Спосіб підвищення швидкості видобування метану з підземного вугільного відкладу

1 Спосіб підвищення швидкості видобування метану з підземного вугільного відкладу, в якому пробурена щонайменше одна свердловина, за допомогою нагнітання в згаданий відклад водного розчину окисника, витримування водного розчину окисника у відкладі впродовж певного вибраного часу для інтенсифікації утворення тріщин в згаданому відкладі і видобування метану із згаданого вугільного відкладу з підвищеною швидкістю, який відрізняється тим, що згаданий розчин окисника містить щонайменше один окисник, який вибрано з групи, до якої входять дюксид хлору, водорозчинні солі металів - перхлорат, перборат, хлорат, персульфат, перкарбонат, перманганат і нітрат, а також їх суміш 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що водорозчинними солями металів є солі натрію або калію 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що водний розчин окисника включає водний розчин щонайменше однієї солі, яку вибрано з групи, яка включає перхлорати, персульфати, перборати, Даний винахід відноситься до способів підвищення швидкості видобування метану з підземного вугільного відкладу за допомогою ХІМІЧНОГО стимулювання відкладу водним розчином окисника для підвищення швидкості видобування метану із згаданого відкладу МЕТАНУ З ПІДЗЕМНОГО ВУГІЛЬНОГО перкарбонати, перманганати і нітрати натрію і калію 4 Спосіб за п 1 або п 2, або п 3, який відрізняється тим, що водний розчин окисника нагнітають у зазначений відклад через першу свердловину, згадану першу свердловину закривають на певний вибраний час, після чого із згаданої першої свердловини видобувають метан з підвищеною швидкістю 5 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що відклад було розірвано тріщинами, що простягаються від згаданої свердловини, до нагнітання водного розчину окисника 6 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що водний розчин окисника включає рідину для пдророзривання відкладу, яку нагнітають за умов розривання для розривання згаданого відкладу 7 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що згаданий водний розчин окисника витримують в згаданому відкладі впродовж щонайменше 24 годин 8 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що згаданий окисник присутній в КІЛЬКОСТІ, що досягає межі розчинності згаданого окисника у воді 9 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що пробурюють щонайменше одну нагнітальну свердловину і щонайменше одну добувну свердловину, і тим, що він включає операції нагнітання водного розчину окисника в згаданий відклад через згадану нагнітальну свердловину і видобування метану із згаданого вугільного відкладу через згадану добувну свердловину з підвищеною швидкістю У підземному кам'яновугільному відкладі знаходяться значні КІЛЬКОСТІ газоподібного метану Для підвищення ефективності видобування метану з вугільного відкладу вдаються до цілого ряду процесів Найпростішим з них є процес зниження тиску, о (О ю 52647 коли у вугільному відкладі з поверхні пробурюють тріщин і, отже, підвищення ефективності видобусвердловину, і метан видобувають з неї за доповання метану, яке не досягає оптимуму Більше могою зниження тиску, завдяки чому метан десортого, неможливо передбачити, яка з солей металів бується з вугільного відкладу і переміщається в або яка з галоідвмісних сполук виявиться пов'язасвердловину і на поверхню Цей спосіб неефектиною з цими небажаними побічними ефектами Одвний, оскільки вугільний відклад, як правило, майнак, в результаті додаткового екстенсивного ексже позбавлений пор, і метан, як правило, знахопериментування, ми виявили, що згадані побічні диться не в порах вугільного відкладу, а ефекти можна звести до мінімуму або уникнути їх, абсорбований вугіллям Видобування метану з якщо як окисник брати щонайменше один з групи, вугільного відкладу подібним способом є можлидо якої входять дюксид хлора і водорозчинні солі вим, але