Оценка геолого-петрофизических, фильтрационных свойств вмещающих пород и покрышек в целях строительства подземных хранилищ газа

Физико-географические сведения о Мозырском подземном хранилище газа. Геологическое строение и гидрогеологические условия. Стратиграфия, гидрогеологические условия. Технология работ по созданию хранилища. Меры контроля и управления строительным процессом.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 08.02.2013
Размер файла 929,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

14

Содержание

Введение

1. Физико-географические сведения о районе работ

2. Геологическое строение и гидрогеологические условия исследуемого объекта

2.1 Стратиграфия района Мозырского ПХГ

2.2 Тектоника исследуемого района

2.3 Гидрогеологические условия

3. Оценка геолого-петрофизических, фильтрационных свойств вмещающих пород и покрышек в целях строительства подземных хранилищ газа, в частности Мозырского ПХГ

4. Технология работ по созданию хранилища

4.1 Технологическая схема

4.2 Описание технологического процесса

5. Меры контроля и управления строительным процессом

Заключение

Список использованных источников

Введение

Тема курсовой «Оценка геолого-петрофизических фильтрационных свойств вмещающих пород и покрышек в целях строительства подземных хранилищ газа, в частности Мозырского ПХГ. Способы и особенности строительства».

Цель данной курсовой работы: оценить геолого-петрографические, фильтрационные свойства вмещающих пород и покрышек в целях строительства подземных хранилищ газа на примере Мозырского ПХГ.

Задачи курсовой работы: по материалам полученным при прохождении производственной практики изучить геологическое строение и гидрогеологические условия района Мозырского ПХГ, технологию работ по созданию хранилища, меры контроля и управления процессом, сделать выводы о свойствах вмещающих пород и покрышек.

Подземные хранилища газа в отложениях каменной соли являются составной частью системы магистральных газопроводов страны и предназначаются преимущественно для регулирования пиковых и сезонных неравномерностей газопотребления крупных промышленных узлов, образования оперативных и аварийных резервов газа.

Назначение и роль ПХГ в процессе их создания и эксплуатации могут изменяться по мере развития газотранспортной системы, увеличения газопотребления и по другим обстоятельствам.

При выборе района размещения ПХГ должны учитываться схема газовых потоков в регионе, наличие потребителей газа в настоящее время и на перспективу.

Дата выдачи задания по курсовой работе «11» февраля 2012 года.

Срок сдачи курсовой работы «04» мая 2012 года.

1. Физико-географические сведения о районе работ

По территории Мозырщины пролегают железная дорога Калинковичи-Овруч, а также автодороги в направлении на Калинковичи, Овруч, Наровлю, Лельчицы, Петриков, Ельск, Хойники. Осуществляется судоходство. Главная река - Припять с притоками Тремля, Ипа, Неначь, Мытва, протекает река Чертень. Созданы Лешненское и Скригаловское водохранилища. Город исторически расположен на сложном рельефе: высокий и крутой правый берег Припяти и низкий левый. Основной жилой массив размещен на правом берегу реки. Здесь находится речной вокзал, производственная зона и жилой район. Возле автомобильной дороги на Овруч создается новый общественный центр и жилая зона. На левом берегу Припяти находится уникальны лесопарк.

Население на 2011 год - свыше 130 тысяч человек. Входят 93 сельских населенных пункта.

В географическом отношении описываемая территория расположена в восточной части Полесской низменности на правом берегу реки Припять. Абсолютные отметки территории не превышают 200 м. Климат района умеренно континентальный, среднегодовая температура составляет +6,4°С, среднегодовое количество осадков 600-650 мм, из них большая часть (450-500 мм) выпадает в летний период. Устойчивый снежный покров держится 100 дней, а с декабря, глубина его достигает 15-20 см. Почва промерзает на 1 метр. Среднегодовая влажность воздуха 80%. В пределах современного Припятского Полесья сочетаются обширные озерно-аллювиальные, аллювиальные террасированные, пойменные и водно-ледниковые равнины с отдельными участками моренных равнин, краевыми холмами и грядами. Особенность территории - наличие крупных заторфованных массивов. Озерно-аллювиальные равнины выделяются вдоль Орессы и вокруг озера Червоное с относительными превышениями 1-2 (изредка встречаются песчаные холмы с относительными высотами до 5 м); в междуречье Ствиги и Уборти в широтном направлении на протяжении 50 км с незначительными (0,3-0,5 м) колебаниями относительных высот. Водноледниковая равнина расположена на севере Житковичского района. Отмечается общий уклон в сторону Припяти, поверхность волнистая с цепями дюн или отдельными моренными холмами с колебаниями относительных высот от 1,5 до 3-5 м. Размытые конечно-моренные гряды с относительными превышениями 8-10 м, реже до 15-20 м сохранились возле г.п. Октябрьский, г. Петриков, д. Милевичи и Ветчин Житковичского района.

В долине Припяти выделяются пойма и две надпойменные террасы. Пойма низкая, заболоченная, сложена мелко- и среднезернистыми песками с прослоями суглинков. На ее поверхности встречаются гривы высотой 0,5 - 1 м, шириной 30-40 м, длиной 0,2-1,5 км. Первая надпойменная терраса аккумулятивная, имеет ровную, плоскую поверхность, в притеррасной части заболочена. Ширина ее - от 1-2 до 8 км на левобережье, в местах впадения крупнейших притоков расширяется до 10-18 км. Вторая терраса эрозионно-аккумулятивная, шириной от 0,2-0,5 км до 18 км. Поверхность ее преимущественно плосковолнистая с колебаниями относительных высот 3-5 м. Характерная черта - наличие останцев моренной равнины, плоских открытых травяных болот. Обе террасы осложнены эоловыми формами рельефа.

