Способ разработки подводных газогидратных залежей

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и, в частности, к разработке залежей газовых гидратов. Обеспечивает повышение эффективности отработки газогидратной залежи. Сущность изобретения: способ включает разрушение массива гидратсодержащего коллектора высоконапорными струями воды, формирование из разрушенного материала пульпы в придонном объеме, покрываемом куполом, подъем пульпы, содержащей газ и газогидрат, на плавучее основание по трубопроводу и разделение пульпы на газ, воду и твердый материал с переводом газа в состояние, пригодное для перевозки. Согласно изобретению осуществляют преобразование массива гидратсодержащего коллектора в мелкодисперсную суспензию «твердое тело - жидкость» с крупностью частиц газогидрата 10-20 мкм. Для этого воздействуют на него струями высокого давления, формируемыми в придонном объеме, покрываемом куполом. Кроме того, объем пульпы, формируемой в этом объеме, обрабатывают ультразвуком с параметрами, вызывающими в ней кавитационные эффекты. Гидратсодержащую суспензию формируют с содержанием в ней дисперсной фазы газогидрата до 20-25%. Производительность средств разрушения массива гидратсодержащего коллектора регулируют пропорционально давлению в трубопроводе на его придонном участке. Ледяную пульпу, формируемую при диссоциации газогидрата, используют для охлаждения компримируемого газа - продукта диссоциации газогидратной пульпы. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и, в частности, к разработке месторождений (залежей) газовых гидратов.

Известен способ разработки месторождения газовых гидратов, включающий разбуривание залежи, пересекающей пласты, формирование теплового потока в подстилающем нижележащем пласте и отбор углеводородов из вышележащего газогидратного пласта, причем формирование теплового потока осуществляют посредством инициирования внутрипластового горения и поддержание фронта горения в нижележащем пласте путем подачи окислителя через затрубное пространство между насосно-компрессорными трубами - НКТ и эксплуатационной колонной с перфорированными отверстиями на начальном участке горизонтальной секции, длину которой выбирают из условия обеспечения прогрева образованной в результате разложения газовых гидратов газоводяной смеси до температуры, предотвращающей образование газовых гидратов в процессе ее движения в интервале от кровли нижележащего пласта до устья скважины, при этом отбор углеводородов - природного газа с водой производят через многоствольные перфорированные горизонтальные ответвления (см. RU №2306410, Е21В 43/24, 2007).

Недостатком способа является то, что для его осуществления необходимо дополнительно иметь располагающиеся ниже пласта газовых гидратов, из которых производится добыча газа, подстилающие пласты углеводородов (нефти или газа), способных обеспечить внутрипластовое горение с передачей тепла в вышележащий газогидратный пласт. Месторождения с таким расположением пластов достаточно уникальны и поэтому применение рассматриваемого способа ограничено. Искусственное формирование нижерасположенного углеводородного пласта удорожает строительство скважин, усложняет технологию добычи газа и ведет к снижению рентабельности добычи газа из гидратов. Кроме того, для осуществления способа необходимо нагнетать большое количество воздуха в пласт, затрачивая большое количество электрической энергии.

Известен также способ добычи газа из газовых гидратов (см. RU №2169834, Е21В 43/16, Е21В 43/24), включающий подвод тепла в зону разложения газовых гидратов путем проведения в зоне разложения газовых гидратов экзотермической каталитической реакции с удельным тепловыделением, превышающим теплоту диссоциации твердого газового гидрата. При этом в качестве каталитической реакции используют окисление, в т.ч. электрохимическое, метана в синтез-газ или частичное окисление метана до СО2 и воды, или окислительную димеризацию метана, или окисление метана в метанол. Причем выделившийся газ подвергают дополнительной химической переработке непосредственно в зоне добычи. Причем тепло, выделяющееся непосредственно в зоне разложения газовых гидратов в ходе каталитической реакции, расходуется на поддержание работы реактора в автотермическом режиме, а также на разложение прилегающих газовых гидратов.

Данный способ имеет следующие недостатки.

Высокая вероятность взрывов в зоне разложения газовых гидратов при проведении экзотермических каталитических реакций окисления метана вследствие того, что смеси метана с воздухом (кислородом) чрезвычайно взрывоопасны (пределы взрываемости: нижний 5 объем.%, верхний 15 объем.%). Внутрипластовые взрывы могут привести к образованию трещин в пластах, изолирующих зону газовых гидратов, и, как следствие, к неконтролируемой разгерметизации последней и к экологической катастрофе в районе добычи газа. Для снижения взрывоопасности необходимо применение внутри скважины в экстремальных условиях сложной высокоточной техники, дозирующей количества взаимодействующих веществ, что ведет к удорожанию технологического оборудования и к снижению рентабельности добычи газа.

Применение в качестве катализаторов соединений из редкоземельных элементов типа La2Ru2 (или Ir2)O7, перовскита типа LaRhO3, содержащего редкоземельные металлы, оксидной системы типа NiO-CaO, NiO-MgO, CoO-MgO, NiO-редкоземельный оксид, Ni/Al2O3, Ni-содержащей комплексной оксидной системы, перовскита типа LaNi1-xRhxOy повышает капитальные и эксплуатационные затраты (последние необходимы при периодической замене катализаторов) на технологию добычи газа и снижает рентабельность добычи.

Высоки энергетические затраты на нагнетание окислителя метана, в частности воздуха, от атмосферного давления до давления в зоне газовых гидратов (порядка 963 кВт на 1 кг/с воздуха).

