Требования к пласту-коллектору

Хранилища в водонасыщенных горных породах могут быть разделены на две принципиально различные группы: хранилища, сооружаемые в природных ловушках водоносных пластов, и хранилища в водоносных пластах без ловушек.

Условия, общие для хранилищ обеих групп:

водоносный пласт-резервуар должен быть сложен породами, способными вмещать в себя газ в необходимых количествах;

• — пласт-резервуар должен быть перекрыт сверху породами, служащими надежной «покрышкой» и обеспечивающими сохранность газа в хранилище;
• — максимально допустимое давление газа в пласте-храиилище ограничивается таким уровнем горного давления, при котором «покрышка» остается герметичной;
• — минимально возможное давление в хранилище ограничивается технологическими условиями эксплуатации;

— график создания и эксплуатации хранилища определяется графиком работы системы газоснабжения, для регулирования которой и сооружается хранилище.

Первое условие означает определенные коллекторские свойства пласта-резервуара: эффективную мощность, пористость, проницаемость, упругость. Все эти и зависящие от них параметры пьезопроводности и гидропроводности могут меняться в весьма широких пределах в зависимости от конкретных условий. Опыт использования водоносных пластов для газохранения показал, что проницаемость их часто измеряется величинами порядка 3—5 Дарси и иногда достигает величин 8—10 Дарси. Это значительно превосходит обычные значения проницаемости газовых залежей.

Там, где нет пористых пластов, пригодных для газохранилищ, но есть достаточно мощные и однородные отложения соли, газ можно хранить в полостях, вымываемых в этой формации. В таких емкостях удобнее хранить жидкие углеводороды — пропан, бутан, ацетилен и др. Каверны, искусственно созданные в соленой толще, достигают объема 150—200 тыс. м³. В горных выработках, например в пещерах, природный газ хранят редко, так как герметизация их обходится дорого.

Как пример рассмотрим геологическую характеристику Касимовского подземного хранилища газа (рис. 6.1). Отложения щигровского горизонта представлены глинистыми, алевролитовыми и песчаными породами и характеризуются значительной фациальной изменчивостью. В разрезе пласта-коллектора можно выделить две песчаные пачки, разделенные глинистым пропластком. Мощность верхней песчаной пачки изменяется от 11 до 30 м, составляя в среднем 20 м. Подстилается она глинистым пропластком мощностью от 2 до 9 м, невыдержанного по своим свойствам. Нижняя песчаная пачка достигает мощности 90—105 м. Она более однородна, но своему литологическому строению, имеет по сравнению с верхней более высокие коллекторские свойства.

Глинисто-песчаная пачка, залегающая непосредственно над пластом-коллектором (покрышка), имеет мощность от 21 до 44 м. Минимальная мощность отмечается на своде структуры, ее юго-восточной переклинали, а максимальная — на крыльях структуры. Глинистая покрышка литологически невыдержана и содержит проницаемые прослои. Распределение прослоев по разрезу и по площади носит незакономерный характер. Количество прослоев колеблется от 1 до 4. Мощность их обычно 1—5 м, иногда достигает 9—12 м. Открытая пористость достигает 23 и даже 27%. Суммарная песчанистость глинистой пачки (отношение суммарной мощности песчаных прослоев к общей мощности пачки) характеризуется величинами 0,2—0,3 в сводовой части поднятия и заметно увеличивается на юго-западном и северо-восточном крыльях поднятия, где достигает 0,5 и более 3. Но содержание песчаного материала в покрышке колеблется от 22 до 62%, при общей средневзвешенной, но площади песчанистости 38%. Расчетный объем ловушки на Касимовском поднятии составляет 19 млрд м³ газа.

Рис. 6.1. Схематический геологический профиль Касимовского ПХГ:

1 — известняки; 2 — песчаник; 3 — газоводяной контакт; 4 — алевролиты; 5 — глины.