Для района характерна пестрота и мозаичность почвенного покрова, частая смена дерново-подзолистых, дерновых заболоченных и торфяно-болотных почв. К возвышенным участкам террас Припяти, Птичи, Случи приурочены дерново-слабооподзоленные песчаные почвы; к водно-ледниковым и останцам моренных равнин - дерново-подзолистые среднеоподзоленные песчано-супесчаные. В понижениях распространены заболоченные дерново-подзолистые и дерновые супесчано-песчаные почвы. На правобережной террасе Припяти в районе г.п. Туров развиты дерново-глеистые супесчано-суглинистые почвы.

В котловинах, ложбинах с озеровидными расширениями развиты торфяно-болотные, реже - дерновые заболоченные почвы, в поймах рек - пойменные (аллювиальные) дерновые заболоченные и торфяно-болотные.

Лесистость региона достаточно высока. Повсеместно распространены сосновые кустарничково-зеленомошные и лишайниково-кустарниковые (на дюнах), широколиственно-сосновые орляково-зеленомошно-кисличные, черноольховые крапивные, березовые зеленомошно-черничные леса, снытево-кисличные дубравы, реже - широколиственно-черноольховые леса. Болота занимают 23% территории, из них 1/3 осушена. Преобладают низинные разнотравно-злаковые и гипново-осоковые. В поймах Ствиги, Припяти произрастают крупнозлаковые мезогидрофитные луга, в среднем течении Припяти - злаковые гидромезофитные с примесью осоковых с участками дубрав.

Современный Мозырь - это крупный промышленный центр. В нем работают более 700 предприятий и учреждений разных форм собственности. Здесь действует крупнейший нефтеперерабатывающий завод, заводы сельскохозяйственного машиностроения, мелиоративных машин, кабельный. Работают деревообрабатывающий комбинат, мебельная, трикотажная, швейная, художественных изделий фабрики. Есть мощный солеварный комбинат, ряд предприятий пищевой промышленности. В настоящее время в городе действуют предприятия нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической отраслей, а также машиностроительной, деревообрабатывающей и пищевой промышленности. Именно они являются основной сферой привлечения иностранных инвестиций. Акционерное общество «Мозырский нефтеперерабатывающий завод» производит автомобильный бензин, дизельное топливо, мазут, битум, парафин, серу, серную кислоту. Работает предприятие как на российской, так и на белорусской нефти. Более 22 млрд. тонн составляют в республике разведанные запасы каменной соли. На базе Мозырского месторождения создано крупнейшее в стране производство - открытое акционерное общество «Мозырьсоль», выпускающее соль экстра «Полесье» (без добавок, йодированную, фторированную, йодированно-фторированную, профилактическую). Хорошо известна в республике и за её пределами продукция завода мелиоративных машин, кабельного завода. Разнообразную печатную продукцию выпускает Мозырская укрупнённая типография.

Повышенным спросом пользуются мебельные изделия хорошо известного в стране и за её пределами деревообрабатывающего объединения «Мозырьдрев». Здесь применяют лазерную обработку древесины, что позволяет улучшить качество продукции, сделать более привлекательным ассортимент. В 1944 году была образована швейная мастерская, позже фабрика, а ныне - ОАО Мозырская швейная фабрика «Надэкс», выпускающая одежду по современным технологиям. Заключены договоры на сотрудничество с немецкими, английскими, американскими фирмами. С каждым годом растёт производственный потенциал и трикотажной фирмы «Славянка», выпускающей детские комплекты, шарфы, шапочки. Мозырский пивоваренный завод, кроме своей основной продукции, выпускает и минеральную воду. Топливно-энергетическую отрасль представляет Мозырская ТЭЦ. Неподалёку от города проложен нефтепровод «Дружба».

Сельскохозяйственными угодьями занято 43,6 тыс. га, более половины площади находится под лесом. Из полезных ископаемых есть каменная соль, торф, глины, песок, бурый уголь, минеральная вода.

Площадка Мозырского ПХГ расположена в 12-15 км от линии газопровода, в 1,2-1,5 км севернее деревни Раевские Мозырского района Гомельской области Республики Беларусь, в 5-7 км к юго-западу от г. Мозырь на правом берегу р. Припять [1].(рисунок 1.1)

Рисунок 1.1 - Обзорная карта расположения Мозырского ПХГ

2. Геологическое строение и гидрогеологические условия
исследуемого объекта

2.1 Стратиграфия района Мозырского ПХГ

газ мозырский хранилище стратиграфия

На территории Мозырского ПХГ были вскрыты породы докембрийского фундамента, палеозойские, мезозойские и кайнозойские отложения [4, 5, 6].

Рифейские отложения

Представляют собой отложения среднего рифея мелкозернистые песчаники и алевролиты с прослоями средне- и разнозернистых песчаников. Отложения характеризуются пространственной и фациальной изменчивостью и колебанием мощности до 300 м., наличием прослоев и включений глинистых окатышей. Основными породообразующими обломочными минералами являются кварц, калиевый полевой шпат. В небольшом количестве содержатся обломки микрокварцитов, кварц-серицитовых сланцев, кремнистых пород.