цей процес є порівняно повільним металів — перхлорат, хлорат, персульфат, перборат, перкарбонат, перманганат і нітрат Природна проникність деяких вугільних відкладень досить висока для того, щоб забезпечити ВІДПОВІДНО ДО даного винаходу, пропонується можливість видалення води in situ і, тим самим, спосіб підвищення швидкості видобування метану підвищити швидкість видобування метану У дез підземного вугільного відкладу, в якому пробуреяких відкладах системи тріщин, розвинені в процена щонайменше одна нагнітальна свердловина, за сі діагенезу вугільного пласта, зумовлюють наявдопомогою нагнітання водного розчину окисника в ність каналів, по яких вода і метан переміщаються згаданий відклад, витримування згаданого водного в добувної свердловини для подальшого відбирозчину окисника в згаданому відкладі впродовж рання При видаленні води або "обезводненні" періоду часу, достатнього для стимулювання вугільного відкладу вода видаляється з каналів, утворення тріщин в згаданому відкладі, і видобузавдяки чому метан з більшою швидкістю перемівання метану із згаданого відкладу з підвищеною щається по каналах до добувної свердловини швидкістю, який відрізняється тим, що згаданий розчин окисника містить щонайменше один окисБагато які вугільні відклади позбавлені екстенник, який обрано з групи, до якої входять дюксид сивне розвинених систем тріщин, або тріщинувахлору, водорозчинні солі металів — перхлорат, тість у них повністю не розвинена Подібні вугільні перборат, хлорат, персульфат, перкарбонат, первідклади характеризуються вельми низькою проманганат і нітрат, а також їх поєднання никністю для води і газу і не забезпечують досить високого темпу відбирання останніх Внаслідок ВІДПОВІДНО ДО ОДНОГО З варіантів здійснення цього вода заповнює канали, і видобування метаданого винаходу, швидкість видобування метану з ну з таких вугільних відкладень зі значною швидкіпідземного вугільного відкладу, в якому пробурена стю стає ускладненим або неможливим Подібна щонайменше одна нагнітальна свердловина і щонизька проникність вугільних відкладів, що містять найменше одна добувна свердловина, підвищуводу, зумовлена повною або майже повною насиється шляхом ченістю їх водою Можливо, що вугільні відклади з a) нагнітання водного розчину окисника в згакраще розвиненою тріщинуватістю в геологічному даний відклад через згадану нагнітальну свердломинулому могли зазнати впливу дифузійної окисвину і лювальної рідини якогось типу, в той час як вугільb) видобування метану із згаданого вугільного ні відклади з менш розвиненою тріщинуватістю не відкладу через згадану добувну свердловину з мають ознак впливу окислювальної рідини в геопідвищеною швидкістю логічному минулому Нижче наведено докладний опис даного винаходу, що надає ефективний спосіб підвищення Терміни "абсорбований" або "адсорбований" в ефективності видобування метану з вугільного даному описі використовуються взаємозамінне і відкладу, з посиланням на переважні варіанти його відносяться до метану або інших легких вуглеводздійснення і за допомогою прикладених графічних нів, які знаходяться в вуглецевих або інших речофігур, на яких винах або на їх поверхні ВІДПОВІДНО, робляться ПОСТІЙНІ зусилля, спряФіг 1 - схематичне зображення свердловини, мовані на розвиток способів повторення впливу пробуреної в підземному вугільному відкладі з умов у вугільному відкладі з краще розвиненою поверхні, тріщинуватістю в геологічному минулому і підвиФіг 2 - схематичне зображення свердловини, щення швидкості видобування метану з таких відпробуреної в підземному вугільному відкладі з кладень поверхні, де у вугільному відкладі були утворені тріщини, У нашій заявці GB-A-2309719 ми описуємо спосіб підвищення швидкості видобування метану Фіг 3 - схематичне зображення нагнітальної з підземного вугільного відкладу, який включає свердловини і добувної свердловини, пробурених нагнітання водного розчину окисника у відклад і в підземному вугільному