gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2018-1-3-12gscience-91Research ArticleMINERAL RESOURCES EXPLOITATIONРАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХChanging reservoir parameters during exploitation of fields/underground gas storages (through the example of Garadag area, Azerbaijan)Изменение параметров резервуара при эксплуатации месторождений и подземных хранилищ газа (на примере площади Гарадаг, Азербайджан)ФейзуллаевА. А.FeyzullayevA. A.

Баку

Dr. of Sci. (Geol.-Min.) 

119, H. Cavid ave., Baku, Azerbaijan, AZ1143

fakper@gmail.comГоджаевА. Г.QocayevA. V.

Управление эксплуатации газовых хранилищ ПО «Азнефть» 

Баку

Management of operation of gas storages 

105, A. Neimatullah, Baku, Azerbaijan, AZ1033

araz.qocayev@socar.azИнститут геологии и геофизики Национальной Академии Наук АзербайджанаАзербайджанInstitute of Geology and Geophysics of the Azerbaijan National Academy of SciencesAzerbaijanГосударственная Нефтяная Компания АзербайджанаАзербайджанState Oil Company of Azerbaijan RepublicAzerbaijan20182704201801312Copyright © Feyzullayev A.A., Qocayev A.V., 20182018Фейзуллаев А.А., Годжаев А.Г.Feyzullayev A.A., Qocayev A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/91

The paper presents the findings of studying deformational changes in rocks connected with development of oil and gas fields and operation of underground gas storages (UGS) through the example of Garadag field/UGS in the South Caspian Basin (SCB). On the basis of repeated well-logging measurements, it was found that over relatively short monitoring period (from 8 months to 2.5 years), development of VII level of the productive stratum (Lower Pliocene) of Garadag gas condensate field in the South Caspian Basin led to decreasing permeability of rocks in the range from 1.2 to 4.9 mD, with pressure drop from 2.4 to 11.7 MPa. The relative decrease in permeability ranges from 41 to 56%, while the higher values are typical for highly porous rocks. It is shown that multiple cycles of changing loads on the stratum in the process of the field/UGS development also contribute to the development of deformational changes in the rock, which lead to disruption of the rock matrix. This conclusion is supported by precipitation of about 25 - 30 tons of sand in the separator and liquid tank at the Garadag UGS facility in the end of each season. The sand is a product of rupturing rocks of the underground reservoir. This leads to irreversible changes in permeability and porosity of the reservoir rocks, which are sharper reflected in the change in the rock permeability. Deformational changes in the stratum caused by exploitation of the field and UGS lead to decreasing well productivity and injectivity.

В статье на примере месторождения подземного хранилища газа (ПХГ) Гарадаг в Южно-Каспийском бассейне (ЮКБ) с учетом мировых достижений дан анализ результатов изучения проблемы деформационных изменений пород, связанных с разработкой нефтегазовых месторождений и эксплуатацией ПХГ. На основании повторных геофизических исследований скважин установлено, что за относительно короткий срок наблюдений (от 8 мес до 2,5 лет) разработка VII горизонта продуктивной толщи (нижний плиоцен) газоконденсатного месторождения Гарадаг Южно-Каспийского бассейна привела к снижению проницаемости пород в пределах от 1,2 до 4,9 мД при падении давления от 2,4 до 11,7 МПа. Величина относительного снижения проницаемости изменяется от 41до 56 %, более высокие значения которой характерны для высокопористых пород. Показано, что многократные циклы изменения нагрузок на пласт в процессе эксплуатации ПХГ также способствуют развитию в породе деформационных изменений, которые приводят к разрушению скелета породы. Очевидным доказательством объективности этого процесса является оседание в сепараторе и резервуаре для жидкости на ПХГ Гарадаг в конце каждого сезона примерно 25–30 т песка, являющегося продуктом разрушения пород подземного резервуара. Это приводит к необратимым изменениям фильтрационно-емкостных свойств пород резервуара, которые более контрастно отражаются на изменении проницаемости пород. Деформационные изменения в пласте, вызванные эксплуатацией месторождения и ПХГ, приводят к снижению продуктивности и приемистости скважин.

