CC BY
8805.23.00 СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
УДК 502/504 : 622.324
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОЗЫРСКОГО ПОДЗЕМНОГО ХРАНИЛИЩА ГАЗОВ
Поступила 05.03.2015 г.
© Т. Ю. Журавлева', Е. Ф. Калиниченко2*, И. В. Новожилова'
1 ООО «Газпром Геотехнологии», г. Москва
2 Коломенский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)», г. Коломна * Ответственный автор: [email protected]
IMPROVING OF OPERATING EFFICIENCY OF THE MOZYR UNDERGROUND GAS STORAGE
Received March 5, 2015
© Т. Yu. Zhuravleva', Е. F. Kalinichenko2*, I. V. Novozhilova'
' LLC «Gazprom Geotechnologii», Moscow
2 Kolomna Institute of Moscow State Technical University «MAMI», Kolomna, Russia
* Corresponding author: [email protected]
В статье описаны способы повышения эффективности эксплуатации Мозырского подземного хранилища газов за счет оптимизации работы уже существующих резервуаров и создания новых объектов подземного хранения. Приведено комплексное решение проблемы с геомеханической, технологической и экономической точек зрения. В статье рассмотрено решение следующих задач: обобщение имеющейся информации о геологическом строении Мозырского соляного купола; изучение и анализ сведений о литологических особенностях, вещественном составе, физических, физико-механических и других свойствах горных пород, слагающих массив; анализ технического состояния подземного резервуара и технологических возможностей его реконструкции; детальное рассмотрение двух основных вариантов реконструкции резервуара и выбор наиболее оптимального. Показано преимущество «доразмыва» уже существующей подземной емкости. Отмечается, что Применение технологии «доразмыва» позволяет провести реконструкцию с минимальными финансовыми затратами и минимальными последствиями лля экологии региона.
Ключевые слова: подземное хранилище газов, реконструкция, резервуар.
Для повышения эффективности эксплуатации Мозырского подземного хранилища газов (ПХГ) ООО «Газпром геотехнологии» провел ряд исследований с целью оптимизации его работы. Выполнить это предполагалось как за счет оптимизации работы уже существующих резервуаров, так и за счет создания новых объектов подземного хранения.
В настоящее время ОАО «Газпромтрансгаз Беларусь» ведет расширение Мозырского ПХГ. Изначально подземные резервуары были созданы для хранения жидких углеводородов (комбинат «Неман») и не предназначались для резервирования природного газа [1]. В связи с этим были начаты работы по переоборудованию объектов. Одновременно выявилась потребность в увеличении геометрических объемов хранилища в целом. Этот
The article describes the ways to improve the efficiency of operation of the Mozyr underground gas storage by optimizing the work of existing tanks and new underground storage. Provides a complex solution of geomechanical, technological and economic points of view. In the article the following tasks: synthesis of available information on the geological structure of Mozyr salt dome; study and analysis of information about lithological features, material composition, physical, mechanical and other properties of rocks composing the array; the analysis of technical condition of underground reservoir and technological possibilities of its reconstruction; a detailed consideration of two basic variants of reconstruction of the tank and the choice of the most optimal. The conclusion about the superiority of «wash-out» existing underground storage tank. It is noted that the Use of technology «wash-out» allows to carry out reconstruction with minimal cost and minimal impact to the environment.
Keywords: underground gas storage, reconstruction, reservoir.
вопрос можно было решать двумя путями: сзданием дополнительных новых подземных резервуаров или увеличением объема уже существующих за счет «доразмыва» старых. Во втором случае появляется возможность использования уже существующего резервуара и всего скважинного оборудования. Но возникает проблема необходимости удаления всего хранимого продукта на период размыва.
Обозначенная проблема решалась комплексно, с геомеханической, технологической и экономической точек зрения.
Основным направлением рассматриваемой работы было проведение оценки возможности и перспективности реконструкции уже эксплуатируемого подземного резервуара Мо-зырского ПХГ с целью достижения им максимально возможного геометрического объема.
8
№ 1, 2015
CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE
В рамках выполнения поставленной цели были выполнены следующие задачи:
- обобщение имеющейся информации о геологическом строении Мозырского соляного купола, в частности, области размещения подземного резервуара;
- изучение и анализ сведений о литологических особенностях, вещественном составе, физических, физико-механических и других свойствах горных пород, слагающих массив, вмещающий выработку-емкость;
- выполнение геомеханических расчетов для определения максимально возможного объема подземного резервуара, интервала его размещения, формы и размеров, значений допустимых в нем эксплуатационных давлений, обеспечивающих его длительную устойчивость и герметичность на протяжении не менее 50 лет;
- анализ технического состояния подземного резервуара и технологических возможностей его реконструкции;
- детальное рассмотрение двух основных вариантов реконструкции резервуара и выбор наиболее оптимального;
- выполнение расчета ожидаемой экономической эффективности предлагаемой разработки.
На основании всех проведенных действий установлено, что и технологически и экономически выгодно произвести «доразмыв» уже существующей подземной емкости, чем создать аналогичную заново. В итоге -сокращение сроков создания подземных резервуаров и уменьшение затрат, требуемых на их строительство.
Изучение Мозырского месторождения каменной соли и прилегающих к нему районов было начато в 1953 году. С 1975 г. до настоящего времени на своде структуры велось эксплуатационное бурение для добычи каменной соли и размыва подземных резервуаров для хранения светлых нефтепродуктов, а в последнее время - природного газа. В 2006 была начата реконструкция резервуаров комбината «Неман», которые были переоборудованы под хранение газа, и на его основе построено Мозырское ПХГ.
Общие сведения о соляных породах района Мозырского ПХГ.
