HU213807B - Method of extracting gas from fluid-bearingstrata - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás gázkitermelésre flűidűmtartalmúrétegekből, amelyek legalább egy gázcsapdát (19) tartalmaznak, amineksőrán közvetlenül a rétegben (18) vagy a réteggel ( 8) kapcsőlatbanlévő közegben rezgésfőrrás (20) segítségével keltett rűgalmashűllámőkkal a rétegre (18) hatást fejtünk ki és a gázt a gázcsapdából(19) kivezetjük. A találmány szerint a hatás kifejt se sőrán arezgésfőrrás (20) frekvenciáját egy minimális értékről egy maximálisértékre, és főrdítva, 0,1 Hz és 350 Hz közötti frekvenciatartőmánybanváltőztatjűk.ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás gázkitermelésre fluidumtartalmú rétegekből, amelyek legalább egy gázcsapdát tartalmaznak, aminek során közvetlenül a rétegben vagy a réteggel kapcsolatban lévő közegben rezgésforrás segítségével keltett rugalmas hullámokkal a rétegre hatást gyakorolunk és a gázt a csapdából kivezetjük. A találmány előnyösen gáz és szénhidrogének kitermelése során alkalmazható.

Ismert, hogy a gázt gáz-, gázkondenzátum-, olajgázkondenzátum- és gázhidrát-lelőhelyekből termelik ki. A már kialakult gáztelepek (gázlelőhelyek) mellett azok a vízvezető rétegek is nagy gáztartalékokkal rendelkeznek, amely vízvezető rétegekben a gáz oldott, diszpergált vagy lencse alakban különvált formában található. Jelentős mennyiségű gáz található a fent megnevezett formában az olyan egykori lelőhelyeken is, amelyek kitermelését a fúrólyukból feltörő víz miatt hagyták abba.

Gázcsapda (lencse) alakban előforduló gázfázisok mind nagy rétegnyomású lelőhelyeken, mind pedig már kimerült lelőhelyeken is találhatók. Különböző, fluidum tartalmú rétegekből történő gázkitermelésre szolgáló eljárások váltak ismertté, amelyek során a rétegben lévő folyadékot kiszivattyúzzák. így ismeretes a gázkitermelésnek olyan módszere is, amelynek során a gázt a rétegben lévő folyadékkal együtt a felszínre juttatják, majd a gázt különválasztják (Az olajkitermelés kézikönyve, M., Nedra,1974, 511-512 old.).

Ismert továbbá olyan eljárás, amely víztartalmú szintből való gázkitermelés növelésére szolgál, és amelynek során a vízvezető réteg tartományában egy vagy több fúrólyukat fúrnak és rétegvíz részleges kiszivattyúzásával a szintben uralkodó nyomást csökkentik, a felszabaduló gázt kivezetik. Ilyen megoldást ismertet például az US A 4 040 487 lajstromszámú szabadalmi leírás. Ezen műszaki megoldás lehetővé teszi a gáz szeparálásának elkerülését a külszínen.

Ismeretes a gázkitermelésnek és annak növelésének olyan eljárása is a víztartalmú szintből, amely gázcsapdát tartalmaz, ahol ezen eljárás abban különbözik az előző megoldástól, hogy a fúrólyukakat a gázcsapda körül olyan mélységbe fúrják, amely mélység meghaladja a csapda mélységének alsó határát. Ennél a műszaki megoldásnál a csapdának mint közbenső gáztárolónak a felhasználása kompenzálja a rétegből származó gázmennyiség kivezetésének egyenetlenségét. Ilyen megoldást ismertet az US A 4 116 276 lajstromszámú szabadalmi leírás.

A folyékony szénhidrogének kitermelésének technológiája vonatkozásában ismeretes olyan megoldás is, amelynek során a rétegre rugalmas nyomáshullámokkal stimuláló és intenzitásnövelő hatást fejtenek ki, ahol a rugalmas nyomáshullámokat megfelelő források segítségével a réteggel kapcsolatban lévő közegben és/vagy közvetlenül a rétegben keltik. Az ismert eljárások olyan kis amplitúdójú rugalmas rezgéseket alkalmaznak, amelyeket 0,1 Hz és 500 Hz közötti szeizmikus frekvenciatartományban keltenek, és a rétegbe gázt (C’O?) szivattyúznak. Ilyen megoldást ismertet például az US A 4 417 621 lajstromszámú szabadalmi leírás.

Ezenfelül impulzusokkal történő hatáskifejtést is alkalmaznak, ahol az impulzusokat a fúrólyukakban elhelyezett elektromos töltőberendezések (kisülő berendezések) segítségével keltik. Ilyen megoldást ismertetnek például az USA 4 169 503, valamint az US A 5 004 050 lajstromszámú szabadalmi leírások.