месторождениеподземное хранилище газапластовое давлениепородадеформацияпористостьпроницаемостьГарадагfieldunderground gas storagereservoir pressurerockdeformationporositypermeabilityGaradag.ReferencesАбасов М.Т., Джеваншир Р.Д., Иманов А.А., Джалалов Г.И. О влиянии пластового давления на изменение фильтрационно-емкостных свойств терригенных пород-коллекторов в процессе разработки месторождений нефти и газа // Геология нефти и газа, 1997. № 5. С. 34-39.Abasov M.T., Dzhevanshir R.D., Imanov A.A., Dzhalalov G.I. O vlijanii plastovogo davleniya na izmenenie fil’tracionno-emkostnyh svojstv terrigennyh porod-kollektorov v processe razrabotki mestorozhdenij nefti i gaza. [On the influence of reservoir pressure on the change in properties of terrigenous reservoir rocks in the process of development of oil and gas fields]. Geologija nefti i gaz, Oil and gas geology, 1997, no. 5, pp.34-39.Mohiuddin M.A., Korvin G., Abdulraheem A., Awal M.R., Khan K., Khan M.S. and Hassan H.M. Stress-dependent porosity and permeability of a suite of samples from Saudi Arabian sandstone and limestone reservoirs. [SCA2033. Symposium of Core Analysts.] Abu Dhabi. UAE, 2000, pp. 1-14.Mohiuddin M.A., Korvin G., Abdulraheem A., Awal M.R., Khan K., Khan M.S. and Hassan H.M. Stress-dependent porosity and permeability of a suite of samples from Saudi Arabian sandstone and limestone reservoirs. [SCA2033. Symposium of Core Analysts.] Abu Dhabi. UAE, 2000, pp. 1-14.Ferronato, M., G. Gambolati, P. Teatini, and D. Baù. Unloading-reloading uniaxial compressibility of deep reservoirs by marker measurements. In Proc. 11th Int. Symp. on Deformation Measurements, eds S.C. Stiros and S. Pytharouli, Patras University Publ., 2003, рр. 341–346.Ferronato, M., G. Gambolati, P. Teatini, and D. Baù. Unloading-reloading uniaxial compressibility of deep reservoirs by marker measurements. In Proc. 11th Int. Symp. on Deformation Measurements, eds S.C. Stiros and S. Pytharouli, Patras University Publ., 2003, рр. 341–346.Chan A.W. Production-induced reservoir compaction, permeability loss and land surface subsidence. Dissertation for PhD degree. Stanford University, 2004. – 176 p.Chan A.W. Production-induced reservoir compaction, permeability loss and land surface subsidence. Dissertation for PhD degree. Stanford University, 2004, 176 p.Gumrah F., Izgec Ö., Gokcesu U. and Bagci S. Modeling of Underground Gas Storage in a Depleted Gas Field, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2005, №27(10). – рр. 913-920.Gumrah F., Izgec Ö., Gokcesu U. and Bagci S. Modeling of Underground Gas Storage in a Depleted Gas Field, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2005, no. 27(10).б рр. 913-920.Кашников О.Ю. Исследование и учет деформационных процессов при разработке залежей нефти в терригенных коллекторах: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Тюмень, 2008. 23 с.Kashnikov O.Ju. Issledovanie i uchet deformacionnyh processov pri razrabotke zalezhey nefti v terrigennyh kollektorah.[Investigation and accounting of deformation processes in the development of oil deposits in terrigenous reservoirs]. Avtoref. Dis. kand. teh. nauk. Tjumen', 2008, 23 p.Рамазанов Р.А. Изучение и прогнозирование изменения коллекторских свойств горных пород в процессе разработки по комплексу ГИС и керновых исследований. Дис. … докт. филос. наук. – Баку: Фонд Института Геологии, 2010. 