Кога и как бяха положени основите на една принципно нова, правилна и модерна концепция за експлоатация и разширение на подземното газово хранилище „Чирен”?

Автор: инж. Димитър К. Щерев, главен експерт по "Съхранение на природен газ" в Булгартрансгаз ЕАД

Подземното газохранилище „Чирен“ (ПГХ „Чирен”) е единственото в България.  Създадено е през 1974 г. на базата на изтощеното газо-кондензатно находище „Чирен“, открито през 1963 г.  Поради изтощаване на газовия залеж, експлоатацията на газо-кондензатното находище „Чирен”е напълно прекратена през август 1974 г, като през същата година, след пускане в експлоатация на газопровода, доставящ природен газ за България от Русия през Украйна, Молдова и Румъния, започва запълване на изтощения газов залеж и постепенното му превръщане в подземно газово хранилище с циклична експлоатация.

Състоянието на Подземното газохранилище „Чирен” (ПГХ „Чирен”) до 1998 година бе крайно незадоволително, без наличие на достатъчно и надеждно оборудване - морално и физически остаряло и без възможности за непрекъснато следене, управление, анализ и съпоставка на произтичащите технологични процеси при експлоатацията на обекта.

 До тогава процеси като:

- „измерване на параметрите на устията на експлоатационните сондажи (налягане и температура), чрез инсталиране на „Телеметрична система тип SCADA”с архивиране на данните от текущата експлоатация на газохранилището;

- „измерване на наляганията на сондажите и регулиране на работата им чрез процентно регулиране на отвореността на съответните кранове на манифолда;

- „индивидуална сепарация” на газовите потоци от отделните експлоатационни сондажи с измерване на производителността им (количествата течна и газова фаза);

- „изсушаване на газовия поток” от газохранилището в режим на „добив” с привеждането му в изисквани предварително договорирани кондиции преди подаване му в Газопреносната система на страната;

въобще не се извършваха, а някои дейности се правеха „по усет”. 

Следва да се упомене и за неуспешните опити за изработване на концепции за развитието на този стратегически за държавата обект чрез приемане (1995 – 1996 г.) на погрешни „разработки”, не предлагащи икономически обосновани количества Активен газ, които следва да се нагнетяват и добиват за страната и за страни от региона.  В тези погрешни „разработки”, за развитие на „Подземната част” (експлоатационните сондажи и подземно оборудване) на газохранилището бяха предлагани погрешни технологични решения, нямащи нищо общо с модерните постижения, както в областта на прогнозирането на отворените пукнатинни системи, респективно в сондирането на подходящи високо продуктивни типове експлоатациони сондажи. 

Всичко това създаваше и натрупваше потенциални опасности от възприемане на неправилни практики, повреждане на подземния газов резервоар, безвъзвратна загуба на големи количества съхраняван в газохранилището газ, както и периодични остри диспути при преноса на газ до потребителите, поради нарушени кондиции на пренасяния и транзитирания до съседни държави природен газ. 

Следваната до 1998 г. погрешна технологична концепция за експлоатацията и разширението на ПГХ „Чирен” е изключвала прокарването на експлоатационни сондажи от друг тип, освен вертикални.  Този дълбоко погрешен подход поради абсолютно непознаване на колектора (газо-вместващите скали) е довел до нереализирането на експлоатационно сондиране в обширни зони от централната и западната част на газовото хранилище, неправилно оценявани като слабо продуктивни и/или в голяма степен обводнени.  В продължение на повече от две десетилетия, това довежда до неравномерно усвояване на вместимостния потенциал на подземния газов резервоар на газохранилището и оттук – до погрешни представи за неговите реални възможности за оптимално разширение.

В резултат на тези дълбоко погрешни концепции и решения, при не спазване на технологично обоснован марж (темп) за максимално нагнетяване, в периода 1996 - 1998 г. започва бързо нарастване на общия обем Активен газ в газохранилището и с това бяха допуснати значителни загуби на съхраняван в газохранилището газ, който е мигрирал извън „природния геоложки капан” на газохранилището (spill point).