A szeizmikus hullámok alkalmazása egyéb hatások mellett elősegíti a gázáramnak a rétegen keresztül történő áramlását.

Ismert továbbá olyan, legalább egy gázcsapdát tartalmazó, fluidumtartalmú rétegekből való gázkitermelésre szolgáló eljárás, amelynek során közvetlenül a rétegben és/vagy a réteggel érintkező közegben rezgésforrás segítségével keltett rugalmas hullámokkal a rétegre hatást fejtenek ki és a gázt a gázcsapdából kivezetik (PCT/RU92/00025).

Ismeretes olyan műszaki megoldás is, amely összekapcsolja a fluidumtartalmú rétegre rugalmas hullámok segítségével gyakorolt hatást, valamint a réteg gáztalanítása során kivált gáz összegyűjtését gázcsapda segítségével, ami lehetővé teszi az olyan, vízzel elárasztott lelőhelyek bevonását az ipari termelésbe, amelyek rétegnyomása alacsony, és úgyszintén lehetővé teszi a gázkitermelést gáztartalmú víztároló szintekből.

A jelen találmány alapvető feladata, hogy a fluidumtartalmú rétegekből való gázkitermelés hatékonyságát és mértékét növeljük, amely fluidumtartalmú rétegben szétszórt szénhidrogének és gázzal nem teljesen telített gázcsapdák találhatók.

A találmány műszaki célja a víztároló szintekből történő gázkitermelés intenzitásának és mértékének növelése.

A feladat megoldására legalább egy gázcsapdát tartalmazó, fluidumtartalmú rétegekből történő gázkitermelésre olyan eljárást hoztunk létre, aminek során közvetlenül a rétegben vagy a réteggel kapcsolatban lévő közegben rezgésforrás segítségével keltett rugalmas hullámokkal a rétegre hatást fejtünk ki és a gázt a gázcsapdából kivezetjük, amikor is a találmány szerint a hatáskifejtés során a rezgésforrás frekvenciáját egy minimális értékről egy maximális értékre, és fordítva, 0,1 Hz és 350 Hz közötti frekvenciatartományban változtatjuk.

A találmány szerinti eljárásnak különböző foganatosítási módjai is lehetségesek, amelyek kiegészítik a találmányt, ugyanakkor nem változtatják meg az eljárás lényegét.

Célszerű, ha a rétegben vagy annak egy részében uralkodó nyomást járulékosan csökkentjük.

Célszerű, ha a nyomás csökkentését akkor hajtjuk végre, ha a gázcsapda nagy rétegnyomás alatt alakult ki.

Lehetséges olyan foganatosítási mód is, amelynek során rezgésforrásként harmonikus hullámforrást alkalmazunk.

Célszerű, ha a rezgésforrás frekvenciájának egy minimális értékről egy maximális értékre és viszont, egy maximális értékről egy minimális értékre való változtatását, előnyösen 1 Hz és 30 Hz közötti frekvenciatartományban hajtjuk végre.

HU 213 807 Β

Egy másik foganatosítási mód szerint a rezgésforrás frekvenciáját folytonos és/vagy nem-folytonos módon változtatjuk.

Lehetséges olyan kiviteli alak is, amelynek során a frekvencia nem-folytonos módon történő változtatásával együtt a hullámok amplitúdóját növeljük.

Célszerű, ha a rezgésforrás frekvenciáját a harmonikus törvénynek megfelelően változtatjuk.

Előnyös, ha legalább egy járulékos rezgésforrást alkalmazunk.

Célszerű, ha járulékos rezgésforrásként harmonikus hullámokat keltő rezgésforrást alkalmazunk.

Lehetséges olyan foganatosítási mód is, amelynek során a rezgésforrásokat azonos fázisban vagy fáziseltéréssel működtetjük.

Lehetséges olyan foganatosítási mód is, amelynek során legalább két rezgésforrást egymással ellentétes frekvenciaváltoztatási üzemmódban működtetünk.

Egy további foganatosítási mód szerint járulékos rezgésforrásként impulzus-rezgésforrást alkalmazunk.

Lehetséges olyan változat is, amelynek során a rétegre járulékosan impulzusokkal és/vagy hullámsorozatokkal fejtünk ki hatást.

Egy további foganatosítási mód szerint a rétegre járulékosan impulzuscsomagokkal fejtünk ki hatást.

Lehetséges olyan változat is, amelynek során az impulzusokkal való hatáskifejtést a gázcsapda tartományában a rétegen áthaladó rugalmas hullám kisülésének félperiódusában végezzük.