200 с.Ramazanov R.A. Izuchenie i prognozirovanie izmenenija kollektorskih svoystv gornyh porod v processe razrabotki po kompleksu GIS i kernovyh issledovaniy. [Study and forecasting of changes in properties of reservoir rocks in the process of development of a complex of GIS and core research]. Diss. na soisk. uch. stepeni doktora filosofii. Baku. Fond Instituta Geologii, 2010, 200 p.Rock engineering problems related to underground hydrocarbon storage. Lu, Ming. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2010, №2(4). pp. 289-297.Rock engineering problems related to underground hydrocarbon storage. Lu, Ming. Journal of RockMechanics and Geotechnical Engineering, 2010, no. 2(4), pp. 289-297.Фейзуллаев А.А., Велиева Э.Б., Рамазанов Р.А., Исмайлова Г.Г. Об изменении петрофизических свойств пород в связи с падением давления в длительно разрабатываемых нефтегазовых месторождениях // Новости геофизики в Азербайджане. – 2013. – №3. – С. 3-14.Feyzullayev A.A., Veliyeva E.B., Ramazanov R.A., Ismajlova G.G.. Ob izmenenii petrofizicheskih svojstv porod v svjazi s padeniem davlenija v dlitel'no razrabatyvaemyh neftegazovyh mestorozhdeniyah. [About change of petrophysical properties of rocks in connection with pressure drop in long developed petroleum fields].Novosti geofiziki v Azerbajdzhane, 2013, no. 3, pp. 3-14.Al-Awad M.N.J. Relationship Between reservoir productivity and pore pressure drop. Journal of King Saud University. Engineering Sciences, 2001, №13(1). pp. 137-152.Al-Awad M.N.J. Relationship Between reservoir productivity and pore pressure drop. Journal of King Saud University. Engineering Sciences, 2001, no, 13(1), pp. 137-152.Черемисин Н.А., Сонич В.П., Ефимов П.А. Роль неупругой деформации коллекторов в нефтеотдаче пластов. // Нефтяное Хозяйство. – 2001. – № 9. – С. 76-79.Cheremisin N.A., Sonich V.P., Efimov P.A. Rol' neuprugoy deformacii kollektorov v nefteotdache plastov. [Role of inelastic deformation of reservoirs in oil recovery of reservoirs].Neftjanoe Hozjajstvo, Oil economy, 2001, no. 9, pp. 76-79.Katz D.L. and Tek M.R. Overview on underground storage of natural gas. Journal of Petroleum Technology, 1981, № 33. – рр. 943-951.Katz D.L. and Tek M.R. Overview on un-derground storage of natural gas. Journal of Petroleum Technology, 1981, no. 33, рр. 943-951.Bary, A., Crotogino, F., Prevedel B., Berger H., Brown K., Frantz J., & Ren N. Storing natural gas underground. Oilfield Review, 2002, №14(2). рр. 2-17.Bary, A., Crotogino, F., Prevedel B., Berger H., Brown K., Frantz J., & Ren N. Storing natural gas underground. Oilfield Review, 2002, no. 14(2). рр. 2-17.Evans, D.J. An appraisal of underground gas storage technologies and incidents, for the development of risk assessment methodology. British Geological Survey Internal Report. 2007.Evans, D.J. An appraisal of underground gas storage technologies and incidents, for the development of risk assessment methodology. British Geological Survey Internal Report, 2007.Underground gas storage in the world 2013. EXECUTIVE SUMMARY. http://www.enerdata.net/.Underground gas storage in the world 2013. EXECUTIVE SUMMARY. Available at:http://www.enerdata.net/.Каргер М.Д., Fidens S.A., Берман Л.Б., Нейман В.С., Трофимов Д.М., Захаров А.И., Вольпин С.Г. Окончательный отчет по Проекту [Построение блочной фильтрационной модели подземного газохранилища Карадаг и рекомендации по системе закачки и отбора газа]. – Баку, 2013. – 103 с.Karger M.D., Fidens S.A., Berman L.B., Nejman V.S., Trofimov D.M., Zaharov A.I., Vol'pin S.G. Okonchatel'nyj otchet po Proektu. Postroenie blochnoy fil'tracionnoy modeli podzemnogo gazohranilishha Karadag i rekomendacii po sisteme zakachki i otbora gaza [Final report on the Project. Construction of a block filtration model of the Karadag underground gas storage and recommendations for a gas injection and extraction system]. Baku, 2013, 103 p.