відкладі з поверхні, витримування згаданого розчину в згаданому відФіг 4 - схематичне зображення нагнітальної КЛІДІ впродовж періоду часу, достатнього для стисвердловини і добувної свердловини, пробурених мулювання утворення тріщин в згаданому відклав підземному вугільному відкладі з поверхні, де у ді Зокрема, як придатні окисники згадані пероксид вугільному відкладі були утворені тріщини з боку водня, озон і кисень У наступних експериментах з нагнітальної свердловини, і використанням як окисників солей металів і деяких Фіг 5 - схема розташування свердловин для галоідвмісних сполук, однак, ми виявили, що згаконфігурації з п'яти свердловин дана обробка ІНОДІ викликає несподівані і небажані Опис переважних варіантів здійснення винапобічні ефекти, наприклад, повторні реакції з комходу понентами відкладу, наслідком чого є закупорка При описуванні фігур одні і ті ж цифрові по значення будуть використовуватися для позначення однакових або схожих елементів На Фіг 1 показаний вугільний відклад 10, в якому з поверхні пробурена свердловина 14 У стовбурі свердловини 14 у відповідному положенні за допомогою цементу 18 встановлена обсадна труба 16 Незважаючи на те, що стовбур свердловини 14 обсаджений, потрібно розуміти, що в переважних варіантах здійснення, показаних на фігурах, свердловини можуть бути як обсадженими, так і необсадженими В альтернативному варіанті обсадна труба 16, що заходить в вугільний відклад 10 або проходить крізь нього, може мати отвори на ДІЛЯНЦІ обсадної труби 16, що знаходиться у вугільному пласті, які забезпечують проходження рідини з обсадної труби 16 до вугільного відкладу У стовбурі свердловини 14, що проходить у вугільний відклад 10, знаходяться насосно-компресорна труба 20 і ущільнювач 22 Ущільнювач 22 розташований таким чином, щоб запобігати проходженню рідини у просторі між ЗОВНІШНІМ діаметром насосно-компресорної труби 20 і внутрішнім діаметром обсадної труби 16 У стовбурі свердловини 14, крім того, розміщено обладнання 24, виконане з можливістю нагнітання потоку газу або рідини у вугільний відклад 10 або відбирання потоку газу або рідини з вугільного відкладу 10 52647 один з окисників, який обрано з групи, до якої входять дюксид хлору і водорозчинні солі металів перхлорат, хлорат, персульфат, перборат, перкарбонат, перманганат, нітрат, а також'їх поєднання Перевага віддається водорозчинним солям металів -перхлорату, персульфату, перборату, хлорату, перкарбонату, перманганату, нітрату і їх сполученням, серед них особлива перевага віддається солям натрію та калію — перхлорату, хлорату, персульфату, перборату, перкарбонату, перманганату, нітрату і їх поєднанням У типовому випадку згаданий окисник використовується в концентраціях, що досягають межі розчинення даного окисника у водному розчині При здійсненні даного винаходу водний розчин окисника нагнітається, як показаний стрілкою 26, через насосно-компресорну трубу 20 у вугільний відклад 10, як показано стрілками 28 Зони, які зазнають обробки, показані ЛІНІЯМИ ЗО Водний розчин окисника нагнітають у вугільний відклад 10 впродовж певного періоду часу для посилення або інтенсифікації утворення провідної безперервної системи тріщин у вугільному відкладі 10 Водний розчин окисника нагнітають впродовж такого періоду часу і в такій КІЛЬКОСТІ, ЯКІ вважаються достатніми для підвищення проникності вугільного відкладу 10 в зонах ЗО Через певний обраний період часу або після того, як було здійснено нагнітання певної обраної КІЛЬКОСТІ водного розчину окисника, свердловина може бути закрита на період часу, який може досягати 24 год або бути ще довшим Свердловину звичайно закривають доти, поки тиск в стовбурі свердловини не повернеться до рівня тиску у відкладі, і додають ще 12 додаткових годин У альтернативному варіанті, час нагнітання водного розчину окисника може виявитися таким, що відповідає періоду часу, впродовж якого окисник має знаходитися у вугільному відкладі Час закриття