Előnyös, ha a hullámokat a rétegben elhelyezett koncentrátorral ellátott hullámvezető segítségével továbbítjuk a rétegbe.

Célszerű, ha a hullámokkal történő legintenzívebb hatáskifejtést a nyomás csökkentésének kezdeti stádiumában hajtjuk végre, aminek során a nyomáscsökkenés legnagyobb ütemét biztosítjuk.

Célszerű, ha a gázcsapda tartományában a rétegben való nyomáscsökkentést addig hajtjuk végre, amíg a nyomás értéke a telítettségi nyomás értéke alá nem csökken.

Lehetséges olyan változat is, amelynek során a rétegben való nyomáscsökkentést a rétegfolyadéknak a rétegből való kiszivattyúzásával hajtjuk végre.

Egy másik foganatosítási mód szerint a rétegfolyadék kiszivattyúzását periodikusan hajtjuk végre.

Célszerű, ha a rétegfolyadék kiszivattyúzását a gázcsapda körül a gázcsapda alsó határát meghaladó mélységbe fúrt fúrólyukakon keresztül hajtjuk végre.

Lehetséges olyan foganatosítási mód is, amelynek során a rétegfolyadékot az egyik rétegből a másikba átszivattyúzzuk.

Célszerű, ha a rétegfolyadékot egy alsó rétegből egy, a gázcsapdát tartalmazó felső rétegbe szivattyúzzuk.

Lehetséges továbbá olyan foganatosítási mód is, amelynek során a rétegfolyadékot a felszínre szállítjuk, hőtartalmát hasznosítjuk, majd a lehűlt folyadékot szabályozott mesterséges elárasztás végrehajtásával a rétegbe visszaszivattyúzzuk.

Mindezen felsorolt foganatosítási módok kiegészítik a javasolt, gázcsapdát tartalmazó fluidumtartalmú rétegekből való, gázkitermelésre szolgáló eljárást, nem változtatva az eljárás lényegén.

A rétegre kifejtett hatással a gáz kiválásának stimulálását és intenzitásának növelését biztosítjuk. Megjegyzendő viszont, hogy a hatáskifejtés olyan járulékos funkciókat is ellát, mint a réteg gyűjtőtulajdonságainak javítását, a rétegek közötti hidrodinamikus kapcsolat létrehozását stb.

A rétegre kifejtett hatás következtében megkezdődik a gázkiválasztás. A gáz a gázcsapdában gyűlik össze, megnövelve ezzel a szabad gáz területét.

Réteg alatt itt elsősorban a vízvezető, gáztartalmú réteget értjük. Megjegyzendő azonban, hogy ha szükség van a gázcsapda térfogatának növelésére például az olajrétegben, akkor ugyanezek a műveletek alkalmazhatók az olajtartalmú réteg esetében is.

A hatáskifejtést célszerű rugalmas hullámokkal végezni úgy, hogy közben frekvenciájukat megváltoztatjuk.

Abban az esetben, ha a csapda tartományában a rétegnyomás alacsony, a rétegfolyadék eltávolítása nem feltétlenül kötelező. Elegendő, ha járulékos gáztalanító hatást fejtünk ki a rétegre. A rétegben uralkodó nyomás csökken a csapdából történő gázszivattyúzás révén.

A különféle rezgéskeltési üzemmódok vonatkozásában elvégzett kísérletek kimutatták, hogy a hatáskifejtés eredményei szempontjából a leghatásosabbaknak azon üzemmódok bizonyultak, amelyek esetében a rezgésforrás frekvenciáját egy minimális értékről egy maximális értékre, és fordítva változtattuk.

A frekvenciát folytonos és/vagy nem-folytonos módon lehet változtatni. A nem-folytonos (ugrásszerű) frekvenciaváltoztatást a hullámok amplitúdójának növelésével együtt hajtjuk végre. A hullámok frekvenciája a harmonikus törvény szerint is változtatható.

A periodikus hullámokat impulzusszerű hatások, impulzuscsomagok és/vagy hullámsorozatok kísérhetik. Az impulzusokkal történő hatáskifejtést célszerűen a gázcsapda tartományában a rétegen áthaladó rugalmas hullámok kisülésének félperiódusában alkalmazzuk.

Az említett üzemmódok biztosítják a gáz intenzív kiválasztását, annak a pórusos közegen keresztül történő átszivárgását és a rétegből való legteljesebb kitermelését, és így a kitűzött cél elérése szempontjából optimális megoldásokat képviselnek.

Ezenkívül az ilyen hatáskifejtések javítják a rétegek közötti áteresztő képességet.

