Спосіб утворення біогенного горючого газу у геологічних родовищах вуглеводнів

Реферат: Описані способи підвищення утворення біогенного газу в анаеробній геологічній формації, що містить вуглецевмісний матеріал. Способи можуть включати стадії доступу до анаеробної формації, підвищення темпів утворення біогенних газів в анаеробній формації, і рух пластових вод всередині анаеробної формації після підвищення утворення біогенних газів. Також описані способи перерозподілу пластових вод в анаеробній геологічній формації, що містить вуглецевмісний матеріал. Способи можуть включати стадії локалізації колектора пластових вод всередині анаеробної формації, формування щонайменше одного каналу між колектором і щонайменше частиною вуглецевмісного матеріалу, і переміщення пластових вод з колектора до вуглецевмісного матеріалу через канал. Далі описані способи накопичення біогенного газу в анаеробній геологічній формації для підвищення утворення біогенного газу. UA 108488 C2 (12) UA 108488 C2 UA 108488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Перехресні посилання на споріднені заявки Дана заявка встановлює пріоритет на основі спорідненої патентної заявки № 12/639483 США від 16 грудня 2009 року. Повний вміст вищезгаданої заявки включений в цей документ як посилання. Дана заявка пов'язана із заявкою № 12/129441 США від 29 травня 2008 року, яка була продовженням заявки № 11/343429 США від 30 січня 2006 року, яка була частковим продовженням заявки PCT/US2005/015259 з датою реєстрації 3 травня 2005 року. Повний вміст всіх вищезгаданих заявок включений в цей документ як посилання. Рівень техніки винаходу Пластові води, присутні в підземних геологічних формаціях нафти, вугілля і інших вуглецевмісних матеріалів, як правило, вважаються перешкодою для видобування матеріалів з цих формацій. При видобуванні вугілля, наприклад, пластові води часто доводиться відкачувати з пласта і перекачувати у віддалені водоймища для того, щоб вугілля стало доступне для добування. Точно так само пластові води треба відділяти від сирої нафти, видобутої з підземного родовища, і утилізувати, як правило, під землею. Витягування, відділення і видалення пластових вод збільшує витрати технології видобування і утворює побічний продукт, що розглядається як малоцінний. Подальше вивчення, однак, показало, що навіть витягнуті пластові води можуть підтримувати активні угрупування мікроорганізмів з формації. Присутність цих мікроорганізмів в середовищі формації відома з раніше проведених методів видобування, таких як мікробіологічне підвищення нафтовіддачі (МПН), при якому мікроорганізми природним чином утворюють поверхнево-активні речовини, наприклад, гліколіпіди, які допомагають вивільняти нафту з пористих субстратів. У методах МПН, однак, було прийнято вважати, що мікроорганізми концентрувалися в примежовому шарі між нафтовою і водною фазами. Основна маса пластових вод вважалася відносно збідненою, оскільки в ній не вистачає відповідних поживних речовин для мікроорганізмів. Більш пізні дослідження показали, що стійкі популяції мікроорганізмів дійсно існують в основній масі пластових вод і навіть можуть зберігатися при витягуванні з геологічної формації при придатних умовах. Виявлення активних популяцій мікроорганізмів в основній масі пластових вод сталося в той час, коли були запропоновані нові методи для вивчення цих мікроорганізмів. Протягом багатьох років паливовидобувні компанії мали докази того, що такі речовини, як метан, утворюються в формаціях біогенним шляхом, приблизно за допомогою мікроорганізмів, метаболізуючих вуглецевмісні шари. До недавніх пір ці спостереження проводилися з чисто наукового інтересу, оскільки промислові розробки фокусувалися в основному на видобуванні вугілля, нафти і інших викопних видів палива. Однак, по мірі скорочення промислових запасів природної нафти і газу і збільшення інтересу до використання екологічно чистіших видів палива, таких як водень і метан, біогенним способам видобування цих видів палива починають приділяти все більшу увагу. На жаль, технології і інфраструктура, які були розроблені за останнє сторіччя для видобування палива (наприклад, буріння нафтових і газових свердловин, видобування вугілля і т. д.), не можуть бути легко адаптовані для видобування біогенного палива в промислових масштабах. Загальноприйняті способи і системи для витягування пластових вод з підземної формації зосереджені на тому, щоб води видалялися швидко і з мінімальними витратами. Це особливо очевидно при видобуванні вугільного метану (ВМ) з пластів. Мало уваги приділялося способу витягування вод із збереженням мікроорганізмів, які мешкають в них, або збереженням водних ресурсів. Точно так само не одержали великого розвитку способи і системи використання мікробіологічно активних пластових вод для підвищення біогенного утворення водню, метану й інших метаболічних продуктів мікробного розкладання вуглецьвмісних субстратів. Таким чином, існує потреба в нових способах і