REABILITATEA ZĂCĂMINTELOR MATURE DE GAZE MATURALE DIN BAZINUL TRANSILVANIEI

Autori: BÎRZĂ ANDREEA1

andreea.birza@gmail.com

Coordonator: Prof. dr. ing. Foidaş Ion3

1Universitatea “Lucian Blaga” Sibiu, Facultatea de Inginerie, domeniul:Mine,petrol şi gaze, specializarea: Transportul, distribuţia şi depozitarea hidrocarburilor , anul 4 3Universitatea “Lucian Blaga” Sibiu, Departament:Ingineria gazelor

REZUMATMajoritatea zăcămintelor mature de gaze naturale sunt abandonate prematur deoarece sunt dificil de

reabilitat datorită aspectelor economice impuse de declinul producţiei. Diferenţa dintre reabilitare şi operaţiile zilnice de mentenanţă este că reabilitatea intenţionează că îmbunătăţească performanţele rezervorului prin operaţii complexe de reactivare împreună cu modernizarea infrastructurii de suprafaţă.

România deţine un bine meritat loc printre ţările producătoare de hidrocarburi, o poziţie susţinută de mai mult de 100 de ani de producţie continuă de gaze naturale. După decade de exploatare, este necesar ca performanţele tehnico-economice ale rezervoarelor să fie analizate şi evaluate, acest lucru însemnând materializarea conceptului de reabilitare la marile structuri gazeifere din Bazinul Transilvaniei.

1. INTRODUCEREÎn România, primele acumulări de gaze naturale au fost descoperite în anul 1909 prin sonda 2 Sărmăşel,

jud. Mureş, în încercarea de a valorifica sărurile de potasiu din regiune. România a fost prima ţară din Europa care a finalizat şi utilizat o conductă de transport gaze naturale, între localităţile Sărmăşel şi Turda în anul 1914, cu o lungime totală de 55km. Totodată, în 1924, România a fost prima ţară din Europa care a construit la Sărmăşel o staţie de comprimare gaze naturale.

Deoarece cea mai mare producţie de gaze naturale din România provine din Bazinul Transilvaniei, iar majoritatea zăcămintelor de aici sunt considerate structuri mature, ele producând deja de câteva decenii, procesul lor de reabilitate este inevitabil. Cel mai important aspect al deciziei de reabilitate este acela că aceste structuri încă conţin cantităţi mari de gaze naturale, fiind necesar a se găsi soluţii pentru exploatarea la un nivel energetic cât mai mare şi pentru atingerea unor factori de recuperare cât se poate de ridicaţi.

2. CONCEPTUL DE REABILITARE ȘI IMPLEMENTAREA LUIUn proiect de reabilitate constă în îmbunătăţirea performanţelor zăcământului propriu-zis dar şi

modernizarea infrastructurii de suprafaţă (sonde, staţii de separatoare, staţii de uscare, staţii de comprimare, etc). Reabilitarea se propune doar pentru zăcămintele cu un istoric de producţie extrem de bine conturat şi care au produs pentru a perioadă suficientă de timp, şi de pe urma cărora se vor putea obţine importante cumulative de producţie, astfel încât toată munca depusă să fie rentabilă. Aceste zăcăminte propuse pentru reabilitate, poartă numele de zăcăminte mature şi au un factor de recuperare mai mare de 70% (brown – fields).

Diferenţa majoră între reabilitarea in integrum a zăcămintelor mature şi operaţiile de menţinere a producției zilnice la un anumit nivel, este aceea că reabilitarea constă în îmbunătăţirea performanţelor zăcământului prin operaţii complexe de reactivare a sondelor dar şi modernizarea infrastructurii de suprafaţă, pentru a evita cât de mult căderile de presiune. Tocmai din acest motiv, bugetul alocat pentru aceste proceduri este unul foarte ridicat.

Procesul de reabilitare se împarte în două categorii: prima se referă la realcătuirea modelor geologice şi elaborarea proceselor de reactivare a sondelor, totul plecând de la noile baze de date. Cea de-a doua categorie vizează procedee complexe de restaurare şi modernizare a infrastructurii de suprafaţă.

Reabilitarea infrastructurii de suprafaţă vizează în mod special reducerea căderilor de presiune şi constă în redimensionarea sau reconfigurarea sistemului de colectare, fie parţial fie în întregime.

Infrastructura de suprafaţă este formată dintr-un ansamblu de instalaţii dispozitive care funcționează sub presiune: capete de erupţie, conducte de aducţie colectare a gazelor, încălzitoare de gaze montate pe traseul

conductelor de aducţie, separatoare de impurităţi, panouri de măsurare a debitului, instalaţii de refulare nepoluantă a fluidelor acumulate în sondă, staţii de uscare, stații de compresoare.