Вендские отложения

Представлены мелко- и разнозернистыми полимиктовыми песчаниками. В верхах разреза преобладают лилово-коричневые алевролиты. Отложения очень маломощные (10-15 м).

Девонские отложения

Представляют собою галогенную формацию среднего и позднего девона, образованную мощной толщей терригенных и галогенных осадков, накопившихся в мелководном морском бассейне повышенной солености. Слагающие её породы представлены галитом, карналлитом, сильвинитом в различном сочетании, реже гипсами, ангидритами, которые залегают среди ангидритов, алевролитов, известняков, песчаников и битуминозных сланцев (с примесью нефти, битума и газопроявлениями). Могут встречаться интрузивные тела и прослои эффузивных пород. В районе, в результате процесса галокинеза, вдоль разломных зон возникло несколько зон брахиантиклинальных складок с соляными штоками в ядрах [7]. Отложения характеризуются большой пространственной и фациальной изменчивостью и колебанием мощности. В Мозырском районе они достигают особенно значительной мощности (до 1500 м.) (относительно всего Припятского прогиба) [8].

Каменноугольные отложения

Представлены отложениями угольной формации раннего и среднего карбона, сложенной глинами и песками с прослоями углистых глин и бурых углей, а также терригенной пестроцветной формацией, сложенной пестроцветными глинами с прослоями известняков, позднего карбона. Мощность отложений колеблется от 0 до 400 м.

Пермско-Юрские отложения

В районе г. Мозырь встречены породы галогенно-карбонатной формации (мощностью до 158 м.), сложенной переслаиванием глин, мергелей, известняков с прослоями мелкозернистых песчаников, по возрасту относящиеся к ранней перми. Поздняя пермь-ранняя юра представлены отложениями терригенной красноцветная формации (мощностью до 79 м.), сложенной розово-красными и красно-бурыми кварцевыми песчаниками с включениями гравия и галек.

Меловые отложения

В пределах описываемого района меловые образования распространены повсеместно, вскрыты на глубинах 110-200 м. В геологическом разрезе представлены отложениями верхнего отдела меловой системы (сеноманский и сенон-туронский ярусы). Породы сеномана залегают на размытой поверхности известняков оксфордского яруса верхней юры. Литологически разрез слагают, главным образом, песчаники на глинистом цементе, разнозернистые, иногда с прослоями песка, глин, конгломерата. Мощность отложений сеномана достигает 4 м. Выше по разрезу согласно залегают отложения сенон-туронского яруса, представленные в геологическом разрезе главным образом мелом белым, разной плотности иногда слабо-песчанистым. Средняя мощность толщи меловых отложений в описываемом районе составляет 25-575 м. На площадке Мозырского ПХГ она изменяется от 29 м до 108 м.

Палеогеновые отложения

Палеогеновые отложения перекрывают меловые и представлены прибрежно-континентальными осадками, глубина залегания которых по скважинам изменяется от 31 до 87 м в зависимости от рельефа местности и характера эродированной поверхности. Мощности палеогеновых отложений колеблется от 69,5 до 127,0 м, глубина залегания на площадке изменяется от 23 м до 90 м. Литологически разрез палеогена представлен песками разнозернистыми, часто пылеватыми, иногда с гравием и галькой. В песчаной толще встречаются прослои, линзы и гнезда суглинков, супесей и глин [3, 4-9].

Четвертичные отложения

Четвертичные отложения отличаются значительной фациальной изменчивостью и имеют отчетливо видную зональность распространения. В северо-западной части Припятского прогиба они представлены преимущественно ледниковыми и водно-ледниковыми отложениями. В описываемом районе палеогеновые отложения повсеместно перекрываются образованиями четвертичного возраста, в строении разреза которых участвуют в основном ледниковые, водно-ледниковые, аллювиальные и эоловые образования. Мощность четвертичной толщи в районе изменяется от 32 до 100 м. Литологически разрез четвертичных отложений слагают в основном моренные супеси, суглинки, песчаные образования и пески с прослоями супесей и суглинков [3, 4-9].

2.2 Тектоника исследуемого района

Исследуемый район расположен в пределах Припятского прогиба (структура I порядка), Внутреннего грабена (структура II порядка), включающего структуры III порядка: Мозырская соляная структура, Червонослободско-Малодушинскую, Заречинско-Великоборскую, Шестовичско-Сколодинскую, Наровлянско-Ельскую тектонические ступени Петриковско-Хобнинскую зону осевых погруженных выступов и периклиналей и Туровскую дипрессию.Во внутреннем грабене выделяются так же внепорядковая структура (Южная зона бортовых уступов), поперечные тектонические элементы (Западный и Центральный сегменты) и зоны мозаичных поднятий (Дубровско- Валавская, Примикашевичская).