системах витягування, обробки і транспортування пластових вод всередині й між геологічними формаціями, і/або їх зворотного закачування, таких, які дозволять зберегти або навіть посилити активність мікроорганізмів у водах. Необхідні також нові технології стимулювання мікроорганізмів для одержання більшої кількості біогенних газів. Природні консорціуми вуглеводень-споживаючих мікроорганізмів, як правило, включають багато різних видів, які можуть використовувати різні метаболічні шляхи. Якщо правильним чином змінити середовище консорціуму, то можна змінити відносну чисельність консорціуму у бік збільшення виробництва горючого газу. Також можна вплинути на переважні метаболічні шляхи консорціуму на користь утворення горючих газів як кінцевих продуктів метаболізму. Таким чином, існує також необхідність в процесах, які можуть змінити 1 UA 108488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 середовище в формації, щоб стимулювати консорціум мікроорганізмів виробляти більше горючих біогенних газів. Коротка суть винаходу Описані способи протікання водних суспензій, таких як пластові води, через вуглецевмісні матеріали в анаеробних геологічних формаціях. Рухома рідина може виконувати функції, аналогічні системі кровообігу в живому організмі, забезпечуючи поживними речовинами і видаляючи відходи мікроорганізмів, що знаходяться в контакті з рідиною, яка надходить. Рухома рідина може також функціонувати як транспортний механізм, який розселяє мікроорганізми в нові ділянки вуглецевмісних матеріалів, що може збільшити як темпи зростання популяції, так і виробництва біогазу. Ці способи можуть включати стимулювання гідродинамічних подій на регулярній або квазірегулярній основі в анаеробній формації для підтримування або збільшення швидкості утворення біогенного газу. Рідина для цих гідродинамічних подій може надходити із зовнішнього джерела рідини, що закачується в формацію, або ж з рідини, вже присутньої в формації (наприклад, пластові води). Варіанти здійснення винаходу включають способи підвищення утворення біогенного газу в анаеробних геологічних формаціях, що містять вуглецевмісний матеріал. Ці способи можуть включати стадію доступу до анаеробної формації. Вони також можуть включати збільшення темпів утворення біогенних газів в анаеробній формації і рух пластових вод всередині анаеробної формації після збільшення утворення біогенних газів. Варіанти здійснення винаходу також включають способи перерозподілу пластових вод в анаеробних геологічних формаціях, що містять вуглецевмісний матеріал. Ці способи можуть включати в себе стадію виявлення місцезнаходження колектора пластових вод в анаеробній формації. Ці способи можуть також включати створення щонайменше одного каналу між колектором пластових вод і щонайменше частиною вуглецевмісного матеріалу, транспортування пластових вод з колектора до вуглецевмісних порід через канал. Варіанти здійснення винаходу додатково включають способи накопичення біогенного газу в анаеробних геологічних формаціях для підвищення утворення біогазу. Ці способи можуть включати стадію утримання накопичуваного біогенного газу в анаеробній формації з метою збільшити тиск газу щонайменше в частині анаеробної формації. Способи також можуть включати проведення пластових вод через вуглецевмісний матеріал в анаеробній формації у відповідь на тиск газу, що зріс. Рух пластових вод через вуглецевмісний матеріал може ще більше збільшити швидкість утворення біогенного газу в анаеробній формації. Додаткові варіанти здійснення і відмітні ознаки винаходу викладені частково в подальшому описі, і частково будуть ясні фахівцям в даній галузі після вивчення опису винаходу, або можуть бути вивчені при реалізації винаходу. Відмітні ознаки і переваги винаходу можуть бути реалізовані і досягнуті за допомогою інструментарію, комбінацій і способів, наведених в описі. Короткий опис креслень Подальше розуміння природи і переваг даного винаходу може бути одержане шляхом відсилання до інших частин опису і креслень, де однакові номери позицій в декількох кресленнях стосуються аналогічних компонентів. У деяких випадках з номером позиції пов'язана субмітка, яка слідує за дефісом для позначення одного з декількох аналогічних компонентів. Коли робиться посилання на номер позиції без конкретної вказівки на існуючу субмітку, вона стосується всієї множини аналогічних компонентів. Фіг. 1А-В показують блок-схеми з окремими стадіями в способах збільшення утворення біогенного газу за варіантами здійснення винаходу; фіг. 2 показує блок-схему з окремими стадіями в способах перерозподілу пластових вод в анаеробних геологічних формаціях за варіантами здійснення винаходу; фіг. 3A і В показують спрощені розрізи геологічних формацій, що містять колектори пластових вод за варіантами здійснення винаходів; і на фіг. 4 представлена блок-схема з окремими стадіями в способах накопичення біогенного газу в анаеробній геологічній формації з метою підвищення утворення біогазу за варіантами