Фейзуллаев А.А., Велиева Э.Б., Гасанов А.З. Особенности изменения пластовых давлений в длительно-разрабатываемых месторождениях Апшеронского полуострова (на примере месторождения Гала) // Известия НАНА: Науки о Земле. – 2012. – № 4. – С. 3-12.Feyzullayev A.A., Veliyeva E.B., Gasanov A.Z. Osobennosti izmenenija plastovyh davleniy v dlitel'no-razrabatyvaemyh mestorozhdeniyah Absheronskogo poluostrova (na primere mestorozhdeniya Gala). [Features of changes in reservoir pressures in the long-developed deposits of the Absheron Peninsula (on the example of the Gala deposit)]. News of ANAS, Earth Sciences, Izvestija NANA, Nauki o Zemle, 2012, no. 4, pp. 3-12.Kharroubi A., Layan B., Cordelier P. Influence of pore pressure decline on the permeability of North Sea sandstones. [International Symposium of the Society of Core Analysts], Abu Dhabi. UAE, 2004, 5-9 October.Kharroubi A., Layan B., Cordelier P. Influence of pore pressure decline on the permeability of North Sea sandstones. [International Symposium of the Society of Core Analysts], Abu Dhabi. UAE, 2004, 5-9 October.Peng S., Z. Meng, H. Wang, C. Ma, and J. Pan. Testing study on pore ratio and permeability of sandstone under different confining pressures. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2003, №22(5). – рр. 742–746.Peng S., Z. Meng, H. Wang, C. Ma, and J. Pan. Testing study on pore ratio and permeability of sandstone under different confining pressures. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2003, no. 22(5), рр. 742–746Huang Y. and E. Wang. Experimental study of the laws between the effective confirming pressure and rock permeability, Journal of Tsinghua University, 2007, 47(3), 340–343.Huang Y. and E. Wang. Experimental study of the laws between the effective confirming pressure and rock permeability, Journal of Tsinghua University, 2007, no. 47(3), 340–343Chan A.W. and Zoback M.D. The Role of Hydrocarbon Production on Land Subsidence and Fault Reactivation in the Louisiana Coastal Zone. Journal of Coastal Research, 2007, №23(3). – pp. 771-786.Chan A.W. and Zoback M.D. The Role of Hydrocarbon Production on Land Subsidence and Fault Reactivation in the Louisiana Coastal Zone. Journal of Coastal Research, 2007, no. 23(3), pp. 771-786.Liu, J.-J., Feng, X.-T, Jing, L.-R. Theoretical and experimental studies on the fluid-solid coupling processes for oil recovery from low permeability fractured reservoirs. Int. J Rock Mech. Min. 2004, Sci, 41(3).Liu J.-J., Feng X.-T, Jing L.-R. Theoretical and experimental studies on the fluid-solid coupling processes for oil recovery from low permeability fractured reservoirs. Int. J Rock Mech. Min. 2004, Sci, 41(3).Кольчицкая Т.Н., Михайлов Н.Н. Поведение глинистых пород при циклических нагрузках // Геология нефти и газа.–2000.–№2.– C.52-55.Kol'chickaya T.N., Mihaylov N.N. Povedenie glinistyh porod pri ciklicheskih nagruzkah.[Behavior of clay rocks under cyclic loads] Oil and gas geology, Geologija nefti i gaza, 2000, 2, pp. 52-55.Яковлева Н.В. Совершенствование методов мониторинга параметров подземных хранилищ газа с целью предотвращения осложнений при эксплуатации. Авт. дисс. … канд. техн. наук. – М., 2005.Jakovleva N.V. Sovershenstvovanie metodov monitoringa parametrov podzemnyh hranilish gaza s cel'yu predotvrashheniya oslozhneniy pri ekspluatacii. [Improvement of methods for monitoring the parameters of underground gas storage facilities in order to prevent complications during operation]. Avtoref. diss. na soisk. uch. stepeni kand. tehn. nauk. Moscow, 2005.