ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2009‑12‑11 14:30
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.08
7425 На соискание
степени
 кгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Калиниченко Ирина Владиславовна
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Голодковская Г. А
Хлопцов В. Г
6165 Официальные оппоненты
Зиангиров Р. С
Емельянов С. Н

6255
дгмн
ктн
4662
дгмн
кгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
171
Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников
3
93
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
27
108
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
ауд. 415, геологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д 501.001.30
2151 Полное наименование организации
Диссертационный совет Д 501.001.30
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации
кафедра инженерной и экологической геологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Экспериментальное моделирование изменения деформационных и емкостных свойств пористых коллекторов в связи с эксплуатацией подземных хранилищ газа
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Общая характеристика работы.  
  
Актуальность работы. Подземное хранение газа в России имеет более чем 50‑летнюю историю, подземные хранилища газа (ПХГ) являются неотъемлемой частью Единой системы газоснабжения   
страны и важнейшим объектом энергетической безопасности России. К настоящему времени на территории Российский Федерации ОАО Газпром создано и эксплуатируется 25 объектов   
подземного хранения газа, с общей активной емкостью около 100,8 млрд. м3. Все газохранилища созданы в пористых средах (преимущественно песчаниках) и расположены в различных   
регионах России.   
  
Основной чертой процессов, протекающих в подземных газохранилищах, является цикличность воздействия на вмещающие пласты‑коллектора, а скорость их протекания во много раз превышает   
величины, характерные для естественных месторождений. Прямое изучение явлений, влияющих на изменение эксплуатационных параметров в подземных хранилищах газа, невозможно, поэтому   
широко используются косвенные методы их исследования и оценки. К ним относятся различные расчеты по данным наблюдений за многолетней эксплуатацией хранилищ; лабораторные исследования   
на природных породах‑коллекторах и их аналогах в условиях, максимально близких к реальным в ПХГ; численное моделирование подземных объектов на основе современных теоретических   
разработок и специальных программных комплексов. Одной из наиболее важных проблем, возникающих в ходе эксплуатации ПХГ, является уменьшение активного объема газохранилищ,   
обусловленное изменением напряженного состояния массива пластов‑коллекторов, появляющихся в них деформаций, ухудшением коллекторских свойств.   
  
Проведенный анализ литературных источников, посвященных вопросам создания и эксплуатации ПХГ, показывает, что вопросы деформационного изменения структуры порового пространства   
пород‑коллекторов, вмещающих подземные хранилища газа, изучены недостаточно.   
  
Целью работы является экспериментальное моделирование изменения деформационных и емкостных свойств пористых коллекторов в связи с эксплуатацией подземных хранилищ газа.   
  
Для достижения поставленной цели в рамках настоящего исследования решались следующие задачи:   
  
1. Изучить состояние проблемы, обобщить и проанализировать имеющиеся литературные данные, в которых рассматриваются вопросы подземного хранения газа, особенности создания   
и эксплуатации ПХГ, деформационные и емкостные свойства вмещающих подземные хранилища пород для обоснования цели и задач исследования.   
  
2. На основании наблюдений за многолетней работой реальных подземных хранилищ газа провести анализ режимов эксплуатации, являющихся реакцией поровой среды пласта‑коллектора   
на циклическое изменение пластового давления.   
  
3. Провести испытания, имитирующие условия эксплуатации реальных ПХГ при многократном циклическом изменении порового давления, как при равномерном всестороннем сжатии, так   
и при изменении девиатора напряжений на модельных образцах песчаников.   
  
4. Исследовать изменение микроструктуры порового пространства, пористости и проницаемости модельных песчаников при циклическом изменении порового давления.   
  
5. В результате анализа выполненных экспериментальных исследований выявить основные факторы, влияющие на изменение емкостных параметров в процессе циклической эксплуатации   
подземных газохранилищ.   
  
Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:   
  
1. Впервые на модельных образцах песчаников экспериментально установлено, что при многократном переменном изменении порового давления (от 5 до 22 МПа) в условиях постоянного   
всестороннего сжатия (25 МПа) увеличиваются объемные деформации, появляются остаточные деформации, уменьшается открытая пористость.   
  
2. На основании исследования микроструктуры порового пространства до и после лабораторных экспериментов с использованием растрового электронного микроскопа (РЭМ) впервые установлено,   
что в ходе циклических испытаний уменьшение пористости происходит, прежде всего, за счет сокращения количества мезапор, существенно возрастает доля ультракапиллярных пор и   
поровых каналов, за счет чего коэффициент проницаемости породы уменьшается в несколько раз.   
  