Известен также способ разработки морских газогидратных залежей, включающий разрушение газогидрата подачей к забою воды, температура которой на 1-2°С превышает равновесную для условий разработки, подъем пульпы, содержащей газ и газогидрат, на плавучее основание по трубопроводу и разделение пульпы на газ, воду и твердый материал (см. Обз. информ. Сер. Информационное обеспечение общесоюзных, научно-технических программ, вып.3. М.: ВНИИЭгазпром, 1986).

Недостатком способа является повышенная энергоемкость. Затраты энергии необходимы как на подогрев пульпы до температуры разложения газогидратов, так и на ее транспортировку. Чем больше будет производительность системы, тем большими будут энергетические затраты при прочих равных условиях. Действительно, для проведенных в исходных условиях теплоемкость веществ 1 м3 пульпы составляет примерно 49-103 кДж/°С. Таким образом, для подогрева всей пульпы на забое до температуры, превышающей равновесную на 1-2°С, при температуре воды у поверхности дна Мирового океана (на различных широтах она составляет 0-4°С), требуется огромное количество тепла или значительные затраты энергии на подачу подогретой воды из соответствующих горизонтов. Велики затраты энергии и на подъем пульпы на поверхность гидравлической драгой с системой эрлифта. Для данных условий они составляют порядка 86,4103 кДж на 1 м3 осадка.

Известен также способ разработки подводных газогидратных залежей, включающий разрушение газогидрата высоконапорными струями воды, формирование из разрушенного материала пульпы в придонном объеме, покрываемом куполом, подъем пульпы, содержащей газ и газогидрат, на плавучее основание по трубопроводу и разделение пульпы на газ, воду и твердый материал, с переводом газа в состояние пригодное для перевозки (см. RU №113786, Е21С 50/02, Е21В 43/01, 2011 г.).

Недостатком способа является повышенная энергоемкость реализации (необходимо обеспечить работу вакуум-насоса для отбора газа из пульпы и разложение газогидратов путем прогрева пульпы). Кроме того, недостаточна эффективность разрушения массива отложений - коллектора газогидрата поскольку на большой глубине (порядка километра) эффективность работы компрессора будет снижена за счет высокого давления среды на участке отработки.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности отработки газогидратной залежи.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности использования для разрушения газогидрата дополнительных физических эффектов. Кроме того, обеспечивается эффективный подъем пульпы с исключением возможности образования газогидратных пробок в сечении подъемного трубопровода, исключается расход энергии на диссоциацию газогидрата. Минимизируются потери сечения трубопровода на работу не связанную с подъемом пульпы.

Поставленная задача решается тем, что способ разработки подводных газогидратных залежей, включающий разрушение массива гидратсодержащего коллектора высоконапорными струями воды, формирование из разрушенного материала пульпы в придонном объеме, покрываемом куполом, подъем пульпы, содержащей газ и газогидрат, на плавучее основание по трубопроводу и разделение пульпы на газ, воду и твердый материал, с переводом газа в состояние, пригодное для перевозки, отличается тем, что осуществляют преобразование массива гидратсодержащего коллектора в мелкодисперсную суспензию «твердое тело - жидкость», для чего воздействуют на него струями высокого давления, формируемыми в придонном объеме, покрываемом куполом, кроме того, объем пульпы, формируемой в этом объеме, обрабатывают акустическим полем, вызывая в ней кавитационные эффекты, кроме того, гидратсодержащую суспензию формируют с содержанием в ней дисперсной фазы газогидрата до 20-25%, кроме того, производительность средств разрушения массива гидратсодержащего коллектора регулируют пропорционально давлению в трубопроводе на его придонном участке, кроме того, ледяную пульпу, формирующуюся при диссоциации газогидрата, используют для охлаждения компримируемого газа - продукта диссоциации газогидратной пульпы. Кроме того, воду, оставшуюся после отделения от пульпы газа и твердых взвесей, возвращают в полость купола. Кроме того, струи высокого давления формируют посредством погружного насосного оборудования, которое размещают в объеме, покрываемом куполом. Кроме того, струи высокого давления формируют путем генерирования электроимпульсных гидравлических ударов. Кроме того, осуществляют электроимпульсное разрушение массива гидратсодержащего коллектора. Кроме того, дополнительно осуществляют гидродинамическое преобразование газогидратной компоненты пульпы в более мелкую фракцию, для чего в объеме купола формируют циркуляцию материала, предпочтительно по восходящей спирали.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.

Признаки «…осуществляют преобразование массива гидратсодержащего коллектора в мелкодисперсную суспензию «твердое тело - жидкость», для чего воздействуют на него струями высокого давления, формируемыми в придонном объеме, покрываемом куполом» обеспечивают возможность эффективного подъема пульпы по трубопроводу и полную диссоциацию газогидрата на газ и воду (при исключении возможности перекрытия трубопровода ледяными или газогидратными пробками), кроме того, они исключают необходимость подвода высоконапорного рабочего тела с плавсредства в призабойное пространство, что позволяет снизить требования к прочностным параметрам трубопровода, обеспечивающего подвод рабочего тела к породоразрушающим инструментам.

