Спосіб сотової розробки газогідратного морського родовища

1 Спосіб сотової розробки газопдратного морського родовища, що включає плавлення твердих газогідратів у МІСЦІ їх залягання шляхом пропускання через продуктивний пласт електричного струму величиною, достатньою для нагрівання газогідратів до температури їх плавлення з переведенням у вільний природний газ, який відрізняється тим, що розробку газопдратного родовища здійснюють поетапно, починаючи від центра, і в міру вироблювання запасів видобувної сировини, переміщуючи контур розробки до периферії із забезпеченням рівномірного теплового впливу на експлуатовану частину пласта 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що побудову контуру розробки і поетапне його розширення здійснюють шляхом щільного упакування встановлюваних на дні моря ідентичних модулів газозбиральних ковпаків з поперечним перерізом у формі правильного шестикутника, а всередині кожного модуля вздовж його вертикальної осі розташовують видобувну свердловину, яка зв'язує продуктивний пласт з денною поверхнею за допомогою електроізольованої перфорованої в ДІЛЯНЦІ газозбору колони труб, при цьому електричний контакт з продуктивним пластом досягається шляхом розміщення у свердловині на рівні залягання пласта електрода, який має електричний зв'язок з наземним джерелом струму Винахід відноситься до гірничої справи і може бути використаний для видобутку газу при розробці морського газопдратного родовища Відомий пристрій для видобутку газу (патент Роси №2026963, МПК Е 21 В 43/00, 1995), що включає внутрішню і зовнішню перфоровану принаймні в торцевій частині колони труб, який обладнаний ущільнюючими елементами з низькою теплопровідністю, породоруйнівним органом з герметичності складеної газозбірної конструкції Найближчим за технічною суттю до пропонованого винаходу є спосіб збільшення видобутку нафти з підземної формації (Патент США №3920072, МПК Е21 В 43/24, 1975), що містить тверді газогідрати, що полягає в плавленні газогідратів у МІСЦІ їх залягання з переведенням у вільний природний газ, причому плавлення твердих газогідратів у пласті здійснюється за рахунок їх електричної провідності шляхом пропускання через пласт електричного струму величиною, достатньою для нагрівання пласта і газогідратів до температури плавлення газогідратів з переведенням у вільний природний газ Для цього здійснюють буріння принаймні двох розташованих віддалено одна від одної свердловин з поверхні землі в підземний пласт з наступним пропусканням між ними електричного струму Тепло, що виділяється при проходженні електричного струму, створює конвекційні потоки в пласті, які сприяють розчиненню вільного газу, що виділяється з газогідратів, у ненасиченій нафті, що приводить до зниження її в'я центральним каналом і ЗОВНІШНІМ ІЗОЛЮЮЧИМ ков паком, виконаним у формі півкулі з кільцевим Пподібним породоруйнівним органом по периметру, при цьому ущільнюючи елементи розташовані в порожнині П-подібного породоруйнівного органа, породоруйнівний орган з центральним каналом встановлений у торці зовнішньої колони, а внутрішня колона для подачі робочого агента і ЗОВНІШНІЙ ІЗОЛЮЮЧИЙ ковпак- над її перфорацією Недоліком даного пристрою є неможливість розширення контура розробки шляхом нарощування КІЛЬКОСТІ ЗОВНІШНІХ ізолюючих ковпаків круг лого перерізу в зв'язку зі складністю забезпечення ю 45219 зкості і тертя при переміщенні флюїду в поровому просторі, і в свою чергу, до підвищення видобутку вуглеводнів Недоліком цього способу є вузька галузь його застосування, обмежена розробкою лише континентальних нафтових родовищ, що містять газогідрати Спосіб не передбачає його використання при видобутку газу з морських газопдратних родовищ, що вимагає застосування додаткових ізолюючих пристроїв, виключаючих можливість прориву газу із зони розробки в атмосферу Землі В основу винаходу поставлено завдання створити спосіб розробки газопдратного морського родовища, у якому шляхом теплового впливу на експлуатовану зону пласта і забезпечення герметичності газозбиральної конструкції при поетапному розширенні контура розробки досягаються підвищення ефективності видобутку газу з морських газопдратних родовищ і екологічна безпека процесу Для вирішення цього завдання запропоновано спосіб сотової розробки газопдратного морського родовища, що включає плавлення твердих газогідратів у МІСЦІ їх залягання шляхом попускання через продуктивний пласт електричного струму величиною, достатньою для нагрівання газогідратів до температури їх плавлення з переведенням у вільний природний газ, у якому, згідно з винаходом, розробку газопдратного родовища здійснюють поетапно, починаючи від центра і, в міру вироблювання запасів видобувної сировини, переміщуючи контур розробки до периферії із забезпеченням рівномірного теплового впливу на експлуатовану частину пласта, причому побудову контура розробки і поетапне