Annak érdekében, hogy a gázkiválasztást még intenzívebbé tegyük és a vizet a kitermelő fúrólyukaktól eltávolítsuk, a legintenzívebb hatáskifejtést a nyomáscsökkentés kezdeti szakaszán hajtjuk végre, aminek során a nyomáscsökkentés legnagyobb ütemét biztosítjuk.

A hullámok frekvenciáját 0,1 Hz-ről 350 Hz-re és 350 Hz-ről 0,1 Hz-re, előnyösen 1 Hz-ről 30 Hz-re és 30 Hz-ről 1 Hz-re változtatjuk. A hullámokat harmonikus hullámforrás (rezgésforrás) segítségéveljuttathatjuk a rétegbe. A frekvenciák változtatásának említett tartománya hatékony hatást gyakorol a földfelszín felől egy jelentős mélységre és jelentős kiterjedésű rétegre a fúrólyukon keresztül történő hatáskifejtés révén.

HU 213 807 Β

Annak érdekében, hogy minél nagyobb területű és térfogatú (kiterjedésű) lelőhelyre tudjunk hatást kifejteni, a hatáskifejtést egynél több rezgésforrás segítségével hajtjuk végre. Ez lehetővé teszi továbbá a legoptimálisabb és leghatásosabb hatásrendszer kialakítását, beleértve a hatások összegzését is, például az azonos fázisú hullámok esetében. Adott esetben több hullámfonás alkalmazásával minőségileg teljesen új eredmények érhetők el, olyanok, amelyek az egyes hullámforrások hatáskifejtésével elért eredmények egyszerű összeadásával képzett eredményen túlmennek. A hatáskifejtések mind a föld felszíne felől, mind a fúrólyukon keresztül végrehajthatók. A hullámok például a föld felszínéről olyan hullámvezetőn keresztül vezethetők be a rétegbe, amely hullámvezető hullámkoncentrátorral van ellátva. Ez közvetlenül a rétegben fokozza a hatás intenzitását.

Célszerű, ha a rétegben uralkodó nyomást a telítettségi nyomás értéke alá csökkentjük. Ez lényegesen növeli a hullámokkal történő hatáskifejtés hatékonyságát a nyomás további csökkentése nélkül.

A rétegben uralkodó nyomás legegyszerűbb módon a rétegfolyadéknak a rétegből való kiszivattyúzásával csökkenthető. Ennek során például a víz kiszivattyúzható a vízvezető rétegből úgy a felszínre, mind egy másik rétegbe.

így például a rétegvizet mélyebben fekvő nagynyomású és nagyobb hőmérsékletű rétegből csapdát tartalmazó rétegbe szivattyúzhatjuk. A nyomás- és hőmérséklet-feltételek változása a vízből való gázkiváláshoz vezet, aminek következtében a csapda térfogata növekszik. Ha ennek során erre hullámokkal hatást fejtünk ki, lényegesen meggyorsítjuk a gáztalanítási folyamatot és ezt hatékonyabbá tesszük. A hullámokkal történő hatáskifejtés meghatározott módon összeállított üzemmódja nem csak a gáz kiválasztását segíti elő, hanem a gáznak főként a csapda irányába történő mozgatását, valamint a víznek a kitermelő fúrólyukakból való kiszorítását is.

Lehetőség van arra is, hogy a rétegfolyadékot egy alsóbb rétegből egy felsőbb rétegbe cirkuláltassuk, majd ezt követően az alsóbb rétegbe visszaszivattyúzzuk.

A vizet a felszínre szivattyúzzuk, ahol a víz hőjét különböző műszaki és gazdasági szükségletek kielégítésére hasznosítjuk, majd a lehűtött vizet a rétegbe visszaszivattyúzhatjuk, létrehozva ezzel egy szabályozott mesterséges elárasztást. Ez tovább fokozza a gáz kiszorítását a rétegből és megnöveli a kitermelés mértékét.

Sok esetben nincs is szükség a víznek a rétegből való kiszivattyúzására, amennyiben viszont mégis ilyen műveletet hajtunk végre, ezt csak természetes nyomás alatt célszerű végrehajtani. Megjegyzendő azonban, hogy bizonyos feltételek mellett, amikor ez gazdaságilag indokolt, a rétegfolyadék mozgatása mégis szükségessé válhat.

Az energiaráfordítás és az ökológiai veszteségek csökkentése érdekében a rétegvizet periodikusan (időszakosan) szivattyúzzuk ki. A periodikusságot a vízvezető rétegből történő gázfelszabadulás hatásfoka határozza meg.

