Спосіб видобування метану з підземного вуглецевого відкладу

1 Спосіб видобування метану з підземного вуглецевого відкладу, який включає пробурювання щонайменше однієї свердловини, який відрізняється тим, що включає також нагнітання в зазначений відклад водного розчину окисника, що містить щонайменше один окисник, який вибрано з групи, до якої входять пероксид, озон, кисень, діоксид хлору, гіпохлорит, водорозчинні солі металів хлорнуватистої кислоти, перхлорат, хлорат, персульфат, перборат, перкарбонат, перманганат і нітрат, а також їх суміш, витримування водного розчину окисника в зазначеному відкладі впродовж певного вибраного періоду часу і видобування метану із зазначеного відкладу 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що до складу підземних вуглецевих відкладів входять глинисті мінерали, і метан добувають з поверхонь глинистих мінералів у відкладах 3 Спосіб за п 1 або п 2, який відрізняється тим, що водорозчинними солями металів є солі натрію або калію 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що вод ний розчин окисника містить водний розчин щонайменше однієї солі, вибраної з-посеред перхлоратів, персульфатів, перборатів, перкарбонатів і перманганатів натрію і калію 5 Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що водний розчин окисника нагнітають у відклад через свердловину, зазначену свердловину закривають на певний вибраний час, після чого метан видобувають із зазначеної свердловини 6 Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що відклад було розірвано тріщинами, що простягаються від згаданої свердловини, до нагнітання водного розчину окисника 7 Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що водний розчин окисника містить рідину для пдророзривання відкладу, яку нагнітають за умов розривання для розривання зазначеного відкладу 8 Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що зазначений водний розчин окисника витримують в згаданому відкладі продовж щонайменше 24 годин 9 Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що зазначений окисник присутній в КІЛЬКОСТІ, що досягає межі розчинності зазначеного окисника у воді 10 Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що у підземному вуглецевому відкладі пробурюють щонайменше одну нагнітальну свердловину і щонайменшу одну добувну свердловину, і тим, що водний розчин окисника нагнітають в зазначений відклад через нагнітальну свердловину, і метан відбирають із зазначеного відкладу через добувну свердловину Даний винахід відноситься до способів підвищення швидкості видобування метану з підземного вуглецевого відкладу за допомогою ХІМІЧНОГО стимулювання відкладу водним розчином окисника для підвищення швидкості видобування метану із зазначеного відкладу Даний винахід застосовний для підвищення видобування метану з відкладів, до складу яких нарівні з вуглецевими речови нами входять неорганічні речовини, наприклад, як у випадку відкладу вуглистого сланцю Підвищена швидкість видобування забезпечується за допомогою збільшення площі поверхні органічних складових відкладу, які містять вуглеводні, за допомогою інтенсифікації утворення тріщин і інших нових поверхонь в згаданих вуглецевих речовинах, завдяки чому полегшується десорбування легких вуглево О 00 (О ю 52648 днів із ВІДПОВІДНОГО вуглецевого відкладу ВуглеВІДПОВІДНО ДО ОДНОГО З варіантів здійснення цеві відклади, такі як сланці, частково складаються даного винаходу, швидкість видобування метану з з глинистих мінералів Даний винахід може бути підземного вуглецевого відкладу, в якому пробузастосований також для підвищення ефективності рена щонайменше одна нагнітальна свердловина і видобування легких вуглеводнів, адсорбованих щонайменше одна добувна свердловина, підвизгаданими глинистими мінералами щується шляхом У відкладі, що включає вуглецеві речовини, які a) нагнітання в зазначений відклад через заможуть включати мацерали, керогени і ІНШІ організначену нагнітальну свердловину водного розчину чні речовини, разом з неорганічними речовинами, окисника, що містить щонайменше один окисник, і наприклад, пісками, глинами і подібними кластичb) видобування метану із