След 2000 г., експлоатацията на подземното газово хранилище „Чирен” се характеризира с цялостна промяна на технологична концепция за развитие на обекта.  Като основа за тази модернизация са констатациите от завършеното "Предпроектно проучване за възможностите за разширение на ПГХ Чирен" и изграждане на информационна система за Булгартрансгаз ЕАД”. 

Това предпроектното проучване бе инициализирано през 1998 г. по идея на специалисти по „съхранение на природен газ” от Централно управление на Булгартрансгаз ЕАД, които участваха в изработването на Техническото му задание (Terms of Reference), в събирането и цифроването на входни данни, а в последствие - в координирането и изпълнението на работите по самото проучване. 

Проучването даде нови насоки за модернизация и разширение на подземното газохранилище и най-вече – основание за изработването на една „принципно нова концепция за модернизация и развитие на този стратегически за нашата държава и региона енергиен обект.

Проучването бе спонсорирано чрез безвъзмездна финансова помощ от Агенцията за Търговия и Развитие на САЩ (Trade Development Agency, TDA Activity Number 99-750058B, TDA Grant Number GH9758478) и изпълнено от експерти от Университета в Оклахома /Oklahoma University/, Енергиен Център Саркис /Sarkeys Energy Center/, Университета Оклахома и компании от САЩ. Tова бе от първостепенно значение за Енергийния сектор на България и региона, а приложените в проучването методи, анализи и съпоставки бяха все още относително неизвестни даже и в редица развити Европейски държави от Западна Европа.

Предпроектното проучване бе финансирано от:

- Американската агенция за търговия и развитие (U.S .TDA),

- Eнергиен Център Sarkeys към Университета в Oklahoma,

- Института по механика на скалите (Rock Mechanics Institute), в който Булгартрансгаз ЕАД (тогава Булгаргаз ЕАД) членуваше наред с компаниите Shell, Chevron, Amoco, Conoco, Saudi Aramco,

- Водещи енергийни компании от САЩ

 и включваше:

- Разработване на модел за изследване на възможностите за разширение на Подемното газово хранилище "Чирен", както и

- Препоръки за развитието на Газовия пазар и Газовата инфраструктура в България и региона.

Предпроектното проучване бе извършено чрез прилагане на най-съвременни технологии за компютърна симулация на операционните режими на експлоатация на ПГХ „Чирен” и ифраструктурата към него, както и на Газопреносната система на България. 

Със съдействието на американските колеги, на Булгартрансгаз ЕАД бе предоставен достъп до услуги на институти и лаборатории в САЩ и Канада, екипирани с техническо оборудване и обучен персонал, каквито не бяха налични в Европа по това време.  

Една от крайните цел на това Проучване бе да се осигури по-добра сигурност на доставките на природен газ в страната, както и за нововъзникващите свободни енергийни пазари в региона.  

Тук е мястото да се отбележи, че 7 години преди влизането на България в Европейския съюз, чрез това Предпроектно проучване, на България бяха дадени основни препоръки за последващи действия (Action Plan), а именно:

- Развитие на газови Хъбови услуги, използвайки инфраструктурата на ПГХ „Чирен”; (The development of gas Hub services using the Chiren UGS infrastructure);

- Създаване на Междусистемни газови връзки (Интеркънектори) между газопроводните системи на Балканските страни; (The establishment of transborder interconnections between the pipeline systems of the Balkan countries);

- Либерализацията на газовия пазар в България и региона, националните и регионални тенденции в доставките, и потреблението на природен газ; (The liberalization of the gas market in Bulgaria and the region, and national and regional trends in gas supply and demand).

- Прилагане на съвременни методи, технически средства и програмни продукти - широко-разпространени, докази и възприети в газовата индустрия (на световно известните компанни Halliburton, Schlumberger, Dresser, Baker Hughes и/или др.), както следва:

(а) При определянето на режимите на оптимална експлоатация на ПГХ Чирен и инвентаризация на текущите наличности в газовото хранилище;

(б) При провеждането на високо ефективни и надеждни Сондажно-геофизични изследвания (инспекции) за текущото техническо състояние и продуктивността на сондажите;

(в) Изграждане на Телеметрична система за текущ мониторинг и архивиране на постъпващите данни от сондажите на ПГХ Чирен;

(г) Провеждане на 3-D сеизмични проучвания на ПГХ Чирен.