здійснення винаходу. Докладний опис винаходу Знаходиться все більше свідоцтв тому, що циркуляція води в анаеробній геологічній формації підвищує швидкість утворення біогенного газу в формації. Оскільки вода сама по собі може не бути поживним середовищем або агентом активізації мікроорганізмів, що виробляють газ, властивості води, яка надходить як транспортне середовище для поживних речовин, агентів активізації й інших сполук, а також як транспортне середовище для розселення мікроорганізмів, грають роль в підвищенні утворення біогенного газу. Проточна вода може також допомогти 2 UA 108488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 відносити і розбавляти відходи й інші речовини, які можуть здійснювати інгібуючу дію на темпи зростання і метаболізм мікроорганізмів. Джерело води, що надходить може знаходитися поза анаеробною формацією або всередині неї. Джерела за межами формації можуть включати оброблену воду, що подається до формації, і пластові води однієї або декількох відокремлених геологічних формацій. Джерела всередині формації можуть включати колектори пластових вод анаеробної формації, які не контактують або мають обмежений контакт з вуглецевмісним матеріалом, який може забезпечити поживний субстрат для метан-продукуючих мікроорганізмів. Звернемося тепер до фіг. 1А, на якій показані вибрані стадії в способах 100 підвищення утворення біогенного газу по варіантах здійснення винаходу. Способи 100 можуть включати стадію одержання доступу до вуглецевмісного матеріалу 102 в анаеробній геологічній формації. Вуглецевмісний матеріал може включати жирне вугілля, полібітумінозне вугілля, антрацит, нафту, вуглисті сланці, горючі сланці, бітумінозні піски, гудрон, буре вугілля, кероген, бітум і торф, нарівні з іншими вуглецевмісними матеріалами. Анаеробна геологічна формація, що містить вуглецевмісний матеріал, може бути формацією, яка розроблялася раніше, наприклад, вугільним родовищем, родовищем нафти, родовищем природного газу або родовищем вуглистих сланців, нарівні з іншими формаціями. У багатьох випадках можна одержати доступ до формації через раніше викопані або пробурені точки доступу, що використовувалися для видобування вуглецевмісних речовин. Для формацій, які раніше не розроблялися доступ може включати виїмку ґрунту або розбурювання поверхневого шару для одержання доступу до підстилаючих порід, що містять вуглецевмісний матеріал. Геологічна формація може бути підземною анаеробною формацією. Оскільки середовище підземної формації, як правило, містить менше вільного атмосферного кисню (наприклад, О 2), ніж присутній в тропосферному повітрі, умови формації можуть вважатися анаеробними. Це анаеробне середовище формації може підтримувати мікроорганізми, які можуть жити і розвиватися в атмосфері, що має менше вільного кисню, ніж тропосферне повітря (наприклад, приблизно менше 18 % вільного кисню на моль). У деяких випадках мікроорганізми можуть функціонувати в атмосфері з низьким вмістом кисню, де концентрація О 2 приблизно становить менше 10 % на моль, або приблизно менше ніж 5 % на моль, або приблизно менше ніж 2 % на моль, або приблизно менше ніж 0,5 % на моль. Після того, як доступ до анаеробної формації був одержаний, можуть бути зроблені заходи для збільшення темпів утворення біогенних газів 104 в пласті. Ці заходи можуть включати введення хімічної добавки або поживних речовин в пласт, таких як ацетатвмісні речовини, фосфорвмісні речовини, дріжджовий екстракт, воденьвмісні речовини (наприклад, H 2), а також інші речовини і їх комбінації. Ці заходи також можуть включати впровадження консорціуму мікроорганізмів в формацію, наприклад, консорціуму, здібного до анаеробного утворення біогенного газу (наприклад, метаногенезу). Ці заходи можуть також включати обводнення анаеробної формації. Услід за заходами по збільшенню темпів біогенної активності можна виміряти темпи утворення біогенного газу, щоб визначити, чи були ці заходи успішними в підвищенні виходу газу. Наприклад, дебіт природного газу (наприклад, метану і/або інших летючих вуглеводнів) в гирлі свердловини, що має доступ до формації, можна вимірювати періодично (наприклад, щодня, щотижня, щомісяця і т. д.). Значне збільшення дебіту, що пішло за застосованими заходами, вказує на успішність заходів по збільшенню темпів утворення біогенного газу. Услід за підвищенням темпів утворення біогенного газу в формацію 106 можуть бути введені пластові води. Пластова вода, яка надходить, може привести до збереження або подальшого збільшення темпів утворення біогенного газу в формації. Джерело пластових вод може знаходитися за межами формації, або ж води можуть надходити з колектора всередині формації. Джерела пластових вод за межами формації можуть включати пластові води, що надходять з однієї або декількох відокремлених формацій (наприклад, транспортування між формаціями), і/або пластові води, витягнуті і повторно впроваджені в ту ж саму формацію (наприклад, циркуляція всередині формації). Пластові води можуть бути анаеробними пластовими водами. "Анаеробні" пластові води характеризуються як такі, що не містять розчиненого кисню або, які містять малі його кількості, звичайно не більше ніж 4 мг/л, переважно менше ніж 2 мг/л, найбільш переважно менше ніж 0,1 мг/л, виміряного при 20 °C і 760 мм рт.