Этап развития территории Припятского палеорифта начался с предрифтового синеклизного подэтапа незначительного растяжения в эйфельско-среднефранское время. В заключительную фазу предрифтовой синеклизы установился спокойный режим тектонического выравнивания. Синеклизный подэтап сменился в позднефранское время рифтовым подэтапом, который подразделяется на стадии: начального прогибания, соответствующего зарождению рифта и начальной деструкции литосферы (начало позднефранского воронежско-евлановское время); максимального прогибания, кульминации рифтообразования и основной деструкции литосферы (конец позднефранского фаменское время); заключительного прогибания, затухания рифтообразования и завершения деструкции литосферы (ранний и средний карбон); общего подъема и сжатия (позний карбон ранняя пермь); стабилизации, отмирания рифта и остаточного растяжения (поздняя пермь ранний триас). С позднего триаса развивалась надрифтовая Припятско-Днепровская (Украинская) синеклиза.

Время наиболее активной деструкции литосферы Припятского палеорифта совпадает с проявлением щелочно-ультаосновного вулканизма, максимальными амплитудами движений по нормальным сбросам и сдвигам, формированием некомпенсированных бассейнов и их последующим заполнением франской и фаменской соленосными формациями.

Разрывные нарушения фундамента

Выделяется один суперрегиональный разлом мантийного заложения - Пержанско-СуражскийAR-PR1(R-V,D). Он прослежен по резкой смене магнитных аномалий на расстоянии более 150 км. Разлом проникает на глубину 80-90 км, что отчётливо фиксируется по нарушенности поверхности Мохо, которая расположена здесь на глубине 40-55 км.

Прослежены несколько региональных разломов северо-восточного-субширотного простирания раннепротерозойского заложения, протяжённостью 100-150 км Пержанско-Симановичский, Малынско-Туровский .

Южно-Припятский краевой разломом, который отделяет Припятский прогиб от Украинского щита и представляет собой зону сбросов с общей амплитудой по поверхности фундамента в 2-4 км.

Червонослободско-Малодушинский разлом, высокоамплитудный (до 2-3 км) разлом, отделяющим внутренний грабен. Наибольшая ширина разломной зоны, образованной серией сбросов и промежуточных блоков (3 км). В южной части грабена параллельно краевому Южно-Припятскому разлому прослеживаются несколько коровых разломов с наклоном их криволинейных сместителей к центру прогиба. Эти разломы разбиты на отдельные звенья субмеридианальными сдвигами. Один из этих разломов Буйновичско-Наровлянский, ограничивает с севера Наровлянско-Ельскую ступень. Поверхность этой ступени, осложненная целым рядом субпараллельных малоамплитудных сбросов, наклонена к югу, кроме самого южного блока, примыкающего к южному краевому разлому, поверхность которого наклонена к северу. Вдоль продольных разломов, осложняющих Наровлянско-Ельскую ступень, сформированы зоны приразломных поднятий. Эти поднятия смещены поперечными разломами по простиранию, в результате чего они приобретают мозаичную структуру.

Между западными частями Наровлянско-Ельской ступени и зоны погруженных выступов и их переклиналий располагается Шестовичско-Сколодинская ступень. С востока ее ограничивает поперечный Пержанско-Симоновичский разлом, отраженный в платформенном чехле флексурой.

Разрывные дислокации платформенного чехла

Региональные разломы Припятского прогиба особенно активными были в среднем и позднем девоне, менее активными в карбоне и перми и еще слабее подвижки по ним были в мезозое и кайнозое. Разломы, ограничивающие Брестскую впадину, активно развивались уже после формирования этих структур - в позднем девоне и карбоне.

Субрегиональные разломы разграничивают структуры второго порядка (тектонические ступени, выступы, грабены и др.). Их длина от единиц до нескольких десятков километров, и они проникают на глубину в разные слои земной коры. По типу они такие же, как и региональные разломы.

Большинство из них были активны в позднедевонское и каменноугольное время. В Припятском прогибе эти разломы, как и региональные, по типу представлены, главным образом, сбросами. Они определяют очень сложную складчато-блоковую структуру подсолевых и блоково-складчатую структуру межсолевых отложений. Пространственная связь этих разломов с линейными зонами поднятий и большинством локальных поднятий в межсолевых и надсолевых отложениях является одним из важнейших структурных признаков Припятского прогиба. Основная их активность (до 80-90% амплитуды) приходится на поздний девон, в том числе почти 50% - на средний фамен. Развивались они длительно (в течение всего позднего палеозоя и раннего мезозоя) и являются преимущественно конседиментационными.

Территория Мозырского района в тектоническом отношении располагается в центральной части Припятского прогиба,а Мозырское ПХГ- в северной части Мозырской локальной соляной структуры.

Мозырская соленосная структура по кровле соленосных отложений представляет собой брахиантиклинальное поднятие с размерами 6,5x3,5 км (по изогипсе 1200 м) с пологими склонами. Свод структуры по изогипсе кровли соли 600 м имеет ширину 1,2 км и длину 3,2 км [2,3]. (рисунок 2.2)

Регион представляет собой крупную сложно построенную отрицательную структуру, унаследовано развивающуюся с начала девона. Она состоит из собственно Днепровско-Донецкой и продолжающих её Припятской и Брестской впадин, выполненных мощной толщей (до 5-6 км) осадочных отложений. Среди них можно выделить породы герцинского, киммерийско-альпийского и верхнеальпийского структурных этажей

2.3 Гидрогеологические условия

Описываемая территория относится к Припятскому артезианскому бассейну, характерной особенностью которого является наличие мощной обводненной толщи осадочных отложений (до 4,5 км) и широкое развитие соленосных отложений, обуславливающих образование весьма насыщенных рассолов в девонских отложениях. В гидрогеологическом разрезе района наблюдается ярко выраженная гидрохимическая зональность водоносных комплексов, осложненная наличием соляных куполов и тектонических нарушений [6].