його розширення здійснюють шляхом щільного упакування встановлюваних на дні моря ідентичних модулів газозбиральних ковпаків з поперечним перерізом у формі правильного шестикутника, а всередині кожного модуля вздовж його вертикальної осі розташовують видобувну свердловину, яка зв'язує продуктивний пласт з донною поверхнею за допомогою електроізольованої перфорованої в ДІЛЯНЦІ газозбору колони труб, при цьому електричний контакт з продуктивним пластом досягається шляхом розміщення в свердловині на рівні залягання пласта електрода, який має електричний зв'язок з наземним джерелом струму Суть винаходу полягає в поетапному рівномірному розігріванні газопдратних відкладень з переведенням твердих газогідратів у вільний природний газ шляхом пропускання електричного струму між внутрішнім і ЗОВНІШНІМ контурами, що обмежують зону розробки Поетапне рівномірне розігрівання зони розробки забезпечується сотовою конструкцією щільно упакованих ідентичних правильних шестикутних модулів газозбиральних ковпаків, у центрі кожного з котрих розташовують видобувну свердловину з опущеним у неї до рівня залягання газогідратів електродом Така конструкція передбачає рівномірний розподіл свердловин на одиницю площі зони розробки, обмеженої ЗОВНІШНІМ і внутрішнім контурами, і забезпечує рівномірне розігрівання розроблювальних газопдратних відкладів При цьому по ходу розробки родовища, що включає поетапне переміщення зони розробки від центру до периферії, ЗОВНІШНІЙ контур виробленої зони стає внутрішнім контуром знову введеної зони розробки, а ЗОВНІШНІЙ контур нової зони утворюється шляхом герметичного упакування додаткових шестикутних модулів до вільної бічної поверхні газозбиральної конструкції, що обмежує вироблену зону Забезпечення екологічної безпеки досягається як за рахунок герметичності газозбиральної конструкції, так і можливістю проведення контрольованого процесу видобутку газу Критерій безпеки степені метастабільності газогідратів визначається сумарною КІЛЬКІСТЮ виділеного тепла фазового переходу і кінематичними характеристиками, що зв'язують швидкість нуклеацм і параметри стану газогідратів температура, тиск, склад, та ш В залежності від швидкості зміни температури і тиску в зоні розкладання газогідратів приймається рішення про підвищення або зниження сили струму, що пропускається між внутрішнім і ЗОВНІШНІМ електричними контурами, які утворені шляхом з'єднання електродів, опущених у свердловини, виключаючи тим самим розвиток некерованості процесу фазового переходу твердих газогідратів у вільний природний газ На фіг 1, 2 представлений один з варіантів виконання модуля газозбирального ковпака, що являє собою елементарну комірку для побудови сотової конструкції при розробці газопдратного морського родовища Модуль містить газозбиральний ковпак 1, виконаний у формі перекинутого стакана з поперечним перерізом у формі правильного шестикутника Всередині ковпака газозбирального модуля вздовж його вертикальної осі розміщена електроізольована колона 2, що має перфораційні отвори 3 Колона 2 закріплена на газозбиральному ковпаку за допомогою герметизуючої муфти 4 Всередині електроізольованої колони 2 в ДІЛЯНЦІ газопдратного пласта 5 розташовують електрод 6, що опускається в свердловину 7 на кабелі 8 Газозбиральний ковпак 1 установлений на дні моря в придонному шарі ґрунту 9 На фіг 3 представлена схема організації першого етапу розробки морського газопдратного родовища (вид зверху) В центрі розробки розташований модуль газозбірного ковпака 10 зі спущеним у свердловину електродом, який утворює внутрішній електричний контур І розробки ЗОВНІШНІЙ електричний контур II утворений шляхом сполучення електродів, опущених у свердловини модулів газозбиральних ковпаків 11 Внутрішній (І) і ЗОВНІШНІЙ (II) електричні контури приєднані до наземного джерела струму 12 Пунктиром показані модулі газозбиральних ковпаків при наступному нарощуванні сотовокомірчастої конструкції для розширення зони розробки На фіг 4 представлена схема організації другого етапу розробки морського газопдратного родовища Як внутрішній електричний контур IIі на другому етапі використаний ЗОВНІШНІЙ контур II (фіг 3) першого етапу ЗОВНІШНІЙ електричний контур III утворений шляхом з'єднання електродів, опущених у свердловини модулів газозбиральних ковпаків 13 Внут 45219 струму явище розкладання буде супроводжуватирішніи II і ЗОВНІШНІЙ III електричні контури приєдся зниженням температури і тиску, за рахунок чого нані до наземного джерела струму 12 Центральзабезпечується контрольованість процесу газоутний модуль газозбирального ковпака 10 вилучено ворення з розробки Пунктиром показано розташування Після вироблення запасів видобувної сировидодаткових модулів газозбиральних ковпаків при ни із зони розробки, обмеженої внутрішнім І і ЗОВнаступному нарощуванні сотово-комірчастої консНІШНІМ II електричними контурами, від'єднують їх