ст. (101,33 кПа) барометричного тиску. При реалізації даного винаходу вищі рівні розчиненого кисню, більше 4 мг/л, допустимі без суттєвого погіршення діяльності мікроорганізмів, на обмежений час або в деяких місцях, наприклад, в поверхневому шарі сховища або відстійника. Вміст розчиненого кисню може бути виміряний 3 UA 108488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 добре відомими способами, наприклад, за допомогою комерційно доступних кисневих електродів або добре відомим методом Вінклера. Пластові води можуть також тестуватися і/або оброблятися з метою подальшого збільшення утворення біогенного газу. Наприклад, пластові води можуть бути протестовані для вимірювання, наприклад, рівнів живлення мікроорганізмів, pH, мінералізації, окиснювальновідновного потенціалу (Eh), вмісту іонів металів серед інших властивостей. Поліпшуюча речовина може бути додана, щоб скоректувати дисбаланс, недолік або надлишок однієї або більше з цих властивостей. Добавки можуть бути також внесені без проведення тестів. Обробка пластових вод може також включати фільтрування і/або обробку з метою зменшення вмісту одного або декількох хімічних компонентів і/або біологічних видів в пластових водах. Фіг. 1В показує вибрані стадії в способах 150 підвищення утворення біогенного газу за варіантами здійснення винаходу. Способи 150 можуть включати стадії одержання доступу до вуглецевмісного матеріалу 152 в анаеробній геологічній формації, і рухи пластових вод через формацію 154. Рух пластових вод може включати циркуляцію пластових вод між колектором в анаеробній формації і вуглецевмісним матеріалом з цієї ж формації. Циркуляція пластових вод може включати безперервне або практично безперервне переміщення води між колектором і вуглецевмісним матеріалом. Можливий і варіант, при якому пластові води можуть циркулювати між колектором і вуглецевмісним матеріалом з перервами (наприклад, з періодичними інтервалами). Наприклад, частина пластових вод колектора може підводитися до вуглецевмісного матеріалу протягом короткого проміжку часу, за яким слідує триваліший період, при якому пластові води залишаються в контакті з матеріалом перед поверненням в колектор. У кінці цього тривалішого періоду пластові води можуть бути повторно спрямовані до вуглецевмісного матеріалу. По мірі того, як пластові води течуть по і/або через вуглецевмісний матеріал, вони переносять мікроорганізми, хімічні добавки, поживні й інші речовини через більший об'єм вуглецевмісного матеріалу. Це збільшує площу зіткнення (наприклад, питому поверхню) між вуглецевмісним матеріалом і мігруючими мікроорганізмами 156. По мірі того, як мікроорганізми попадають в середовище, багате поживними речовинами і стимуляторами, і з меншою скупченістю інших мікроорганізмів, - темпи утворення біогенних газів можуть почати збільшуватися 158. Підвищене утворення біогенного газу також може бути прискорене шляхом видалення відходів й інших речовин-інгібіторів з середовища життєдіяльності мікроорганізмів. Коли пластові води циркулюють періодично або безперервно через вуглецевмісний матеріал, здатність циркулюючої води постачати поживні речовини, розселяти мікроорганізми і видаляти відходи може ще більше підвищити швидкість утворення біогенного газу в формації. На фіг. 2 представлені вибрані стадії в способах 200 перерозподілу пластових вод в анаеробних геологічних формаціях за варіантами здійснення винаходу. Як відмічалося вище, одним з джерел пластових вод є колектор всередині анаеробної формації. Способи 200 включають стадію локалізації пластових вод в такому колекторі в геологічній формації 202. Як описано нижче з посиланням на фіг. 3А і 3В, колектор може бути розташований вище або нижче вуглецевмісного матеріалу в формації. Можливий і варіант, при якому колектор може подовжньо перетинати вуглецевмісний матеріал таким чином, що верхня частина колектора може бути вище вуглецевмісного матеріалу і/або нижня частина колектора нижче вуглецевмісного матеріалу. Колектор пластових вод необов'язково може мати незначний міжфазовий контакт з цільовим вуглецевмісним матеріалом в формації, що могло б дати перевагу від надходження пластових вод в плані підвищення утворення біогенного метану. Способи 200 включають стадію формування одного або декількох каналів між резервуаром і вуглецевмісним матеріалом 204. Канал може бути утворений при використанні бурового обладнання, яке пробурило канал через бар'єр в формації (наприклад, скельну породу), перешкоджаючий контакту або потоку пластових вод між колектором і вуглецевмісним матеріалом. Можливий і варіант, при якому бар'єр може бути роздроблений шляхом механічного впливу або вибуху, щоб сформувати