В резултат на основните препоръки, дадени в това Проучване, в периода 1998 – 2015 г., на ПГХ «Чирен» бяха успешно реализирани следните проекти:

1. 1997 г.:  Изучаване на пукнатинната система на колектора (газо-вместващите скали) на газохранилището, пространственото положение и разпределението на отворените пукнатини спрямо посоката на действащия съвременен стрес (open fractures vs. present-day in situ stress) в залежа.  Проектът бе реализиран чрез анализиране на скален материал (ядка), взет от новопрокарвания тогава сондаж Е-33 и бе анализиран в една от най-престижните лаборатории в света, а именно - в „Лабораторията по приложен палеомагнетизъм в Санта Круз, Калифорния” /Applied Paleomagnetics, Santa Cruz, CA/ и в последствие – в „Института по механика на скалите към Университета в Оклахома” / Rock Mechanics Institute, Oklahoma University, USA/. Такива изследвания бяха извършени за първи път в България и трябва да се отбележи, че дотогава бяха извършвани само в 1-2 страни от Западна Европа!

Освен задълженията по подписания договор, американските колеги направиха и сравнителни анализи на подобни (на Чиренската) навлачни геоложки структури (over-trusted geological structures).  Установени бяха впечатляващи сходства с газови находища в Аляска, с газовото находище Литъл Санд Дроу в щата Вайомин (Little Sand Draw Field, Wyoming), както и сходства с газови находища в провинция Алберта, Канада, във Венецуела и др. 

Важно е да се отбележи, че бе констатирано, че централните (сводови) части на цитираните газови находища имат най-високи плътности на пукнатините, което в последствие бе потвърдено и за Чиренската навлачна структура чрез използването на най-съвременните методи и технически средства на компанията Шлюмберже (Schlumberger),  2003 – 2004, 2006 г.).

2. 2002 г. – 2003 г.:  За пръв път в добивния отрасъл на страната ни бе въведена в действие Компютърна система за симулиране на газохидродинамичните процеси в подземния газов резервоар на газохранилището.  Така за първи път в България бе изграден Резервоарен модел - "Двойна порестост - Двойна проницаемост" и бе проведена симулация на експлоатацията на ПГХ „Чирен” чрез програмни продукти на Международна компания - Schlumberger.  В периода 2003 – 2015 г. за първи път в страната започна осъществяването на систематичен контрол и анализ на експлоатацията на ПГХ „Чирен” с текущо планиране и прогнозиране на режимите на нагнетяване и добив, които съответстваха  на „добрите практики” от дейността на подобни обекти в ЕС, САЩ, Япония, Канада и другаде по света.

За съжаление тези дейности не се изпълняват от 2015 г. насам поради излизането от строя на закупеното преди повече от 20 години (2002 г.) хардуерно и софтуерно оборудване за моделиране и симулация предизвикано от неговото продължително необновяване и поддържане.

3. 2004, 2007 г. – продължава:  Прокарване на първите 2 броя нов тип високо дебитни експлоатационни наклонено-насочени сондажи, а именно (Е-70 и Е-71) по предварително зададен азимут и ъгъл спрямо вертикала чрез използване на управлявана от повърхността система тип MWD (Measurements While Drilling).  Такъв вид сондиране бе осъществено за първи път в България.  Целта бе оптимално пресичане на максимален брой отворени вертикални и субвертикални пукнатини в чиренския подземен газов резервоар и оттук сондиране на високо продуктивни експлоатационни сондажи.  Наред с това бяха проведени сондажно-геофизични измервания (каротажи) в открит ствол и в обсаден сондаж чрез прилагане на най-съвременни технически средства и прибори на Международните компании – Schlumberger, Baker Hughes,  Precision Drilling и др.).

Включването в работа на новопрокараните нов тип високо дебитни наклонено-насочени сондажи (E-70 и E-71), както и всички останали дейности, свързани с изучаването на пукнатинния колектор (газовместващите скали) на газохранилището, цитирани по-горе, спомогнаха по време на прекъсване на газовите доставки от Русия през Украйна, през м. януари 2009 г., от ПГХ „Чирен” да се добиват рекордните 4.2 - 4.3 млн.куб.м / ден.

