Спосіб видобутку газу, розчиненого в рідині і у вміщуючих гірських породах, що контактують з природними покладами газу

1. Спосіб видобутку газу, розчиненого в рідині та у вміщуючих гірських породах, що контактують з природними покладами газу, який включає розкриття пласта корисних копалин з одночасним розкриттям зони залягання газонасиченої рідини і вміщуючих гірських порід, що контактують з природними покладами газу, свердловинами, які обсаджують експлуатаційними колонами, після чого в свердловину опускають став насоснокомпресорних труб, заповнюють рідиною трубний простір експлуатаційної колони до гирла свердловини, утворюючи рідинний хвилевід, впливають хвилями заданої структури з передачею їх по рідинному хвилеводу з наступним поворотом від хвильового відбивача в зону залягання газонасиченої рідини, здійснюють дегазацію рідини і видобуток газу, розчиненого в рідині, спрямованими хвильовими полями, і забезпечують критичне насичення порового простору масиву газом, отриманим при дегазації, задають напрямок міграції отриманого вільного газу, а на вибої свердловини вільний газ відокремлюють від рідини, і через клапан газ подають у затрубний простір експлуатаційної колони, попередньо перфорованої спеціальними зарядами, а за тим газ відводять на гирлі свердловини, де регулюють обсяг його відбору. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вплив хвилями заданої структури здійснюють з поверхні свердловини або безпосередньо в зоні залягання газонасиченої рідини в залежності від глибини її залягання. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що дегазацію рідини і видобуток газу, розчиненого в рідині, проводять нижче лінії газо-водяного контакту, при цьому порожнину високого тиску рідини від газової порожнини ізолюють клапаном. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що видобуток газу, розчиненого в рідині, здійснюють через свердловини, що розкривають одночасно як продуктивний газовий горизонт, так і зону заляган 2 (19) 1 3 Корисна модель належить до гірничої справи і може бути використана для видобутку розчиненого газу, що міститься в рідині і у вміщуючих гірських породах, що контактують з природними покладами газу. Відомо, що об'єми природного газу, розчиненого в рідині та у вміщуючих гірських породах, що контактують з природними покладами газу, сумірні з обсягами природного газу в природних пластах і тому його видобуток є досить актуальним в теперішній час. Встановлено, що в процесі впливу хвилями ультразвукового діапазону частот на рідини з розчиненим газом в десятки разів інтенсифікується процес дегазації [1]. Ці закономірності встановлені для рідин з розчиненим газом, що знаходиться у вільному стані. На місці залягання газу в природних колекторах на великих глибинах рідини гірські породи, що контактують з продуктивним газовим колектором, насичені розчиненим (невільним) газом, і для видобутку газу необхідно здійснити дегазацію рідини і вміщуючих гірських порід на місці їх залягання. На даний момент, відсутні ефективні способи, що дозволяють здійснювати промисловий видобуток розчиненого газу, що міститься в рідині і у вміщуючих гірських породах, що контактують з природними покладами газу, на місці залягання. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу видобутку газу, розчиненого в рідині та у вміщуючих гірських породах, що контактують з природними покладами газу, в якому шляхом впливу хвилями певної структури забезпечується дегазація газонасиченої рідини і вміщуючих гірських порід, що контактують з природними покладами газу, і досягається промисловий видобуток розчиненого газу на місці залягання і підвищення ефективності використання свердловин. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб видобутку газу, розчиненого в рідині та у вміщуючих гірських породах, що контактують з природними покладами газу, згідно з корисною моделлю, включає розкриття пласта корисних копалин з одночасним розкриттям зони залягання газонасиченої рідини і вміщуючих гірських порід, що контактують з природними покладами газу, свердловинами, які обсаджують експлуатаційними колонами, після чого в свердловину опускають став насосно-компресорних труб, заповнюють рідиною трубний простір експлуатаційної колони до гирла свердловини, створюючи рідинний хвилевід, впливають хвилями заданої структури з передачею їх по рідинному хвилеводу з наступним поворотом від хвильового відбивача в зону залягання газонасиченої рідини, здійснюють дегазацію рідини і видобуток газу, розчиненого в рідині, спрямованими