трукції для розширення зони розробки від наземного джерела струму 12 і приступають до Спосіб реалізується таким чином другого етапу розробки газопдратного морського На основі проведених геологічних досліджень родовища (фіг 4) визначають границі гаданої зони розробки газопдратного морського родовища В центрі зони розЯк внутрішній електричний контур II викорисробки розташовують модуль газозбирального ковтовують ЗОВНІШНІЙ контур II (фіг 3) першого етапу пака 10 3 цією метою опускають на дно моря (фіг розробки, а для створення зовнішнього електрич1, 2) газозбиральний ковпак 1 і ущільнюють його ного контуру III по периметру газозбиральної консоснову в придонному шарі ґрунту 9 Через герметрукції, утвореної з модулів газозбиральних ковпатизуючу муфту 4 опускають колону бурових труб і ків 11, розміщують модулі газозбиральних ковпаків здійснюють буріння свердловини 7 до підошви 13, щільно пакуючи їх між собою для забезпечення продуктивного пласта 5 По завершенню бурових герметичності газозбиральної конструкції ЗОВНІШробіт визначають глибину залягання і товщу проНІЙ електричний контур III утворюється шляхом дуктивного пласта В свердловину 7 опускають сполучення електродів, опущених у свердловини елєктроізольовану колону труб 2 з перфорацією З, модулів газозбиральних ковпаків 13 Внутрішній IIі виконаною в зонах газозбору - ДІЛЯНЦІ залягання і ЗОВНІШНІЙ III електричні контури підключають до продуктивного пласта 5 і верхньої частини порожклем наземного джерела струму 12 Включають нини газозбирального ковпака 1 Опускають у коджерело 12 і регулюванням величини струму, що лону труб 2 на кабелі 8 електрод 6 і розміщують пропускається через продуктивний пласт між елейого на рівні залягання газогідратів Даний електктричними контурами IIі І III, встановлюють його род центрального газозбирального ковпака 10 на величину, достатню для переведення твердих першому етапі розробки (рис 2) утворює внутрігідратів у вільний природний газ шній електричний контур І Для створення зовнішУ період виконання другого етапу розробки ганього електричного контура II по периметру центзопдратного морського родовища модуль газозбирального модуля газозбирального ковпака 10 рального ковпака 10 демонтується і використовурозміщують модулі газозбиральних ковпаків 11, ється на наступному етапі розробки щільно пакуючи їх між собою для забезпечення На наступних етапах розробки газопдратного герметичності конструкції ЗОВНІШНІЙ електричний морського родовища здійснюють переміщення контур II утворюється шляхом з'єднання електрозони розробки від центра до периферії, виконуючи дів, спущених у свердловини модулів газозбираПОСЛІДОВНІСТЬ операцій, аналогічних описаним на льних ковпаків II Внутрішній І і ЗОВНІШНІЙ II електдругому етапі ричні контури підключають до клем наземного На всіх етапах розробки шляхом нарощування джерела струму 12 Включають джерело 12 і регуі щільного пакування ідентичних модулів газозбилюванням сили струму, що пропускається через ральних ковпаків утворюється сотово-комірчаста продуктивний пласт між контурами І і II, встановструктура газозбиральної конструкції, що забезпеляють його величину, достатню для переведення чує и герметичність і рівномірний розподіл свердгазогідратів у вільний природний газ, який через ловин на одиницю поверхні зони розробки Така перфораційні отвори 3 (фіг 1, 2) і колону труб 2 конструкція дозволяє здійснити рівномірний тепнадходить до надземного газозбірного пункту ловий вплив на розроблювану зону продуктивного пласта, обмежену ЗОВНІШНІМ І внутрішнім електриВ процесі розкладання газогідратів реліктова чними контурами вода, що виділяється, спричиняє підвищення електропровідності пласта і ВІДПОВІДНИЙріст сили Максимальна КІЛЬКІСТЬ етапів розробки обместруму Тому при розробці родовища необхідно жується економічною ДОЦІЛЬНІСТЮ, технічними моздійснювати контроль за зміною сили струму Для жливостями систем газозбору і енергопостачання, попередження лавинної релаксації метастабільноа також геологічними умовами залягання газопдго газогідрату здійснюється регулювання сили ратних покладів і будовою морського дна електричного струму, що пропускається через Таким чином, за рахунок рівномірного теплопласт, у залежності від швидкості зміни тиску і тевого впливу на експлуатовану зону продуктивного мператури фазового переходу будь-яким з відопласта і герметичності сотово-комірчастої газомих методів, розмістивши для цього в зоні розробзбиральної конструкції, досягається підвищення ки датчики температури і тиску Оскільки ефективності видобутку газу з морських газопдрарозкладання гідратів відбувається в локальному тних родовищ із забезпеченням екологічної безпеоб'ємі, обмеженому внутрішнім І і ЗОВНІШНІМ II елеки процесу ктричними контурами, то при зниженні величини 45219 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім і Хохлових 15 м Київ 04119 Україна (044) 456 - 20 - 90