Верхняя часть осадочного чехла сложена хорошо проницаемыми породами, создающими благоприятные условия для фильтрации атмосферных осадков и накопления пресных вод [12, 4, 10_13], приуроченными к отложениям

четвертичной, неогеновой, палеогеновой, меловой и верхней части юрской систем и относятся к зоне активного водообмена. Зона замедленного водообмена охватывает разрез отложений верхней юры, триаса, перми, карбона и надсолевой толщи верхнего девона. Здесь распространены гидрокарбонатно-хлориднонатриевые и хлориднонатриевые воды с минерализацией от 21 до 319 г/дм3 [4-9].

Воды, приуроченные к межсолевым и подсолевым девонским отложениям, относят к зоне застойного режима. Минерализация этих вод достигает 440 г/дм3 [5].

В пределах рассматриваемой территории по фондовым материалам в интересующей нас зоне активного водообмена, выделяются сверху вниз семь водоносных горизонтов.

Рисунок 2.1 - Схема расположения скважин Мозырского ПХГ и рассолопромысла на сводовой части кровли соленосных отложений Мозырского поднятия

3. Оценка геолого-петрофизических, фильтрационных свойств вмещающих пород и покрышек в целях строительства подземных хранилищ газа, в частности Мозырского ПХГ

К настоящему времени на территории Мозырской соляной структуры пробурено более 31 скважин, вскрывших соленосные отложения фаменского яруса верхнего девона (верхняя соленосная толща), которые являются объектом сооружения подземных резервуаров. Глубина залегания кровли соли в пределах структуры 531-961 м, вскрытая мощность солей составляет 128-331 м. Полностью разрез соляной толщи ни одной скважиной не пройден.

По данным, полученным при бурении скважин непосредственно на площадке подземного хранилища под строительство подземных резервуаров, вскрытая часть соляного массива фаменского яруса (верхняя соленосная толща) характеризуется сложным строением: состоит из чередующихся пластов соли мощностью не более 90 м с прослоями нерастворимых пород карбонатно-глинисто-ангидритового состава мощностью 1-10 м. Пласты соли и несоляных пород залегают с крутыми углами, в силу этого видимая мощность пластов и прослоев завышена.

В целом пласты соли представлены галитом разнозернистым, чаще белого и светло-серого цвета за счет неравномерного распределения нерастворимых включений, тонких (до 1,5 см) сезонных деформированных прослоев и фрагментов карбонатно-глинистого состава, которые залегают под углом 70-800 к оси керна; в разрезах скважин преобладают средне и крупнозернистые разности, до гиганто кристаллических. Соль в основном плотная, встречаются отдельные интервалы слабой каменной соли, извлекаемой на поверхность в виде соляной крошки.

В строении соляного купола участвуют нерастворимые породы в виде прослоек, линз, обломков различных по мощности и размерам. По керновому материалу видны тектонические нарушения прослоек малой мощности, до 2-х см, отмечены как складчатые нарушения, так и разрывные. На многих образцах видны сложные складки прослоек ангидрита и карбонатно-глинистого материала как с нарушением, так и без нарушения сплошности. Признаки надвига, скалывания зафиксированы во многих скважинах. Это зеркала скольжения с углом падения 50-60°, брекчии трения, где цементирующим материалом является каменная соль красновато-оранжевого цвета волокнистой текстуры. Деформации растяжения отмечены в прослойках ангидрита, известняка, залегающих под углом 40-60°.

Практически во всех скважинах наблюдаются угловые несогласия между солью и прослоями нерастворимых пород. Прослойки глинистого материала по мощности от нескольких миллиметров до 2-3 см часто разорваны и представляют цепочку разно ориентированных обломков. Такое состояние маломощных прослоек нерастворимого материала в соляном массиве позволяет оценить характер залегания прослоев мощностью от 0,5 до 5,0 м, которые установлены по геофизическим данным.

Вполне вероятно, что прослои мощностью до 50 м так же, как и маломощные, претерпевают деформации как пликативные, так и дизъюнктивные. Это предположение подтверждается наличием зеркал скольжения в керне несолевых пород относительно большой мощности и трещин, заполненных красноватой солью.

Пропластки надсолевых пород мощностью 2,5 м и более, по-видимому, также не имеют выдержанного простирания, смяты в складки, имеют разрывные нарушения. Это обстоятельство имеет очень важные последствия в части выбора интервалов для заложения подземных полостей и технологии ведения процесса подземного растворения.

Не исключено, что в интервалах, вскрывающих относительно чистую соляную залежь, могут располагаться в нескольких метрах от ствола скважины пропластки несоляных пород. В то же время пропластки несоляных пород, вскрытые скважинами, разбиты на блоки, трещины, пространство между которыми заполнены солью. Все это может привести к тому, что интервалы, представленные относительно чистой солью окажутся неблагоприятными для сооружения подземных резервуаров, а интервалы с пропластками несолевых пород могут оказаться более благоприятными для этих целей.

