В процессе проведения производственного контроля КПХГ в пределах пласта-коллектора и перекрывающих пород нами были получены следующие результаты.

Данные гамма каротажа (ГК) характеризуют толщу аргиллитов основной глинистой покрышки (PR₃rd), как надежную и соответствующую требованиям по мощности. Однако по результатам проведения исследований в эксплуатационных скважинах, включающих анализ изменений межпластового давления (барометрия), установлена гидрогазодинамическая связь гдовского пласта-коллектора с вышележащими проницаемыми породами ряжского и морсовско-мосоловского горизонтов.

Данные ГК, полученные в скважинах, находящихся на территории горного отвода, позволили охарактеризовать расположенную выше глинистую толщу черноярского (D₃sc) горизонта, которая при достаточной ее мощности (до 95 м) могла бы служить надежной покрышкой и рассматривалась на стадии проектирования в качестве резервной (Рис.4). Однако данными ГК установлено, что в сводовой части Калужского ПХГ, указанная покрышка (D₃sc) отсутствует, вследствие чего, газ, поступающий из гдовских песчаников, мигрирует в ряжские и морсовско-мосоловские проницаемые породы и далее проникает в воробъевские пески, образовывая в них вторичную техногенную залежь.

Рис.4 Схема сопоставления мощности основной (PR3rd) и резервной (D3sc) глинистых покрышек гдовского пласта-коллектора по данным гамма каротажа.

Данные нейтронного гамма каротажа (НГК) использовались автором для оценки динамики и характера распространения объемной газонасыщенности. В частности, было установлено улучшение фильтрационно-емкостных свойств (К_пр, К_п, К_г) гдовского пласта-коллектора в сводовой и северо-восточной областях КПХГ. Это явление объясняется изменением типа порового пространства от порового в западной и южной частях хранилища к трещиновато-поровому в сводовой и северо-восточной областях КПХГ. При этом значения проницаемости отложений слагающих пласт-коллектор меняются в интервале (Кпр 100 - 400 мДарси), газонасыщенности (К_г 0,57-0,96), пористости (К_п 18,3- 23,7) в сторону их увеличения в северо-восточном направлении по мере приближения к областям повышенной трещиноватости. Вследствие этого, происходит растекание газовой залежи по коллектору в северо-восточном направлении - к зоне тектонических нарушений, осложняющих северо-восточную часть Калужского поднятия, в область интенсивной вертикальной миграции (Рис. 5).

Рис.5 Объемная модель газонасыщения гдовского и воробъевского коллекторов по данным нейтронного гамма каротажа.

Явление миграции газа в область тектонических нарушений представляется весьма опасной, поскольку может вызвать неконтролируемые потери газа, образование вторичных техногенных залежей и служить потенциальной причиной углеводородного загрязнения водоносных горизонтов, в том числе и питьевых.

Перетоки газа, вызванные наличием проницаемых областей в основной глинистой покрышке гдовского пласта-коллектора, проявляются в показаниях барометрии. При проведении барометрии в эксплуатационных скважинах изучалось изменение градиентов давления, которое согласно законам Дарси определяет скорость фильтрации флюидов в пластах.

Автором были проанализированы значения межпластовых давлений, полученных по показаниям барометрии более чем в 50 скважинах. Выборка скважин проводилась из расчета оценки интенсивности межпластовых перетоков по всей территории газохранилища в интервале разреза от гдовского пласта-коллектора до вторично образованной техногенной газовой залежи воробьевского горизонта. Для этого территория ПХГ была разбита на 5 областей: сводовая область КПХГ, северная, восточная, южная и западная области газохранилища.

В соответствии с классификацией интенсивности перетоков газа в вышележащие горизонты, предложенной группой авторов (Бузинов С.Н. и др.) и на основании анализа градиентов межпластовых давлений в надпродуктивной толще отложений автором выделено 3 класса перетоков газа: интенсивные (ΔР - 0,5-3,0 МПа), умеренные (ΔР - 0,1- 0,5 МПа), слабые или отсутствие перетоков (ΔР - 0,0- 0,1 МПа) и построены две модели механизмов межпластовых перетоков газа по разрезу отложений надпродуктивной толщи КПХГ.

Интерпретация данных барометрии в терминах интенсивностей перетоков позволила установить, что наиболее интенсивными перетоками газа характеризуются области сводовой и северо-восточной части поднятия. К областям умеренной интенсивности вертикальной миграции газа относятся южная и северо-западная части поднятия. Западная и юго-западная области хранилища подвержены слабым перетокам газа или их отсутствию.

В работах посвященных изучению механизмов перетоков газа на Касимовском и Щелковском ПХГ рядом авторов был высказан тезис о том, что уязвимым звеном в герметичности хранилища является не только покрышка, но и скважина как искусственное горное сооружение. Для подтверждения этого тезиса нами были использованы наблюдения за тепловым полем в скважинах. По данным термометрии нами были выявлены заколонные перетоки в скважинах, находящихся в области газоносности вторично-образованной воробъевской газовой залежи.

Заколонные перетоки газа, как правило, обусловлены несовершенной технологией бурения скважин в конкретном горизонте и эксплуатационным износом скважинного фонда ПХГ. Автором также было высказано предположение о возможном смещении и разрыве обсадных колонн скважин, обусловленных возможными локальными просадкам земной поверхности, приуроченными к зонам разломов в северо-восточной области поднятия, или техногенно-индуцированной сейсмичностью, спровоцированной циклической (закачка газа - отбор газа) эксплуатацией ПХГ.

Миграция газа является неблагоприятным фактором, поскольку приводит к неконтролируемым потерям газа. Кроме того, скорость перемещения газа по заколонному пространству скважин выше скорости миграции газа по толще горных пород, поэтому при наличии негерметичности скважины газ быстрее попадает в вышележащие отложения или же оказывает непосредственное воздействие на компоненты окружающей среды на поверхности горного отвода ПХГ.

По результатам комплексной интерпретации данных ГИС автором было проведено физико-геологическое районирование территории горного отвода КПХГ, направленное на выявление геологических и гидрогеологических особенностей строения газовмещающей и надпродуктивной толщ, предопределяющих техногенное воздействие КПХГ на ОС в процессе его эксплуатации (Рис.6).

Рис.6 Карта физико-геологического районирования территории горного отвода КПХГ.

В частности были выделены участки литосферного пространства с различными литологическими, тектоническими и гидрогеологическими условиями. Сводовая и северо-восточная части горного отвода (красный фон на рисунке) характеризуются интенсивными перетоками газа. По данным ГК эти области характеризуются как зоны проницаемости основной и отсутствия резервной глинистых покрышек. По данным НГК установлено, что в указанных областях происходит изменение фильтрационно-емкостных свойств гдовского коллектора в сторону их увеличения и боковая миграция газа. По данным термометрии указанные области характеризуются наличием заколонных перетоков газа в присводовой области вторично образованной воробъевской газовой залежи.

К областям умеренной интенсивности вертикальной миграции газа и относительной герметичности глинистых покрышек относятся южная и северо-западная части (желтый фон на рисунке) КПХГ. Западная и юго-западная (зеленый фон на рисунке) области газохранилища подвержены слабым перетокам газа или их отсутствию и характеризуются по данным ГИС наличием обеих глинистых покрышек и отсутствием заколонных перетоков газа.

По результатам интерпретации были построены пять физико-геологических моделей (ФГМ) областей территории горного отвода КПХГ, соответствующие, описанным выше участкам литосферного пространства.

Рис.7 Физико-геологическая модель основных элементов Калужского ПХГ в сводовой области газохранилища.

На Рис.7 приведена ФГМ основных элементов Калужского ПХГ в сводовой области газохранилища.