зазначеного відкладу ними речовинами, виявляються значні КІЛЬКОСТІ через зазначену добувну свердловину з підвищегазоподібного метану У цьому описі такі відклади ною швидкістю називають "вуглецеві відклади" До складу багаДаний винахід допомагає підвищити ефективтьох таких вуглецевих відкладів входять значні ність видобування метану з вуглецевих речовин, КІЛЬКОСТІ метану або інших абсорбованих або адщо містяться у відкладі разом з неорганічними сорбованих легких вуглеводнів типу метану, однак речовинами, і підвищує ефективність видобування видобування метану з таких відкладів ускладнено, метану з неорганічних речовин, в яких і якими він оскільки проникність і площа оголеної поверхні адсорбований вуглецевих речовин, що входять до їх складу, надНижче наведено докладний опис даного винато низькі для забезпечення ефективного вивільходу з посиланнями на варіанти його здійснення, нення метану з відкладу яким віддається перевага, і за допомогою прикладених графічних фігур, на яких Терміни "абсорбований" або "адсорбований" в даному описі використовуються взаємозамінне і Фіг 1 - схематичне зображення свердловини, відносяться до метану або інших легких вуглеводпробуреної в підземному вуглецевому відкладі з нів, які знаходяться в вуглецевих речовинах або поверхні, на їх поверхні, і до метану або інших легких вуглеФіг 2 - схематичне зображення свердловини, воднів, які знаходяться в глинисто-мінеральних пробуреної в підземному вуглецевому відкладі з речовинах, що входять до складу вуглецевого відповерхні, де у вугільному відкладі були утворені кладу, або на поверхні цих речовин тріщини, ВІДПОВІДНО, робляться ПОСТІЙНІ зусилля, спряФіг 3 - схематичне зображення нагнітальної мовані на створення способів імітування впливу свердловини і добувної свердловини, пробурених факторів, які зумовили утворення у вугільному в підземному вуглецевому відкладі з поверхні, відкладі більш розвиненої тріщинуватості і підвиФіг 4 - схематичне зображення нагнітальної щення швидкості видобування метану з вуглецесвердловини і добувної свердловини, пробурених вих відкладів в підземному вуглецевому відкладі з поверхні, де у вуглецевому відкладі були утворені тріщини з боку Згідно З даним винаходом, надається спосіб нагнітальної свердловини, і підвищення швидкості видобування метану з підземного вуглецевого відкладу, в якому пробурена Фіг 5 - схема розташування свердловин для щонайменше одна свердловина, причому вказаконфігурації з п'яти свердловин ний спосіб включає Опис переважних варіантів здійснення винаходу a) нагнітання в зазначений відклад водного розчину окисника, що включає щонайменше один При описуванні фігур одні й ті ж цифрові поокисник, який обрано із групи, до якої входять пезначення будуть використовуватися для познароксид, озон, кисень, дюксид хлору, гіпохлорит, чення однакових або схожих елементів водорозчинні солі металів — хлорнуватистої кисНа Фіг 1 показано вуглецевий відклад 10, в лоти, перхлорат, хлорат, персульфат, перкарбоякому з поверхні пробурена свердловина 14 У нат, перманганат і нітрат, а також їх поєднання, стовбурі свердловини 14 у відповідному положенні за допомогою цементу 18 встановлена обсадна b) витримування зазначеного водного розчину труба 16 Незважаючи на те, що стовбур свердлоокисника в зазначеному відкладі впродовж певновини 14 обсаджений, потрібно розуміти, що в пого обраного часу, і казаних на фігурах варіантах здійснення, яким c) видобування метану із зазначеного відкладу віддається перевага, свердловини можуть бути з підвищеною швидкістю необсадженими або частково обсадженими У Нагнітання водного розчину окисника в зазнаальтернативному варіанті обсадна труба 16, що чений відклад і витримування розчину у відкладі заходить в вуглецевий відклад 10 або проходить впродовж обраного періоду часу інтенсифікує і крізь нього, може мати отвори на ДІЛЯНЦІ обсадної полегшує десорбування метану та інших легких труби 16, що знаходиться у вуглецевому пласті, які вуглеводнів з глинисто-мінеральних складових забезпечують надходження рідини з обсадної трувідкладу, уможливлює переміщення метану із заби 16 до вуглецевого відкладу У стовбурі свердзначеного