Dintre toate componentele infrastructurii cele mai expuse coroziunii sunt coloanele de extracţie şi tubing-ul (garnitura de ţevi de extracţie). Pentru a putea detecta eventualele modificări ale dimensiunilor diametrelor, cu ajutorul unui cablu geofizic, se introduce în sondă un dispozitiv multifinger, care prin culisarea degetelor traduce diversele variaţii ale diametrului. Utilizarea acestui dispozitiv poate duce la detectarea a numeroase probleme, soluţionarea lor fiind de o mare importanţă în cadrul operaţiilor de reabilitare.

În funcţie de rezultate obţinute în urma investigaţiilor de diagnosticare, lucrările în cadrul unei sonde se pot stopa. În anumite cazuri din cauza stării avansate de degradare a materialului (fisuri, pierderi de material peste limita admisă, spărturi) exploatarea în siguranţă a gazelor nu mai este posibilă, fiind necesară realizarea unui nou traiect de la o anumită adâncime, rezultând o nouă deschidere a stratului productiv. Acest procedeu se numeşte Side-Track şi s-a aplicat cu rezultate excepţionale, producţia de gaze înregistrând creşteri semnificative.

3. STUDIU DE CAZÎncepând cu anul 2003, s-a început reabilitarea şi dezvoltarea unui zăcământ matur de gaze naturale

situat în Bazinul Transilvaniei. Această dezvoltare presupune creşterea producţiei odată cu încetinirea şi scăderea declinului natural al zăcământului, dar şi reducerea pe cât posibil a costurilor de producţie şi operare.

Structura gazeiferă este situată în centrul Bazinului Transilvaniei, la 30 km de Târgu-Mureş şi s-a format datorită compresiunii dată de cutarea alpină din perioada Creatacicului Superior şi Pliocenului , dar şi prin mişcarea tectonică a plăcilor aflate în contact din Santonian.

Câmpului gazeifer este compus din formaţiuni de vârstă Badeniană( orizont deschis pe 914m şi format din marne cenuşii compacte cu intercalaţii compacte de gresii fine), Bugloviană ( deschis pe 540-620m şi compus din nisipuri fine micacee, gresii bine cimentate, marne nisipoase), Sarmaţiană ( orizont deschis pe 1200 m şi alcătuit din alternanţe de nisipuri fine şi marne compacte) şi Pliocenă (deschis pe 840-1200 m, alcătuit din marne compacte şi marne nisipoase, cu intercalaţii de nisipuri şi gresii slab consolidate, saturate cu ape dulci şi sălcii). Zăcământul produce gaze sărace (99% metan) extrase de la o adâncime cuprinsă 1800 – 3200 m, iar producţia actuală se situează între 1000-30,000m3/zi, faţă de 300,000 m3/zi cât producea când a fost deschis.

Pentru a putea identifica corect zonele saturate de gaze şi determinarea cât mai exactă a potenţialului productiv al acestora, în 13 dintre sondele structurii s-au realizat investigaţii RST (Reservoir Saturation Tool) atât prin coloană cât şi prin tubing. În urma acestor investigaţii, s-au putut identifica zone productive care au fost omise înainte dar și zonele care sunt insuficient dezvoltate. 6 dintre sondele investigate au fost perforate cu ajutorul perforatoarelor cu densitate ridicată cu diametrul de 2”, cu 6 focuri pe picior, defazaj la 60° şi încărcătură de tip PowerJet de mare penetraţie, aceasta fiind prima dată când s-au folosit astfel de dispozitive în România. 4 dintre aceste sonde şi-au mărit debitul de 4 ori, 1 nu a prezentat modificări semnificative, iar o sondă nu a putut fi reactivată, înregistrându-se astfel o rată de succes de 66%.

Una din marile provocări ale zăcământului o reprezintă acumulările de apă din sonde, zăcâmântul fiind într-o stare avansată de depletare, peste 80% din sonde având un debit sub nivelul critic de producție. Acesta este motivul pentru care campania de intervenție fără instalații s-a focusat pe eliminarea acumulărilor de apă din sonde.

Pentru a putea aplica noile tehnologii în vederea eficientizării producţiei, a fost nevoie să se ia în considerare toate detaliile specifice fiecărei din cele 53 de sonde aferente structurii, dar şi datele specifice zăcământului şi instalaţiilor de suprafaţă aferente. Toate sondele au fost analizate și evaluate, prioritate având însă cele care produc sub nivelul minim de performanță, considerând că au un potențial mai mare de creștere a producției. Această analiză a dus la identificarea principalului motiv al producției slabe în cazul celor mai multe sonde: o alimentare puternică cu apă de zăcământ, acesta fiind și motivul pentru care în 2009 s-a început campania de intervenții la sondă, fără utilizarea instalațiilor. Datorită rezultatelor obţinute în urma analizei nodale şi măsurătorilor realizate cu slickline, s-a putut observa că producția scăzută este asociată cu acumularea de sedimente în sondă, și nu datorită prezenței apei cum s-a crezut anterior. Curățarea sedimentelor a fost realizată doar în 2 sonde, această problemă fiind îndelung studiată, luându-se astfel decizia de a acorda mai multă atenție sondelor ce produc cu apă, tratarea sediementelor fiind amânată pentru o viitoare campanie.