хвильовими полями, і забезпечують критичне насичення порового простору масиву газом, отриманим при дегазації, задають напрямок міграції отриманого вільного газу, а на забої свердло 61349 4 вини вільний газ відокремлюють від рідини, і через клапан газ подають у затрубний простір експлуатаційної колони, попередньо перфорованої спеціальними зарядами, після чого газ відводять на гирлі свердловини, де регулюють обсяг його відбору. При цьому, вплив хвилями заданої структури здійснюють з поверхні свердловини або безпосередньо в зоні залягання газонасиченої рідини в залежності від глибини її залягання. Доцільно, коли дегазацію рідини і видобуток газу, розчиненого в рідині, проводять нижче лінії газо-водяного контакту, при цьому порожнину високого тиску рідини від газової порожнини ізолюють клапаном. При цьому видобуток газу, розчиненого в рідині, здійснюють через свердловини, що розкривають одночасно як продуктивний газовий горизонт, так і зону залягання газонасиченої рідини, розташовану нижче лінії газо-водяного контакту, а так само через свердловини, розташовані на крилах покладу, і розкривають тільки зону залягання газонасиченої рідини. Крім того, для видобутку газу, розчиненого в рідині, із зони залягання газонасиченої рідини з одночасним видобутком газу з продуктивного газового горизонту, забезпечують умови, коли пластовий тиск продуктивного газоносного пласта на лінії газо-водяного контакту більше або дорівнює пластовому тиску водоносного пласта на лінії газоводяного контакту в зоні депресивної вирви водоносного пласта. При цьому залежно від заданого напрямку міграції вільного газу після дегазації на зону залягання газонасиченої рідини впливають хвилями, напрям вектора випромінювання яких у нижній півпростір зони залягання газонасиченої рідини горизонтальний і під кутом -, а у верхній півпростір зони залягання газонасиченої рідини - горизонтальний і під кутом +. Доцільно, коли випромінювання хвиль в зону залягання газонасиченої рідини після їх проходження від генератора хвиль на гирлі свердловини по рідинному хвилеводу в трубному просторі і повороту їх відбиттям у зону залягання газонасиченої рідини, здійснюють в режимі хвильового узгодження хвильових опорів при переході від рідинного хвилеводу до зони залягання газонасиченої рідини через отвори перфорації в колоні. При цьому з рідинного хвилеводу по трубному простору відводять газ безпосередньо з-під випромінювача хвиль на гирлі. Крім того, додатково по трубному простору свердловини здійснюють видобуток рідини, що являє собою рідку руду, яка містить розчинені солі корисних копалин. Доцільно, коли при видобутку рідини, що являє собою рідку руду, яка містить розчинені солі корисних копалин, з рідинного хвилеводу по трубному простору відводять газ з-під генератора хвиль з потоку рідини. 5 Розкриття пласта корисних копалин з одночасним розкриттям зони залягання газонасиченої рідини і вміщуючих гірських порід, що контактують з природними покладами, свердловинами, дозволяє проводити подальший видобуток корисних копалин, як з зони залягання продуктивного пласта, так і з зони залягання газонасиченої рідини. У результаті того, що свердловину обсаджують експлуатаційною колоною, в яку опускають став насосно-компресорних труб, утворюється трубний і затрубний простір, при цьому трубний простір заповнюють рідиною, яка утворює рідинний хвилевід для подальшої передачі хвиль, що генерують, а по затрубному простору відводять отриманий газ. Завдяки дії хвилями заданої структури з передачею їх по рідинному хвилеводу з наступним поворотом від хвильового відбивача в зону залягання газонасиченої рідини і вміщуючих гірських порід, що контактують з природними покладами газу, досягається максимальна передача енергії хвилі в зону залягання газонасиченої рідини і забезпечується дегазація рідини, що дозволяє здійснювати промисловий видобуток розчиненого газу. При цьому, вплив хвилями заданої структури здійснюють з поверхні свердловини або безпосередньо в зоні залягання газонасиченої рідини в залежності від глибини її залягання. Так при малій глибині залягання газонасиченої рідини доцільно здійснювати вплив хвилями заданої структури безпосередньо в зоні залягання газонасиченої рідини, що забезпечує зниження енерговитрат. Завдяки тому, що забезпечують критичне насичення порового простору масиву газом, отриманим при дегазації, досягаються умови, необхідні для проведення процесу дегазації під впливом спрямованих хвиль. Це обумовлено тим, що в результаті впливу хвилями в процесі