Спосіб добування газу метану з морських газогідратних родовищ

Реферат: Спосіб добування газу метану з морських газогідратних родовищ включає буріння вертикальної свердловини у газогідратному покладі та викачування газу метану. На кінці бурової труби встановлюють пристрій з послідовно закріпленими насадками: верхньою - із жорстким закріпленням, й нижньою - з можливістю обертання в горизонтальній площині. Спочатку бурять вертикальну свердловину водними струменями високого тиску верхньої насадки, формуючи газогідратну суміш по всій висоті шару. При досягненні нижньої границі шару припиняють дію струменів верхньої насадки. Піднімають бурову трубу з одночасною дією на одержану газогідратну суміш струменями високого тиску нижньої насадки. Продукти розкладання подають на поверхню. UA 105382 C2 (12) UA 105382 C2 UA 105382 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до газовидобувної галузі, зокрема до видобутку газів із родовищ газогідратів. Відомий спосіб добування природного газу з газових гідратів, який включає буріння буровим інструментом та підвід тепла до зони розкладання газових гідратів, при цьому теплопідвід здійснюється за рахунок проведення в зоні розкладання газогідратів екзотермічної каталітичної реакції з питомим тепловиділенням, перевищуючим теплоту дисоціації твердого газового гідрату (RU 2169834 С1; 27.06.2001). Недоліки: спосіб потребує значного підвищення температури, особливо на великих глибинах залягання газогідратних покладів. Крім того, теплопідвід "згори" може призвести до несприятливого режиму навколо свердловини і є практично недоступним контролю. Відомий пристрій, що включає обсадну колону труб, оголовок, дві співвісно розташовані підвісні колони труб з гідромоніторною насадкою в нижній частині для подачі води, одна з яких жорстко зв'язана з всмоктувальним наконечником (Абрамов Г.Ю., Вильмис А.Л. Скважинная гидродобыча глубокозалегающих богатых железных руд КМА. 1-й советско-югославский симпозиум по проблемам скважинной гидравлической технологии. -T.I. - МГРИ, 1991, С. 33-37). Недоліком даного пристрою є досить велика вага підвісних колон, що зумовлена великим діаметром пульпопідіймальної колони, ненадійність та значна металоємкість конструкції. Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб розкладання підводних газогідратів природних газів буровим обладнанням з термічним впливом на їх покрівлю теплим носієм. На морському дні встановлюють уловлювач, з якого прісну воду відсмоктують на борт плавучої платформи через під'єднаний до нього шланг. Вуглекислий газ та сірководень, що виділяються, випускають в навколишнє середовище через клапан в уловлювачі, а метан відкачують через шланг на борт платформи (RU 2379499 С2; 20-.01.2010). Недоліки: ненадійність встановлення уловлювача на дні моря, так як існує ймовірність просідання морського дна під ним протягом часу розкладання газового гідрату. Вуглекислий газ та сірководень, що виділяються при розкладанні газогідрату, виходять в атмосферу, а це, в свою чергу, наносить негативний вплив навколишньому середовищу та морській екосистемі. Найбільш близьким технічним рішенням є пристрій у способі розпилення рідини відцентровою форсункою, що містить подачу її потоку під тиском в тангенціальний вхідний канал, закручування в циліндровій камері форсунки і одночасну подачу через протилежно розташовані сопла з розділенням за допомогою сопел на окремі струмені і утворення із зовнішніх сторін факелів розпилення (UA 57831 U; 10.03.2011). Недоліком даного пристрою є неможливість транспортування досить однорідної суміші для одночасного видобутку метану та заданих супутніх продуктів розкладання. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу добування газу метану з морських газогідратних родовищ, в якому шляхом введення нових технологічних операцій та параметрів досягається можливість видобутку метану та супутніх продуктів розкладання з видачею їх на поверхню, де вони сепаруються у відповідні резервуари, що сприяє підвищенню якості основного продукту, що видобувається, спрощенню технології в цілому, можливості контролю та активізації процесу розкладання природних газових гідратів, визначенню обґрунтованих розмірів зони дисоціації і за рахунок цього росту продуктивності процесу та зниженню негативного впливу на довкілля. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі добування газу метану з морських газогідратних родовищ, що включає буріння свердловини у газогідратному покладі та викачування газу метану, згідно з винаходом попередньо визначають висоту вибраного газогідратного шару, на кінці бурової труби встановлюють пристрій з послідовно закріпленими насадками: верхньою - із жорстким закріпленням, й нижньою - з можливістю обертання в горизонтальній площині, спочатку бурять вертикальну свердловину водними струменями високого тиску верхньої насадки, формуючи газогідратну суміш по всій висоті шару, а при досягненні нижньої границі шару припиняють дію струменів верхньої насадки, піднімають бурову трубу з одночасною дією на одержану газогідратну суміш струменями високого тиску нижньої насадки з подачею продуктів розкладання на поверхню. На кресленні представлена схема способу добування газу метану та супутніх продуктів з морських газогідратних родовищ та пристрій для його здійснення: 1 - резервуар для добутого газу метану; 2 - резервуар для супутніх продуктів; 3 - плавуча платформа; 4 - труба для закачування морської води; 5 - жорстко закріплена хрестоподібна насадка з соплами; 6 - додаткова хрестоподібна насадка; 1 UA 105382 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 7 - обсадна труба; 8 - поверхня морського дна; 9 - зони розкладання газових гідратів. Стрілками показано напрямок руху морської води та суміші метану з прісною водою по трубах. Хрестоподібна насадка з соплами 5 жорстко закріплена на трубі 4, а додаткова хрестоподібна насадка 6, закріплена на насадці 5 рухомо з можливістю обертання у горизонтальній площині на 360°. Спосіб здійснюється так. Вибирають у покладі шар з урахуванням можливості його розмиву до заданих концентрацій та можливості обладнання, що використовується. Попередньо визначають висоту вибраного газогідратного шару, а також його тиск. З плавучої платформи 3, що знаходиться на поверхні моря, опускають трубопровід 4 на всю висоту шару діаметром орієнтовано 100 мм, на кінці якого знаходиться пристрій для подачі високонапірного водного струменя, а саме жорстко закріплену на кінці труби та хрестоподібну насадку з соплами 5, на якій рухомо закріплена додаткова хрестоподібна насадка з можливістю обертання у горизонтальній площині на 360° 6. По мірі опускання труби 4 на дно паралельно з нею опускають обсадну трубу 7 діаметром 300 мм. Коли насадка 5 та обсадна труба 7 торкаються морського дна на глибині моря не вище 500 м, в трубу 4 під тиском (5,5-7,5 МПа) подають морську воду, яку відбирають з моря, що виходить через них (позиція 1). Таким чином, при цих заданих параметрах виникає режим буріння водним струменем та формується свердловина у морському дні. Обсадну трубу 7 весь час утримують на тому ж самому рівні, що і насадку 5, щоб стабілізувати процес буріння та контролювати його разом з діаметром свердловини. Подача високонапірних водних струменів сприяє необхідному ступеню активізації процесу розкладання газового гідрату, основним компонентом якого є метан (93,3-99,98 %) та супутні продукти (прісна вода та частина етану, пропану і бутану). Пристрій, що знаходиться на платформі 3, дає інформацію про склад суміші та масу її компонентів, які подаються на поверхню, і, ґрунтуючись на показники якого, визначають швидкість підйому труби 4 по свердловині до поверхні дна моря та параметри процесу. Задаючи тиск водному струменю, можливо контролювати співвідношення компонентів суміші, яка виходить на поверхню за принципом ерліфту та, в цілому, здійснювати управління процесом. На поверхні суміш сепарують на окремі складові та закачують у резервуари 1 та 2 відповідно. При досягненні насадкою 5 нижньої границі газогідратного покладу, її опускають дещо нижче обсадної труби 7, морську воду подають по трубі 4, але через додаткову хрестоподібну насадку 6, що може обертатися у горизонтальній площині на 360° (позиція II). При цьому досягається збільшення обсягу видобутку газу метану та супутніх продуктів та підвищення продуктивності процесу, що призводить до можливості значно підвищити радіус зони дисоціації газогідратного покладу. Заявлений спосіб може бути реалізований при добуванні природного газу в умовах Чорного та інших морів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 Спосіб добування газу метану з морських газогідратних родовищ, що включає буріння вертикальної свердловини у газогідратному покладі, викачування газу метану, який відрізняється тим, що попередньо визначають висоту вибраного газогідратного шару, на кінці бурової труби встановлюють пристрій з послідовно закріпленими насадками: верхньою - із жорстким закріпленням, й нижньою - з можливістю обертання в горизонтальній площині, спочатку бурять вертикальну свердловину водними струменями високого тиску верхньої насадки, формуючи газогідратну суміш по всій висоті шару, а при досягненні нижньої границі шару припиняють дію струменів верхньої насадки, піднімають бурову трубу з одночасною дією на одержану газогідратну суміш струменями високого тиску нижньої насадки з подачею продуктів розкладання на поверхню. 2 UA 105382 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3