Отмеченные выше закономерности в строении соляной залежи, по-видимому, присущи всем соляным куполам Припятского прогиба и Днепрово-Донецкой впадины (ДДВ). [3]

С литологической точки зрения прослои нерастворимых пород во вскрытой части соляной залежи представлены:

аргиллито-глинистыми породами плотными, тонкослоистыми (углы слоистости 40-500), брекчированными, трещиноватыми, трещины заполнены по трещинам красной каменной солью;

аргиллито-мергелистыми породами трещиноватыми и кавернозными, трещины и каверны заполнены каменной солью и битумом;

алевролитами темносерыми, мелкозернистыми, средней крепости, на карбонатном цементе;

известково-глинистым сланцем темносерым, битуминозным, слоистым (углы слоистости 0-150), с прослойками до 10 см известняка, с трещинами и кавернами, заполненными солью и битумом;

карбонатно-глинисто-ангидритовыми породами плотными, трещиноватыми, трещины заполнены по трещинам бурой и оранжевой каменной солью;

ангидритами серыми, прочными, массивными, тонкослоистыми с тонкими трещинами, заполненными кальцитом [11].

Кроме литологически выделенных пропластков следует учитывать и рассеянные включения внутри каменной соли, которые характеризуются разными размерами, морфологическим обликом и процентным содержанием.

На первый взгляд присутствие прослоев нерастворимых пород достаточно значительной мощности противоречат требованиям к геологическим условиям участков строительства подземных резервуаров, однако, следует учитывать особенности строения этих слоев. При растворении указанные слои разрушаются на обломки по трещинам, заполненные солью, которая растворяется и в микротрещинах.

Толща каменной соли в пределах выбранного участка соответствует условиям благоприятным для размещения ПХГ:

- имеет относительно выдержанные по площади глубину залегания и мощность;

- минимальная глубина залегания кровли соленосной толщи определена экологической и промышленной безопасностью строительства и эксплуатации ПХГ на основе расчета, учитывающего тип и расположение подземных резервуаров, внутреннее давление в них, плотность пород, залегающих выше кровли соляной толщи, и гидрогеологические условия участка;

- минимальная мощность соленосной толщи определена размерами подземных резервуаров с учетом объемов и рабочих давлений хранения газа;

- минимальная мощность соленосной толщи, над или под которой расположены проницаемые или неустойчивые отложения горных пород, рассчитана с условием оставления в кровле или подошве толщи целиков каменной соли мощностью не менее 20 м.

- максимальная глубина залегания кровли соленосной толщи не превышает 1500 м, целесообразность строительства ПХГ при большей глубине залегания соленосной толщи определена технико-экономическим расчетом;

- имеет литологическое строение и физико-механические свойства пород, позволяющие создавать устойчивые и герметичные подземные выработки требуемых размеров и формы;

- не содержать в интервале создания подземных емкостей рассеянных нерастворимых примесей в соли более 30 % по массе, легкорастворимых прослоев, обогащенных калийными, магниевыми и другими минералами, прослоев нерастворимых пород, препятствующих процессу создания емкостей заданной формы и объема, а также пропластков несолевых пород, связанных с обводненными горизонтами за пределами соляной толщи или имеющими выход на дневную поверхность;

- допускается в интервале создания подземных емкостей присутствие в соли единичных прослоев нерастворимых пород мощностью до 2,5 м;

В интервале заложения подземной емкости отсутствуют водопроводящие трещины или пропластки пород, имеющие связь с водоносными горизонтами пресных вод.

В составе каменной соли и в нерастворимых породах в интервале создания подземных емкостей отсутствуют включения, способные ухудшать товарные свойства газа.

В пределах участка строительства ПХГ в теле структуры отсутствует гидродинамическая связь водоносных горизонтов с соляными породами в зоне создания подземных емкостей.

4. Технология работ по созданию хранилища

Строительство подземных хранилищ углеводородов в каменной соли началось в 50-е годы. В подземных резервуарах могут храниться как жидкие, так и газообразные углеводородные продукты - природный газ, нефть, этилен, пропилен и др. В настоящее время в разных странах мира построены и эксплуатируются подземные резервуары в каменной соли суммарным геометрическим объемом более 500 млн.м3. Они используются для различных целей, в том числе для размещения запасов сырой нефти и светлых нефтепродуктов, в качестве товарно-сырьевых баз для нефтехимического и химического производства (ПХ), для создания пиковых и аварийных хранилищ природного газа (ПХГ).

В настоящее время, на территории Республики Беларусь, Мозырское ПХГ является единственным хранилищем природного газа в соленосных отложениях.

Работы по созданию Мозырского ПХГ начаты в 2006 году с выходом на проектную мощность в 1,0 млрд.м3 в 2020 году. ПХГ создается с использованием существующих каверн бывшего хранилища светлых нефтепродуктов и отработанных горных выработок ОАО "Мозырьсоль". В 2009 году первая очередь Мозырского ПХГ введена в опытную эксплуатацию. В 2010 году на хранилище достигнута пиковая суточная производительность 8 млн.м3.

Подземные резервуары в каменной соли сооружаются в соляных залежах всех морфологических типов и различного возраста: от кембрия до неогена. С точки зрения технологии строительства большое значение имеют состав соленосных отложений, глубина их залегания и температура пород. Содержание нерастворимых включений в каменной соли, принятое по данным мирового опыта, не должно превышать 35%. Все существующие в мире подземные резервуары расположены в соляных толщах, залегающих, как правило, в диапазоне глубин 300 - 1400 м.