Признаки, указывающие, что «объем пульпы формируемой» в объеме купола «обрабатывают акустическим полем, вызывая в ней кавитационные эффекты» позволяют повысить дисперсность частиц пульпы. При этом пузырьки, возникающие в результате воздействия акустическим кавитационным полем на границу раздела «дно коллектора - морская вода», захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные (длительностью ~10-6 с) импульсы давления (до 108 Па и более), способные разрушить даже весьма прочные материалы. Критерий эрозионной активности ультразвукового поля возрастает при повышении гидростатического давления. Так, например, при давлении 4 атм величина критерия эрозионной активности ультразвукового поля на несколько порядков выше, чем при давлении 1 атм, что позволяет эффективно использовать данный технологический фактор при давлениях около 100 атм, которое соответствует глубинам залегания газогидратных коллекторов. Кавитационное воздействие посредством акустического поля позволяет не только повысить эффективность гидродинамического воздействия, но и добиться должной дисперсности суспензии порядка (10-20 мкм). Это воздействие также не требует подвода рабочего тела в призабойную зону.

Признаки, указывающие, что «гидратсодержащую суспензию формируют с содержанием в ней дисперсной фазы газогидрата до 20-25%», обеспечивают безаварийный подъем пульпы и полную диссоциацию газогидрата за счет использования тепла вмещающей воды.

Признаки, указывающие, что «производительность средств разрушения массива гидратсодержащего коллектора регулируют пропорционально давлению в трубопроводе, на его придонном участке», позволяют регулировать процесс формирования пульпы с содержанием в ней частиц газогидрата в пределах заявленной доли, что позволяет избежать перекрытия сечения трубопровода пробками льда или газогидрата и исключить необходимость подвода извне энергии для его диссоциации.

Признаки, указывающие, что «ледяную пульпу, формирующуюся при диссоциации газогидрата используют для охлаждения компримируемого газа - продукта диссоциации газогидратной пульпы», позволяют снизить затраты энергии на привод компрессора.

Признаки, указывающие, что «воду, оставшуюся после отделения от пульпы газа и твердых взвесей, возвращают в полость купола», снижают эмиссию метана в атмосферу, возможную при сбросе в море воды содержащей остаточную газонасыщенность.

Признаки, указывающие, что «струи высокого давления формируют посредством погружного насосного оборудования, которое размещают в объеме, покрываемом куполом», обеспечивают возможность формирования струй рабочей жидкости непосредственно в призабойном пространстве одним из возможных методов. Признаки, указывающие, что «струи высокого давления формируют путем генерирования электроимпульсных гидравлических ударов», обеспечивают возможность формирования струй рабочей жидкости непосредственно в призабойном пространстве вторым из возможных методов.

Признаки, указывающие, что «дополнительно осуществляют гидродинамическое преобразование газогидратной компоненты пульпы в более мелкую фракцию, для чего в объеме купола формируют циркуляцию материала, предпочтительно по восходящей спирали», позволяют тоньше измельчить частицы газогидрата в составе пульпы.

Признаки, указывающие, что «осуществляют электроимпульсное разрушение массива гидратсодержащего коллектора», обеспечивают расширение диапазона разрушающих воздействий на коллектор газогидрата и диапазона интенсивностей этих воздействий.

На фиг.1 схематически показана плавучая установка, обеспечивающая реализацию заявленного способа (при электрогидравлическом формировании струй высокого давления); на фиг.2 показано то же при формировании струй высокого давления погружными насосами; на фиг.3 дана диаграмма состояния газового гидрата; на фиг.4 дана диаграмма «температура - состав морской воды»; на фиг.5 показана диаграмма адиабатной и политропной работы сжатия метана от 10 до 20 бар.

На чертежах показано плавучее основание 1, трубопровод 2, снабженный телескопическим выдвижным участком 3 (т.е. средствами изменения его длины, выполненными с возможностью автоматического срабатывания), размещенным, например, в верхней зоне трубопровода 2, под корпусом плавучего основания 1, при этом вне полости трубопровода 2 размещен кабель-трос 4, обеспечивающий подвод электроэнергии к грунтозаборному механизму 5, генератору акустических колебаний 6 и другим потребителям электроэнергии.

Плавучее основание выполнено известным образом в виде водоизмещающего корпуса или полупогружной платформы. Средство отбора газа из пульпы выполнено в виде емкости 7, газовый выход 8 которой через компрессор 9 сообщен с газгольдером 10.

По первому варианту формирования струй воды высокого давления грунтозаборный механизм 5 выполнен в виде системы параллельных, заостренных снизу патрубков 11, в стенках которых выполнены отверстия 12 для вывода струй воды высокого давления (предпочтительно снабженные сопловыми насадками, усиливающими «работу» подаваемых через них струй воды), при этом в полостях патрубков 11 размещены основные электроды 24, подключенные через кабель-трос 4 к мощному импульсному источнику тока 13, смонтированному на плавучем основании 1.

Грунтозаборное устройство размещено в объеме, ограниченном полостью купола 14, широкий торец которого обращен вниз, а верхний сообщен с трубопроводом 2. Площадь его широкого торца многократно превышает площадь, на которой распределены патрубки 11 грунтозаборного устройства (может достигать нескольких десятком метров), кроме того, купол 14 телескопически связан с концом трубопровода 2.

При выполнении грунтозаборного механизма 5 по второму варианту он содержит систему параллельных, заостренных снизу патрубков 11, в стенках которых выполнены отверстия 12 для вывода струй воды высокого давления (предпочтительно снабженные сопловыми насадками, усиливающими «работу» подаваемых через них струй воды). Патрубки 11 подключены к погружному электронасосу 15 как источнику рабочей жидкости, смонтированному в полости купола 14.

Погружной электронасос 15 также предназначен для подачи рабочего тела (воды) в патрубки 11. Кроме того, в полости купола целесообразно разместить как минимум три водометных сопла 16, получающих воду от погружного электронасоса 15, ориентированных тангенциально в одной горизонтальной плоскости или с небольшим углом вверх. Кроме того, показан объем газогидратов 17.