A találmány szerinti eljárás előnyei abban vannak, hogy lehetővé teszi az olyan lelőhelyeknek a kitermelésbe való bevonását, amely lelőhelyek lencséket (csapdákat) tartalmaznak, vagy amelyek vízzel elárasztott, alacsony rétegnyomású lelőhelyek, amelyek maradékgázt tartalmaznak.

Elvégzett kísérletek azt mutatták, hogy a fluidumok és elsősorban a gázfázis szivárgása a hullámokkal történő hatáskifejtés során nyomásgradiens létrehozása nélkül is biztosítható. Az eljárás az ismert megoldásokhoz képest lényegesen rövidebb idő alatt teszi lehetővé a gáz teljesebb kitermelését, a vízvezető rétegből felszabaduló gáz mennyiségének növekedését. Az eljárás vagy egyáltalán nem vagy lényegesen ritkábban igényli a víz kiszivattyúzását, nem rendszeresen és rövid ideig folytatva azt.

A szénhidrogéntartalékok keletkezésének mechanizmusa szoros kapcsolatban áll azokkal a természetes szeizmikus folyamatokkal, amelyek a vízvezető rétegekre hatást gyakorolnak. Ezek serkentik a gáznak a vízvezető rétegből való kiválasztódását és annak felsőbb rétegek irányába történő mozgását. E mozgás során a termodinamikus feltételekben bekövetkezett olyan változások, mint a hőmérséklet, nyomás, fajlagos térfogat változása, a fázisegyensúly eltolódásához vezet, ami a gázban feloldott szénhidrogének kiválását váltja ki, amelyek végül olajréteget képeznek. Elvben a szénhidrogéneknek a gázból való kiválásának folyamata minden egyes gázbuborék vonatkozásában bekövetkezhet. Azonkívül a rugalmas hullámok is elősegítik a diszpergált részecskék koagulációját, valamint összegyűjtésüket a rétegben, legyenek ezek gázbuborékok vagy olaj cseppek, és elősegítik mozgásukat a rétegben, a gravitációs szegregációt és végső soron a szabad gáz és olaj felhalmozódását. Ennek a folyamatnak az időtartama sok tényezőtől függ, például a szeizmikus hatások fellépésének valószínűségétől az adott körzetben, a szeizmikus alapszintjétől, a réteg termodinamikus feltételeitől, a fluidum összetételétől stb., de végeredményben a geológiai kor a meghatározó. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi ezen folyamatok intenzitásának a fokozását, egészen a szénhidrogén-lelőhelyeknek lokalizált övezetekben való létrehozásáig.

Ismeretes, hogy minden gáz- vagy olaj lelőhely genetikailag kapcsolatban áll azzal a víznyomás-rendszerrel, amely közrejátszott keletkezésében. Az ajánlott eljárás többek között lehetővé teszi ennek a kapcsolatnak a dinamikus fejlesztését, a lelőhelyek keletkezési folyamatának meggyorsítását, a működő vagy már kimerülőfélben lévő lelőhelyek kitermelési idejének meghosszabbítását, lehetővé teszi az olyan lelőhelyek ipari kitermelését, amelyek nagyszámú, kismennyiségü gázt tartalmazó csapdával rendelkeznek, valamint elősegíti a kitermelhető gáz- és szénhidrogének mennyiségének növelését.

A fent felsorolt előnyöket, valamint a találmány jellemzőit a találmány szerinti eljárásnak az alábbiakban ismertetett foganatosítási módjai kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon az

1. ábrán a találmány szerinti eljárás megvalósításának vázlata a rétegfolyadék kiszivattyúzása nélkül, a

2. ábrán a találmány szerinti eljárás megvalósításának vázlata a rétegvíz kiszivattyúzásával alsóbb rétegből gázcsapdát tartalmazó rétegbe, és a

HU 213 807 Β

3. ábrán a találmány szerinti eljárás zárt ciklusban történő megvalósításának vázlata látható.