Для водообеспечения используются слабоминерализованные промстоки или осуществляется водозабор из поверхностных водоемов и водотоков. В ряде случаев используется водозабор из подземных вод, в том числе минерализованных.

Технология создания подземных резервуаров в каменной соли связана с необходимостью утилизации большого количества образующегося рассола. При создании 1 м3 геометрического объема выработки образуется 8 - 10 м3 рассола. Как правило, рассол передается рассолопотребляющему предприятию или закачивается в недра при заводнении нефтяных и газовых месторождений либо в поглощающий водоносный горизонт. Общая минерализация воды поглощающего горизонта должна быть, как правило, не менее 35 кг/м3. Критерий определен по экологическим требованиям, поскольку сброс рассола допускается в поглощающие горизонты с водами, непригодными для использования в народном хозяйстве. Величина 35 кг/м3 - граничное значение при переходе минерализованных вод в рассолы, которые, как правило, залегают в зоне застойных вод и не используются в народном хозяйстве, за исключением отдельных случаев, когда они являются бальнеологическими или содержат ценные компоненты, извлекаемые как полезное ископаемое.

Мозырское подземное хранилище газа располагается в пределах северной части Мозырского соляного купола. Кровля соляной залежи вскрыта на глубинах 772-900 м. Вскрытая часть соляного массива характеризуется сложным строением. Слои соли и нерастворимых пород не имеют выдержанного простирания, смяты в нарушенные крутопадающие складки. Интервалы заложения подземных резервуаров распределены в диапазоне глубин 840-1150 м, а мощность рабочих толщ в пределах 65-161 м. В ряде эксплуатационных скважин внутри интервала заложения имеют место прослои нерастворимых пород, мощность которых изменяется от 2 до 8 м, а углы падения - 50-80о. Построено девять резервуаров.

Подготовка установок и сооружений подземного комплекса площадки вагоноремонтных компаний Мозырского ПХГ к технологическому процессу строительства подземных резервуаров методом растворения каменной соли водой через буровые скважины производится в соответствии с требованиями СНиП 34-02-99 [15] и СП 34-106-98 [16], а также ПБ 08-83-95 [14].

Основные исходные данные, принятые при разработке технологического регламента строительства подземного резервуара:

Конструкция скважины:

основная обсадная колонна диаметром 32412; башмак колонны установлен на отметке 975 м.

внешняя подвесная эксплуатационная колонна диаметром 219;

центральная подвесная эксплуатационная колонна диаметром 146.

Заложение подземного резервуара принято в интервале 1015 - 1200 м.

Средняя температура подаваемой в скважину воды - 122C.

Средняя минерализация воды - 0 г/л.

Средняя температура горного массива в интервале заложения подземного резервуара - 18C.

Средняя плотность соли в массиве - 2150 кг/м3.

Среднее содержание нерастворимых включений в каменной соли в интервале заложения подземного резервуара - 6%. Нерастворитель - топливо дизельное З-0,2 минус 35 ГОСТ 305-82. В качестве технологической схемы создания подземного резервуара принята схема формированием выработки в девять ступеней. На всех ступенях последовательно применяются противоточная и прямоточная схемы подачи растворителя. Указанные действия позволяют создать в заданном интервале глубин устойчивую выработку полезным объемом 3055 тыс.м3.

4.1 Технологическая схема

Строительство подземного резервуара осуществляется путем применения прямоточной и противоточной схем подачи растворителя.

Скважина, закрепленная основной обсадной колонной из труб диаметром 324 мм, оборудуется двумя подвесными колоннами из труб диаметром 219 и 146 мм, которые размещаются по принципу «труба в трубе». Устье скважины оборудуется специальным оголовком.

Техническая вода для растворения каменной соли подается в скважину насосами НПС 120/65-750.

Гидроакустические исследования подземной выработки проводятся после окончания отработки каждой ступени размыва.

Положение уровня «нерастворитель-рассол» контролируется подбашмачным и манометрическим методами.

Расход воды контролируется с помощью расходомеров.

Концентрация выдаваемого рассола измеряется стеклянными ареометрами (денсиметрами) с диапазоном измерений 1000-1080 кг/м3, 1080-1160 кг/м3 и 1160-1200 кг/м3 и ценой деления 1 кг/м3. Измерения плотности рассола ареометрами проводятся при температуре 20С. Для измерения температуры воды, рассола и нерастворителя используются термометры с диапазоном измерений 0-100C и ценой деления 1С.

На всех ступенях создания подземного резервуара помимо расходных параметров предусматривается контроль давления и температуры воды и выдаваемого рассола. Результаты измерений фиксируются в специальном журнале и сопоставляются с данными регламента создания резервуара.

4.2 Описание технологического процесса

Процесс сооружения подземного резервуара через скважину подразделяется на девять последовательных ступеней. На первой ступени расход воды  м3/ч, на последующих  м3/ч. Уровень границы «рассол-нерастворитель» на всех ступенях устанавливается на отметке башмака внешней подвесной колонны. Отработка каждого этапа каждой ступени считается законченной по достижении номинального объема выработки (определяется косвенно по количеству выданной на поверхность соли), предусмотренного регламентом.

На первой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1173 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1197,5 м. Отработка ступени производится в два этапа. На первом этапе принят прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 13,3 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (10..1455) г/л. На втором этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа (первой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 23,4 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (26010) г/л.