відкладу в стовбур свердловини, і ловини 14, що проходить у вуглецевий відклад 10, уможливлює видобування метану із зазначеного знаходяться насосно-компресорна труба 20 і ущівідкладу з підвищеною швидкістю льнювач 22 Ущільнювач 22 розташований таким До числа придатних окисників відносяться печином, щоб запобігати проходженню рідини у пророксид, озон, кисень, дюксид хлору, гіпохлорит, сторі між ЗОВНІШНІМ діаметром насосноводорозчинні солі металів — хлорнуватистої кискомпресорної труби 20 і внутрішнім діаметром облоти, перхлорат, хлорат, персульфат, перкарбосадної труби 16 Для стовбура свердловини 14, нат, перманганат і нітрат, а також їх поєднання 52648 крім того, передбачено обладнання 24, виконане з розчину окисника, хоч, у випадку необхідності, можливістю нагнітання потоку газу або рідини у можуть використовуватися і більш високі концентвуглецевий відклад 10 або для добування потоку рації Такі окисники використовувалися як агенти газу або рідини з вуглецевого відкладу 10 для розкладання гелю в рідині для пдророзривання нафтогазоносних відкладів (fracturing fluid gel При практичному здійсненні даного винаходу breaking), і є наявними на ринку Нагнітання розчиводний розчин окисника нагнітається, як показано ну окисника полегшує утворення додаткової вільстрілкою 26, через насосно-компресорну трубу 20 ної площі поверхні і тріщин у вуглецевому відкладі у вуглецевий відклад 10, як показано стрілками 28 і полегшує вивільнення метану та інших легких Зони, які зазнають обробки, показані ЛІНІЯМИ ЗО вуглеводнів з органічних речовин і з поверхні глиВодний розчин окисника нагнітають у вуглецевий нистих мінералів, якими вони адсорбовані відклад 10 впродовж певного періоду часу для посилення або інтенсифікації утворення додаткоУ варіанті здійснення, зображеному на Ф і г 1 , вих площі поверхні або тріщин у органічних речовикористовується одна свердловина для нагнітанвинах, які містяться у вуглецевому відкладі 10 ня водного розчину окисника для ХІМІЧНОГО посиВодний розчин окисника нагнітають у вуглецевий лення або інтенсифікації утворення додаткової відклад 10 впродовж певного періоду часу і в КІЛЬвільної площі поверхні і тріщин в органічних речоКОСТІ, ЯКІ вважаються достатніми для підвищення винах, присутніх у вуглецевому відкладі 10, і полездатності органічних речовин, присутніх у вуглецегшення вивільнення вуглеводнів, адсорбованих вому відкладі 10 в зонах ЗО, до десорбції метану й глинистими мінералами, присутніми в зонах ЗО, інших легких вуглеводнів, які абсорбовані цими наслідком чого є вивільнення пластової води і підорганічними речовинами, або на їхній поверхні вищення швидкості видобування метану з вуглеЧерез певний період часу або після завершення цевого відкладу 10 Термін "підвищення", як він нагнітання певної КІЛЬКОСТІ ВОДНОГО розчину окисвикористовується в даному тексті, означає зміну у ника свердловина може бути закрита на період порівнянні з вуглецевим відкладом, що не зазнав часу, який може досягати 24 год або бути ще довобробки шим Свердловину звичайно закривають доти, На Фіг 2 показаний подібний варіант здійсненпоки тиск в стовбурі не повернеться до рівня тиску ня, за винятком того, що у вуглецевому відкладі 10 у відкладі, і додають ще щонайменше 12 додаткоутворені тріщини 32 Свердловина працює практивих годин В альтернативному варіанті час нагнічно так само, як показано на Ф і г 1 , за винятком тання водного розчину окисника може виявитися того, що у вуглецевому відкладі 10 тріщини були таким, що відповідає періоду часу, впродовж якого утворені заздалегідь або вони утворюються за окисник має знаходитися у вуглецевому відкладі допомогою рідини, яка протягом принаймні части10 Період закриття свердловини забезпечує можни операції утворення тріщин може містити водний ливість переміщення розчину окисника у вуглецерозчин окисника У випадку, коли вуглецевий відвий відклад 10 для окислення його складових, і, клад 10 є досить непроникним, як початковий захід тим самим, збільшення площі поверхні і тріщин в інтенсифікації утворення тріщин, який передує органічних речовинах, присутніх у вуглецевому застосуванню водного розчину окисника для