отвір або тріщину, що служить каналом. Канал може виступати як трубопровід для транспортування пластових вод від колектора до вуглецевмісного матеріалу 206. Як додаткова стадія, частково або повністю осушений колектор може бути поповнений шляхом спрямування додаткових вод до колектора 208. Вода, що додається в колектор, може підтримувати переміщення пластових вод над/або через вуглецевмісний матеріал. Вода, що додається, може також далі розповсюджувати мікроорганізми, поживні й інші речовини на більший об'єм вуглецевмісного матеріалу, а також дозволяє цим речовинам проникати глибше в тріщини, розшарування і мікроканали у вуглецевмісному матеріалі. Ця вода може бути пластовою водою, яка надходить з іншої частини тієї ж самої геологічної формації (тобто 4 UA 108488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 переміщення всередині формації) або з іншої формації (тобто переміщення між формаціями). Джерело води може також знаходитися за межами геологічної формації, наприклад, бути джерелом поверхневих вод. Передбачені також способи поповнення каналів в формації водою. У ряді випадків канали гідравлічно пов'язані з колектором пластових вод. В інших випадках канали не пов'язані з колектором і можуть бути сформовані (наприклад, пробурені) безпосередньо у вуглецевмісному матеріалі формації. Прикладом таких каналів можуть також бути стовбури бурових свердловин, які раніше використовувалися для видобування природного газу або інших вуглецевмісних матеріалів з формації. Вода, що використовується для заповнення цих каналів, може бути пластовою водою або водою з іншого джерела. Коли колектор розташований над вуглецевмісним матеріалом як на фіг. 3А нижче, один або декілька каналів можуть бути сформовані, щоб дозволити силі тяжіння переміщувати пластові води з колектора в підстилаючий вуглецевмісний матеріал. У цьому прикладі колектор може бути як би перфорованим, щоб дозволити каскаду пластових вод стікати вниз (або проливатися вниз) на вуглецевмісний матеріал. Приклад також може включати переміщення пластових вод зворотно в колектор за допомогою механічного насоса або інших насосних засобів, так, щоб вода могла повторно надходити до вуглецевмісного матеріалу через один або декілька каналів. В іншому прикладі колектор може бути розташований нижче вуглецевмісного матеріалу, як показано на фіг. 3В нижче. Канал може бути утворений шляхом буріння через вуглецевмісний матеріал і бар'єр між матеріалом і підстилаючим колектором. Може бути пробурений один або декілька каналів в бар'єрі, що дозволить пластовим водам бути переміщеними через канал і увійти в контакт з вуглецевмісним матеріалом. Наприклад, може бути сформована множина каналів, і щонайменше один канал або отвір можуть бути пов'язані з джерелом тиску, який може витіснити пластові води через інші канали до вуглецевмісного матеріалу. Як альтернатива, один або декілька каналів можуть бути оснащені механічним насосом для транспортування води проти сили тяжіння з колектора до вуглецевмісних порід, які лежать вище. Якщо існує порожнина над вуглецевмісним матеріалом, в колекторі, який лежить нижче, може бути утворений достатній тиск, щоб витіснити пластові води вище вуглецевмісного матеріалу, перш ніж вони виллються на верхню поверхню вуглецевмісного матеріалу. Пластовим водам потім можна дозволити стекти вниз в колектор, перш ніж їх знову закачувати зверху вуглецевмісного матеріалу. Способи 200 використовують як джерело пластові води, циркулюючі всередині формації, що може мати переваги в порівнянні з надходженням води ззовні формації. Значно менше енергії потрібно для транспортування пластових вод колектора до вуглецевмісних матеріалів, ніж для води за межами формації. Зовнішня вода може перекачуватися і/або перевозитися на значні відстані (наприклад, від десятків до сотень кілометрів) з суттєвими витратами енергії, перш ніж вона досягне формації. Крім того, підземний колектор забезпечує природне сховище для пластових вод, що може бути важко і дорого відтворити на поверхні. Наприклад, все більш суворі екологічні норми ускладнюють створення водосховищ або басейнів на поверхні, особливо якщо вода забруднена вуглеводнями. Звернемося тепер до фіг. 3А, на якій показаний спрощений розріз частини геологічної формації 300, яка включає в себе колектор пластових вод 304, розташований над покладом вуглецевмісного матеріалу 308. Взаємне розташування колектора 304 і вуглецевмісного матеріалу 308 дозволяє пластовим водам стікати самопливом, коли один або декілька каналів сформовані в шарі 306, що відділяє колектор від вуглецевмісного матеріалу. На фіг. 3А показаний канал 312b, сформований в шарі 306, який дає можливість пластовим водам надходити з колектора 304 до вуглецевмісного матеріалу 308. Канал 312b може бути сформований при бурінні через шар 306, до досягнення поверхні або основної маси вуглецевмісного матеріалу 308. Це буріння може бути подальшим подовженням свердловини 310, яка також включає першу частину