На второй ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1155 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1190 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 38,7 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (23020) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 50,7 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (18510) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (второй ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 58,6 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (26015) г/л.

На третьей ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1135 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1180 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки должен составляет 73,6 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (25025) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 91,6 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (20510) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (третьей ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 103,6 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (26530) г/л.

На четвертой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1115 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1160 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 119,7 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (28020) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 135 тыс.м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (2105) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (четвертой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 144,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (29015) г/л.

На пятой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1095 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1140 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 157 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (25530) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 167 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (19510) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (пятой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 180 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (29020) г/л.

На шестой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1075 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1140 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 193,3 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (3105) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 211 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (21510) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (шестой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 225,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (30510) г/л.

На седьмой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1055 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1100 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 235,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (28010) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 245,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (1955) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (седьмой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 255 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (28020) г/л.

На восьмой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1035 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1100 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 265 тыс.м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 274,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (21015) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (восьмой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 282,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (30010) г/л.

На девятой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1015 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1080 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 293 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 298 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (20520) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (девятой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 305 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (30015) г/л.

Количество нерастворителя, подаваемого на каждой ступени рассчитано исходя из площади прикрытия потолочины подземного резервуара при высоте слоя нерастворителя 5 см и потерь нерастворителя, обусловленных его выносом с рассолом по ТКП (технический кодекс предприятия) 127-2008:

- 0,4 кг на 1 м3 образующегося рассола при противоточном режиме работы технологической скважины;

- не менее 0,6 кг на 1 м3 образующегося рассола при прямоточном режиме работы технологической скважины.

Контроль положения башмака внешней рабочей колонны на начало размыва производится геофизическим методом (гамма-гамма наротаж, нейтронный гамма каротаж в сочетании с термометрией).

Количество нерастворителя, необходимое для заполнения скважины, должно уточняться по результатам замеров уровня границы «рассол-нерастворитель» геофизическим методом.

Закачка нерастворителя производится в течение всего периода размыва с корректировкой расхода нерастворителя по данным контроля уровня «рассол-нерастворитель».

Контроль уровня границы «рассол-нерастворитель» производится 1 раз в смену по давлению нерастворителя на оголовке скважины.

Контроль уровня границы «рассол-нерастворитель» подбашмачным методом производится 1 раз в 7 суток.

Общая потребность в нерастворителе (дизельном топливе) для формирования резервуара составляет 1750 м3, эта потребность складывается из затрат на заполнение затрубного пространства скважины диаметром 219-324 (44,3 м3), заполнение нерастворителем пространства у потолочины подземного резервуара на девяти этапах растворения (151 м3) и удалении нерастворителя из подземного резервуара с выдаваемым строительным рассолом (не менее 1256 т).

5. Меры контроля и управления строительным процессом

Контроль и управление технологическим процессом сооружения подземных резервуаров в каменной соли осуществляется с целью обеспечения оптимальных условий ведения процесса. При этом предполагается получение подземных резервуаров, максимально приближенных по объему и форме к расчетным данным.

Обеспечение проектной формы и размеров создаваемых подземных выработок осуществляется, как было указано выше, путем использования жидкого нерастворителя и соответствующего разноса башмаков подвесных колонн труб.

Для обеспечения расчетных параметров, ведение процесса должно предусматриваться применение технических средств для контроля и регулирования расхода закачиваемого растворителя (воды), а также давлений в линиях растворителя (воды), рассола и нерастворителя.

Результаты замеров перечисленных параметров заносятся сменным оператором на каждой скважине через каждые 2 часа в сменный рапорт.

Контроль за увеличением объема подземной выработки осуществляется лабораторией по результатам каждой смены и фиксируется в журнале роста выработки по каждой скважине.

Контроль за движением нерастворителя и перемещением рабочих колонн на скважине осуществляет сменный мастер после каждой очередной закачки или отбора нерастворителя, а также после изменения положения подвесных труб с фиксированием данных.

Контроль объема подземной выработки производят по количеству извлеченной на поверхность каменной соли.

Контроль за формообразованием и ростом объема камеры производят с помощью звуколокационных съемок, частота проведения которых определяется условиями ведения процесса . При отсутствии каких либо осложнений на скважине.

В процессе создания подземных выработок в каменной соли необходимо контролировать: границу раздела нерастворитель - рассол; концентрацию получаемого рассола; объем, форму и геометрические размеры выработок; положение башмаков внешней и внутренней (центральной) подвесных колонн труб; расходные напорные и температурные параметры воды, рассола и нерастворителя.

Для получения подземных выработок требуемой формы технология их создания предусматривает применение жидкого нерастворителя. Контроль границы раздела нерастворитель - рассол осуществляется «подмашмачным» методом периодически через 7 суток отработки соляного массива. Суть метода состоит в закачки нерастворителя под башмак внешней подвесной колонны труб.

Положение башмака внешней подвесной колонной труб контролируется перед обработкой каждой ступени комплексом геофизических измерений скважин, включающим ГГК, НГК, термометрию, локатор муфт.

Измерения геометрических размеров подземной выработки на скважине в процессе ее создания осуществляется с помощью звуколокатора. Звуколокации проводятся по окончании отработки каждой ступени, а также при необходимости во время отработки отдельных ступеней.


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.