дегазації вільний газ, що з'явився в порах під дією гравітаційних і хвильових сил, піднімається у верхні пори, витискаючи воду вниз до досягнення рівня критичної насиченості порового простору газом, після чого вільний газ, витискаючи рідину, мігрує у напрямку до видобувної свердловини або через лінію газоводяного контакту до продуктивного газоносного пласта в напрямку додаткової пористості і проникності, утвореної хвилями в колекторі вздовж векторів випромінювання хвиль в масив. У результаті впливу хвилями забезпечується спрямована міграція отриманого після дегазації вільного газу і насичується розрахунковий простір масиву, що дозволяє проводити видобуток газу через свердловини в прибутковому режимі. При цьому відбір газу здійснюють на гирлі свердловини і регулюють об'єм його видобутку, що забезпечує безперервність процесу видобутку газу. Завдяки тому, що дегазацію рідини і видобуток газу, розчиненого в рідині, проводять нижче лінії газо-водяного контакту, ізолюючи порожнину високого тиску рідини від газової порожнини клапаном, досягають попередження обводнення продуктивного газового колектора. Завдяки тому, що пласт корисної копалини розкривається свердловинами, які одночасно розк 61349 6 ривають як продуктивний газовий горизонт, так і розташовану нижче лінії газо-водяного контакту зону залягання газонасиченої рідини, а також свердловинами, розташованими на крилах покладу, і розкривають тільки зону залягання газонасиченої рідини, здійснюється одночасний видобуток газу з газонасиченої рідини і вміщуючих гірських порід, а також з продуктивного газового пласта. Завдяки тому, що пластовий тиск продуктивного газоносного пласта на лінії газо-водяного контакту більше або дорівнює пластовому тиску водоносного пласта на лінії газо-водяного контакту в зоні депресивної вирви водоносного пласта забезпечується умова попередження водотоку в продуктивний газоносний колектор і створюються умови видобутку газу, розчиненого в рідини і у вміщуючих гірських породах із зони залягання газонасиченої рідини з одночасним видобутком газу з продуктивного газоносного пласта. Завдяки тому, що на зону залягання газонасиченої рідини впливають хвилями, напрям вектора випромінювання яких у нижній півпростір зони залягання газонасиченої рідини горизонтальний і під кутом -, забезпечується міграція вільного газу після дегазації рідини і вміщуючих порід у напрямку до вибою свердловини, а коли на зону залягання газонасиченої рідини впливають хвилями, напрям вектора випромінювання яких у верхній півпростір зони залягання газонасиченої рідини горизонтальний і під кутом +, забезпечується міграція вільного газу після дегазації рідини і вміщуючих гірських порід у напрямку лінії газоводяного контакту і далі в продуктивний газоносний пласт. Таким чином, забезпечується задана спрямована міграція вільного газу після дегазації, що забезпечує його промисловий видобуток. Випромінювання хвиль в зону залягання газонасиченої рідини після їх проходження від генератора хвиль на гирлі свердловини по рідинному хвилеводу в трубному просторі і повороту їх відбиттям у зону залягання газонасиченої рідини, здійснюють в режимі хвильового узгодження хвильових опорів при переході від рідинного хвилеводу до зони залягання газонасиченої рідини через отвори перфорації в колоні, завдяки чому забезпечується проходження хвиль з мінімальними втратами енергії хвиль від гирла свердловини у водоносний пласт. Завдяки тому, що з рідинного хвилеводу по трубному простору відводять газ безпосередньо зпід випромінювача хвиль на гирлі забезпечується безперервність рідинного хвилеводу і його хвилеводних властивостей. Завдяки тому, що додатково, по трубному простору свердловини здійснюють видобуток рідини, що являє собою рідку руду, яка містить розчинені солі корисних копалин, забезпечується збільшення дебіту свердловин і збільшення коефіцієнта видобутку при зменшенні кількості свердловин. Завдяки тому, що з рідинного хвилеводу по трубному простору відводять газ безпосередньо зпід генератора хвиль з потоку рідини при видобутку рідини, що являє собою рідку руду, яка містить розчинені солі корисних копалин забезпечується 7 61349 безперервність рідинного хвилеводу і його хвилеводних властивостей. Таким чином, спосіб забезпечує отримання вільного газу, розчиненого в рідині та у вміщуючих гірських породах на місці їх залягання, його спрямоване переміщення і накопичення, які забезпечують його промисловий видобуток, збільшення дебіту свердловин при зниженні собівартості робіт. Спосіб видобутку