Способ геодинамического мониторинга в районах расположения подземных хранилищ газа - RU2777450C1

Описание

Изобретение относится к способам геодинамического мониторинга и может быть использовано для оценки активности разломных зон и аномального процесса сдвижения, вызванных эксплуатацией подземных хранилищ газа.

Сущность: на исследуемой территории проводятся регулярно маркшейдерско-геодезические измерения в составе геодинамического мониторинга только в осенний период после закачки и до начала отбора газа, что позволяет регистрировать активность геодинамических процессов и аномальный процесс сдвижения без влияния на результат геомеханической составляющей, связанной с изменением давления в пласте-коллекторе.

Технический результат: повышение достоверности оценки активности разломных зон и аномального процесса сдвижения на территории подземных хранилищ газа за счет исключения из измеренных значений векторов сдвижения геомеханической составляющей, обусловленной изменением давления в пласте-коллекторе, а также сокращение количества циклов наблюдений в год в два раза, и, как следствие, сокращение затрат на геодинамический мониторинг на подземных хранилищах газа.

Профилактика и предупреждение опасных геодинамических процессов, вызванных эксплуатацией подземных хранилищ газа, прежде всего техногенно-индуцированных землетрясений, активизации разломных зон и аномального процесса сдвижения (обширные просадки земной поверхности), является актуальной экологической, социальной и технической проблемой в районах освоения недр и земной поверхности. Для контроля процесса сдвижения, прогноза и профилактики техногенно-индуцированной сейсмичности в районах строительства и эксплуатации подземных хранилищ газа создают геодинамические полигоны, и маркшейдерско-геодезические измерения проводятся в осенний период между окончанием закачки газа и началом отбора газа (осенний нейтральный период). Изобретение направлено на повышение достоверности оценки активности разломных зон и аномального процесса сдвижения, вызванных эксплуатацией подземных хранилищ газа, а также на сокращение затрат при проведении геодинамического мониторинга.

Известен способ охраны наземных объектов от последствий деформационных процессов, инициированных разработками месторождений нефти и газа, [патент РФ RU (11) 2 450 105 С1]. Согласно этому способу, в ходе эксплуатации объекта, в том числе ПХГ, не менее 2-х раз в год проводят съемки участка эксплуатации с получением аэро- или космоснимков и их последующую обработку и картирование изучаемых параметров. Активность разломных зон оценивают по результатам сравнения показателей в текущем цикле с аналогичными показателями до начала эксплуатации.

Недостатком известного способа является низкая достоверность получаемых оценок активности разломных зон, поскольку регистрируемые значения деформаций включают в себя также и геомеханическую составляющую, обусловленную изменением давления (Р) в пласте-коллекторе ПХГ, между весенними (Р→min) и осенними (Р→max) циклами измерений. Другим недостатком способа является низкая достоверность оценки пульсаций процесса сдвижения и длительности протекания аномального процесса сдвижения, так как, согласно известному способу, измеренные значения деформаций сравнивают только с начальными. Также недостатком данного способа является высокая стоимость работ, поскольку измерение деформаций проводится два раза в год.

Известен также способ проектирования геодинамических полигонов на подземных хранилищах газа. [Арутюнов А.Е., Грунин А.Г., Зубарев А.П., Кузьмин Ю.О., Никонов А.И., Осипов А.А., Полухина С.С. Горно-геологическое обоснование и проектирование геодинамических полигонов на подземных хранилищах газа на примере Касимовского ПХГ, 2012]. Согласно данному способу, геодинамический мониторинг на подземных хранилищах газа проводится не реже двух раз в год в нейтральные периоды с последующей оценкой «эволюционных» и «пульсационных» графиков.

Недостатком известного способа является низкая достоверность получаемых оценок активности разломных зон, поскольку регистрируемые значения деформаций включают в себя также и геомеханическую составляющую, обусловленную изменением давления (Р) в пласте-коллекторе между весенними (Р→min) и осенними (Р→max) циклами измерений. Другим недостатком данного способа является высокая стоимость работ, поскольку измерение деформаций проводится два раза в год.

