Спосіб контролю за контуром розповсюдження промислових стічних вод

Спосіб контролю за контуром розповсюдження промислових стічних вод, що включає відбір проб пластових вод через контрольні свердловини і їх аналіз на вміст концентрацій іонів кальцію або магнію, визначення напрямку і відстані розповсюдження промислових стічних вод, який відрізняється тим, що додатково визначають концентрацію іонів окисного заліза в пластових водах, а контроль за відстанню контуру розповсюдження промислових стічних вод здійснюють за різницею між фактичним радіусом розповсюдження промислових стічних вод в пласті та проектним. (19) (21) u200603382 (22) 28.03.2006 (24) 16.10.2006 (46) 16.10.2006, Бюл. № 10, 2006 р. (72) Холодкова Людмила Анатоліївна, Лизанець Аркадій Васильович, Павлов Станіслав Дмитрович, Тердовідов Анатолій Самсонович, Чоловський Ігор Григорович, Солдатов Єгор Валерійович (73) ДОЧІРНЯ КОМПАНІЯ "УКРГАЗВИДОБУВАННЯ" НАЦІОНАЛЬНОЇ АКЦІОНЕРНОЇ КОМПАНІЇ " НАФТОГАЗ УКРАЇНИ" 3 17721 4 них для значної кількості проб, відібраних з досліня промислових стічних вод в пласті та проектним джуваного простору. Спосіб не передбачає мож(розрахунковим). ливості прогнозувати напрямок і відстань пошиВ різних джерелах інформації об'єкти, на яких рення зони забруднення. здійснюють процес закачування ПСВ в підземні Відомий спосіб (прототип) визначення контуру геологічні формації, можуть мати різну назву, нарозповсюдження техногенних сольових забрудприклад: полігони підземного поховання, станції нень (промислових стічних вод), що включає аназакачування ПСВ, пункти повернення СПВ або ліз пластових вод, які відбирають з контрольних природоохоронні об'єкти, але обов'язковим для точок (контрольних свердловин полігона підземноних є наявність устаткування для підготовки ПСВ, го закачування), при цьому в пластових водах вибуріння нагнітальних і спостережливих (контрользначають концентрацію іонів кальцію або магнію, них) свердловин або використання вже існуючого по збільшенню яких судять про рух техногенних фонду свердловин, які спеціально облаштовані забруднень, а саме, в якому напрямку і на яку відобладнанням для здійснення контролю за процестань відбувається рух техногенних сольових розсом закачування і розповсюдження ПСВ в пластічинів [див. патент Росії на винахід №2111561, колекторі. G21F 9/00, публ. 20.05.1998]. Спосіб базується на Вибір об'єктів для закачування ПСВ і розташутвердженні, що іони, які знаходяться в природних вання нагнітальних свердловин в кожному окреґрунтах і ПВ, утворюють концентраційний фронт, мому випадку потребує узгодження з властивосвипереджуючий рух техногенних забруднень (протями геологічної будови обраних пластівмислових стічних вод). Найбільшу вірогідність і колекторів та гідрогеологічними умовами. довготерміновість прогнозу розповсюдження техНа стадії розробки технологічного проекту ногенних забруднень дає контроль по іонах кальстанції закачування ПСВ проводиться ряд техноцію та магнію, які присутні в усіх типах ґрунтів і ПВ, логічних заходів по отриманню гідрогеологічних і і утворюють концентраційний фон, значно перегеохімічних даних стосовно характеристик обрановищуючий природний їх рівень вмісту в природних го для закачування пласта-колектора та ПВ, які ПВ. Спосіб переважно призначений для здійсненйому притаманні. ня контролю приповерхневих шарів в підземних Найбільш небезпечним місцем для проявленгеологічних формаціях. ня процесів небажаного перетікання віддалених Відомий спосіб не дає інформації про те, яка ПСВ і ПВ в вище- і нижчезалягаючі водоносні говідстань розповсюдження техногенних забруднень ризонти є зона найближчого оточення нагнітальної є граничнодопустимою для обраного поглинальносвердловини. Однак і в віддалених частинах репго пласта у відповідності до його фізико-хімічних ресійної воронки можливо виникнення небажаного властивостей. перетікання ПСВ і ПВ, якщо в водоупорних пласСпосіб за прототипом не дозволяє оперативно тах, що обмежують поглинальний горизонт, мають визначати та прогнозувати можливість погіршення місце порушення їх залягання або в них відзначаприймальності обраного для закачування пласта ються проникні вікна [див. А.