каналу 312a, що простягається від поверхні геологічної формації до покрівлі колектора пластових вод 304. У варіанті здійснення винаходу, показаному на фіг. 3А, єдиний канал 312b показаний між колектором 304 і вуглецевмісним матеріалом 308. Варіанти здійснення винаходу також можуть включати множину каналів (не показані), сформованих між колектором 304 і вуглецевмісним матеріалом 308. Множина каналів може неначе перфорувати колектор 304, щоб створити викликаний силою тяжіння потік пластових вод на поверхню вуглецевмісного матеріалу 308. Фіг. 3В показує інший спрощений розріз частини геологічної формації 350, що містить колектор пластових вод 360 нижче шару вуглецевмісного матеріалу 356. Колектор 360 і вуглецевмісний матеріал 356 розділені шаром 358, який перешкоджає контакту підстилаючих пластових вод з вуглецевмісним матеріалом, який лежить вище. Вуглецевмісний матеріал 356 5 UA 108488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 похований під шаром 352, покрівля якого є земною поверхнею формації 350. Одна частина шару 352 безпосередньо контактує з підстилаючим вуглецевмісним матеріалом 356, в той час як інша частина відділена від вуглецевмісного матеріалу карманом 354. Варіант здійснення винаходу, показаний на фіг. 3В має два канали 362 і 364, що проходять через декілька шарів формації 350, включаючи шар вуглецевмісного матеріалу 356 і шар 358, який відділяє колектор 360 від вуглецевмісного матеріалу. Ці канали можуть використовуватися для надходження пластових вод з колектора 360 вгору до вуглецевмісного матеріалу 356. Наприклад, канал 362 може бути підданий тиску газу або рідини, щоб створити підвищений тиск в пластових водах колектора 360. Це може привести до витіснення вгору по каналу 366 частини пластових вод щонайменше до вступу в контакт з вуглецевмісним матеріалом 356. У деяких варіантах здійснення винаходу пластові води можуть бути витіснені на верхню поверхню вуглецевмісного матеріалу 356 і почнуть заповнення кишені 354. По мірі того, як пластові води розтікаються по верхній поверхні вуглецевмісного матеріалу 356, вони можуть просочитися вниз в матеріал за допомогою сили тяжіння. Верхня частина каналу 364 може включати пристрій 366 для допомоги в транспортуванні пластових вод з колектора 360 до вуглецевмісного матеріалу 356. Пристрій 366 може бути насосом або іншим пристроєм для створеннянегативного градієнта тиску у верхній частині каналу 364, що дозволяє викачувати пластові води вгору по каналу. Як альтернатива, пристроєм 366 може бути заглушка або інший пристрій, що дозволяє зупинити потік рідини з формації 350. Така заглушка може створити позитивний градієнт тиску у верхній частині каналу 364, що сприяє горизонтальному розтіканню пластових вод з каналу в сусідній матеріал формації, в тому числі у вуглецевмісний матеріал 356. Звернемося тепер до фіг. 4, що описує способи 400 накопичення біогенного газу в анаеробній геологічній формації з метою підвищення утворення біогенного газу відповідно до варіантів здійснення винаходу. Способи 400 можуть включати стадію утримування біогенних накопичуваних газів в геологічній формації 402. Ці накопичувані гази можуть вироблятися без сторонньої допомоги місцевими мікроорганізмами, присутніми в формації, і/або шляхом стимулюючих впливів, які запускають або збільшують темпи утворення біогенного газу в формації. Накопичення біогенного газу саме по собі може надавати стимулюючий вплив на темпи утворення біогенного газу. Наприклад, гази, що виробляються метан-продукуючими бактеріями, такі як метан і водень, можуть змінити газовий склад формації в сторону більшого анаеробіозису, що може сприяти діяльності більше анаеробних мікроорганізмів, таких як метаногенез. Накопичувані біогенні гази, які утримуються в формації, можуть також збільшити загальний тиск газу в підземній формації. Підвищений тиск газу в свою чергу може допомогти спрямувати пластові води через вуглецевмісний матеріал 404. Потік пластових вод через вуглецевмісний матеріал може чинити стимулюючий вплив на утворення біогенного газу (наприклад, на метаногенез), що може ще більше збільшити темпи утворення біогенного газу. Як відмічалося вище, потік пластових вод може перенести мікроорганізми, поживні речовини, хімічні добавки й інші речовини до ширшої маси вуглецевмісних матеріалів. Розселення мікроорганізмів може збільшити контакт між мікроорганізмами і вуглецевмісним матеріалом, що може збільшити темпи їх зростання і/або темпи утворення біогенного газу. Рух і/або циркуляція пластових вод також можуть сприяти видаленню відходів мікроорганізмів, токсинів і інгібіторів метаногенезу з середовища життєдіяльності мікроорганізмів. Здатність підвищеного тиску газу спрямовувати пластові води через вуглецевмісний матеріал може залежати від природи вуглецевмісного матеріалу і також від складу формації. Коли вуглецевмісний матеріал є відносно твердопористим (наприклад, буре вугілля), пластові води можуть легше проникати в матеріал. Коли