Справка:  Преди газовата криза (2009 г.), максимално регистрирания добив от газохранилището е варирал между 2.7 и 3.5 млн.куб.м/ден и то само за 3 - 4 денонощия.  С помощта на новия тип високодебитни наклонено-насочени експлоатациони сондажи, от газохранилището бяха постигнаха добиви от 4.2 - 4.3 млн. куб.м/ден. и практически бе достигнат максималния капацитет (пропускливост) на изградените надземни съоръжения на газохранилището, т.е. - 35 години след изграждането му.

4. 2003, 2006 г.:  Прилагане на съвременни технологии и методи при провеждането на Сондажно-геофизични измервания (каротажи) от Международната компания Schlumberger за определяне на текущото техническо състояние на сондажите, тяхната продуктивност и изучаване на пукнатинната система на газовместващите скали на газохранилището; определяне на положението на текущия водо-газов контакт, както по отворените  пукнатинни системи, така и по матрицата;

5. 2005 г.:  Извършване на ре-обработка и ре-интерпретация на стари сеизмични проучвания на Чиренска площ чрез софтуерните продукти на Международната компания  Schlumberger;

6. Предварително аналитично изчисляване, прогнозиране и предотвратяване възможното образуване на водни конуси и определяне на оптималния (безводен) режим на експлоатационните сондажи по време на добив от ПГХ „Чирен” с определяне на максимално-допустимите депресии и продуктивности на всеки експлоатационен сондаж.

По отношение на „Надземната част” на ПГХ „Чирен”, през периода 2001 - 2005 г. бяха разработени и реализирани редица нови проекти, а именно:

7. 1999 г.:  Изграждане на „Модул за разделяне на течната фаза (кондензат и вода) в режим на добив на газ от ПГХ „Чирен”;

8. 2001 г.:  Изграждане на „Модул за филтриране на газа от компресорно масло” преди нагнетяването му в пласта”, Repco s.r.l., Италия.  Чрез този модул се преустанови замърсяването на продуктивните пластове на експлоатационните сондажи с маслени аерозоли от компресорите, което способства за подобряване на продуктивността на експлоатационните сондажи;

9. 2000-2002 г.:  Изграждане на „Нова площадка за разходомери - Нов събирателен манифолд” с дистанционен контрол и управление.  Заменено бе едно морално остаряло оборудване, използвано в добивния отрасъл на газохранилището с ново модерно съоръжение, чрез което да се осъществява смесване на добивания от различните експлоатационни сондажи газ,  разпределение на потоците по тях, както и управление на индивидуалните режими на експлоатация на сондажите.

10. 2000 - 2001 г.:  Изграждане на „Модул за изсушаване на газа” (Dehydration Unit, Untergrundspeicher und Geotechnologie-Systeme, Mittenwalde GmbH, Германия).  Чрез въведената инсталация, за пръв път след 1974 г. става възможно привеждането на добивания от газохранилището природен газ до стокови кондиции.  Така бе преустановена практиката на подаване на газа в Газопреносната система, заедно с минерализирани води, което за съжаление често се констатираше, както от български потребители, така и от гръцките ни колеги.  Бяха избегнати опасностите от развитие на процеси на вътрешна корозия на тръбите от Газопреносната система на България.  Създадена бе възможност за използване на ПГХ „Чирен” за съхраняване на определени количества природен газ и от чуждестранни контрагенти.

11. 2002 г.:  Изграждане на “Модул за Индивидуална сепарация на сондажите”, Pietro Fiorentini, Италия.  Чрез този модул в ПГХ „Чирен” са въведени в действие оборудване и технологии за индивидуална сепарация и измерване на добиваните флуиди (газ, пластова вода и газов кондензат) от всеки експлоатационен сондаж.  За цялата 60-годишна история на отрасъла, изграждането на такъв модул се реализира за пръв път в България на обект, свързан с добива на природен газ, което е в пълно съответствие със съвременните стандарти и индустриална култура на развитите държави.