С. Белицкий, "Охрана через його кольматацію внаслідок накопичення та природных ресурсов при удалении промышленных відкладення в порах пласта осаду солей, які утвожидких отходов в недра земли". М., "Недра", рюються в результаті взаємодії іонів кальцію, маг1976]. Тому відбір проб ПВ для аналізу на вміст нію та окисного заліза з карбонатними та сульфаіонів кальцію, магнію та окисного заліза пропонутними з'єднаннями, які природно знаходяться в ється робити в зоні найближчого оточення нагніПВ. При цьому з часом через різні причини відбутальної свердловини для попередження можливовається збільшення концентрацій іонів кальцію, го негативного впливу на пласт-колектор, який магнію та окисного заліза в ПВ, прилеглих до навиникає в наступних випадках. гнітальних свердловин. При закачуванні ПСВ через нагнітальну сверВ основу корисної моделі покладена задача дловину в обраний пласт-колектор погіршення створення ефективного способу для забезпечення його фільтраційних властивостей, а отже й прийнадійного і оперативного контролю за контуром мальності стає можливим через кольматацію, яка розповсюдження ПСВ при їх закачуванні в підземні виникає внаслідок накопичення та відкладення в геологічні формації, у т.ч. супутньо-пластових вод йорах обраного для закачування ПСВ пласта(СПВ) при їх поверненні в надра, який враховує колектора осаду солей, що утворюються в резульзв'язок між параметрами закачування стічних вод і таті взаємодії іонів кальцію, магнію та окисного фізико-хімічними характеристиками пластазаліза, які знаходяться в ПСВ, з карбонатними та колектора (у т.ч. фільтраційними) та ПВ. сульфатними з'єднаннями, які природно знахоДля вирішення поставленої задачі пропонудяться в ПВ. ється спосіб контролю за контуром розповсюЗбільшення концентрації іонів кальцію, магнію дження промислових стічних вод, що включає відта окисного заліза в ПВ свідчить також про порубір проб пластових вод через контрольні шення технології підготовки ПСВ або про порусвердловини та їх аналіз на вміст концентрацій шення параметрів закачування ПСВ. іонів кальцію або магнію, визначення напрямку і Отже періодичний контроль за кількісними відстані розповсюдження промислових стічних змінами концентрацій іонів кальцію, магнію та окивод, згідно корисної моделі додатково визначають сного заліза в ПВ необхідний для своєчасного виконцентрацію іонів окисного заліза в пластових явлення їхнього збільшення, накопичення і, як наводах, а контроль за відстанню контура розповсюслідок, попередження кольматації пластадження промислових стічних вод здійснюють за колектора, яка може призвести до погіршення його різницею між фактичним радіусом розповсюдженфільтраційних властивостей, а саме пористості та 5 17721 6 проникності пласта-колектора, зменшення його отходов." - "Разведка и охрана недр", 1971, с.42приймальності. 45] вводиться поправочний коефіцієнт а, який в Для попередження подібних негативних ситузалежності від обґрунтованості вихідних даних і ацій необхідний також контроль за контуром розскладності гідрогеологічних умов пласта-колектора повсюдження ПСВ в пласті-колекторі, а саме наприймають рівним від 1,5 до 2,0. У такому випадку прямком їхнього розповсюдження та відстанню. отримане за рівнянням значення Rx збільшується Розміри контуру розповсюдження ПСВ значна коефіцієнт . В рівнянні (1) на стадії проектуною мірою залежать від фізико-хімічних, у т.ч. фівання об'єкта закачування величини Q і t є задальтраційних властивостей обраного пласта колекними і мають певні значення. Отже, введення поптора, кількості нагнітальних свердловин і схеми равочного коефіцієнта дає можливість приймати їхнього розташування на станції закачування ПСВ. чотириразове коливання неточності добутку велиДля проектованого об'єкта закачування ПСВ з чин me no, пов'язаної з можливими технічними погобліком добового їхнього прийому і приймальності рішностями при визначенні цих параметрів. нагнітальних свердловин при обґрунтуванні проекНа нафтогазоконденсатних родовищах (НГКР) тного радіусу розповсюдження ПСВ враховують визначення напрямку контура розповсюдження наступні дані: об'єм ПСВ, період дії об'єкта, ефекСПВ від видобутку вуглеводневої сировини при їх тивну товщину та активну (відкриту) пористість поверненні в надра має деякі особливості та попоглинаючого пласта-колектора, кількість нагнітав'язано з наступними факторами. льних (поглинаючих) свердловин. А Об'єм ПСВ, Як правило, в