1. Példa

Az 1. ábra szerint 1 gázcsapda térségében olyan 2 rezgésforrásokat helyezünk el, amelyek úgy vannak „besüllyesztve” a talajba, hogy elkerülhető legyen a felszíni hullámok keletkezésével járó energiaveszteség. A 3 fúrólyukban elektromos kisülésen alapuló impulzusos hatást kifejtő 4 forrás van elrendezve. A forrás más típusú is lehet, például mechanikus ütéseket létrehozó forrás. A felszínen továbbá 5 elektromágneses kalapács van elrendezve. A 2 rezgésforrások rugalmas hullámokkal hatnak 6 rétegre. Ennek során megváltoztatjuk a 2 rezgésforrások frekvenciáj át, például az egyik forrásét nemfolytonosan 1 Hz-től 20 Hz-ig és 20 Hz-től 1 Hz-ig, ahol a nem-folytonos frekvenciaváltoztatások mértéke 3-5 Hz tartományba esik, és az egyes ugrásszerű frekvencia-átkapcsolások pillanatában az amplitúdót megnöveljük, míg a másik forrás esetében a harmonikus törvénynek megfelelően a frekvenciát folytonos módon 0,1 Hz-től 30 Hz-ig és fordítva, 30 Hz-től 0,1 Hz-ig változtatjuk. A 2 rezgésforrások azonos fázisban vagy fáziseltéréssel működhetnek. Az egyik forrás például olyan üzemmódban működhet, amelyben a frekvenciát növeljük, míg a másik csökkenő frekvenciájú hullámokat generálhat. A rezgésforrások által kisugárzott hosszúhullámok masszív vízvezető medencére kiteijedően jelentős mélységig fejthetik ki hatásukat. Az 5 elektromágneses kalapács által képzett rezgésforrás impulzuscsomagokkal fejti ki hatását szintén a felszín felől. Közvetlenül a rétegben 4 forrás segítségével impulzusszerü hatáskifejtést biztosítunk.

Az említett rendszerek fokozzák a leghatásosabban a gáz áramlásának a sebességét, a vízvezető réteg gáztalanítását, a gázbuborékok koagulációját és mozgatásukat az 1 gázcsapda felé. A gáznak az 1 gázcsapdából való kitermelése 7 fúrólyukon keresztül történik. A rugalmas hullámoknak a rétegre gyakorolt hatása következtében a rétegben olyan másodlagos jelenségek lépnek fel, amelyek a feszültségek átcsoportosításával, az akusztikai emisszióval stb. függnek össze. Mindez a réteg további járulékos dinamikai perturbációjához, annak „utánrezgéséhez” vezet jelentős következményekkel. Ennek során a réteg széles frekvenciaspektrumot sugároz ki, ami elegendő ahhoz, hogy a gáztalanítás folyamatát elősegítő frekvenciaspektrumot átfedje. Ebből következik, hogy nincs szükség a rezgésforrások hosszú ideig történő üzemeltetésére, a hatáskifejtés periodikusan (időszakosan) lehet megvalósítani.

2. Példa

A 2. ábrának megfelelően a felszínen harmonikus hullámokat keltő 2 rezgésforrás és 8 fúrólyuk fölött 5 elektromágneses kalapács oly módon van elrendezve, hogy a 8 fúrólyukban keletkező csőoszlopok hullámvezető szerepét töltsék be. A hullámvezető alsó vége a vízvezető rétegben helyezkedik el és koncentrátorként működik. Ez lehetővé teszi a hatáskifejtés intenzitásának közvetlenül a rétegben való fokozását. A 9 rétegből 10 fúrólyukon keresztül vizet szivattyúzunk all rétegbe, amely 12 gázcsapdát tartalmaz. A 11 rétegben uralkodó nyomás és hőmérséklet csökkenésének hatására megkezdődik a 9 rétegből átszivattyúzott víz gáztalanítása és a kivált gáz a 12 gázcsapdában gyűlik össze. Hasonlóképpen valósítjuk meg a víznek a 11 rétegből a 10, 13 fúrólyukakon keresztül a feljebb elhelyezkedő 14 rétegbe való átszivattyúzását, ahol a 14 rétegben a fentiekben leírt módon 15 gázcsapda a különvált gázzal megtelik. A 11 rétegben uralkodó nyomásnak a vízkivétel következtében bekövetkező csökkenése még erősebb gázfelszabadulást eredményez és a 12 gázcsapda fel töltéséhez vezet. Megjegyzendő azonban, hogy a gáznak az elegyből való kiválasztódása, sőt a nyomás további csökkentése sem garantálja a gáznak a pórusos közegben a csapda felé való, többé-kevésbé aktív haladását. A 2 rezgésforrás és az 5 elektromágneses kalapács által keltett rugalmas hullámok hatására azonban nem csak a gázkiválasztás növekszik az elegyből, hanem jelentősen felgyorsul a 12,15 gázcsapdák feltöltésének folyamata is. Ez a folyamat leghatékonyabban akkor megy végbe, ha egyidejűleg csökken a nyomás és a hullámokkal hatást fejtünk ki, aminek során a hullámok frekvenciáját minimális értékről maximális értékre, és fordítva, maximális értékről minimális értékre, 1 és 150-200 Hz frekvenciatartományban változtatjuk és járulékosan az 5 elektromágneses kalapács által keltett impulzuscsomagokkal fejtünk ki hatást.