газу, здійснюється наступним чином. Продуктивний газоносний пласт і зону залягання газонасиченої рідини розкривають свердловиною, яка обсаджена експлуатаційною колоною. Колона піддається перфорації як в зоні продуктивного газоносного пласта, так і в зоні залягання газонасиченої рідини. Перфорацію здійснюють спеціальними зарядами, що формують в колоні і в гірському масиві поглиблення розрахункових розмірів і форми, що забезпечують узгодження хвильових опорів рідинного хвилеводу і хвилеводів в пласті, після чого в свердловину опускають став насосно-компресорних труб. Під дією пластового тиску в зоні залягання газонасиченої рідини рідина заповнює трубний простір свердловини, створюючи рідинний хвилевід. На забої свердловини насосно-компресорні труби обладнують відбивачем хвиль, зі змінним кутом відбиття, над яким в кільцевому просторі між насосно-компресорними трубами і експлуатаційною колоною встановлюють відцентровий сепаратор і клапан. При цьому клапан встановлюють нижче лінії газо-водяного контакту. При великій глибині залягання генератор хвиль встановлюють на гирлі свердловини і впливають з поверхні свердловини хвилями заданої структури з передачею їх по рідинного хвилеводу з наступним поворотом від хвильового відбивача зі змінним кутом відбиття в зону залягання газонасиченої рідини. При малій глибині залягання генератор хвиль встановлюють у свердловині в зоні залягання газонасиченої рідини і вплив хвилями заданої структури здійснюють безпосередньо в зоні залягання газонасиченої рідини. Під дією хвильових полів відбувається дегазація рідини і вміщуючих гірських порід, що контактують з продуктивним газоносним пластом. Одночасно з дегазацією в напрямку випромінювання хвиль в зоні залягання газонасиченої рідини підвищується проникність. Вільний газ, що з'явився в порах під дією гравітаційних і хвильових сил, піднімається у верхні пори, витискаючи воду вниз до досягнення рівня критичної насиченості порового простору газом, після чого вільний газ, витискаючи рідину, мігрує у напрямку до вибою свердловини або через лінію Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 8 газо-водяного контакту до продуктивного газоносного пласта в напрямку додаткової пористості і проникності, утвореної хвилями вздовж векторів випромінювання хвиль в масив. При цьому на зону залягання газонасиченої рідини впливають хвилями, напрям вектора випромінювання яких у нижній півпростір зони залягання газонасиченої рідини горизонтальний і під кутом - і забезпечують міграцію вільного газу після дегазації рідини і вміщуючих порід у напрямку до вибою свердловини. При дії на зону залягання газонасиченої рідини хвилями, напрям вектора випромінювання яких у верхній півпростір зони залягання газонасиченої рідини горизонтальний і під кутом +, забезпечують міграцію вільного газу після дегазації рідини і вміщуючих гірських порід у напрямку лінії газоводяного контакту і далі в продуктивний газоносний пласт. Таким чином, забезпечується задана спрямована міграція вільного газу після дегазації, що забезпечує його промисловий видобуток. Пройшовши відцентровий сепаратор і клапан у свердловині, газ потрапляє в затрубний простір, де він накопичується і звідки потрапляє до газозбірної магістралі (колектора). Інтенсивність газовидобутку регулюють засувкою на гирлі свердловини. З стовпа рідини в середині ставу насоснокомпресорних труб на гирлі безперервно відводиться газ бeзпocepeдньо з-під випромінювача. Якщо рідина в зоні залягання газонасиченої рідини є високомінералізованою і являє собою рідку руду з розчиненими в ній солями корисних копалин, її добувають через став насоснокомпресорних труб одночасно з видобутком розчиненого газу, збагаченням витягають компоненти корисних копалин і знову закачують в той же водоносний пласт. При цьому з відкачуваної рідини на гирлі з-під генератора хвиль безперервно відводять вільний газ, пропускають його через сепаратор і скидають у газонакопичувальну магістраль (колектор). Таким чином, запропонований спосіб видобутку газу, розчиненого в рідині та у вміщуючих гірських породах, що контактують з природними покладами газу, забезпечує дегазацію газонасиченої рідини і вміщуючих гірських порід, що контактують з природними покладами газу, і дозволяє проводити промисловий видобуток розчиненого газу на місці залягання з високою ефективністю використання свердловин. Джерела інформації: 1. Капустін А.П. Дегазація рідин в ультразвуковому полі. 24, вип. 6, 1008, 1954. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601