Для предотвращения перегрузки трубопровода избыточным количеством поднимаемого на поверхность материала (предотвращения возможности его заштыбовывания ледяными или гидратными пробками) в трубопроводе (на 10-20 м выше его сопряжения с куполом) устанавливают первый датчик давления 18, а выше его, на 10-20 метров - второй датчик давления 19, которые генерируют управляющий сигнал, позволяющий изменить темп работы грунтозаборного механизма. Если при избыточном количестве в трубопроводе удаляемого с поверхности коллектора гидратсодержащей породы удельное падение давления, связанного с повышенным гидравлическим сопротивлением, превысит установленную величину, то темп работы грунтозаборного механизма будет понижен, т.е. производительность средств разрушения массива гидратсодержащего коллектора регулируют пропорционально давлению в трубопроводе на его придонном участке. Кроме того, на чертежах показан трубопровод 20 для сброса воды в полость купола 14. Купол может иметь собственный движитель, включающий как минимум три водометных сопла 21, установленных на внешней стороне купола, получающих воду от погружного электронасоса 15, ориентированных радиально относительно купола.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Исходное положение установки: плавучее основание 1 позиционировано относительно добычного участка (при этом используется известная система из как минимум трех якорей - на чертежах не показана, или система динамического позиционирования, выполненная известным образом и включающая несколько движителей, размещенных по периметру плавучего основания), при этом трубопровод 2 опущен до дна акватории так, что грунтозаборный механизм 5 непосредственно контактирует с поверхностью объема газогидратов 17, при этом купол 14 также опущен своей нижней кромкой на поверхность объема газогидратов 17, изолируя рабочую зону патрубков 11 от остального объема акватории. В этом положении трубопровод 2 заполнен морской водой.

Подача воды погружным электронасосом 15 в патрубки 11 приводит к выбросу высоконапорных струй воды из полости патрубка (через отверстия 12). Взаимодействие этих струй с массивом газогидрата вызывает разрушение последнего, в том числе отрыв кусков газогидрата и иного твердого материала.

Дополнительно массив газогидратного коллектора и призабойный объем пульпы (содержащейся в придонном объеме, покрываемом куполом) обрабатывают акустическим полем, вызывая в них кавитационные эффекты. Пузырьки, возникающие при воздействии акустическим полем на границы разделов «куски и частицы газогидрата - морская вода» и «дно коллектора - морская вода», захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные (длительностью ~10-6 с) импульсы давления (до 108 Па и более), способные разрушить даже весьма прочные материалы. Эрозионная активность ультразвукового поля возрастает при повышении гидростатического давления, что позволяет эффективно использовать данный технологический фактор при давлениях около 100 атм, которое соответствует глубинам залегания газогидратных коллекторов. Кавитационное воздействие посредством акустического поля позволяет не только повысить эффективность гидродинамического воздействия, но и добиться должной дисперсности пульпы (суспензии). Дисперсность суспензии величиной порядка 10-20 мкм позволяет использовать особые теплофизические свойства частиц гидрата как тонких термических объектов.

Дополнительно, создавая в объеме ограниченном куполом 14 спиральное восходящее движение материала (за счет включения в работу водометных сопел 16), обеспечивают дополнительное взаимоизмельчение частиц газогидрата перед их входом в трубопровод 2.

По мере перемещения мелкодисперсной гидратсодержащей суспензии по трубопроводу от дна (точка 1, фиг.3) к поверхности моря (точка 5, фиг.3), давление в трубопроводе будет снижаться и в точке пересечения изотермы +2°С (температуры гидратсодержащей суспензии) с линией равновесия «Гидрат-Вода + Газ» (точка 2, фиг.3) частицы гидрата войдут в зону нестабильного состояния. Примерно через 20 метров после того как газогидратная суспензия пересечет линию равновесия (точка 3, фиг.3), частицы гидрата начнут диссоциировать на свободный газ и воду.

Для запуска механизма разложения газогидрата необходимо выполнить следующие условия:

- выйти из области термодинамически устойчивого состояния;

- подвести теплоту, равную теплоте диссоциации газогидрата (430 кДж/кг).

Т.к. суспензия содержит 65-85% морской воды, от 0 до 10% частиц грунта и 15-25% частиц газогидрата, то диссоциирующиеся частицы газогидрата, находясь в окружении морской воды, начнут забирать ее внутреннюю энергию и соответственно снижать температуру. После того как морская вода снизит свою температуру с +2 до -1,8°С, она начнет кристаллизоваться и отдавать теплоту своей кристаллизации диссоциирующимся частицам газогидрата. Температура газогидрата как приемника тепловой энергии кристаллизующейся морской воды будет равна -2°С, т.к. температурный градиент величиной 0,2°С обеспечит возникновение теплового потока необходимой мощности в условиях межфазного теплообмена. При этом газогидратная суспензия начнет трансформироваться в газольдосодержащую, т.к. диссоциирующийся газогидрат будет замещаться частицами водного льда. Таким образом, по трубопроводу на борт судна, начиная с глубины 350 метров, будет перемещаться суспензия из частиц породы, растущих частиц водного льда, диссоциирующихся частиц газогидрата, пузырьков свободного газа и жидкой морской воды, как дисперсионной среды (вода при кристаллизации выделит 335 кДж/кг тепловой энергии, которая будет использована частицами гидрата для своей диссоциации).

Таким образом, с глубины 350 метров начнет работать газлифт, приводом которого будет являться энергия, аккумулированная в гидратах в процессе их образования на дне моря.

