A homokkövekbe történő vízvisszasajtolás mechanizmusa szakirodalmi kitekintés

Átírás

1 Hlatki Miklós Fedor Ferenc Csicsák József Szulimán Szilvia A homokkövekbe történő vízvisszasajtolás mechanizmusa szakirodalmi kitekintés

2 A vízbesajtolás mechanizmusa homokkövekben Mátrix Repesztéses Mátrix besajtolás Rétegkárosodásra felületi és mélységi kiszűrődés, kiválások, stb. érzékeny besajtolási mechanizmus. Lehetséges mátrix besajtolással vizet visszasajtolni, de a tapasztalatok alapján sok rétegkárosodási probléma léphet fel. Kulcskérdés a vízminőség és a kútkiképzés minősége, megfelelősége. Nehezítő körülmény: laza, konszolidálatlan homokkő.

3 Repesztéses besajtolás /repesztési nyomás fölött/ A tapasztalatok szerint tartósan problémamentes besajtolást biztosító mechanizmus. A tárolóba egyre mélyebben behatoló repedés nagy felülete miatt kisebb a rétegkárosodás lehetősége. Nehezítő körülmény: laza, konszolidálatlan homokkő és a kőzetmechanikai heterogenitás. Vécsi Károly közlése szerint a szarvasi visszasajtolási kísérleteknél tapasztaltak repesztéses besajtolási mechanizmust, amelynél nem lépett fel visszasajtolási nehézség. Repesztés feltétele a lyukfalon: σ θθ T

4 SPE Geomechanical Aspects of 15 Years Water Injection on a Field Complex: An Analysis of the Past to Plan the Future Négy északi-tengeri szénhidrogén mező közös vízbesajtoló rendszerét vizsgálták. Vizsgálatba bevont kutak: függőlegeshez közeli ferdített, nagy ferdeségű és vízszintes. A vízbesajtolással érintett rétegek kőzetmechanikai jellemzői: E= 3-6 GPa ν=0,2 α T = 5* C -1 A T = 0,18 0,38 bar/ 0 C /fajlagos feszültség változás T-re/ UCS= bar /egy-két kiugró érték: bar/ SPE (Perkins-Gonzalez, 1981): fajlagos feszültség változás a lyukfalon a besajtolás kezdetén - a besajtoló kút körüli lehűlt zóna átmérője a rétegvastagsághoz képest kicsi - A T = α T *E / 2*(1-ν), a lehűlt zóna átmérője a rétegvastagsághoz képest nagy: A T = α T *E / (1-ν).

5 SPE Geomechanical Aspects of 15 Years Water Injection on a Field Complex: An Analysis of the Past to Plan the Future A vízbesajtolás két különböző hőmérséklet szinten történt: T = 50 0 C Az 50 0 C al alacsonyabb hőmérsékletű vizet besajtoló kutakban a repesztési nyomás ~150 bar-al volt kisebb. A tapasztalt A T ~3 bar/ 0 C, szemben a számított A T = 0,18 0,38 bar/ 0 C al. Kis szilárdságú homokkövekben is igen jelentősen csökkent a repesztési nyomás a hőmérséklet csökkenés hatására! Nem várt eredmény! A működő szakaszok hossza átlagosan 30%-a a megnyitások hosszának. (Rétegkárosodás vizsgálat nem történt!hiányosság!)

6 SPE Geomechanical Aspects of 15 Years Water Injection on a Field Complex: An Analysis of the Past to Plan the Future Azokban a kutakban, amelyekben több réteget nyitottak meg, a működő szakaszok különböző áteresztőképességű zónákban találhatók. Pl.: a besajtolt víz a kisebb áteresztőképességű szakaszba lép be, s nem a jobb áteresztőképességűbe. A kisebb áteresztőképességű szakaszokba történő besajtolásnál a hőmérséklet csökkenés hatására nagyobb repesztési nyomáscsökkenés valósul meg, mert E a környezetéhez képest nagyobb. A termelés hatására lecsökkent nyomású rétegekben mért repesztési nyomás a rétegnyomás megemelése után sem változott. Nyomásváltozás bar! A szerzők javaslata vízbesajtolás tervezéshez: E 10 GPa - Perkins-Gonzalez E ~ 5 GPa - A = 3 T bar/0 C E 2 Gpa - A < 3 T bar/0 C arányosan E csökkenésével.

7 Néhány további SPE cikk: SPE Thermally Induced Fracturinng of Ula Water Injectors - TIF SPE Injectivity Decline in Water-Injection Wells: An Offshore Gulf of Mexico Case Study Hozam csökkenési modell mátrix besajtolásra SPE Water Quality Requirements for Fractured Injection Wells TIF Perkins Gonzalez cikkek, elméleti megközelítés: SPE Changes in Earth Stresses Around a Wellbore Caused by Radially Symmetrical Pressure and Temperature Gradients SPE The Effect of Thermoelastic Stresses on Injection Well Fracturing Rétegkárosodás: Pet. Soc. of CÍM, paper No Injection Water Quality A Key Factor to Successful Waterflooding

8 Tanulságok, következtetések Heterogén kőzetmechanikai és kőzetfizikai környezetben ugyanazon kút termelő és besajtoló funkciójú működése során az effektív vastagság és a hozamok jelentősen különbözhetnek! A vízbesajtolási tapasztalatok kiértékelésénél (és a vízbesajtolás tervezésénél) megkerülhetetlen a kőzetmechanikai jellemzők ismerete. A hazai geotermikus gyakorlatban alkalmazott minimum kútgeofizikai szelvényezési programot megfelelő akusztikus és sűrűség szelvényezéssel ki kell bővíteni. A visszasajtolásban történő előrelépéshez a megvalósult projektek kútgeofizikai és üzemeltetési adatainak, üzemeltetési tapasztalatainak elemzése szükséges. Meg kell teremteni az adatbázisok elérhetőségét! A fenti javaslatok megvalósítása kis ráfordítással érdemi szakmai előrelépést eredményezne a felső-pannon homokkövekbe történő vízvisszasajtolás kérdésében.

9 Köszönöm a figyelmet!