Калиниченко И.В. Экспериментальное моделирование изменения деформационных и емкостных свойств пористых коллекторов в связи с эксплуатацией подземных хранилищ газа. Авт. дис. … канд. геол.-мин. наук: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова. М., 2009. – 208 с.Kalinichenko I.V. Eksperimental'noe modelirovanie izmeneniya deformacionnyh i emkostnyh svoystv poristyh kollektorov v svyazi s ekspluataciey podzemnyh hranilish gaza. [Improvement of methods for monitoring the parameters of underground gas storage facilities in order to prevent complications during operation]. Abstract, Avtoreferat, disser. kand. geol.-miner. nauk: Mosk. gos. un-t im. M.V. Lomonosova. Moscow, 2009, 208 p.Зубарев С.А. Развитие технологий мониторинга за объектом подземного хранения газа (На примере Центрального ПХГ). Авт. дис. … канд. техн. наук. – Ухта, 2010.Zubarev S.A. Razvitie tehnologiy monitoringa za obyektom podzemnogo hranenisha gaza (Na primere Central'nogo PHG). [Development of monitoring technologies for the underground gas storage facility (based on the Central UGS facility)]. Avtoref. diss. na soisk. uch. st. k.t.n. Uhta, 2010.Евик В.Н. Варягов С.А., Павлюкова И.В., Смирнов Ю.Ю. Мониторинг геологической среды при эксплуатации Щелковского подземного хранилища газа. https://neftegaz.ru/science/view/393-Monitoring-geologicheskoy-sredy-priekspluatatsii-Schelkovskogo-podzemnogohranilischa-gaza.Evik V.N. Varjagov S.A., Pavljukova I.V., Smirnov Ju.Ju. Monitoring geologicheskoy sredy pri ekspluatacii Shelkovskogo podzemnogo hranilisha gaza. [Monitoring of the geological environment during the operation of the Shchelkovo underground gas storage].Available at: https://neftegaz.ru/science/view/393-Monitoring-geologicheskoy-sredy-priekspluatatsii-Schelkovskogo-podzemnogo-hranilischa-gaza.Яковлева Н.В., Лурье М.В., Дидковская А.С. Увеличение доли буферного газа в ПХГ как эффективное средство предотвращения разрушения порового коллектора // Управление качеством в нефтегазовом комплексе, 2004. – №3/4. – С.65-67.Jakovleva N.V., Lur'e M.V., Didkovskaya A.S. Uvelichenie doli bufernogo gaza v PHG kak effektivnoe sredstvo predotvrashenija razrusheniya porovogo kollektora [Increase of the proportion of buffer gas in UGS as an effective means of preventing the destruction of the pore collector]. Quality management in the oil and gas sector, Upravlenie kachestvom v neftegazovom komplekse, 2004, no. 3/4, pp. 65-67.Семенов Е.О., Рыжов А.Е., Жуков B.C., Иселидзе О.В. Изменение проницаемости коллекторов при циклических изменениях эффективного давления. // Материалы II международной конференции «ПХГ: надежность и эффективность» М.: ВНИИГАЗ, 2008. – С. 76-77.Semenov E.O., Ryzhov A.E., Zhukov B.C., Iselidze O.V. Izmenenie pronicaemosti kollektorov pri ciklicheskih izmeneniyah effektivnogo davleniya. [Change in the permeability of reservoirs during cyclic changes in effective pressure]. Materialy II mezhdunarodnoy konferencii "PHG: nadezhnost' i jeffektivnost" [Materials of the II International Conference "UGS: Reliability and Efficiency"]. Moscow, VNIIGAZ, 2008, pp. 76-77.Семенов Е.О. Особенности формирования и оценка коллекторских и экранирующих свойств терригенных пород при создании подземных хранилищ газа в водоносных пластах. Авт. дис.… канд. геол.-мин. наук. М., 2010.Semenov E.O. Osobennosti formirovaniya i ocenka kollektorskih i ekraniruyushih svoystv terrigennyh porod pri sozdanii podzemnyh hranilish gaza v vodonosnyh plastah. [Features of the formation and assessment of reservoir and shielding properties of terrigenous rocks in the creation of underground gas storage facilities in aquifers]. Avtoref. diss. kand. geol.