провідкладі 10 Період закриття свердловини, крім мивки тріщин, може бути застосований, напритого, забезпечує можливість переміщення розчину клад, звичайний метод утворення тріщин Промиокисника у вуглецевий відклад 10 для відділення вання тріщин водним розчином окисника після їх метану та інших легких вуглеводнів, адсорбованих утворення підвищує проникність на ділянках, які глинистими мінералами, присутніми у вуглецевому контактують із тріщинами У таких випадках свервідкладі 10 Після періоду закриття вода, метан дловину бажано закривати, як обговорювалося або й те, й інше можуть добуватися з вуглецевого вище, і окисники обираються з числа тих самих відкладу 10 для обезводнення останнього в зонах окислювальних речовин, які обговорювалися раЗО і видобування метану Термін "обезводнення", ніше Тріщини утворюються у вуглецевому відклаяк він використовується в цьому тексті, не означає ді 10 до нагнітання водного розчину окисника повне вилучення води з вуглецевого відкладу 10, Розчин окисника, у випадку необхідності, може а, натомість, вилучення з вуглецевого відкладу 10 включати рідину для пдророзривання відкладу такої КІЛЬКОСТІ води, якої достатньо для відкриття Крім того, водний розчин окисника може також, у каналів в системі тріщин у вуглецевому відкладі випадку необхідності, нагнітатися у вуглецевий 10, завдяки чому метан може видобуватися по цих відклад вище або нижче градієнта (тиску) гідравліканалах з вуглецевого відкладу 10 чного розриву пласта Водний розчин окисника містить окисник, який обрано із групи, до якої входять пероксид, озон, кисень, дюксид хлору, гіпохлорит, водорозчинні солі металів - хлорнуватистої кислоти, перхлорат, хлорат, перборат, персульфат, перкарбонат, перманганат і нітрат, а також їх поєднання До солей металів, яким віддається перевага, належать солі натрію та калію Як правило зазначений окисник використовується в концентраціях, що досягають межі розчинності даного окисника у водному розчині У випадку пероксиду і озону, окисник, як правило, присутній в кількостях, що становлять приблизно до десяти (10) (мас) ВІДСОТКІВ ВОДНОГО На фіг 3 показана нагнітальна свердловина 34 і добувна свердловина 36, пробурені у вуглецевому відкладі 10 з поверхні 12 Нагнітальна свердловина 34 знаходиться на такий відстані від добувної свердловини 36, яка залежить від характеристик конкретного вуглецевого відкладу тощо ВІДПОВІДНО до даного винаходу, описаний вище водний розчин окисника нагнітається у вуглецевий відклад 10 через нагнітальну свердловину 34, як показано стрілкою 26 і стрілками 28, для обробки зон ЗО, які можуть простягатися від нагнітальної свердловини 34 практично по колу, однак, у варіанті, якому віддається перевага, як правило, простягаються у бік 52648 8 свердловини і перетворену нагнітальну свердловину Ділянки ЗО посиленого утворення тріщин підвищать швидкість добування метану і, зрештою, ефективність його видобування Спосіб, запропонований цим винаходом, придатний також як етап попередньої обробки при здійсненні обробки з нагнітанням газу для підвищення ефективності добування метану з вуглецевого 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 цій галузі техніки точно так само добре відоме застосування інертних газів, наприклад, азоту, аргону тощо для добування додаткових кількостей метану з вугільного відкладу за допомогою підвищення тиску у вугільному відкладі і, тим самим, добування додаткової КІЛЬКОСТІ метану, оскільки парціальний тиск метану в атмосфері вугільного пласта знижується Застосування подібних процесів вимагає проникності відкладу для потоку газу через відклад (або для проходження потоку газу в відклад), для того щоб метан можна було добувати, і, крім того, необхідно, щоб об'єми метану, що знаходяться в органічних речовинах, мали ВІЛЬНІ поверхні, через які вони могли б десорбуватися Варіант здійснення, представлений на Фіг 4, Спосіб, запропонований цим винаходом, інтенсиподібний зображеному на Фіг 3, за винятком того, фікує утворення вільних поверхонь і тріщин в орщо у вуглецевому відкладі 10 були утворені тріщиганічних речовинах і підвищує проникність вуглени 32 Тріщини 32 у варіанті