Monitorizarea continuă a nivelui de lichid și reevaluarea programelor de evacuare a apei provenită din condensarea gazelor, a dus la o eficientizare a producției zăcământului. Ecometria este o metodă inovativă și avansată de control a nivelului de lichid din sondă, cu ajutorul căreia se obțin date cu o frecvență și o acuratețe

mult mai mare. Utilizarea acestei metode nu necesită intervenții la sonde, reducându-se în acest mod costurile de operare și totodată, ducând la o creștere a siguranței în exploatare. Pentru evacuarea apei din sonde se utilizează batoane spumante (sticksuri) sau operațiile de denivelare cu azot prin tubing flexibil (coil tubing). Intervențiile cu tubing flexibil au fost realizate în cadrul a 12 sonde: 10 au fost selectate pentru eliminarea apei, iar 2 pentru denivelare cu azot și o curățare de sedimente.

După cum se poate observa și în figura 1, campania de eliminare a apei a avut un real succes, în cazul tuturor sondelor prezentându-se o creștere substanțială a producției. Asupra sondelor care încă prezintă un nivel crescut de fluide nu s-a realizat nici o intervenție, deoarece ele fie prezentau un alt defect major, fie erau deja considerate a se realiza o intervenției capitală asupra lor.

Amorsarea totală a investiției s-a realizat în mai puțin de 2 luni de la terminarea intervenției, dovedind astfel un major beneficiu al acestor operații.

Figura nr.1

În prezent principala metodă de eliminare continuă a apei o reprezintă spumarea. Din totalul de creştere a producţiei de 23% , 6% a fost datorată operațiilor de spumare, 80% din sondele active la moemntul actual fiind spumate – spumantul lichid este utilizat în cazul sondelor cu probleme mecanice ale tubingului ceea ce nu permite aruncarea sticksurilor solide. Pentru viitor, este considerată o metodă automată de aruncare a sticksurilor în sondă, atât datorită faptului că este o metodă ieftină dar și datorită eliminării necesității deschiderii și închiderii supapelor, fapt ce de cele mai multe ori are un impact negativ asupra performanțelor zăcământului.

Instalaţia de suprafaţă a fost şi ea evaluată cu ajutorul unui model integrat de simulare, pentru a putea analiza mai eficient sistemul de distribuţie a gazului, detectându-se zone unele existau pierderi de presiune şi zone unde curgerea gazului este restricţionată şi s-a procedat la eliminarea acestor probleme. Performanţele sistemului de distribuţie au fost şi ele testate şi s-a ajuns la concluzia că producţia zăcământului s-ar putea imbunătăţi simţitor, dacă s-ar instala o staţie de comprimare.

În urma procesului de intervenţie la sondă s-au tras următoarele concluzii: RST-ul a oferit informaţii preţioase în legătură cu determinarea zonelor saturate cu gaze, mai

ales în cazul intercalaţiilor subţiri de nisipuri argiloase. Se impune ca aceste strate subţiri de nisip să fie mai atent analizate, dovedindu-se a fi o resursă apreciabilă.

Diagrafiile ABC (Analyze Behind Casing) au oferit date suplimentare cu privire la proprietăţiile rezervorului şi astfel s-a putut realiza o mai bună estimare a rezervei geologice a structurii.

Figura nr.2

Figura nr.3

4. CONCLUZII Lucrările la sonde şi instalaţiile de suprafaţă au dus la o majorarea factorului de recuperare, dar

şi creşterea producţiei. S-a dovedit faptul că structura are rezerve mai mari decât cele considerate anterior, iar producţia

cumulativă este mai mare decât cea estimată, datorită menţinerii valorilor mari de presiune Datorită înregistrărilor cu rezoluţie mare, s-au putut identifica straturi subţiri de nisip saturate cu

gaze, omise anterior. S-au descoperit zone care nu sunt perforate de intervalul actual în producţie, existând astfel posibilitarea creşterii resurselor recuperabile de gaze

Bibliografie: 1. D-P Ştefănescu – Introducere în reabilitarea zăcămintelor mature de gaze naturale – Teorie şi

studii de caz – Editura „Lucian Blaga” Sibiu – 20122. Dumitru Rotar, Dan Paul Ştefănescu, s.a – Reunindu-ne forţele într-o chipă de succes: Romgaz

şi Schumberger progresând în reabilitarea zăcămintelor mature de gaze din România –Regional Energy Forum – FOREN 2006

3. Florinel Şuţoiu, Dan Paul Ştefănescu– Side- Track, Re-entry şi deepening – Procedee viabile de reabilitare a zăcămintelor mature de gaze naturale – Forumul Regional al Energiei – Foren 2010

4. Pene C-tin – Explorarea zăcămintelor de hidrocarburi – Editura Universităţii Bucureşti – 1997