По данным, полученным при бурении, непосредственно на площадке подземного хранилища под строительство подземных резервуаров, вскрытая часть соляного массива фаменского яруса (верхняя соленосная толща) характеризуется слож-
ным строением. Она 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.
Полностью разрез фаменской соляной толщи ни одной скважиной не пройден. По сейсмическим данным на Мозырской соляной структуре межсолевые отложения отсутствуют и фаменская соль лежит непосредственно на франской соли.
Глубина залегания верхней соленосной толщи колеблется в пределах Мозырской депрессии от 650 до 2310 м. Ее мощность варьируется в пределах 460...2400 м. Представлена толща преимущественно каменной солью с прослойками и пачками соленосных глин и мергелей, глинистых доломитов и до-ломитизированных известняков. Каменная соль составляет около 80...85 % всего разреза толщи. В нижней части толщи среди несоляных пород преобладают доломиты, ангидриты и известняки, в верхней - глинистые и глинисто-карбонатные породы [2].
Каменная соль - крупно-кристаллическая, реже мелко и среднекристаллическая. Встречаются прослои рыхлой разности. Цвет меняется от прозрачного до розоватого и темно-серого в зависимости от количества и состава примесей. Наблюдается сезонная ритмичность. Прослои не соляных пород как правило перемяты, брекчированы, разорваны на отдельные куски и с различными углами залегания к горизонту [3].
Все пласты глинисто-карбонатных пород несут следы тектонического воздействия (в том числе галокинеза): они сильнотрещиноваты, перемяты, разорваны. Увязать отдельные пласты терригенных пород по всем скважинам не представляется возможным. В связи с этим можно предположить, что они слагают в толще соли блоки, глыбы, куски, а также внутриформационные брекчии. Первоначально они слагали соли и прослои, которые образовались в процессе накопления осдадка в соляном бассейне, а затем были разорваны и перемяты в процессе формирования и движения Мозырской соляно-купольной структуры. В связи с этим необходимо еще более внимательное и детальное изучение объекта, в том числе дистанционными методами, так как при строительстве резервуара можно легко встретить подобный блок. Особенно это важно для рассматриваемого резервуара, так как он находится вблизи крыла
№ 1, 2015
9
05.23.00 СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА
Мозырской структуры и вероятность встретить
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
Радиус, м
Формы и размеры подземного резервуара до и после «доразмыва»: 1 - контур по локации; 2 - контур после вытеснения газа; 3 - проектный контур; 4 - контур после «доразмыва»
Угол падения пород на своде структуры составляет 70...85°, то есть каждая скважина вскрывает очень небольшую часть разреза по истинной мощности. Корреляция разрезов соседних скважин отсутствует. Тем не менее при наличии 39 скважин, вскрывших верхние соленосные отложения на площади 2,5 км2, достаточно определенно можно считать, что скважинами вскрыт и изучен полный разрез верхних соленосных пород, слагающих свод Мозырской соляной структуры. Ни в одной скважине быстрорастворимых прослоев не обнаружено. Цвет пластовой каменной соли - белый, светло- и темно-серый, очень редко - розовый. Жилки краснооранжевой соли присутствуют в трещинах не соляных пород (это галит, что подтверждается опробованием). По химическим анализам примесь калия в галите нигде не превышает 0,03 %.
Наличие среди каменной соли маломощных не соляных пропластков не является препятствием для создания подземных резервуаров и хранения газа. При течении соли не соляные прослои испытывают как плика-тивные, так и дизъюнктивные дислокации. В процессе выщелачивания прослои не соляных пород разрушаются и в виде обломков разного размера падают на дно резервуара [4]. В тоже
время в толще каменной соли несоляные пропластки с разрывами и трещинами, «залеченными» солью, являются непроницаемыми для газа.
Выводы
На основании полученных результатов может быть произведена разработка регламента реконструкции подземного резервуара № 9э с практическим применением.
Результаты работ по модернизации Мозырского ПХГ показаны на рисунке, где представлено изменение реальных размеров резервуара. Применение технологии «доразмыва» ПХГ в рамках соляного пласта позволило увеличить полезный объем объем резервуара в <2,3 раза при ресурсе хранилища не менее 20 лет.
Применение технологии «доразмыва» позволяет провести реконструкцию ПХГ с минимальными финансовыми затратами в кратчайшие сроки при минимальных последствиях для экологии региона.
В связи с необходимостью реконструкции и увеличения объема всего объекта Мозырского ПХГ, имеет смысл провести рассмотрение аналогичных вариантов реконструкции («доразмыва») на других подземных резервуарах, принадлежащих объекту. Это позволит существенно сократить сроки строительства и финансовые затраты. Но ввиду из-за уникальности каждого конкретного резервуара все варианты «доразмыва» подземных емкостей должны быть рассмотрены очень внимательно и индивидуально.
Библиографический список
1. Подземные хранилища в системе государственного резервирования нефтепродуктов / А. А. Григорьев [и др.]. - М.: ОПК, 2006. - 384 с.
2. Инженерная геология СССР. В 8-ми томах. Русская платформа: монография / И. С. Комаров [и др.]. - Т. 1. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. - 528 с.
3. Геологический обзор месторождений каменной соли и других пород, развитых на территории СССР, пригодных для строительства подземных хранилищ сжиженного газа, нефти и нефтепродуктов / А. А. Луйк, Г. В. Белоцерковская. - Т. 1. - Л.: ВНИГРИ, 1962.
4. Проведение научно-исследовательских работ и оказание научно-методической помощи при строительстве подземных резервуаров в каменной соли для предприятия: отчет о НИР: п/я Р-6699. - М.: ВНИИПРОМГАЗ, 1983 г.
10
№ 1, 2015