багатьох випадках експлуатацію що закачуються, в свою чергу, контролюється за НГКР ускладнюють тектонічні порушення, котрі радіусом контуру їхнього розповсюдження в обраможуть виконувати функцію транзита СПВ, що ному пласті-колекторі. закачуються, тобто перетоку вод з пласта в пласт Визначення радіусу контуру розповсюдження в різні рівні. Знання детальної геологічної будови ПСВ здійснюється при наступних допущеннях: у пласта-колектора, його фільтраційних властивоспроцесі закачування ПСВ діє принцип поршневого тей і розрахунок закачуваних обсягів СПВ дозвовідтискування ПВ - перша порція закачуваних ПСВ ляє зробити процес закачування керованим. змішується з ПВ, а усі наступні порції закачуваних Оцінка потужності і колекторських властивосПСВ в свою чергу будуть зміщуватися з ПВ, вже тей пласта-колектора, який відпрацював за своїм розчиненими ПСВ; при цьому поглинаючий пластосновним призначення (видобутку вуглеводнів колектор характеризується ізотропністю основних газу або нафти) дозволяє з великою точністю вифільтраційних параметрів (пористості, проникносзначити обсяг і, в зв'язку з цим, і межі контура, ті, приймальності). При цих умовах вважається, що який зайнятий закачаними СПВ. ПСВ поширюються в пласті-колекторі з однаковою Свердловини, через які передбачається здійсшвидкістю в усіх напрямках у вигляді, плосконювати закачування СПВ, як правило розташовурадіального кола. ють в приконтурних зонах, що дозволяє запобігти Радіус контура розповсюдження закачаних в заводненню "продуктивних горизонтів, в деяких нагнітальну свердловину ПСВ в поглинальному випадках повернення СПВ в окремі приконтурні пласті-колекторі відносно напрямку природного пласти-колектори дозволяє витиснути залишковий потоку ПВ пропонується визначати за рівнянням газ, що втратив пластову енергію, в близько роз(ІІ-4) [див. А.С. Белицкий, "Охрана природных реташовані продуктивні свердловини. сурсов при удалении промышленных жидких отхоПриклад реалізації способу контролю за кондов в недра земли". - М.: "Недра", 1976, С.28-34] з туром розповсюдження промислових стічних вод урахуванням наведених там же припущень: (в даному випадку супутньо-пластових вод видобутку вуглеводнів) наведено для ДружелюбівськоQ t ,м Rx (1) го об'єкта - станції закачування СПВ у надра. me no Об'єкт введено в експлуатацію в 1989 році. З де: самого початку вводу об'єкта в експлуатацію нагніRx - радіус розповсюдження контура віддалентання СПВ здійснюється через свердловину 3 в ня ПСВ від початку роботи нагнітальної свердлозаконтурну частину поглинаючого пластавини, м; колектора М-6 московського ярусу в перфороваQ - добовий об'єм нагнітання ПСВ в свердлоному інтервалі 1964-1972м. За гідрогеологічними вину, м3/добу; умовами обраний пласт-колектор є найбільш приno - активна пористість порід поглинального датним для закачування СПВ, тому що він знахопласта-колектора, %; диться у зоні застійного гідродинамічного режиму. me - ефективна потужність (товщина) поглиВідносно нагнітальної свердловини 3 у межах 20наючого пласта-колектора, м; 30км в усіх напрямках цей пласт не виходить на t - час від початку роботи нагнітальної свердповерхню і надійно ізольований зверху і знизу реловини в період її експлуатації, діб; гіональними водоупорами в інтервалі глибин 1920- константа, що дорівнює 3,14. 2044м, має високі фільтраційні та ємкісні властиНадійність результатів прогнозних розрахунків вості. В межах самого родовища ефективна потупідземного розповсюдження контура віддалених жність (товщина) коливається в широкому діапаПСВ залежить від вірогідності визначених величин зоні, змінюючись від 9 до 37м. Інтервал перфорації вихідних параметрів. Тому для підвищення ступедля поглинальної свердловини 3 в межах пластаня надійності прогнозних розрахунків згідно рекоколектора заданий згідно проекта 1964-1972м. мендацій [дир. Костин П.