12. 2002 – 2003 г.:  Въведена бе „Информационна система на обекта (тип SCADA)», включваща подсистеми за оперативен технологичен контрол, в т.ч. и за текущ анализ на експлоатацията на ПГХ „Чирен”.  Такъв контрол в реално време в областта на добива на природен газ се прилага за пръв път у нас, а неговото осъществяване напълно съответства на техническите, търговските и управленските стандарти, възприети в развитите държави.

По този начин, контролът на основните на работните параметри на сондажите и действащите съоръжения, се осъществява в реално време на място и от Централното управление на „Булгартрансгаз” в София.  По този начин бе осигурено пълно информационно обезпечаване на производствената, търговската и управленската дейност на ПГХ „Чирен”, като цяло.  През следващите години продължава развитието на системата в посока - пълното й интегриране в общата технологична информационна система, обхващаща всички обекти на Газопреносната система на страната.

13. 2009-2010:  Изработен бе „Нов технологичен проект”.  Наличието на адекватен Технологичен проект е необходимо условие за управление, правилна и безопасна експлоатация на газовите хранилища, и поддържане на съоръженията.  Такъв проект съдържа няколко основни раздела:  „Геоложки”, Раздел „Подземни съоръжения”, „Надземни съоръжения”, „Икономически раздел”, „Екологичен раздел”и раздел „Безопасна експлоатация”.

Технологичният проект обвързва работата на надземните и подземните съоръжения, и обоснова оптималните безопасни режими на експлоатация на газохранилището като цяло.  На базата на Технологичния проект се изготвят техническите и работни проекти за отделните съоръжения, вклютително и тези, свързани с неговото разширение.

___________________________________________________________________________________________
инж. Димитър Щерев e завършил магистратура в Руския Държавен  Геологопроучвателен университет (МГРИ), Москва, Русия, специалност “Хидрогеология и инженерна геология”.

В процеса на работа е специализирал в областта

(1) на «Симулирането и оценката на експлоатацията на Газопреносни системи и Подземни газови хранилища” - в офисите на Международната Нефтогазова компания Шлумберже, (Schlumberger),  Хановер, Германия;

(2) на „Управлението на Инвестиционни проекти в Енергетиката” в Дъблин, Ирландия;

(3) на „Геотермалния резервоарен инженеринг” в Университета на ООН, Рейкявик, Исландия.

От 1997 г. (вече 26 години) работи в Булгартрансгаз ЕАД в областта на «съхранението и преноса на природен газ” и се занимава с оптимизиране на капацитетните възможности на Подземното газово хранилище „Чирен” (ПГХ „Чирен”), с неговата текуща оптимална  експлоатация, рехабилитация, поддръжка и разширение, както и с ролята на този обект за оптимален пренос на природен газ в страната и региона.

Участвал е в инициализирането, управлението, координирането, мониторинга и изпълнението на различни Международни газови проекти, като «Южен поток» и «Набуко», в симулирането и предварителната оценка на възможни варианти на българските участъци, както и в проекти, финансирани от Международни институции, като Агенцията за Търговия и развитие на САЩ (U. S. Trade & Development Agency), програмата ФАР - Трансгранично сътрудничество, Европейски съюз (PHARE Cross Border Co-operation Program, EU).

Освен това Д. Щерев е участвал в оказването на «Техническа помощ за подобряване на тарифното регулиране на Управлението на Енергийния пазар в Турция (EMRA) чрез въвеждането на подобрена система за мониторинг.  (Проектът бе финансиран от Европейския съюз.).

В периода 2013 – 2015 г. Д. Щерев е Началник на управление “Съхранение на природен газ”, Булгартрансгаз ЕАД, Централно управление, София. 

В периода 1985 – 1995 г. е работил по различни хидрогеоложки и гео-екологични проекти, свързани с уранодобива, геотермалната енергетика и добива на минерални води в България. 

От 2008 г., Димитър Щерев е член на Международния газов съюз (World Gas Union), Работен комитет по „Подземно съхранение на природен газ”, където има представени и защитени редица разработки, свързани с преноса и съхранението на природен газ в България и Балканския регион, както и с развитието на газовата индустрия в страната.

Тел.: +359 87 899 59 42 или +359 88 451 37 98, E-mail: Dimitar.Shterev@bulgartransgaz.bg    

Private:  mitko07@abv.bg