забезпечує можливість переміщення окисника у вугільний відклад 10 для окислення складових вугільного відкладу 10 з метою посилення розвитку системи тріщин у вугільному відкладі 10 Після періоду закриття вода, метан або і те і інше можуть відбиратися з вугільного відкладу 10 для обезводнення останнього в зонах ЗО і видобування метану Термін "обезводнення" не означає повне вилучення води з вугільного відкладу 10, а, швидше, вилучення з вугільного відкладу 10 такої КІЛЬКОСТІ води, якої достатньо для відкриття каналів в системі тріщин у вугільному відкладі 10, завдяки чому метан може видобуватися з вугільного відкладу 10 через ці канали Водний розчин окисника містить щонайменше До солей металів, яким віддається перевага, належать солі натрію та калію Такі окисники використовувалися як агенти для розкладання геля в рідині для пдророзривання нафтогазоносних відкладів (fracturing fluid gel breaking), і є наявними на ринку У варіанті здійснення, зображеному на Фіг 1, одна свердловина використовується для нагнітання водного розчину окисника для ХІМІЧНОГО посилення або інтенсифікації утворення системи тріщин в зонах ЗО, наслідком чого є випуск пластової води і підвищення швидкості видобування метану з вугільного відкладу 10 Термін "підвищення", що використовується в даному описі, означає зміну у порівнянні з вугільним відкладом, що не зазнав обробки На Фіг 2 показаний подібний варіант здійснення, за винятком того, що у вугільному відкладі 10 утворені тріщини 32 Свердловина працює, по суті, так само, як показано на Фіг1, за винятком того, що у вугільному відкладі 10 тріщини були утворені заздалегідь або вони утворюються рідиною, до складу якої протягом принаймні частини операції утворення тріщин може входити водний розчин окисника У випадку, якщо вугільний відклад 10 є досить непроникним, як початковий захід інтенсифікації утворення тріщин, який передує застосуванню водного розчину окисника для промивки тріщин, може бути використаний, наприклад, звичайний метод утворення тріщин Промивання тріщин водним розчином окисника підвищує проникність на ділянках, дотичних до тріщин У таких випадках свердловина може закриватися, як обговорювалася раніше, і окисники обрані з числа тих, що вказані вище Тріщини утворюються у вугільному відкладі 10 до нагнітання розчину окисника Розчин окисника, у випадку необхідності, може містить рідину для пдророзривання відкладу Крім того, водний розчин окисника може також, у випадку необхідності, нагнітатися у вугільний відклад вище або нижче градієнта (тиску) гідравлічного розриву пласта На Фіг 3 показана нагнітальна свердловина 34 і добувна свердловина 36, пробурені у вугільному відкладі 10 з поверхні 12 Нагнітальна свердловина 34 знаходиться на такий відстані від добувної свердловини 36, яка залежить від характеристик конкретного вугільного відкладу тощо ВІДПОВІДНО ДО даного винаходу, вищеописаний водний розчин окисника нагнітається у вугільний відклад 10 через нагнітальну свердловину 34, як показаний стрілкою 26 і стрілками 28, для обробки зон ЗО, які можуть простягатися від нагніталь ноі свердловини 34 практично по колу, однак, у варіанті, якому віддається перевага, як правило, простягаються у бік найближчої добувної свердловини або добувних свердловин Добувна свердловина 36 розташована таким чином, щоб з її допомогою з вугільного відкладу 10 відбирати воду і метан Внаслідок відбирання води і метану через добувну свердловину 36 водний розчин окисника переміщується у бік добувної свердловини 36 Нагнітання водного розчину окисника бажано продовжувати до збільшення об'єму води в добувній свердловині 36 або до досягнення необхідного підвищення проникності або підвищення об'єму відібраних рідин Збільшення проникності або підвищення об'єму відібраних з добувної свердловини 36 рідин свідчить про утворення або посилення утворення тріщин у вугільному відкладі 10, наслідком чого є підвищення проникності, завдяки чому додаткові КІЛЬКОСТІ рідин вивільнюються з вугільного відкладу 10 для видобування, як показано стрілками 38, через добувну свердловину 36 і трубопровід 40 Стрілки 38 показані направленими у бік добувної свердловини 36 з обох сторін з врахуванням того, що відбирання води буде продовжуватися, з більш низькою швидкістю, і з необроблених ділянок вугільного відкладу 10 52647 8 стислий опис На схемі, представленій на Фіг 5, водний розчин окисника нагнітається через нагнітальну свердловину 34 для обробки зон ЗО для підвищення ефективності видобування води і метану з добувних свердловин 36 При досягненні необхідного рівня утворення тріщин або підвищення проникності, про що свідчить підвищення швидкості відбору рідин з добувних свердловин 36, нагнітання водного розчину окисника припиняється, а нагнітальна свердловина 34 може бути перетворена в добувну свердловину Видобування на даній ДІЛЯНЦІ після цього може проводитися через первинні добувні свердловини і перетворену нагнітальну свердловину Ділянки посиленого утворення тріщин підвищать швидкість відбирання метану і, зрештою, ефективність його видобування Варіант здійснення, представлений на Фіг 4, подібний зображеному на Фіг 3, за винятком того, що у вугільному відкладі 10 були утворені тріщини 32 Тріщини 32 у варіанті здійснення, представленому на Фіг 2, можуть мати практично будь-яку протяжність У протилежність цьому, у варіанті здійснення, представленому на Фіг 4, довжина тріщин 32, в бажаному варіанті, становить не більше ніж половина відстані до добувної свердловини 36 Зрозуміло, що у випадку, якщо тріщини 32 досягають добувної свердловини 36, буде важко використати будь-яке витіснення рідиною або газом між нагнітальною свердловиною 34 і добувною свердловиною 36 Бажано, щоб довжина тріщин була не більше ніж половина відстані між нагнітальною свердловиною 34 і добувною свердловиною 36 Водний розчин окисника в тріщинах 32 використовується, як обговорювалося вище На Фіг 5 представлена схема розташування свердловин для конфігурації з п'яти свердловин Схеми розміщення декількох свердловин, наприклад, схема розміщення п'яти свердловин, є ефективними для практичного здійснення даного винаходу, і вони можуть рекурентно повторюватися на великій площі Подібні схеми добре ВІДОМІ фахівцям в даній області техніки, і буде наданий лише Спосіб, запропонований цим винаходом, придатний також як етап попередньої обробки при здійсненні обробки з нагнітанням газу для підвищення ефективності відбирання метану з вугільного відкладу 10 Добре відомим є застосування дюксиду вуглецю, окремо або в поєднанні з іншими газами, для підвищення ефективності видобування метану з вугільного відкладу Фахівцям в даній області техніки так само добре відоме застосування інертних газів, наприклад, азоту, аргону тощо для видобування додаткових кількостей метану з вугільного відкладу за допомогою підвищення тиску у відкладі і, тим самим, видобування додаткової КІЛЬКОСТІ метану, оскільки парціальний тиск метану в атмосфері вугільного пласта знижується Застосування подібних процесів вимагає проникності відкладу для потоку газу в або через відклад для того, щоб метан можна було відбирати Спосіб, запропонований цим винаходом, підвищує проникність вугільного відкладу і може використовуватися перед застосуванням обробки за допомогою витіснення газом або десорбції газу для підвищення видобування метану Після опису даного винаходу з посиланням на деякі варіанти його здійснення, яким віддається перевага, потрібно зазначити, що обговорені варіанти здійснення є ілюстративними по своїй природі, але не обмежувальними, і що в межах об'єму даного винаходу можливі численні варіанти і модифікації Багато які подібні варіанти і модифікації можуть бути визнані очевидними і бажаними фахівцями в даній області техніки після ознайомлення з наведеним вище описом переважних варіантів здійснення 52647 10 10 10 10 Фіг \ Фіг 1 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24