ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время основная добыча газа (более 90%) на северных месторождениях России осуществляется за счет разработки чисто газовых залежей, главным образом, сеноманского продуктивного горизонта. Это такие уникальные месторождения - супергиганты, как Медвежье, Уренгойское и Ямбургское. В стадии проектирования разработки находится ряд крупных чисто газовых месторождений Западной Сибири и полуострова Ямал, намеченных к освоению уже в ближайшие годы.
Уренгойское месторождение является уникальным по запасам газа и газового конденсата. Каждое месторождение нефти и газа переживает определенные этапы своего развития, требующие решения специфических задач. Это этапы роста добычи углеводородов, стабилизации, а затем этапы падающей добычи.
Этап падающей добычи связан с уменьшением энергетических возможностей продуктивного пласта. Снижение пластового давления и дебита ухудшает условия выноса жидкости с забоя скважин, наличие которой обусловлено конденсацией воды в стволе скважины, подтягиванием подошвенных и контурных вод, негерметичностью цементного камня. Накопление жидкости приводит к увеличению фильтрационных сопротивлений, дальнейшему снижению дебита и в итоге - к остановке (самозадавливанию) скважин. Вся технологическая цепочка от пласта до магистрального газопровода: пласт -- скважина -- газосборный коллектор -- УКПГ вместе с ДКС взаимосвязана, проблемы обеспечения их эффективного функционирования условно можно разделить на две группы:
1) проблемы эксплуатации скважин и ГСК;
2) проблемы подготовки газа, конденсата и нефти.
В такой последовательности эти проблемы и возможные пути их решения и рассматриваются в дипломном проекте.
1. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Общие сведения о месторождении
уренгойский месторождение газовый скважина
Район работ находится в северной части Западно-Сибирской низменности. Административно Уренгойское месторождение располагается в Пуровском районе Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области (рисунок 1.1).
Климат в районе резко континентальный, с холодной зимой и коротким летом. Средняя зимняя температура составляет -17 °С. Самые холодные месяца декабрь, январь, февраль. В эти месяцы морозы достигают -50 -55 °С, часто сопровождаясь сильными ветрами. Самый теплый месяц летом это июль, его средняя температура колеблется от +6°С до +15°С, а максимальная достигает +25єC - +30 °С. Среднегодовая температура района колеблется в пределах минус 7,5єС - минус 8,5 °С.
Толщина снежного покрова в понижениях рельефа на рассматриваемых площадях достигает 1-2 м. Среднегодовое количество осадков достигает 350 мм, до 70% которых выпадает в летние месяцы.
"Вечная мерзлота" в районе имеет повсеместное распространение. Строение "вечномерзлых" пород изменяется от монолитного на Северо- Уренгойском месторождении до сложного в долинах на юге Уренгойской площади, их минимальные температуры изменяются соответственно от минус 5 °С до минус 2,8 єС.
Район месторождения мало населен. Ближайшие населенные пункты: пос. Тарко-Сале, Старый Уренгой, Самбург, Тазовский удалены от Уренгойского месторождения на 70-100 км.
Первые три поселка расположены по р. Пур, а пос. Тазовский на берегу Тазовской губы. На юге Уренгойского месторождения находится г. Новый Уренгой, который связан прямыми авиалиниями с рядом городов
Рисунок 1.1 - Обзорная карта Уренгойского месторождения и водным путем из Салехарда через Обскую губу суда поднимаются вверх по течению реки Пур. По территории проложена железная дорога (пассажирское и грузовое движение от г. Тюмень до г. Новый Уренгой). Зимой широко используется зимник.
Территория Уренгойского месторождения представляет собой сильно заболоченную, слабовсхолмленную равнину. Характерной гидрогеологической особенностью является обилие рек, ручьев, озер, при этом судоходство возможно только по реке Пур. Реки и озера покрываются льдом в начале октября, вскрываются ото льда в середине - конце мая и даже в начале июня. Около 50% территории занимают болота, что делает ее труднопроходимой, а местами и вовсе непроходимой.
Район работ находится в зоне распространения многолетнемерзлых пород (ММП), температура которых понижается с юга на север примерно на 1°С на 100 км. Криогенный фактор представляет особую сложность при освоении северных месторождений.
Нарушение температурного равновесия приповерхностного слоя четвертичных отложений в результате хозяйственной деятельности сопровождается рядом негативных явлений - термокарста, криогенного пучения и т. д., выводящих из строя несущие фундаменты сооружений, свайные опоры, трубопроводы и др.
Возможны осложнения и в процессе бурения, например, замерзание промывочной жидкости в скважине, а также протаивание и потеря связности в рыхлых породах с образованием значительных по объему каверн. В процессе эксплуатации скважин отмечается образование гидратных пробок, забивающих скважинное оборудование.
Непосредственно на Уренгойском месторождении ведется добыча газа, конденсата и нефти из сеноманских и валанжинских отложений. Для подготовки газа и конденсата к транспорту построены установки комплексной подготовки газа (УКПГ). Первичной переработкой газового конденсата занимается Управление по подготовке конденсата к транспорту (УПКТ).
Транспорт газа осуществляется по системе магистральных газопроводов. До 1977 г. ближайшим действующим был Медвежье - Центр. В начале 1978 г. в строй действующих вступил газопровод Уренгой - Надым, в 1983 г. закончено строительство экспортного газопровода Уренгой - Помары - Ужгород. В южном направлении газ транспортируется по газопроводу Уренгой - Сургут - Челябинск, строительство которого закончено в 1979 г.
Транспортировка нефти и конденсата производится по продуктопроводу Уренгой - Сургут.
Энергоснабжение объектов Уренгойского ГКМ осуществляется от электрических сетей ОАО “Тюменьэнерго” через подстанции 110/6 кВ.
1.2 Геолого-физическая характеристика месторождения
Уренгойское газоконденсатное месторождение расположено к северо-востоку от г. Новый Уренгой.
На месторождении установлена продуктивность в верхнемеловых и нижнемеловых отложениях. Основная по запасам верхнемеловая (сеноманская) залежь связана с верхней частью мощной (порядка 500 м) толщи преимущественно песчаных образований. Длина залежи 180 км, ширина от 23 до 50 км, площадь газоносности 4750 км2, пластовая температура изменяется от 27С в своде до 34С у контакта "газ - вода".
Залежь водоплавающая со слабым наклоном газо-водяного контакта в северном направлении, начальная отметка ГВК - 1203,5 м.
Начальное пластовое давление Рпл = 122,5 кгс/см2.
Песчаники характеризуются хорошими коллекторскими свойствами: открытой пористостью 9-38% и проницаемостью от 10 до 1000 мД и более, что обеспечивает получение высоких дебитов газа.
Геологический разрез Уренгойского месторождения представлен терригенными песчано-глинистыми отложениями мезозойско-кайнозойского платформенного чехла, которые залегают на породах палеозойского складчатого фундамента. Стратиграфия мезозойско-кайнозойских отложений приводится по материалам региональной стратиграфической схемы мезозойских отложений Западно-Сибирской равнины.
Палеозойский фундамент
На Уренгойской площади сверхглубокой скважиной СГ-6 отложения палеозойского фундамента вскрыты на глубине 7 км. Породы фундамента представлены метаморфизованными аргиллитами и алевролитами. В скв.414 породы фундамента вскрыты на глубине 5385 м и представлены серыми миндале каменными базальтами типа андезита. На рисунке 2.1 показан разрез Уренгойского НГКМ.
Рисунок 1.2 - Геологический разрез Уренгойского НГКМ
Триасовая система
Отложения триасового возраста представлены нижним, средним и верхним отделами. Нижний отдел включает отложения красноселькупской серии, в нижней части которой залегают эффузивы и эффузивные песчаники, в верхней - переслаивание песчано-алеврито-глинистых пород. Среднетриасовый отдел включает нижнюю часть тампейской серии, состоящей из пурской и нижней части варенгояхинской свит. Отложения свит представлены терригенными породами. Верхнетриасовый отдел представлен тампейской серией, включающей варенгояхинскую и витютинскую свиты, которые сложены терригенными породами. Толщина триасовых отложений около 150 метров.
Юрская система
Отложения юрского возраста представлены нижним, средним и верхним отделами. Нижний и средний отделы объединены в заводоуковский надгоризонт, который представлен преимущественно континентальными отложениями и состоит из береговой, ягельной, котухтинской и тюменской свит.
Верхнеюрские отложения объединяются в даниловский надгоризонт в составе абалакской и баженовской свит.
Береговая свита (J1h+J1s) состоит из песчаников грубозернистых, гравелитов, конгломератов с подчиненными прослоями глин уплотненных, серых. Отмечаются растительный детрит, остатки листовой флоры. Толщина свиты достигает 250 м.
Ягельная свита (J1p) представлена глинами аргиллитоподобными, темно-серыми, серыми, от тонкоотмученных до алевритовых, иногда карбонатных. Встречаются растительный детрит, отпечатки листовой флоры. Толщина свиты достигает 150 м.
Вышележащая котухтинская свита (J1p+J1t+J2a) характеризуется чередованием песчаников, алевролитов, уплотненных глин, прослоями битуминозных. Породы серые, иногда с зеленоватым оттенком, с растительным детритом, встречаются единичные двустворки. Местами появляются гравелиты. Толщина свиты 450 - 650 м.
