Геоэкологический мониторинг при подземном хранении газа

Подземные хранилища газа в недропользовании имеют огромное значение. С одной стороны, выравнивая сезонные нагрузки на систему газопровода и создавая в них резервные для потребления запасы, они играют положительную роль в геоэкологии. С другой — возможные утечки газа в слои пород, а также угроза аварийных выбросов газа в атмосферу повышают экологическую напряженность в регионе. Поэтому возникает необходимость в организации геоэкологического мониторинга в районах размещения хранилищ газа.

Основой для данного раздела послужила дипломная работа горного инженера Г. С. Кузиной, выполненная на кафедре охраны недр и рационального природопользования Московского государственного открытого университета — по материалам Касимовского управления подземного хранения газа, управления капитального ремонта Мосгазгеофизики, партии глубокого бурения.

Общие сведения.

Месторождения природного газа редко находятся около крупных населенных и промышленных центров, поэтому газ часто приходится подавать потребителю на значительные расстояния. Сейчас более 80% добываемого в нашей стране газа транспортируется по мощным магистральным газопроводам протяженностью в сотни и даже тысячи километров. Такие глобальные системы надо эксплуатиро-

вать с полной нагрузкой, иначе себестоимость перекачки газа заметно возрастает. Потребление газа отличается значительной сезонной неравномерностью в сотни миллионов и даже миллиардов кубометров.

Неравномерность потребления газа требует либо установления принудительного графика потребления газа, либо создания специальных хранилищ, вмещающих избытки газа и способных отдавать их при необходимости. В первом случае используются так называемые буферные потребители, обычно электростанции, которые летом работают на природном газе, а зимой переводятся на другие виды топлива, например мазут. Но буферные потребители все же мало используются, так как это невыгодно и технически сложно.

Во втором случае соответствующий объем должны иметь «аккумуляторы» газа — либо поверхностные стальные газгольдеры, либо подземные хранилища газа (ПХГ). Подземные хранилища менее опасны, чем наземные, и стоимость их намного ниже. ПХГ позволяют хранить огромные объемы газа, например, в сжиженном состоянии при атмосферном давлении в водоносном пласте.

На огромной территории России в настоящее время находятся в эксплуатации лишь 23 подземных хранилища с активным объемом 60 млрд м³ газа, созданных за период с 1958 по 2003 г. Л на территории сравнительно небольшой Германии создано около 40 ПХГ (небольших единичных объемов хранения) с активным объемом более 16 млрд м³ газа. В США находятся в эксплуатации более 410 подземных газовых хранилищ с активным объемом более 92 млрд м³ газа. В Европе в последние годы подземное газохранение переживает настоящий бум. Ускоренными темпами создаются хранилища в Австрии, Франции, Нидерландах, Чехии, Польше и других странах.

Подземное хранилище газа располагается в естественных геологических формациях, и поэтому весьма вероятны утечки газа как по трещинам, так и за счет растворения в воде. Также возможна необратимая разгерметизация хранилища при неотектонических процессах, при этом газ может проникать в пористые пласты, затем в приповерхностный слой почвы, подземные и сточные воды и атмосферу, распространяясь на большие расстояния и негативно воздействуя на окружающую среду. Чтобы оценить масштаб возможного ущерба среде, необходимо проводить геоэкологический мониторинг состояния эксплуатационных скважин, водоносных горизонтов и земной поверхности в районе ПХГ.

Пластовый природный резервуар представляет собой коллектор, ограниченный на значительной площади в кровле и подошве слабо проницаемыми породами. Водоносный пласт должен иметь достаточные: проницаемость, пористость (не ниже 10—15%), мощность и упругоемкость; он должен быть перекрыт плотными породами, называемыми покрышкой, не допускающими проникновения газа в вышележащие отложения. Покрышка не должна иметь проницаемость более долей миллидарси (мД). Необходимо также иметь в пласте ловушку (геологическое образование, ограничивающее пласт-коллектор непроницаемой толщей пород, а по краям — замыкающимся погружением или тектоническими экранами, препятствующими растеканию газа). Ловушка должна иметь такие геологические условия, при которых газовый пузырь, подпираемый водой, может находиться в пласте в устойчивом состоянии неограниченно длительное время. Чаще всего ловушка представляет собой небольшую брахиантиклиналь.