Температура образовавшейся суспензии будет равна -2°С, но это не приведет к смерзанию частиц водного льда, т.к. они будут окружены водным раствором с соответствующей концентрацией минеральных веществ (фиг.4).

Низкая теплопроводность частиц гидрата не будет являться фактором, лимитирующим кинетику их диссоциации, т.к. если частицы гидрата имеют размеры термически тонких тел, величина их теплопроводности не влияет на тепловой поток, который проходит через них.

Газ на борту судна подвергается обычной промысловой переработке, например, компримируется до давления 300 кг/см2 в баллоны из композитного стеклопластика FRP, применение которого одобрено классификационными обществами, осуществляющими надзор за проектированием и постройкой судов (см. http://www.transoceangas.com/Development_Plan.htm).

В процессе компримирования природного газа льдосодержащая суспензия будет использована для его охлаждения, что снизит затраты энергии на привод компрессора (на чертежах не показан) за счет внешнего источника холода - частиц льда, составляющих эту пульпу.

На фиг.5 процесс 1-2 является обычным изотропным сжатием с температурой нагнетания в компрессоре +35°С, в то время как сжатие 2-3 осуществлено по политропе с температурой нагнетания в компрессоре +20°С за счет охлаждения сжимаемого газа внешним источником холода. При этом политропный процесс 1-3 требует удельных затрат работы для сжатия газа 40 кДж/кг, тогда как адиабатный 1-2 требует затрат работы в количестве 100 кДж/кг. С точки зрения закона сохранения, энергия холода, равно как и энергия расширения метана в трубопроводе, получена за счет работы межмолекулярных Ван-дер-Ваальсовых сил диссоциации гидрата при его выходе за пределы линии равновесия.

Вода после отделения от нее частиц породы и природного газа предпочтительно должна возвращаться в цикл (если отсутствует возможность ее стандартной очистки от сероводорода, диоксида углерода и других неуглеводородных газов), т.к. остаточная газонасыщенность при несбросе в море неочищенной от газов воды может привести к эмиссии метана в атмосферу. Твердая взвесь накапливается в бункере 22 и либо сбрасывается по гибкому рукаву на дно моря (на чертежах не показан), либо известным образом отвозится на берег для утилизации, если содержит ценные компоненты.

Известно, что морские донные осадочные образования из песка и ила имеют или могут иметь фрагменты скальных пород, прочность которых не позволяет разрушать их посредством струй высокого давления. Поэтому на внешних поверхностях патрубков 11 размещены дополнительные электроды 23, подключенные через кабель-трос 4 к мощному импульсному источнику тока 13, смонтированному на плавучем основании 1 (они обеспечивают дезинтеграцию скальных фрагментов высоковольтными электрическими импульсами). На стадии формирования разряда в горной породе канал разряда проходит по областям расположения локальных электрических неоднородностей, т.е. скальных включений в песчано-илистом грунте. Таким образом, канал разряда проходит по границе раздела, генерируя энергию импульсов за короткий промежуток времени (~10-6 с), при этом в канале разряда практически мгновенно повышается давление до 109 Па. В результате канал разряда генерирует ударную волну сжатия и, расширяясь, формирует внутри горной породы механические напряжения, которые дезинтегрируют ее на отдельные мелкие фрагменты.

Транспортировка природного газа будет осуществляться в компримированном виде на специализированных судах, эксплуатация которых на транспортном плече до 1000 морских миль более целесообразна с коммерческой точки зрения по сравнению с использованием танкеров для перевозки сжиженного природного газа.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет существенно снизить энергетические затраты на разрушение газогидратного коллектора и транспортировку гидратосодержащей пульпы, обеспечить работу установки и гибкое регулирование режимов работы при повышенной производительности газлифтной системы.

1. Способ разработки подводных газогидратных залежей, включающий разрушение массива гидратсодержащего коллектора высоконапорными струями воды, формирование из разрушенного материала пульпы в придонном объеме, покрываемом куполом, подъем пульпы, содержащей газ и газогидрат, на плавучее основание по трубопроводу и разделение пульпы на газ, воду и твердый материал с переводом газа в состояние, пригодное для перевозки, отличающийся тем, что осуществляют преобразование массива гидратсодержащего коллектора в мелкодисперсную суспензию «твердое тело - жидкость» с крупностью частиц газогидрата 10-20 мкм, для чего воздействуют на него струями высокого давления, формируемыми в придонном объеме покрываемом куполом, кроме того, объем пульпы, формируемой в этом объеме, обрабатывают ультразвуком с параметрами, вызывающими в ней кавитационные эффекты, кроме того, гидратсодержащую суспензию формируют с содержанием в ней дисперсной фазы газогидрата до 20-25%, кроме того, производительность средств разрушения массива гидратсодержащего коллектора регулируют пропорционально давлению в трубопроводе на его придонном участке, кроме того, ледяную пульпу, формируемую при диссоциации газогидрата, используют для охлаждения компримируемого газа - продукта диссоциации газогидратной пульпы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду, оставшуюся после отделения от пульпы газа и твердых взвесей, возвращают в полость купола.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что струи высокого давления формируют посредством погружного насосного оборудования, которое размещают в объеме, покрываемом куполом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что струи высокого давления формируют путем генерирования электроимпульсных гидравлических ударов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют электроимпульсное разрушение массива гидратсодержащего коллектора.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют гидродинамическое преобразование газогидратной компоненты пульпы в более мелкую фракцию, для чего в объеме купола формируют циркуляцию материала предпочтительно по восходящей спирали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к восстановлению обводненных скважин, в частности скважин, расположенных в низкопроницаемых терригенных отложениях, сложенных из влагонабухающих глин.