На отложениях котухтинской свиты согласно залегают породы тюменской свиты (J2a+J2b+J2bt), которая подразделяется на три подсвиты: нижнюю, среднюю и верхнюю.
Нижняя подсвита представляет собой переслаивание песчаников серых, глинистых с алевролитами и уплотненными глинами серыми, буровато-серыми. Часто встречаются обугленный растительный детрит, реже корни растений. Толщина нижней подсвиты 100-170 м.
Для средней подсвиты характерно частое неравномерное переслаивание глин уплотненных, иногда углистых с глинистыми песчаниками, алевролитами, углями. Породы преимущественно серые. Отмечается наличие растительного детрита, обломков углефицированной древесины. Толщина - 90 - 160 м.
Заканчивается тюменская свита верхней подсвитой, которая представлена переслаиванием уплотненных серых, темно-серых глин, глинистых песчаников, алевролитов, часто с буроватым оттенком, с прослоями углей. Характерен растительный детрит, корневые системы, отмечаются биотурбированные прослои, пирит. Толщина подсвиты колеблется от 100 до 200 м.
На площади месторождения в отложениях тюменской свиты обнаружены залежи нефти и газа, приуроченные к пласту Ю2 и имеющие локальное распространение.
Абалакская свита (J3k+J3o+J3km) представлена аргиллитами темно-серыми до черных, алевритистыми, слабослоистыми, с известково-сидеритовыми стяжениями, в кровле - с присыпкой глауконита. В основании свиты отмечаются песчаники и алевролиты. Толщина отложений абалакской свиты 70 - 90 м.
Баженовская свита (J3v) представлена аргиллитами темно-серыми с коричневатым оттенком, битуминозными, плитчатыми, массивными и листовыми с включениями чешуи рыб, раковин пелеципод и аммонитов. Толщина баженовской свиты 10 - 25 м.
Меловая система
Отложения меловой системы представлены всеми ярусами нижнего и верхнего отделов. Объединяются в три надгоризонта:
- зареченский (берриас, валанжин, готерив, баррем, нижняя часть апта);
- покурский (верхняя часть апта, альб, сеноман);
- дербышинский (турон, коньяк, сантон, кампан, маастрихт).
В основании меловых отложений залегает сортымская свита (ранее мегионская) (K1br-v), которая включает в себя в нижней части ачимовскую толщу, выше мощную (до 700 м) преимущественно глинистую толщу, ранее называемую очимкинской и песчано-алевролитово-глинистую (ранее южно-балыкская).
Ачимовская толща содержит в своем составе песчаники серые, мелкозернистые, слюдистые, часто известковистые, с прослоями песчано-алевролитовых и глинистых пород. По текстуре песчаники однородные или горизонтально-слоистые за счет прослоек глинистого материала и углистого детрита. Аргиллиты темно-серые, слюдистые, крепкие, горизонтально-слоистые. Общая толщина ачимовской толщи составляет 43 - 167м. К отложениям ачимовской толщи на Восточно- и Ново-Уренгойском месторождениях приурочены продуктивные пласты Ач1 - Ач6, имеющие локальное распространение и содержащие газ, конденсат и нефть.
Для вышележащей толщи характерны глины аргиллитоподобные, серые, темно-серые, тонко отмученные и алевритовые, с разнообразными типами слоистости, с невыдержанными прослоями песчаников.
Из песчаных пластов, залегающих в этой части разреза, на рассматриваемой площади продуктивны БУ16 и БУ17.
Верхняя часть сортымской свиты сложена песчаниками серыми, с прослоями глин аргиллитоподобных, серых, темно-серых, тонко отмученных и алевритовых, разнообразно слоистых. Характерен обугленный растительный детрит, скопление криноидей. Толщина этой части свиты достигает 100 м.
На собственно Уренгойском месторождении в разрезе верхней части свиты выделяются основные продуктивные пласты - БУ10 и БУ11.
В кровле сортымской свиты залегает глинистая чеускинская пачка, представленная глинами аргиллитоподобными серыми, темно-серыми, тонкоотмученными и алевритовыми, с единичными пластами песчаников. Толщина чеускинской пачки составляет 19 - 47 м.
Тангаловская свита, известная ранее под именем вартовской, (K1h+K1b+K1a) делится на три подсвиты: нижнюю, среднюю и верхнюю. Нижнетангаловская подсвита состоит из глин серых, иногда аргиллитоподобных, чередующихся с песчаниками и алевролитами. Характерен обугленный растительный детрит, обрывки растений, корневидные растительные остатки. К этой подсвите на собственно Уренгойском месторождении приурочены продуктивные пласты БУ8 - БУ9. Толщина подсвиты составляет 131 - 215 м.