Известен также способ оценки влияния геодинамических факторов на безопасность эксплуатации подземных хранилищ газа в пористом пласте [патент РФ RU (11) 2423306(13) С1]. Маркшейдерско-геодезические наблюдения на локальном этапе проводят с различной пространственно-временной детальностью измерений, обеспечивая наблюдения не реже двух раз в год. По результатам измерений определяется скорость просадки (v), представляющая разницу превышений i цикла к предыдущему, оцененную во времени.

Недостатком способа является низкая достоверность получаемых оценок активности разломных зон, поскольку регистрируемые значения деформаций включают в себя также и геомеханическую составляющую, обусловленную изменением давления (Р) в пласте-коллекторе между весенними (P→min) и осенними (Р→max) циклами измерений. Другим недостатком способа является ограниченность получаемой информации, поскольку для оценки временной динамики процесса сдвижения необходимо проводить сравнения с данными не только соседних циклов наблюдений, но и с данными первого цикла наблюдений. Также недостатком данного способа является высокая стоимость работ, поскольку измерение деформаций проводится два раза в год.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ геодинамического мониторинга на подземных хранилищах газа [С.С. Квятковская и др. Анализ деформаций земной поверхности на Степновском подземном хранилище газа методами спутниковой и наземной геодезии // Вестник СГУГиТ, 2017, т. 22, №3, стр. 16-32]. Согласно данному способу маркшейдерско-геодезические измерения проводятся на геодинамическом полигоне не реже двух раз в год в нейтральные периоды с последующим построением «пульсационных» и «эволюционных» графиков.

Недостатком наиболее близкого способа является высокая трудоемкость, поскольку маркшейдерско-геодезические измерения проводятся два раза в год. Также недостатком способа является низкая достоверность получаемых оценок активности разломных зон, поскольку регистрируемые значения деформаций включают в себя также и геомеханическую составляющую, обусловленную изменением давления (Р) в пласте-коллекторе между весенними (Р→min) и осенними (Р→max) циклами измерений.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности оценки активности разломных зон и аномального процесса сдвижения на территории подземных хранилищ газа за счет исключения из измеренных значений векторов сдвижения геомеханической составляющей, обусловленной изменением давления в пласте-коллекторе, а также сокращение количества циклов наблюдений в год в два раза, и, как следствие, сокращение затрат на геодинамический мониторинг на подземных хранилищах газа.

Технический результат достигается следующим образом. При проектировании геодинамического полигона на ПХГ устанавливается периодичность маркшейдерско-геодезических наблюдений один раз в год. Учитывая технологические особенности эксплуатации подземных хранилищ газа, обеспечение одинакового давления в пласте-коллекторе при проведении наблюдений возможно в осенний нейтральный период, когда давление в хранилище составляет максимально возможное значение. В связи с этим данный период является наиболее информативным для оценки активности разломных зон и аномального процесса сдвижения.

Реализация метода возможна на основании того, что выполнение работ по геодинамическому мониторингу возможно увязать с режимом работы подземного хранилища газа. Первый цикл наблюдений проводят в осенний нейтральный период при максимально возможном давлении в пласте-коллекторе. Последующие наблюдения в осенний период выполняют при давлении в пласте-коллекторе максимально приближенном к давлению при первом цикле наблюдений, то есть максимальному. Оценка геодинамических процессов проводится посредством построения и оценки как сезонных «пульсационных» (2-1:3-2;4-3 и т.д.) графиков, так и сезонных «эволюционных» графиков (2-1; 3-1; 4-1 и т.д.).

Реферат

Изобретение относится к способам геодинамического мониторинга и может быть использовано для оценки активности разломных зон и аномального процесса сдвижения, вызванных эксплуатацией подземных хранилищ газа. Сущность: измеряют пластовое давление, измеряют значения вертикальной и горизонтальной составляющих векторов сдвижения. При этом первый цикл измерений проводят при максимально возможном давлении в пласте-коллекторе, а все последующие циклы проводят в осенний период при максимальном давлении в пласте-коллекторе. Строят пульсационные и эволюционные графики. Оценивают геодинамические процессы по результатам оценки построенных графиков. Технический результат: повышение достоверности оценки активности разломных зон и аномального процесса сдвижения на территории подземных хранилищ газа за счет исключения из измеренных значений векторов сдвижения геомеханической составляющей, обусловленной изменением давления в пласте-коллекторе, а также сокращение количества циклов наблюдений в год в два раза.

Формула