Изобретение относится к области нефтедобычи из отложений, представленных песчаниками и, в частности, к эксплуатации скважин, имеющих более одного забоя. Технический результат - увеличение отбора нефти из бокового ствола при действующем основном стволе.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для продления безводного режима эксплуатации нефтяных скважин.

Изобретение относится к химической или температурной обработке призабойной зоны пласта при разработке месторождений высоковязкой нефти. Технический результат - повышение надежности работы скважинной штанговой насосной установки и снижение трудоемкости ее обслуживания.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к восстановлению самозадавливающейся газовой скважины с аномально низким пластовым давлением (АНПД), расположенной на многопластовом месторождении.

Группа изобретений относится к скоростным подъемным колоннам и к устройствам, системам и способам, относящимся к использованию скоростных подъемных колонн. Способ установки скоростной подъемной колонны включает пропуск скоростной колонны в скважину, вхождение ключа для взаимодействия с непроходимостью во взаимодействие с непроходимостью ниппеля, выдвижение взаимодействующего с профилем ключа на скоростной колонне для взаимодействия с соответствующим стопорным профилем в стенке ствола скважины и поддержки таким образом скоростной колонны.
Изобретение относится к области разведки и разработки нефтяных залежей, низкопроницаемые породы-коллекторы которых выполнены галитовым или карбонатно-сульфатным цементом и катагенетическими минералами галита, кальцита и ангидрита.

Изобретение относится к погружным насосным установкам для эксплуатации скважин, в которых необходимо увеличить депрессию на пласт, не заглубляя погружную насосную установку, и/или с негерметичной эксплуатационной колонной.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации водозаборных скважин с содержанием попутной нефти в продукции, а также высокообводненных нефтяных скважин, используемых в качестве скважин-доноров - водозаборных.

Изобретение относится к технологиям добычи и применения глубокозалегающих подземных пластовых рассолов, обладающих, как правило, не только гидроминеральным потенциалом, в особенности промышленными концентрациями полезных компонентов для прямого использования или последующей переработки в товарные продукты, но и тепловым потенциалом, пригодным для использования по энергетическому назначению.

Изобретение относится к способам анализа образцов пористых материалов и может быть использовано для количественного исследования ухудшения свойств околоскважинной зоны нефте/газосодержащих пластов из-за проникновения в нее полимеров, содержащихся в буровом растворе. Согласно заявленному предложению высушивают раствор полимера до полного испарения воды. Нагревают полимер, образовавшийся после сушки раствора полимера, и определяют диапазон температур активного разложения полимера при заданном темпе нагрева, а также степень разложения полимера в этом диапазоне температур. Высушивают, проводят термический анализ в диапазоне температур, включающем диапазон температур активного разложения полимера, и вычисляют потерю массы навески образца пористой среды и навески такого же образца пористой среды после прокачки раствора полимера. На основе полученных значений определяют весовую концентрацию полимера, проникшего в пористую среду. Технический результат - повышение точности получаемых данных и экспрессности проведения анализа. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к исследованию нефтяных и газовых скважин. Предложено интеллектуальное устройство гидравлического насоса для добычи нефти, получения и сохранения информации с забоя скважины, содержащее струйную насосную установку, нижний запорный клапан и блок с электронными измерительными приборами, образующие единый комплексный блок, который приводится в действие рабочей жидкостью, накачиваемой в скважину с поверхности для осуществления механизированной добычи нефти, закрытия забоя скважины, восстановления давления в пласте и извлечения устройства на поверхность. Раскрыт также способ добычи нефти и получения и записи информации с забоя с применением указанного устройства. Предложенное изобретение обеспечивает выполнение одной комплексной функции, заключающейся в подъеме флюида и записи информации в забое скважины путем ее временного закрытия. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области освоения месторождений углеводородов и может быть использовано для контроля за перетоками углеводородов из осваиваемого месторождения в вышележащие пласты-коллекторы. Технический результат - сокращение времени выявления возможных перетоков углеводородов из месторождения в вышележащие пласты-коллекторы из-за нарушения герметичности его покрышки и заколонных пространств скважин для принятия мер по их ликвидации и предотвращению возможных выбросов на поверхность земли. По способу определяют геологическое строение среды в районе месторождения. Выявляют потенциальные пласты-коллекторы в разрезе горных пород выше месторождения, направления их поднятия - восстания и пространственной ориентации систем субвертикальных трещин. Сооружают эксплуатационные и наблюдательные скважины со вскрытием последними пластов-коллекторов выше месторождения. Проводят термобарические исследования в эксплуатационных скважинах и определяют состав пластовых флюидов во всех скважинах. Фиксируют разгерметизацию месторождения по результатам данных исследований. Наблюдательные скважины сооружают вблизи от скважин, предназначенных для контроля за герметичностью их заколонных пространств и месторождения, в направлении ориентации субвертикальных трещин и восстания потенциальных пластов-коллекторов выше месторождения. В этих скважинах определяют изменение термобарических параметров в интервалах глубин залегания пластов-коллекторов в режиме реального времени. 1 пр., 1 ил.