3. Выявлены и впервые количественно оценены основные факторы, влияющие на изменение деформируемости и пористости образцов модельных песчаников в связи с циклическим изменением   
порового давления: для большей амплитуды изменения порового давления и начальной пористости характерны более значительный рост объемных и остаточных деформаций и большее уменьшение   
пористости.   
  
4. Впервые выполнено численное моделирование многолетней эксплуатации пласта‑коллектора подземного хранилища газа и окружающей его области с использованием программного комплекса   
ABAQUS, позволяющего выявить и количественно оценить наиболее важные факторы, влияющие на изменение емкостных параметров пласта‑коллектора.   
  
Результаты проведенных исследований сформулированы в виде основных защищаемых положений:   
  
1. Режим эксплуатации подземных хранилищ газа в результате их многолетней работы постепенно изменяется с упруго‑водонапорного на газовый, что косвенно свидетельствует о необратимом   
изменении структуры пористого коллектора.   
  
2. Циклическое изменение порового давления в условиях постоянного гидростатического сжатия приводит к появлению остаточных деформаций, что свидетельствует о необратимом изменении   
структуры порового пространства: уменьшается общая пористость, значительно возрастает доля капиллярных и ультракапиллярных пор и поровых каналов, что приводит к существенному   
снижению проницаемости породы‑коллектора.   
  
3. Определяющими факторами в процессах необратимого изменения деформируемости и пористости являются амплитуда изменения порового давления и начальная пористость образцов,   
что установлено экспериментальными исследованиями и подтверждено численным моделированием.   
  
4. При многократном циклическом изменении эффективного напряжения, как при гидростатическом, так и при неравномерном всестороннем сжатии, увеличение объемных деформаций и   
уменьшение пористости носят затухающий характер.   
  
Практическая значимость работы заключается в выявлении одной из возможных причин уменьшения рабочего объема пласта‑коллектора, вмещающего подземное хранилище, и определении   
основных факторов, влияющих на него. Проведенные исследования могут быть использованы при выборе оптимальных параметров эксплуатации подземных хранилищ газа в пористых породах   
и минимизации потерь их рабочего объема при многолетней работе.   
  
Апробация работы. Основные положения и выводы представленной работы изложены в восьми публикациях в сборниках трудов научных конференций, а также опубликованы в статье реферируемого   
журнала, рекомендованного ВАК, Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. Результаты исследований докладывались на международных научных конференциях студентов,   
аспирантов и молодых ученых Ломоносов‑2006, Ломоносов‑2007 и Ломоносов‑2008 (МГУ), на VIII Международной конференции Новые идеи в науках о Земле (РГГРУ, 2007), на   
VII Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России Новые технологии в газовой промышленности (РГУ нефти и   
газа им. И.М. Губкина, 2007), на ежегодных чтениях Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (X Сергеевские чтения, 2008), на пленарном   
заседании российской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Планета Земля: актуальные вопросы геологии глазами молодых ученых и студентов (МГУ, 2009).   
  
Структура работы, фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы из 93 наименований и трех   
приложений. Диссертация содержит 171 страницу машинописного текста (без приложений), 108 рисунков и 27 таблиц.   
  
В основу диссертации положены материалы, полученные лично автором в ходе исследований, проведенных на кафедре инженерной и экологической геологии МГУ им. М.В. Ломоносова,   
а так же в лаборатории геомеханики ООО Подземгазпром за время обучения в очной аспирантуре с 2006 по 2009 гг. Основные положения работы и её выводы основываются на результатах   
экспериментальных исследований, выполненных на образцах модельных песчаников (более 100 образцов), анализе фактических данных режимных наблюдений за многолетней работой подземных   
хранилищ газа и численном моделировании процесса их эксплуатации.   
  
Автор выражает искреннюю благодарность своим научным руководителям д.г.‑м.н., профессору Г.А. Голодковской и к.т.н. В.Г. Хлопцову за неоценимую помощь и всестороннюю поддержку   
на всех этапах выполнения работы. Автор благодарен д.г.‑м.н., профессору В.Н. Соколову за проведение РЭМ исследований и к.г.‑м.н. Н.А. Ларионовой за помощь в подборе рецептуры   
создания модельных образцов песчаников. Неоценимая помощь и внимание были оказаны к.г.‑м.н. Т.Ю. Журавлевой, за что автор выражает ей глубокою признательность. Также автор   
благодарен к.т.н. М.Н. Тавостину и к.т.н. Ю.Л. Филимонову за рекомендации и помощь при выполнении экспериментальной части работы, и всем сотрудникам отдела геомеханики ООО   
Подземгазпром за всестороннюю поддержку. << пред.след. >>
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово