструкции и расчёт крепей и обделок.-М.: Недра, 1979.
  40. Gaulke К. Schiebestucklose Komplettirung von Gaskavernen. J, Erdol-Erdgas-Kohle, 109 Jahrgang, Heft 4.1993
  41. Ю.М. Теплоотдача в скважинах.-М.: Недра, 1975.
  42. А.А., Цыбин А. А. Крепление скважин и разобщение пластов.-М.: Недра, 1981.
  43. Л.Б., Дулаев В.Х.-М., Абрамов А. А. К вопросу изучения давления под цементными мостами в процессе бурения.- В кн. «Техника и технология промывки и крепления скважин», тр. ВНИИБТ, вып.8., 1974.
  44. Т.А. О зоне нарушения теплового состояния горных пород бурением скважин"-«изв. АН СССР. Сер. Геофиз.», 1960, № 10
  45. Л.Б. Современные способы предупреждения повреждений обсадных колонн- Бурение.-М.: ВНИИОЭНГ, 1978.
  46. А.А. Нарушение обсадных колонн при освоении и эксплуатации скважин и способы их предотвращения.-М.: Недра, 1974.
  47. А.А. Предотвращение нарушений обсадных колонн.-М.: Недра, 1990.
  48. Н.А., Григорьев В. И. О деформациях и напряжениях в обсадных колоннах скважин при высоких пластовых давлениях и температуре-В кн. «Некоторые вопросы крепления нефтяных и газовых скважин"-М.: ЦНИИТЭнефтегаз, 1962.
  49. А.С.СССР.№ 907 220. Ярыш А. Т., Никитченко В. Г. и др.-М., 1980.
  50. А.С.СССР.№ 1 710 694. Никитченко В. Г., Кисельман М. Л. и др.-М., 1989.
  51. А.С.СССР.№ 4 710 051/03. ЮрьевВ.А., Неудачин В. П. и др.-М., 1992.
  52. А.С.СССР.№ 1 709 065. Устройство для установки пластыря в обсадной колонне. Ледяшов О. А., Петров С. В. и др.-М., 1992.
  53. Никитченко В. Г и др. Установка для гофрирования труб.-Нефтяное хозяйство, 1986, № 4.
  54. И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении.-М.: Недра, 1988.
  55. В.М., Павельчак А. В. и др. Восстановление герметичности резьбовых соединений обсадных колонн в скважинах. Нефтяная промышленность. М., 1985, № 9.
  56. .М. Применение многофункциональной добавки «Сломель» при ремонте скважин.-Газовая промышленность, 1993, № 12.
  57. Отчёт о НИР. Опробование методики электрохимического упрочнения затрубного пространства скважин с целью ликвидации заколонных перетоков газа.-ГАНГ, инв.№ 2 930 000 781.
  58. Ю.М., Борисов В. В. Ремонт скважин подземных резервуаров. Газовая промышленность, 1999,№ 11.
  59. А.С.СССР.№ 1 540 186. Богданов Ю. М., Вишнивецкий Н. Н. Способ ремонта скважин подземных резервуаров.-М., 1989.
  60. А.С.СССР. 1 370 909 Борисов В. В., Грохотов В. А. и др. Способ вторичного тампонирования скважин подземных резервуаров.-М., 1988.
  61. А.С.СССР.№ 1 778 046 Борисов В. В. и др. Способ установки моста в скважине.-М., 1989.
  62. А.С.СССР.№ 1 702 622 Богданов Ю.М.и др. Способ ремонта скважин подземных резервуаров.-М., 1991.
  63. Отчёт о НИР «Оказание технической помощи при эксплуатации подземного хранилища этилена на ОАО «Саянскхимпром». Договор № 80/23−98, ООО «Подземгазпром»,-М. 1998.
  64. Г. М., Баклашов И. В. Геомеханическое обоснование механизма каналообразования в затрубном пространстветехнологических скважин подземных хранилищ углеводородов. М.: МГГУ, ГИАБ, 2003, № 5
  65. Г. М. Экспериментальные исследования по ликвидации каналов миграции флюидов в затрубном пространстве технологических скважин подземных хранилищ углеводородов.-М.: МГГУ, ГИАБ, 2003, № 4.
  66. Заключение по результатам интерпретирования материалов ГИС скв.5А пл. АГКМ (ПХ- размыв) от 16−17.01.2003. ОАО ПКФ «Аксоль» ПФ «Астраханьгазгеофизика».
  67. Ю.М., Воробьёв Г. М., Давыдова Н. В., Игошин А. И., Смирнов В. И. Восстановление герметичности затрубного пространства скважин ПХ в каменной соли. М., Газовая промышленность, № 2,2004
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!