Группа изобретений относится к топливно-энергетическому комплексу и может быть использована, преимущественно, при отработке удаленных нефтяных месторождений в экстремальных климатических условиях. Технический результат - повышение эффективности эксплуатации месторождений за счет максимально полной утилизации и использования попутного нефтяного газа. Способ включает утилизацию попутного нефтяного газа - ПНГ в местах сепарации нефти путем многоступенчатой низкотемпературной сепарации с разделением ПНГ на сухой отбензиненный газ - СОГ и сухой газовый конденсат ПНГ. Способ предусматривает раздельную доставку СОГ и газового конденсата ПНГ трубопроводным транспортом к пунктам их аккумулирования, переработки и использования. При этом доставку СОГ и газового конденсата ПНГ трубопроводным транспортом осуществляют к промежуточным пунктам их аккумулирования, переработки и частичного использования. Эти пункты размещают на расстояниях, не превышающих нескольких десятков километров от нефтепромыслов. В промежуточных пунктах производят ожижение СОГ и выработку из него сжиженного природного газа - СПГ для поставки местным потребителям. Газовый конденсат ПНГ подвергают более глубокой осушке и очистке от серы и других вредных примесей. Получаемые на промежуточных пунктах СПГ и сухой газовый конденсат ПНГ аккумулируют в раздельных резервуарных парках-хранилищах. Из этих хранилищ автономными средствами транспорта, преимущественно воздушными судами региональной авиации, с помощью контейнеров-цистерн или самолетов-танкеров доставляют на региональный газоперерабатывающий завод-комплекс. На этом заводе из газового конденсата ПНГ вырабатывают автомобильное пропанобутановое топливо и авиационное сконденсированное топливо - АСКТ для потребителей регионального уровня, а также сырье для потребителей нефтехимии других регионов в виде широкой фракции легких углеводородов - ШФЛУ, которую доставляют в другие регионы средствами межрегионального транспорта, например, в виде среднемагистральных самолетов-контейнеровозов и самолетов-танкеров. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способу удаления жидкости глушения из газовой скважины при пластовом давлении ниже гидростатического. Технический результат - повышение эффективности удаления жидкости глушения из газовой скважины за счет непрерывности удаления жидкости, уменьшения расхода газа и энергозатрат. По способу осуществляют непрерывный спуск гибкой трубы во внутреннюю полость насосно-компрессорных труб до забоя скважины. Подают газ в затрубное пространство скважины. Одновременно подают газ в пространство между гибкой трубой и насосно-компрессорными трубами непосредственно из шлейфа этой же скважины. Удаляют жидкость глушения на дневную поверхность по гибкой трубе. Подачу газа осуществляют при достижении гибкой трубой уровня жидкости глушения. От уровня жидкости глушения до забоя скважины гибкую трубу спускают с заданной скоростью. Скорость спуска гибкой трубы и минимально необходимый расход газа, обеспечивающий удаление жидкости глушения на дневную поверхность, определяют по аналитическому выражению. 1 пр., 1 ил.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации нефтедобывающей скважины. Технический результат - повышение добычи нефти. По способу осуществляют гидроразрыв пласта. После проведения гидроразрыва пласта в скважине оставляют проппант недопродавки. Сверху дополнительно создают из проппанта крупной фракции мост с расчетной длиной. Эту длину подбирают исходя из условия обеспечения противодавления на проппант в трещине гидроразрыва, достаточного для удержания проппанта в трещине гидроразрыва при снижении уровня жидкости в скважине до уровня забоя скважины. В состав компоновки глубинно-насосного оборудования включают противопесочный фильтр. При эксплуатации скважины противопесочный фильтр размещают непосредственно над мостом из проппанта. Осуществляют отбор жидкости. Уровень жидкости при отборе жидкости - эксплуатации поддерживают на уровне глубинного насоса. 1 пр.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для перепуска затрубного газа в колонну насосно-компрессорных труб - НКТ в скважинах, эксплуатируемых установками штанговых насосов. Задача изобретения - совершенствование конструкции скважинного устройства для перепуска затрубного газа для повышения эффективности работы штангового насосного оборудования скважин, независимо от температурных условий работы скважины и от величины давления затрубного газа. Устройство расположено в затрубном пространстве скважины над уровнем скважинной жидкости в муфте колонны насосно-компрессорных труб. Устройство содержит обратный клапан и радиальный гидравлический канал. В нижней части муфты расположен радиальный гидравлический канал, связанный с одной стороны с затрубным пространством скважины через обратный клапан, а с другой стороны - с полостью НКТ через струйный аппарат. При этом, оси радиального гидравлического канала и струйного аппарата пересекаются в области сопла последнего. Кроме того, устройство содержит колонну насосных штанг с размещенным на ней отклонителем газо-жидкостного потока. Этот отклонитель выполнен в виде втулки с возможностью фиксации в муфте колонны НКТ. Длина отклонителя газо-жидкостного потока меньше расстояния между приемом и выкидом струйного аппарата. Оси радиального гидравлического канала и струйного аппарата перпендикулярны. Возможность фиксации отклонителя газо-жидкостного потока в муфте колонны НКТ может быть реализована, например, путем оснащения муфты НКТ внутренним пазом, а отклонителя газо-жидкостного потока - кольцевым держателем. Использование устройства позволяет осуществлять снижение давления затрубного газа независимо от температурных условий и от величины его давления, позволяя увеличить межремонтный период работы штангово-насосного оборудования. Кроме того, данное устройство позволит уменьшить глубину подвески штангового насоса за счет повышения уровня жидкости над штанговым насосом и тем самым снизить расход НКТ, насосных штанг и увеличить межремонтный период работы установок. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для продления безводного режима эксплуатации нефтяных скважин. Технический результат - упрощение устройства, повышение надежности его работы и расширение его функциональных возможностей. Устройство включает спущенную в скважину колонну труб, пакер с установленным в нем отключателем потока. Пакер выполнен в виде полого корпуса с верхним рядом отверстий, размещенных выше уплотнительного элемента пакера. Внутри полого корпуса концентрично его оси расположена труба, сверху жестко соединенная с колонной труб, а снизу - с поршнем. Труба с поршнем имеют возможность осевого перемещения относительно полого корпуса отключателя потока. В полом корпусе ниже уплотнительного элемента пакера выполнен нижний ряд отверстий. Поршень выполнен полым и заглушенным снизу. Напротив верхнего и нижнего рядов отверстий полого корпуса поршень оснащен внутренней цилиндрической выборкой и рядом сквозных отверстий. В полом корпусе выше верхнего ряда радиальных отверстий выполнен фигурный паз в виде одной продольной проточки и трех поперечных проточек. Поперечные проточки выполнены из верхней, средней и нижней частей продольной проточки. В фигурном пазу полого корпуса с возможностью осевого и поперечного перемещения установлен направляющий штифт. Он жестко закреплен в поршне выше его верхней внутренней кольцевой выборки. При размещении направляющего штифта в поперечной проточке, выполненной из средней части продольной проточки, устройство выполнено с возможностью сообщения внутреннего пространства трубы через ряд сквозных отверстий поршня, внутреннюю цилиндрическую выборку, верхний и нижний ряд отверстий с надпакерным и подпакерным пространствами скважины. При размещении направляющего штифта в поперечной проточке, выполненной из верхней части продольной проточки, устройство выполнено с возможностью сообщения внутреннего пространства трубы через ряд сквозных отверстий поршня, внутреннюю цилиндрическую выборку, верхний ряд отверстий с надпакерным пространством скважины. Нижний ряд отверстий полого корпуса герметично перекрыт поршнем. При размещении направляющего штифта в поперечной проточке, выполненной из нижней части продольной проточки, устройство выполнено с возможностью сообщения внутреннего пространства трубы через ряд сквозных отверстий поршня, внутреннюю цилиндрическую выборку, нижний ряд отверстий с подпакерным пространством скважины. При этом верхний ряд отверстий полого корпуса герметично перекрыт поршнем. 3 ил.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к вторичным и третичным методам увеличения нефтеотдачи пластов с пониженной нефтенасыщенностью, предусматривающим применение оборудования для выработки газообразного азота с высоким давлением и температурой. Технический результат изобретений - разработка более эффективных средств для извлечения нефти из низкопроницаемых пород-коллекторов, осложненных высоким содержанием парафинов. Азотная компрессорная станция содержит многоступенчатый поршневой компрессор с силовым приводом, выполненным в виде дизельного двигателя, и газоразделительный блок. Выход промежуточной ступени компрессора соединен со входом газоразделительного блока. Выход газоразделительного блока соединен со входом ступени компрессора, следующей за промежуточной ступенью. При этом азотная компрессорная станция содержит теплообменник, вход рабочей среды которого соединен с выходом компрессора. Вход теплоносителя теплообменника соединен с выходом выхлопных газов дизельного двигателя. Газоразделительный блок выполнен в виде половолоконного мембранного блока. Выход рабочей среды теплообменника соединен со входом дополнительного подогревателя. При этом, выход дополнительного подогревателя является выходом станции. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в добывающих скважинах для снижения давления сепарированного попутного газа в затрубном пространстве и повышения притока нефти из пласта. Техническая задача - обеспечение возможности откачки газа из затрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб скважины для различных способов механизированной добычи нефти. Способ включает циклическую принудительную откачку газа из затрубного пространства и снижение в нем давления. Периодически частично перекрывают выкидной коллектор скважины. Повышают давление перед запорным органом коллектора для обеспечения поступления добываемой жидкости в расширительную камеру емкости с упругим элементом и накопления механической энергии в расширительной камере. После этого производят полное открытие запорного органа коллектора. Осуществляют снижению давления перед запорным органом и вытеснение жидкости из расширительной камеры в коллектор за счет накопленной в ней механической энергии. Каждым циклическим увеличением объема части емкости над расширительной камерой обеспечивают всасывание в нее газа затрубного пространства, а уменьшением этого объема - вытеснение из нее поступившего газа в коллектор. 1 ил.