-min. nauk. Moscow, 2010.Голодковская Г.А., Калиниченко И.В. Изменение пористости песчаных пород-коллекторов в связи с циклической эксплуатацией подземных хранилищ газа (ПХГ). // Материалы VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (10-13 апреля 2007г., РГГРУ): Доклады. Т. 8. – М.: РГГРУ, 2007. – С. 115-118.Golodkovskaya G.A., Kalinichenko I.V. Izmenenie poristosti peschanyh porod-kollektorov v svyazi s ciklicheskoy ekspluatacii podzemnyh hranilish gaza (PHG). [Change in the porosity of sandy reservoir rocks in connection with the cyclic operation of underground gas storages (UGS)]. Materials of the VIII International Conference "New Ideas in the Sciences of the Earth" Materialy VIII Mezhdunarodnoy konferencii "Novye idei v naukah o zemle" (10-13 aprelya 2007g., RGGRU), Doklady. Tom 8. Moscow, RGGRU, 2007, pp. 115-118.Иманов А.А. Физико-механические свойства осадочных пород Южно-Каспийского бассейна в глубинных условиях: углеводородные ресурсы больших глубин. – Баку: Nafta-Press, 2012.–203 c.Imanov A.A. Fiziko-mehanicheskie svoystva osadochnyh porod JuzhnoKaspiyskogo basseyna v glubinnyh usloviyah: uglevodorodnye resursy bol'shih glubin. [Physical and mechanical properties of sedimentary rocks of the South Caspian basin under deep conditions: hydrocarbon resources of great depths]. Baku. Nafta-Press, 2012, 203 p.Лебедев М.С. Совершенствование методики оценки емкостно-фильтрационных свойств коллекторов подземных хранилищ газа: на примере Северо-Ставропольского подземного хранилища газа. Авт. дис. … канд. геол.-мин. наук. – Ставрополь, 2006.Lebedev M.S. Sovershenstvovanie metodiki ocenki emkostno-fil'tracionnyh svoystv kollektorov podzemnyh hranilish gaza: na primere SeveroStavropol'skogo podzemnogo hranilisha gaza. [Improvement of the methodology for assessing the capacitance-filtration properties of reservoirs of underground gas storage facilities: the example of the North Stavropol underground gas storage]. Avtoref. diss. kand. geol.-min. nauk. Stavropol', 2006.Жуков. В.С. Воздействие современных геодинамических процессов на фильтрационно-емкостные свойства коллекторов ПХГ // Международная конференция «Современная геодинамика недр и эколого-промышленная безопасность объектов нефтегазового комплекса».  М.: ИПНГ РАН, 7– 9 декабря 2009.Zhukov. V.S. Vozdeystvie sovremennyh geodinamicheskih processov na fil'tracionno-emkostnye svoystva kollektorov PHG. [Influence of modern geodynamic processes on the filtration-capacitive properties of UGS reservoirs]. International conference "Modern geodynamics of subsurface resources and ecological and industrial safety of oil and gas facilities Mezhdunarodnaya konferenciya «Sovremennaja geodinamika nedr i ekologo-promyshlennaya bezopasnost' obyektov neftegazovogo kompleksa». Moscow, IPNG RAN, 7–9 dekabrja 2009.Григорьев Б.В., Шубин А.А. Влияние изменения эффективного давления на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2015. – Т. 1. – № 2(2). – С.15-21.Grigoryev B.V., Shubin A.A. Vlijanie izmeneniya effektivnogo davleniya na fil'tracionno-emkostnye svoystva porod-kollektorov. [Effect of the change in effective pressure on the filtration-capacitive properties of reservoir rocks] Bulletin of the Tyumen State University. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. Fiziko-matematicheskoe modelirovanie. Neft', gaz, energetika, 2015, Tom 1, no. 2(2), pp. 15-21.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.