П. "Санитарно-защитная Відкрита (активна) пористість пласта коливається зона при создании подземных хранилищ жидких в межах 12-25,5%, а ефективна пористість пласта 7 17721 8 (в межах проектного інтервалу перфорації) склавстановлених СОУ 11.1-30019775-004:2004. дає 18%. Проникність в окремих випадках досягає Спостереження за процесом нагнітання СПВ 3166мД і в середньому складає 378мД. підтвердило, що весь об'єм СПВ надходить у заПроектом експлуатації об'єкта закачування даний інтервал обраного згідно проекту поглинаюСПВ передбачено, що розміри гірського відведенчого пласта-колектора. За час обстеження нагніня надр обумовлюються розмірами (радіусом) метання СПВ здійснювалось у свердловину 3, жі розповсюдження у поглинальному пластіінтервал перфорації не змінювався, сумарний колекторі контуру закачуємих СПВ за весь передоб'єм СПВ від початку закачування за станом на бачений час закачування, тобто до кінця розробки дату останнього обстеження (01.11.2005p.) склав самого газоконденсатного родовища. 16792м3. Проектний радіус розповсюдження СПВ виВраховуючи ті обставини, що від початку ексзначався за рівнянням (1): плуатації об'єкта закачування СПВ і до останнього обстеження закачування здійснювалось весь час Qn t p 150 7300 Rï 2,0 984,0 ì (2), через свердловину 3, то і розрахунок фактичного m e no 3,14 8 0,18 радіусу розповсюдження СПВ проводився за весь де: період часу від початку експлуатації нагнітальної Rп - проектний радіус розповсюдження контура свердловини 3 до моменту останнього обстеження СПВ від початку роботи нагнітальної свердлоза наступним рівнянням: вини, м; Qn - проектний добовий об'єм (дебіт) закачуваних СПВ, який приймався, враховуючи умови підготовки СПВ і можливості нагнітального обладнання, 150м3/доб; tp - розрахований час закачування, який дорівнює 20 рокам або 7300 діб (проектний термін розробки родовища); nо - відкрита (активна) пористість порід поглинального пласта-колектора, для свердловини 3 за даними передпроектних гідрогеологічних обстежень поглинаючого пласта-колектора М-6 дорівнює 1-8%; me - ефективна потужність (товщина) поглинаючого пласта-колектора М-6 для свердловини 3 - проектний інтервал перфорації 8м; - поправочний коефіцієнт, прийнятий рівним 2,0. З нагнітальної свердловини 3 періодично, наприклад кожні два тижня, здійснюють відбір проб ПВ та їх аналіз на вміст іонів кальцію, магнію й окисів заліза. Здійснення періодичного контролю за концентрацією іонів кальцію, магнію та окисного заліза в ПВ дає можливість своєчасно визначити стан пористості, проникності та приймальності пласта, обраного для закачування і попередити можливість його кольматації через погіршення процесу підготовки СПВ або через накопичення та відкладення в порах пласта осаду солей, які утворюються в результаті взаємодії іонів кальцію, магнію та окисного заліза з карбонатними та сульфатними з'єднаннями, які природно знаходяться в пластових водах, внаслідок обмінних процесів і поршневого ефекту. Як показали останні обстеження, концентрації іонів кальцію, магнію й окисів заліза в пластових водах поглинального пластаколектора в межах дії нагнітальної свердловини не перевищували граничнодопустимих значень, Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Rô 2,0 Qô m e hn 2,0 16792 3,14 8 0,14 138,0 ì (3), де: Rф - фактичний радіус розповсюдження СПВ на час-останнього обстеження, м; Qф - сумарний фактичний об'єм СПВ від початку закачування за станом на час останнього обстеження складає 16792м3; me - ефективна пористість, на час останнього обстеження складає 14,0%; hn - інтервал перфорації напроти поглинального пласта-колектор 1964-1972м (8м). Різниця між проектним радіусом розповсюдження СПВ і фактичним на час останнього обстеження складає: (4). R=Rп-Rф=984,0-138,0=846,0м Проведені обстеження станції закачування СПВ і отримані результати-свідчать про те, підготовка СПВ до закачування та параметри закачування відповідають встановленим проектом умовам і вимогам чинного природоохоронного законодавства, а поглинальний пласт і ПВ знаходяться в задовільному становищі, яке не передбачає виникнення аварійних ситуацій на об'єкті закачування та погіршення екологічної ситуації надр. Отже, запропонований спосіб контролю за контуром розповсюдження промислових стічних вод дозволяє ефективно вирішувати поставлену задачу забезпечення надійного і оперативного контролю за контуром розповсюдження промислових стічних вод при їх закачуванні в підземні геологічні формації, у т.ч. супутньо-пластових вод при їх поверненні в надра, враховуючи зв'язок між параметрами закачування стічних вод і фізико-хімічними характеристиками пласта-колектора (у т.ч. фільтраційними) та пластових вод. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601