Перекрывается нижнетангаловская подсвита хорошо выдержанной по всей площади месторождения пачкой «шоколадных» глин. Глины с прослоями серых и темно-серых разностей, оскольчатые. Этой пачке соответствует отражающий сейсмогоризонт Б1. Толщина 8 - 15 м.
Среднетангаловская подсвита представлена песчаниками серыми, с прослоями серых глин, иногда слабо комковатых. Толщина 181 - 336м.
Заканчивается среднетангаловская подсвита пимской пачкой глин серых, аргиллитоподобных, с прослоями песчаников толщиной 27 - 67м.
Верхнетангаловская подсвита представлена песчаниками и алевролитами серыми, иногда зеленовато-серыми, изредка комковатыми, с единичными зеркалами скольжения. Отмечаются редкие прослои аргиллитоподобных глин. Характерен обугленный растительный детрит, остатки флоры, единичные фораминиферы. В составе подсвиты выделяются шесть песчаных пластов. Толщина подсвиты 250 - 400м.
Покурская свита (K1a+K1al+K1s) условно разделяются на 3 части в соответствии с ярусами.
В пределах аптского яруса она представлена песчаниками светло-серыми, реже серыми, в отдельных прослоях с зеленоватым оттенком, часто каолинизированными, которые чередуются в сочетании с глинами, алевролитами темно-серыми. Толщина до 200 м.
Альбский ярус нижнего мела представлен крупными пачками глин, глинистых алевролитов, иногда углистых, преимущественно темно-серого цвета в единичных прослоях с зеленоватым, буроватым оттенком, чередующимися в сложном сочетании с песчаниками серыми и светло-серыми, иногда каолинизированными, с окатышами глин в основании отдельных пластов. Породы преимущественно горизонтально-слоистые. Характерен растительный детрит, остатки растений, сидерит, единичные пласты бурых углей. Толщина достигает 380 м.
В пределах сеноманского яруса верхнего мела в составе покурской свиты распространены пески уплотненные, песчаники серые, мелко зернистые, слабо сцементированные, глины алевритистые, темно-серые до серых, нередко углистые. Характерен растительный детрит, обрывки растений. Толщина 300 - 350 м.
Туронский ярус верхнемелового отдела представлен отложениями кузнецовской свиты (K2t), которая сложена глинами темно-серыми до черных, слабо битуминозными, алевритистыми, мощностью 20 - 40м.
Коньякский, сантонский и кампанский ярусы объединяются в березовскую свиту (K2k+K2st+K2km), в подошве которой залегают песчано-алевролитовые породы, встречаются кремнистые разности. Верхняя часть березовской свиты сложена преимущественно глинистыми породами. Толщина свиты составляет 150 - 250 м.
В пределах маастрихтского яруса верхнего мела и датского яруса палеогеновой системы выделяется ганькинская свита (K2m+P1d), сложенная глинами и песчано-алевритовыми породами с преобладанием глин в подошве свиты. Толщина свиты 250 - 350 м.
Палеогеновая система
В разрезе палеогена выделяются отложения тибейсалинской, люлинворской, юрковской свит и корликовской толщи.
В нижней части тибейсалинская свита (Р1) сложена глинами серыми и темно-серыми, слюдистыми с маломощными прослоями песчаников и алевролитов, а в верхней - преимущественно алеврито-песчаными породами. Толщина свиты изменяется от 180 до 320 м. Люлинворская свита (Р2) подразделяется на нижнюю, среднюю и верхнюю подсвиты и сложена глинами опоковидными, алевритистыми с прослоями диатомитовых глин. Толщина свиты 150 - 200 м.
Юрковская свита (Р2 - Р3) (ранее чеганская) представлена песками светло-серыми разнозернистыми с прослоями и линзами глин и гравия. Встречаются прослои бурого угля. Общая толщина юрковской свиты достигает 100 м.
Корликовская толща (Р3) (ранее атлымская) объединяет песчаные отложения континентального генезиса. Породы представлены песками белыми и светло-серыми, плохо отсортированными с линзами гравелитов. Характерно обилие каолина в виде заполнителя гнезд, линзообразных прослоев и окатышей. Толщина достигает 100 м.
Четвертичные отложения (Q)
Разрез четвертичных отложений представлен песками, глинами, супесями с включениями гравия и галек, а также древесно-растительных остатков. В верхнем деятельном слое установлены отложения торфяных болот. Толщина четвертичных отложений варьируется от 18 до 50 м.