A gázt a 12,15 gázcsapdákból azok feltöltésének mértékében a 16,17 fúrólyukakon keresztül kivezetjük. Amennyiben a 9 rétegben a vízkivétel és a hatások kifejtése következtében gázzal telt üregek keletkeznek, abban az esetben is megkezdjük az azokból való gázkivezetést, a fentiekben leírtakhoz hasonlóan.

3. Példa

A 3. ábra szerint 18 réteg felett, amely 19 gázcsapdát tartalmaz, 20 rezgésforrás van elhelyezve. A példa szerint a vizet 21 rétegből 22 fúrólyukon keresztül 18 rétegbe juttatjuk. A gázt tartalmazó víz állapotára jellemző termodinamikus paraméterek változása a gáz kiválásához vezet a 18 rétegben. A vizet a 18 rétegből 23 fúrólyukon keresztül vezetjük a felszínre. A 23 fúrólyuk a 19 gázcsapda mellett a gázcsapdánál mélyebbre terjeszkedik. A 18 rétegben uralkodó nyomás csökken és a rétegben lévő folyadék gáztalanítása fokozódik. A 20 rezgésforrás által keltett harmonikus hullámokkal történő hatáskifejtés - amelyet frekvenciaváltások kísérnek -, az előnyösen egymást követő vagy egymást felváltó hullámsorozatok hatása, az impulzusok hatása jelentősen fokozza a gáztalanítási folyamatot, a rétegben elszórtan található gázbuborékok koagulációját és beszivárgását a 19 gázcsapdába. Ezenkívül megnövekszik a kitermelt gáz mennyisége is. A gáz kivétele a 19 gázcsapdából 24 fúrólyukon keresztül történik. A 23 fúrólyukon keresztül a felszínre kiszivattyúzott folyadék 25 állomásra kerül, amely a folyadékban lévő hőt műszaki és gazdasági célokra, például villamos energia előállítására hasznosítja. A lehűtött és feldolgozott vizet újra a 21 rétegbe, majd a 18 rétegbe szivattyúzzuk, elősegítve ezáltal a bennük

HU 213 807 Β lévő fluidumok pótlólagos kiszorítását és a gázkiválasztódás növekedését. Az ilyen körfolyamat lehetővé teszi a technológiai lehetőségek komplex kihasználását és minimálisra csökkenti az ökológiára gyakorolt hatást.

A lehűtött víz visszaszivattyúzása a gáztalanított rétegbe - amely folyamatot a hullámokkal történő hatáskifejtés kíséri - lehetővé teszi minőségileg új hatás elérését a vízvezető rétegből történő gázkitermelés hatékonyságának növekedése vonatkozásában a mesterségesen létrehozott, szabályozott elárasztásnak köszönhetően.

Ez kapcsolatban áll azzal a jelenséggel, hogy a rugalmas hullámok hatása a rétegbe beszivattyúzott vízben lévő gáz beszorulását megakadályozza. Ez továbbá meggyorsítja a hideg víz beivódását és mozgását a rétegben, valamint meggyorsítja a hőátadást a forró és hideg fluidumok között. Ennek következtében a nagymennyiségű rétegfolyadék lehűlése felgyorsul, ezáltal annak állapotára jellemző termodinamikus paraméterek megváltoznak, ami az elegyből kiváló gázmennyiséget pótlólagosan megnöveli. A rugalmas hullámok hatást fejtenek ki a kiszorítási frontra is, megakadályozva ezzel gáztömbök kialakulását, de ha mégis kialakulnának ilyenek, úgy a spektrum alacsony frekvenciatartományában impulzusokkal történő hatáskifejtés az ilyen tömböket arra kényszeríti, hogy olyan sebességgel haladjanak, amely meghaladja a front mozgásának sebességét (azaz létrejön a gáz járulékos szivárgása a kiszorítási fronton keresztül, ami viszont a frontot is gyorsabb mozgásra készteti). Az ennek során megvalósuló gázkiszorítás teljessége és sebessége még jobban fokozható a rétegnyomás csökkenésével (előnyösen folyamatos csökkenésével) a gázt és szénhidrogéneket tartalmazó zónában.

A gázcsapdát tartalmazó fluidumtartalmú rétegekből való gázkitermelésre szolgáló, találmány szerinti eljárás a legeredményesebben olyan vízvezető rétegekből történő gázkitermelésre alkalmazható, amelyekben a gáz oldott, diszpergált vagy lencse alakban felszabadult formában található.

