Трехмерное моделирование сложных геологических условий для проектирования крупнейшего подземного хранилища СПГ в Индии — задача непростая. Но когда оно строится под фундаментами строений уже существующего и действующего объекта, трудности выходят на новый уровень.
Чтобы лучше понять горно-геологические условия, сотрудники Engineers India Ltd (EIL) задействовали программные продукты Seequent: Leapfrog Works для создания наглядных трехмерных моделей недр, GeoStudio для анализа просачивания и Seequent Central для обеспечения удобства взаимодействия и обмена информацией между заинтересованными сторонами.
Изображение территории проекта в сервисе «Google Планета Земля»
Подземное хранилище сложной конфигурации
Камеры, построенные в скальном массиве глубоко под землей, считаются экономически эффективным и безопасным способом хранения углеводородов. По сравнению с наземными хранилищами они требуют меньше площади, сводят к минимуму потери на испарение, имеют более длительный срок эксплуатации и более безопасны в смысле воздействия на окружающую среду.
Содействие созданию подземных хранилищ в обустроенных в скальном массиве полостях также играет важную роль в укреплении энергетической безопасности Индии и соблюдении требования МЭА о 90-дневном резерве для стратегических и коммерческих поставок СПГ.
Однако, как и любой крупный проект подземной инфраструктуры, с точки зрения геотехнических аспектов он оказался очень сложным для участвовавших в проекте инженеров и проектировщиков.
«Мы работаем на западном побережье Индии над проектом по хранению сжиженного природного газа, который ставит перед нами непростые задачи. В проект входит строительство подземного хранилища без футеровки под существующей станцией приема, распределения и отгрузки СПГ», — говорит Сайкат Пал (Saikat Pal), старший геолог и заместитель генерального директора Engineers India Limited (EIL).
EIL — это компания, предоставляющая услуги инженерно-технологического консалтинга для крупных проектов в сфере углеводородов, горнодобывающей промышленности, инфраструктуры и энергетики; штаб-квартира компании находится в Нью-Дели. Господин Пал координирует взаимодействие между многочисленными заинтересованными сторонами проекта, включая инженеров-горняков, геологов, гидрогеологов и специалистов-консультантов.
«В ходе инженерно-геологических изысканий на участке нашим главным приоритетом и задачей номер один было избежать сбоев и обеспечить безопасность действующего наземного объекта. А с точки зрения строения подземных структур нам пришлось столкнуться со многими сложными геологическими проблемами, такими как магматические интрузии и трещиноватые, высокопроницаемые породы», — говорит Пал.
100 м
Компания EIL выполнила детальное проектирование крупнейшего хранилища СПГ в Индии на глубине 100 метров под землей.
20 x 30 м
Построенные в скальном массиве камеры имеют, как правило следующие габаритные размеры: 20 метров в ширину, 30 метров в высоту и 300–1000 метров в длину.
130
Мы импортировали в нашу трехмерную модель подземной полости результаты 130 наблюдений
Высокая значимость знаний о трещиноватости горных пород для оптимизации условий хранения топлива
Глубина стандартной камеры, построенной в скальном массиве, составляет 20 метров, ширина — 30 метров, высота — 30 метров, длина — от 300 до 1000 метров (в зависимости от вместимости хранилища); доступ в камеру осуществляется через вертикальные шахтные стволы или наклонные штреки. Геологические условия и структуры зачастую отличаются сложностью и требуют обширных исследований недр, чтобы свести к минимуму неожиданности и снизить риски для строительства.
«Наша цель состояла в том, чтобы определить геологические, гидрогеологические и геотехнические условия участка, тем самым обеспечив надежность конструкций, безопасность и экономическую эффективность проекта», — рассказывает Пал.
На глубине около 100 метров под поверхностью, ниже уровня грунтовых вод, в полостях может происходить деформация коренных пород, что часто приводит к образованию трещин, обеспечивающих интенсивную миграцию жидкостей. Понимание этой трещиноватости имеет решающее значение для обеспечения устойчивости созданной в скальном массиве полости и оптимизации хранения топлива (во избежание потери углеводородов в этих высокопроницаемых зонах).
«Использование трехмерного геологического моделирования Leapfrog Works от Seequent для точного прогнозирования и понимания геологического строения и структуры коренных пород стало переломным моментом», — говорит Пал.
