СПОСОБ СНИЖЕНИЯ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА
METHOD OF REDUCTION OF MAN'S IMPACT ON ENVIRONMENT DURING OPERATION OF NATURAL GAS FIELD AND UNDERGROUND GAS STORAGES

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа.
Известно, что на газовых месторождениях нередко происходит образование техногенных залежей в вышележащих пористых и водонасыщенных пластах - коллекторах из-за утечки газа через трещины в цементном камне и другие дефекты крепи скважин. Особенно подвержены этому явлению подземные хранилища газа, в которых цементный камень растрескивается и отслаивается от обсадной колонны, т.к. крепь скважин работает при знакопеременных нагрузках при закачке и отборе газа. Поэтому повторное цементирование и другие ремонтно-изоляционные работы дают, как правило, временный эффект, а проблема ликвидации перетоков флюидов (по зазорам между эксплуатационными колоннами и цементным камнем, а также по трещинам в нем) оказывается нерешенной десятилетиями (см. таблицу).
Известен способ снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа, заключающийся в строительстве неглубоких разгрузочных (дегазационных) вертикальных скважин в околоскважинной зоне эксплуатационных скважин, имеющих дефекты крепи. (1) (А.П.Агишев. Межпластовые перетоки газа при разработке газовых месторождений. М.: Недра, 1966 г., с.74-77.)
При этом дегазационные скважины ограничивают распространение газа по площади месторождений и подземных хранилищ газа.
Недостатками известного способа являются:
- низкая эффективность природоохранных мероприятий;
- необходимость строительства большого количества обособленных дегазационных скважин с выпуском газа в атмосферу;
3
- большие потери газа (до 300 млн. м и более);
- большая стоимость строительства дегазационных скважин, соединенных между собой сетью соединительных трубопроводов;
- ограничение доступа к устью эксплуатационных скважин из-за невозможности подъезда агрегатов и другой обслуживающей техники.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа, заключающийся в строительстве наклонных разгрузочных скважин, направленных к околоскважинной зоне эксплуатационных скважин, имеющих дефекты крепи. (1) (А.П.Агишев. Межпластовые перетоки газа при разработке газовых месторождений. М.: Недра, 1966 г., с.47-54).
Недостатками известного способа являются:
- необходимость строительства большого количества обособленных дегазационных скважин с выпуском газа в атмосферу;
- большие потери газа;
- большая стоимость строительства дегазационных скважин, соединенных между собой сетью соединительных трубопроводов;
- низкая эффективность природоохранных мероприятий.
Задачей настоящего изобретения является снижение антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном способе снижения антропогенного воздействия на окружающую среду при эксплуатации газовых месторождений и подземных хранилищ газа, включающем строительство наклонно-направленных разгрузочных дегазационных скважин, согласно изобретению разгрузочные дегазационные скважины выполняют в виде скважин, имеющих U-образный профиль и выход на поверхность земли, а глубины нахождения их горизонтальных частей превышают глубины залегания верхнего проницаемого пласта-коллектора, причем U-образные скважины располагают в виде многоугольника, обсаживают колоннами перфорированных труб в их горизонтальных частях и соединяют между собой в замкнутую систему, работающую на общий газосборный узел.
На Фиг.1 представлен разрез эксплуатационной скважины, где:
1 - скважина с дефектами (трещинами или каналами) в цементном камне;
2 - эксплуатационная колонна;
3 - цементный состав;
4 - скопления газа, образовавшиеся из-за дефектов в цементном камне;
5 - U-образные скважины;
6 - обсадные колонны, перфорированные в горизонтальной части вдоль оси труб;
7 - соединения обсадных колонн;
8 - трубопровод к газосборному пункту;
9 - локализованная зона газовых скоплений;
10 - фонтанная арматура.
На Фиг.2 представлена схема расположения скважин в плане.
На фиг.3 представлен общий вид расположения скважин.
Способ осуществляют следующим образом.
После обнаружения утечек газа и определения мест его выхода (грифонов) на поверхность земли в прискважинной зоне скважины 1 (с дефектами в цементном камне) проводят геохимическую съемку и определяют направление распространения газового языка 4. Далее производят проводку трех (и более) U-образных скважин 5 методом наклонно-направленного бурения, таким образом, чтобы горизонтальная проекция продольной оси одной из скважин была перпендикулярна направлению распространения газового языка 4 или пересекала его. Другие разгрузочные U-образные скважины 5 располагают на местности в виде многоугольника с числом вершин не менее трех. Скважины 5 обсаживают с помощью обсадных колонн 6, перфорированных в их горизонтальных частях, и соединяют между собой с помощью соединений обсадных колонн 7 в замкнутую систему, работающую с помощью трубопровода 8 на общий газосборный пункт (не показано). Так как U-образные скважины 5 обсажены колоннами перфорированных труб 6 в их горизонтальных частях и соединены между собой с помощью соединений обсадных колонн 7 на земной поверхности, давление газа внутри всех обсадных колонн 6 уравнивается, что приводит к «рассасыванию» газового языка 4 и образованию локализованной зоны 9, оконтуренной U-образными скважинами 5.
Таким образом, оказывается возможным:
- предупредить миграцию газа по площади месторождения или подземного хранилища газа путем оконтуривания одной или нескольких скважин, имеющих дефекты крепи;
- исключить распространение газа в потенциально опасных направлениях (в направлении водоемов, населенных пунктов и т.п. объектов);
- снизить потери газа;
- повысить эффективность природоохранных мероприятий и снизить антропогенное воздействие на окружающую среду.
При этом также:
- отпадает необходимость строительства большого количества разгрузочных скважин;
- снижается стоимость их строительства, в том числе и за счет резкого уменьшения длины соединительных трубопроводов;
- обеспечивается доступ к устью эксплуатационных скважин агрегатов и другой обслуживающей техники.
Следует отметить, что строительство U-образных скважин несложно и может быть осуществлено методом наклонно-направленного бурения при помощи буровых установок, обычно применяемых при строительстве переходов для прокладки магистральных газопроводов под водными и иными естественными преградами.
Таблица
ПХГ
Страна
Первая закачка газа
Время обнаружения
Объект хранения газа
Существующее состояние
Хершер
США
Апрель 1953 г.
Август 1953 г.
Водоносный пласт
Эксплуатируется с перетоком
Лерой
США
1972 г.
1978 г.
Водоносный пласт
Эксплуатируется с перетоком
Кетцин
Германия
1965 г.
1968 г.
Водоносный пласт
Переток ликвидирован
Эшенфельд
Германия
1967 г.
1969 г.
Водоносный пласт
Эксплуатируется с перетоком
Лаб
Словакия
1971 г.
1973 г.
Газовое месторожд.
Переток ликвидирован
Осиповичи
Беларусь
1976 г.
1978 г.
Водоносный пласт
Эксплуатируется с перетоком
Северо-Сохское
Узбекистан
1978 г.
1987 г.
Газовое месторожд.
Переток ликвидирован
Рязанское
Россия
1958 г.
1958 г.
Водоносный пласт
Хранилище ликвидировано
Калужское
Россия
1959 г.
1960 г.
Водоносный пласт
Эксплуатируется с перетоком
Колпино
Россия
1963 г.
1966 г.
Водоносный пласт
Хранилище ликвидировано
Гатчина
Россия
1963 г.
1965 г.
Водоносный пласт
Эксплуатируется с перетоком
Совхозное
Россия
1974 г.
1992 г.
Газовое месторожд.
Эксплуатируется с перетоком