Különösen hatékonyan használható fel a találmánynak az a foganatosítási módja, amelynek során a rétegfolyadékot visszaszivattyúzzuk azon rétegeknél, amelyekre kis szivárgási-tárolási tulajdonságok jellemzők.

A hatáskifejtés által elért eredmény abban is megnyilvánul, hogy az egyszerűen csak elárasztást alkalmazó eljárással összehasonlítva nagy mennyiségű gáz termelhető ki nagyobb középnyomás mellett is és lényegesen nagyobb a kitermelhető mennyiség, mint az elárasztást nem alkalmazó eljárások esetén. Ily módon a gázcsapdának a visszaszivattyúzás során gázzal való megtöltése és a hullámokkal való hatáskifejtés folyamata hatékonyabban megy végbe, ami lehetővé teszi, hogy a gázkitermelést növeljük és lényegesen csökkentsük a réteg fennmaradó gázzal való telítettségét.

A találmány szerinti eljárás azonos mértékben használható fel a tengerben lévő lelőhelyeken is.

Claims (24)

1. Eljárás gázkitermelésre fluidumtartalmú rétegekből, amelyek legalább egy gázcsapdát tartalmaznak, aminek során közvetlenül a rétegben vagy a réteggel kapcsolatban lévő közegben rezgésforrás segítségével keltett rugalmas hullámokkal a rétegre hatást fejtünk ki és a gázt a gázcsapdából kivezetjük, azzal jellemezve, hogy a hatáskifejtés során a rezgésforrás frekvenciáját egy minimális értékről egy maximális értékre, és fordítva, 0,1 Hz és 350 Hz közötti frekvenciatartományban változtatjuk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rétegben vagy annak egy részében uralkodó nyomást járulékosan csökkentjük.

3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy rezgésforrásként harmonikus hullámforrást alkalmazunk.

4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rezgésfonás frekvenciájának egy minimális értékről egy maximális értékre és viszont, egy maximális értékről egy minimális értékre való változtatását, előnyösen 1 Hz és 30 Hz közötti frekvenciatartományban hajtjuk végre.

5. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rezgésforrás frekvenciáját folytonos és/vagy nemfolytonos módon változtatjuk.

6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a frekvencia nem-folytonos módon történő változtatásával együtt a hullámok amplitúdóját növeljük.

7. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rezgésforrás frekvenciáját a harmonikus törvénynek megfelelően változtatjuk.

8. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább egy járulékos rezgésforrást alkalmazunk.

9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy járulékos rezgésforrásként harmonikus hullámokat keltő rezgésforrást alkalmazunk.

10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rezgésforrásokat azonos fázisban vagy fáziseltéréssel működtetjük.

11. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább két rezgésforrást egymással ellentétes frekvenciaváltoztatási üzemmódban működtetünk.

12. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy járulékos rezgésforrásként impulzus-rezgésforrást alkalmazunk.

13. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rétegre járulékosan impulzusokkal és/vagy hullámsorozatokkal fejtünk ki hatást.

14. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rétegre járulékosan impulzuscsomagokkal fejtünk ki hatást.

15. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az impulzusokkal való hatáskifejtést a gázcsapda tartományában a rétegen áthaladó rugalmas hullám kisülésének félperiódusában végezzük.

HU 213 807 Β

16. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hullámokat a rétegben elhelyezett koncentrátorral ellátott hullámvezető segítségével továbbítjuk a rétegbe.

17. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hullámokkal történő legintenzívebb hatáskifejtést a nyomás csökkentésének kezdeti stádiumában hajtjuk végre, aminek során a nyomáscsökkenés legnagyobb ütemét biztosítjuk.

18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a gázcsapda tartományában a rétegben való nyomáscsökkentést addig hajtjuk végre, amíg a nyomás értéke a telítettségi nyomás értéke alá nem csökken.

19. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rétegben való nyomáscsökkentést a rétegfolyadéknak a rétegből való kiszivattyúzásával hajtjuk végre.

20. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a rétegfolyadék kiszivattyúzását periodikusan hajtjuk végre.

21. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rétegfolyadék kiszivattyúzását a gázcsapda körül a gázcsapda alsó határán túlnyúló mélységbe fürt fúrólyukakon keresztül hajtjuk végre.

22. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rétegfolyadékot az egyik rétegből a másikba szivattyúzzuk.

23. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rétegfolyadékot egy alsóbb rétegből egy, a gázcsapdát tartalmazó felsőbb rétegbe szivattyúzzuk.

24. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rétegfolyadékot a felszínre szállítjuk, hőtartalmát hasznosítjuk, majd a lehűlt folyadékot szabályozott mesterséges elárasztás végrehajtásával a rétegbe visszaszivattyúzzuk.