вуглецевмісний матеріал твердіший (наприклад, антрацит), пластовим водам важче проникати в матеріал, але все ж вони можуть знайти тріщини, ущелини, кліважі і т. д., через які вони можуть проникнути в матеріал. У деяких випадках вуглецевмісний матеріал може бути досить твердим і непористим, так що пластові води можуть тільки обтікати поверхні матеріалу. У даній заявці проведення пластових вод через вуглецевмісний матеріал може включати проникнення в пористий матеріал, проштовхування води глибше в тріщини, ущелини, кліважі і т. д. в матеріалі, і протікання або поширення вод по зовнішній поверхні матеріалу. Крім цього, проведення пластових вод через вуглецевмісний матеріал не вимагає повного проштовхування води через матеріал. Просування пластових вод углиб матеріалу або їх подальше поширення по поверхні матеріалу також можуть розглядатися як приклади проведення пластових вод через матеріал. У деяких варіантах здійснення способів 400 щонайменше частина біогенних газів може бути відведена з формації 406 після періоду утримання. Наприклад, ці гази можуть бути видалені на 6 UA 108488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гирлі свердловини, яка гідравлічно зв'язана з газопроводом. Видалення біогенних газів може привести до зміни (наприклад, зменшення) тиску газу в формації. Зниження пластового тиску газу може бути досить великим, щоб змінити потік пластових вод через вуглецевмісний матеріал 408. У деяких випадках, зниження тиску може змінити напрямок потоку пластових вод на протилежний. Після видалення біогенних газів з пласта новий біогенний газ може нагромаджуватися в формації. Накопичувані гази, які утримуються в пласті, можуть привести до чергової зміни тиску газу в формації (наприклад, до збільшення). Гази можуть утримуватися доти, поки тиск газу не досягне порогового значення, наприклад, такого, яке існувало до попереднього видалення біогенних газів з формації. Підвищення тиску газу може знову привести до зміни потоку пластових вод, і в деяких випадках може змінити напрямок потоку на первинний, що існував до видалення біогенних газів. У деяких варіантах здійснення винаходу видалення і повторне накопичення біогенних газів може бути здійснене багато разів. Це може привести до декількох взаємно протилежних змін в тиск газу в формації, які можуть привести до відповідних змін в напрямку і/або швидкості потоку пластових вод через вуглецевмісний матеріал. У деяких випадках видалення і повторне накопичення біогенних газів може привести до циклічної, і можливо безперервної зміні течії пластових вод, утворюючи циркуляцію пластових вод у вуглецевмісному матеріалі, яка може збільшити утворення біогенного газу. Описавши декілька варіантів здійснення винаходу, фахівцями в даній галузі буде визнано, що різні модифікації, альтернативні конструкції і еквіваленти можуть бути використані в межах суті винаходу. Крім того, ряд добре відомих процесів і елементів не були описані щоб уникнути зайвих ускладнень в розумінні даного винаходу. Таким чином, наведений вище опис не треба сприймати як такий, що обмежує об'єм винаходу. Якщо представлений діапазон значень, потрібно розуміти, що кожне проміжне значення, до десятих часток одиниці величини нижньої межі, якщо контекст явно не визначає інше, між верхньою і нижньою межами цього діапазону також є конкретно розкритим. Кожний менший діапазон між будь-якою вказаною величиною або проміжною величиною у вказаному діапазоні і будь-якою іншою вказаною або проміжною величиною в цьому вказаному діапазоні є охопленим. Верхня або нижня межі цих менших діапазонів можуть незалежно бути включені або виключені з діапазону, і кожний діапазон, де одна з меж, жодна з меж або обидві межі включені в менші діапазони, також охоплюється винаходом, з урахуванням будь-якої конкретно виключеної межі у вказаному діапазоні. Якщо вказаний діапазон включає одну або обидві межі, то діапазони, які не включають одну або обидві з цих включених меж, також включені. Як вживається в цьому документі і в прикладеній формулі винаходу, форми однини слів включають вказівки на множину, якщо з контексту явно не треба інше. Таким чином, наприклад, вказівка на "процес" включає в себе множину таких процесів, і вказівка на "свердловину" включає в себе вказівку на одну або декілька свердловин і їх еквіваленти, відому фахівцям в даній галузі і т. д. Крім того, слова "охоплювати", "охоплюючий", "включити", "що включає" і "включає" при використанні в цьому описі і в наступних пунктах формули винаходу призначені для визначення наявності заявлених ознак, цілих чисел, компонентів або стадій, але вони не виключають присутність або додавання однієї або декількох інших ознак, цілих чисел, компонентів, стадій, дій або груп. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб підвищення утворення біогенного газу в анаеробній геологічній формації, що містить вуглецевмісний матеріал, що включає: доступ до анаеробної формації; збільшення темпів утворення біогенних газів в анаеробній формації; і рух пластових вод всередині анаеробної формації після збільшення утворення біогенних газів, причому потік пластових вод включає циркуляцію пластових вод між колектором в анаеробній формації і вуглецевмісним матеріалом і повернення в колектор. 2. Спосіб за п. 1, в якому накопичувані біогенні гази утримуються в анаеробній формації для збільшення темпів утворення біогенних газів. 3. Спосіб за п. 1, в якому вуглецевмісний матеріал контактує з водою для збільшення темпів утворення біогенних газів. 4. Спосіб за п. 3, в якому вода збільшує контакт між мікроорганізмами і вуглецевмісним матеріалом в анаеробній формації. 7 UA 108488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5. Спосіб за п. 3, в якому вода транспортує поживні речовини до мікроорганізмів у вуглецевмісному матеріалі. 6. Спосіб за п. 3, в якому вода видаляє інгібуючі речовини з середовища життєдіяльності мікроорганізмів у вуглецевмісному матеріалі, і де ці інгібуючі речовини вибрані з групи, що складається з відходів мікроорганізмів, уповільнювачів росту мікроорганізмів і уповільнювачів утворення метану мікроорганізмами. 7. Спосіб за п. 3, в якому вода надходить з джерела, що знаходиться за межами анаеробної формації, або з колектора пластових вод всередині анаеробної формації. 8. Спосіб за п. 1, в якому поліпшуючий засіб додається в анаеробну формацію для збільшення темпів утворення біогенних газів. 9. Спосіб за п. 1, в якому поліпшуючий засіб включає ацетатовмісну сполуку, фосфоровмісну сполуку, дріжджовий екстракт або водень. 10. Спосіб за п. 1, в якому протікання пластових вод включає нагнітання тиску в анаеробній формації накопичуваними біогенними газами, щоб спрямувати пластові води через вуглецевмісний матеріал. 11. Спосіб за п. 1, в якому циркуляція пластових вод ще більше збільшує темпи утворення біогенних газів. 12. Спосіб перерозподілу пластових вод в анаеробній геологічній формації, що містить вуглецевмісний матеріал, що включає: локалізацію колектора пластових вод в анаеробній формації; формування щонайменше одного каналу in situ між колектором і щонайменше частиною вуглецевмісного матеріалу; і транспортування пластових вод з колектора до вуглецевмісного матеріалу через канал; і наступне переміщення пластових вод назад в колектор. 13. Спосіб за п. 12, в якому колектор розташований вище або нижче вуглецевмісного матеріалу в анаеробній формації. 14. Спосіб за п. 12, в якому формування каналу між колектором і вуглецевмісним матеріалом включає буріння каналу через породу формації для гідравлічного зв'язку колектора і вуглецевмісного матеріалу. 15. Спосіб за п. 12, в якому множина каналів сформована між колектором і вуглецевмісним матеріалом. 16. Спосіб за п. 12, в якому переміщення пластових вод включає рух пластових вод самопливом під дією сили тяжіння з колектора до вуглецевмісного матеріалу, розташованого нижче. 17. Спосіб за п. 12, в якому переміщення пластових вод включає зрошування вуглецевмісного матеріалу пластовими водами з колектора, розташованого нижче вуглецевмісного матеріалу. 18. Спосіб за п. 12, в якому спосіб додатково включає поповнення колектора водою після того, як пластові води надійшли з колектора до вуглецевмісного матеріалу через канал. 19. Спосіб за п. 18, в якому вода включає додаткові пластові води. 20. Спосіб накопичення біогенного газу в анаеробній геологічній формації для підвищення утворення біогенного газу, що включає: утримання накопичуваного біогенного газу в анаеробній формації для збільшення тиску газу щонайменше в частині анаеробної формації; і спрямування пластових вод через вуглецевмісний матеріал в анаеробній формації, причому направлення викликане тиском газу, який підвищився, де потік пластових вод через вуглецевмісний матеріал ще більше збільшує темпи утворення біогенного газу в анаеробній формації. 21. Спосіб за п. 20, в якому накопичуваний біогенний газ видаляється з анаеробної формації після проведення пластових вод через вуглецевмісний матеріал. 22. Спосіб за п. 21, в якому видалення накопичуваного біогенного газу з анаеробної формації щонайменше частково змінює напрямок потоку пластових вод через вуглецевмісний матеріал на протилежний. 23. Спосіб за п. 20, в якому спосіб включає багаторазове видалення щонайменше частини накопичуваного біогенного газу, так що тиск газу в анаеробній формації з плином часу змінюється. 24. Спосіб за п. 23, в якому зміни тиску газу з плином часу змінюють напрямок потоку пластових вод через вуглецевмісний матеріал. 25. Спосіб за п. 24, в якому зміна напрямку потоку ще більше збільшує темпи утворення біогенного газу. 26. Спосіб за п. 20, що включає: вимірювання тиску газу в анаеробній формації, і 8 UA 108488 C2 видалення щонайменше частини накопичуваного біогенного газу з анаеробної формації для приведення тиску газу в анаеробній формації до цільового значення тиску. 9 UA 108488 C2 10 UA 108488 C2 11 UA 108488 C2 12 UA 108488 C2 Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13