Leapfrog Works интегрирует и визуализирует сложные данные геологической среды, обеспечивая возможность принимать обоснованные решения в рамках проектов гражданского строительства и охраны окружающей среды.
«До использования Leapfrog Works нам приходилось создавать трехмерные модели из двумерных разрезов, что отнимало много времени и было утомительно. Теперь мы просто интегрируем все данные скважин и геотехнические данные для создания условной 3D-модели и можем делать срезы в любом направлении, чтобы легко и точно анализировать геологические условия», — говорит Пал.
Подземная камера под фундаментом наземного объекта (изображение предоставлено компанией EIL)
Взаимосвязанные цифровые рабочие процессы для понимания процессов в недрах
«Leapfrog Works — инструмент невероятно эффективный! С самого начала нам удалось достичь глубокого понимания геологических проблем и горно-геологических условий, что помогло снизить риски при строительстве. При выявлении каких-либо неблагоприятных образований мы можем либо обойти эту зону, либо изменить ориентацию структур», — говорит Нишант Кумар Мишра (Nishant Kumar Mishra), менеджер и геолог в EIL.
Под руководством господина Пала и при поддержке экспертов Seequent Нишант Кумар Мишра работает в Leapfrog Works над трехмерным моделированием геологических и гидрогеологических аспектов подземных тоннелей на участке.
«Мы импортировали в нашу трехмерную модель подземной полости результаты 130 наблюдений и можем легко вводить и экстраполировать любые геологические тела (например, дайки) или разломы. Leapfrog Works позволяет нам точно отображать строение недр и получать углубленное представление о подземных пластах перед каждым этапом, что помогает обезопасить наш проект от рисков, связанных с перерасходом средств и временными задержками», — разъясняет Мишра.
Наложение геологических элементов, выявленных на основании данных исследовательских скважин (изображение предоставлено компанией EIL)
Программное обеспечение SEEP/W для двумерного анализа потоков грунтовых вод и порового давления воды, поставляемое в рамках пакета GeoStudio от Seequent, предоставило Мишре и рабочей группе ценную информацию о миграции грунтовых вод в подземную полость.
Хранение СПГ под землей осуществляется по принципу гидравлической изоляции, при этом глубина подземной камеры позволяет окружающим грунтовым водам мигрировать к камере по трещинам в скальной породе и предотвращает утечку СПГ.
«Использование взаимосвязанного рабочего процесса Leapfrog Works вместе с GeoStudio помогло нам определить значения миграции жидкости по трещинам для повышения безопасности хранилища. В то время как основанная на облачных технологиях платформа для совместной работы Seequent Central позволила легко и быстро обмениваться обновлениями с нашими заинтересованными сторонами и сообщать им о рисках», — говорит Мишра.
Моделирование неблагоприятных геологических образований и процессов (изображение предоставлено компанией EIL)
Установление стандарта проектирования для крупных проектов гражданского строительства
Внедрение инновационной технологии Seequent для исследования недр в крупные проекты гражданской инфраструктуры помогает рабочей группе EIL усилить нормы инженерно-геологических изысканий, установленные правительством Индии, и соответствовать международным стандартам.
EIL соблюдает требования нормативов Бюро стандартов Индии (BIS), Управления безопасности нефтяной промышленности (OISD) и Международной организации по стандартизации (ISO).
«Мы работаем над крупными, сложными проектами в местах с непростыми географическими и геологическими условиями, требующими детального проектирования геологической среды. Динамическое геологическое 3D-моделирование в Leapfrog Work определенно помогает нам добиться необходимого уровня детализации проекта», — говорит Пал.
«На нас произвел впечатление высокий уровень технической поддержки и интерактивных обучающих сессий Seequent. Привлечение опытных инженеров и гидрогеологов с реальным опытом работы над проектами, аналогичными нашему, к созданию этих поразительных трехмерных моделей невероятно полезно. Решающую роль сыграли время и усилия, которые коллектив Seequent вложил в развитие наших навыков и знаний», — признается Пал.
Программное обеспечение Seequent используется в других крупных проектах гражданского строительства по всей Индии, включая проект Пиннапурам по комплексному использованию энергии возобновляемых источников (IREP) — гибридный проект по использованию электроэнергии, вырабатываемой при помощи солнца, ветра и воды, работа над которым ведется в штате Андхра-Прадеш.