здійснення, представцевого відкладу, в якому органічні речовини леному на Фіг 2, можуть мати практично будь-яку присутні у великих кількостях і утворюють суцільну протяжність У протилежність цьому, у варіанті мережу, що піддається обробці, і може використоздійснення, представленому на Фіг 4, довжина вуватися перед застосуванням обробки за допотріщин 32 у варіанті, якому віддається перевага, могою витіснення газом або десорбції газу для становить не більше ніж половину відстані до допідвищення ефективності добування метану бувної свердловини 36 Зрозуміло, що у випадку, якщо тріщини 32 досягають добувної свердловини Хоча Заявники не бажають зв'язувати себе 36, буде важко використати будь-яке витіснення якою-небудь окремою теорією, спосіб, запропонорідиною або газом між нагнітальною свердловиваний цим винаходом, може функціонувати за доною 34 і добувною свердловиною 36 Бажано, щоб помогою утворення вільних поверхонь або систедовжина тріщин була не більше ніж половина відми тріщин в зонах вуглецевого відкладу, що стані між нагнітальною свердловиною 34 і добувобробляються розчином окисника Загалом, споною свердловиною 36 Водний розчин окисника в сіб, запропонований цим винаходом, забезпечує тріщинах 32 використовується так, як обговорюваефективне збільшення площі поверхні, придатної лося раніше для десорбування метану з мацералів, керогенів і інших неорганічних речовин, присутніх у відкладі, в На Фіг 5 представлена схема розташування якому містяться певні КІЛЬКОСТІ метану Виявляєтьсвердловин для конфігурації з п'яти свердловин ся, що в подібному вуглецевому відкладі метан Схеми з декількома свердловинами, наприклад, може бути адсорбований неорганічними речовисхеми з п'ятьма свердловинами, є ефективними нами, зокрема, глинами, а також органічними редля практичного здійснення даного винаходу, і човинами, і що швидкість видобування метану як з вони можуть рекурентно повторюватися на великій органічних, так і з неорганічних речовин підвищуплощі Такі схеми добре ВІДОМІ фахівцям в даній ється за допомогою способу, запропонованого цим галузі техніки, і буде наданий лише стислий опис винаходом На схемі, представленій на Фіг 5, водний розчин окисника нагнітається через нагнітальну свердлоПісля опису даного винаходу з посиланвину 34 для обробки зон ЗО для підвищення ефекням на деякі з варіантів його здійснення, яким відтивності добування води і метану з добувних сведається перевага, потрібно зазначити, що обговордловин 36 При досягненні необхідного рівня рені варіанти здійснення є ілюстративними по утворення тріщин або підвищення проникності, про своїй природі, але не обмежувальними, і що в мещо свідчить підвищення швидкості добування ріжах обсягу даного винаходу можливі численні вадин з добувних свердловин 36, нагнітання водного ріанти і модифікації Багато таких варіантів і морозчину окисника припиняється, а нагнітальна дифікацій можуть бути визнані очевидними і свердловина 34 може бути перетворена в добувну бажаними фахівцями в даній галузі техніки після свердловину Видобування на даній ДІЛЯНЦІ ПІСЛЯ ознайомлення з наведеним вище описом варіантів цього може проводитися через первинні добувні здійснення, яким віддається перевага найближчої добувної свердловини або добувних свердловин Добувна свердловина 36 розташована таким чином, щоб з її допомогою з вуглецевого відкладу 10 добувати воду і метан Як результат добування води і метану через добувну свердловину 36, водний розчин окисника переміщається 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 збільшення площі поверхні, або підвищення об'єму видобутих рідин Підвищення проникності, збільшення площі поверхні або об'єму видобутих з добувної свердловини 36 рідин свідчить про підвищення проникності, або збільшення площі поверхні, або про те й інше разом у вуглецевому відкладі 10, що супроводжується вивільненням додаткових кількостей рідин з вуглецевого 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 добування води буде продовжуватися, з більш низькою швидкістю, і з необроблених ділянок вуглецевого відкладу 10 52648 10 10 10 10 32 Фіг 1 ФІГ ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 2