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и, в частности, к разработке залежей газовых гидратов. Обеспечивает повышение эффективности отработки газогидратной залежи. Сущность изобретения: способ включает разрушение массива гидратсодержащего коллектора высоконапорными струями воды, формирование из разрушенного материала пульпы в придонном объеме, покрываемом куполом, подъем пульпы, содержащей газ и газогидрат, на плавучее основание по трубопроводу и разделение пульпы на газ, воду и твердый материал с переводом газа в состояние, пригодное для перевозки. Согласно изобретению осуществляют преобразование массива гидратсодержащего коллектора в мелкодисперсную суспензию «твердое тело - жидкость» с крупностью частиц газогидрата 10-20 мкм. Для этого воздействуют на него струями высокого давления, формируемыми в придонном объеме, покрываемом куполом. Кроме того, объем пульпы, формируемой в этом объеме, обрабатывают ультразвуком с параметрами, вызывающими в ней кавитационные эффекты. Гидратсодержащую суспензию формируют с содержанием в ней дисперсной фазы газогидрата до 20-25. Производительность средств разрушения массива гидратсодержащего коллектора регулируют пропорционально давлению в трубопроводе на его придонном участке. Ледяную пульпу, формируемую при диссоциации газогидрата, используют для охлаждения компримируемого газа - продукта диссоциации газогидратной пульпы. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх