RU2438009C1 - Способ разработки газогидратных месторождений - Google Patents

Способ разработки газогидратных месторождений Download PDF

Info

Publication number
RU2438009C1
RU2438009C1 RU2010117812/03A RU2010117812A RU2438009C1 RU 2438009 C1 RU2438009 C1 RU 2438009C1 RU 2010117812/03 A RU2010117812/03 A RU 2010117812/03A RU 2010117812 A RU2010117812 A RU 2010117812A RU 2438009 C1 RU2438009 C1 RU 2438009C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
well
water
reservoir
hydrates
Prior art date
Application number
RU2010117812/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Николаевич Дроздов (RU)
Александр Николаевич Дроздов
Зоя Алексеевна Васильева (RU)
Зоя Алексеевна Васильева
Георгий Георгиевич Булатов (RU)
Георгий Георгиевич Булатов
Диана Федоровна Сливкова (RU)
Диана Федоровна Сливкова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина
Priority to RU2010117812/03A priority Critical patent/RU2438009C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2438009C1 publication Critical patent/RU2438009C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0099Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области разработки газогидратных месторождений углеводородов. Обеспечивает создание способа разработки газогидратных месторождений, обеспечивающего увеличение отбора газа и продление срока безгидратной эксплуатации скважин за счет снижения водонасыщенности в зоне, расположенной ниже подошвы газогидратного пласта, и, как следствие, снижение вероятности самоконсервации гидратов. Сущность изобретения: способ заключается в том, что производят бурение скважины со вскрытием продуктивного пласта и нижележащего изолированного водоносного пласта. Затем осуществляют спуск в скважину насосно-компрессорных труб с погружной насосной установкой и производят отбор газожидкостной смеси на границе газоводяного контакта продуктивного пласта. Одновременно осуществляют сепарацию газожидкостной смеси в скважине. При этом добычу газа осуществляют по затрубному пространству, а жидкости с растворенным газом - по насосно-компрессорным трубам, которую с помощью вышеупомянутой погружной насосной установки закачивают в нижележащий водоносный пласт. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области разработки газогидратных месторождений углеводородов.
Известен способ разработки газогидратного месторождения, включающий бурение эксплуатационных скважин до уровня залегания подошвы газогидратного пласта, и последующую эксплуатацию газовых скважин на депрессии, позволяющий добывать газ без образования гидратов в стволе и призабойной зоне скважины, при этом поступление газа в ствол скважины обеспечивается за счет снижения пластового давления и, соответственно, начала процесса диссоциации гидратов (Богатыренко Р.С., Особенности разработки и эксплуатации газогидратных залежей на примере Мессояхского месторождения, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, МИНХ и ГП им. И.М.Губкина).
К недостаткам способа следует отнести неизбежное снижение температуры на забое скважины вследствие как диссоциации гидратов, происходящей с поглощением большого количества тепла, так и процесса дросселирования газа в призабойной зоне пласта, дополнительно приводящего к снижению температуры. Снижение температуры в призабойной зоне приводит к началу образования вторичных гидратов, при этом фронт вторичных гидратов начинает образовываться от забоя скважины. Оба указанных фактора приводят к постепенному снижению дебита газовой скважины вплоть до прекращения добычи газа из скважины. Одновременно с сокращением добычи газа растет водонасыщенность пласта в призабойной зоне за счет диссоциации гидратов и увеличения количества свободной воды.
Также известен способ добычи газа из твердых газогидратов, основанный на создании неравновесных термобарических условий путем снижения давления и подвода тепла, при этом теплоотвод осуществляется введением в зону залегания твердых газовых гидратов через скважину твердого сорбента, способного поглощать пары воды или жидкую воду с удельным тепловыделением, большим теплоты диссоциации твердых газовых гидратов, с последующим выносом сорбента потоками образующегося газа и регенерацией сорбента (RU 2159323).
Недостатком известного способа является проблема удаления твердого сорбента с забоя скважины, т.к. дебиты газовых скважин газогидратных месторождений незначительны и не обеспечивают вынос твердых частиц сорбента на поверхность. Применение компрессора для подачи сухого, очищенного метана на забой скважины для удаления сорбента делает этот способ экономически нерентабельным по следующим причинам - часть добываемого газа консервируется для циркуляции в скважине и удаления сорбента, а часть газа сжигается для обеспечения регенерации сорбента. В результате снижается общий объем добываемого газа и значительно увеличивается количество оборудования, размещаемого на каждой эксплуатационной скважине.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату является способ разработки газогидратной залежи, заключающийся в том, что производят бурение скважины со вскрытием продуктивного пласта, осуществляют спуск в скважину насосно-компрессорных труб с погружной насосной установкой, затем производят нагнетание в скважину теплоносителя и отбор газожидкостной смеси с подъемом ее на поверхность и с последующей сепарацией (WO 2007/072172).
Недостатками указанного решения являются большие энергетические затраты на нагрев теплоносителя и необходимость подъема пластовой воды на устье. Поскольку практически все газогидратные месторождения расположены в зоне многолетнемерзлых пород либо в шельфовой части морей и океанов, т.е. в зонах в низкой температурой, разделение газа и жидкости в скважине и последующая подача жидкости на поверхность связана с необходимостью обеспечения ее фазового состояния и принятием мер для предотвращения ее замерзания.
При этом неравновесные термобарические условия создаются исключительно за счет нагнетания в скважину теплоносителя, закачка которого приводит к смещению условия равновесия, при этом уменьшения водонасыщенности в призабойной зоне не происходит, так как теплоноситель нагнетается постоянно. Указанное приводит к снижению отбора газа.
Задачей изобретения является создание способа разработки газогидратных месторождений, обеспечивающего увеличение отбора газа и продление срока безгидратной эксплуатации скважин за счет снижения водонасыщенности в зоне, расположенной ниже подошвы газогидратного пласта, и, как следствие, снижение вероятности самоконсервации гидратов, а также сокращение энергозатрат за счет исключения подъема пластовой воды на поверхность и использования теплононосителя.
Поставленная задача достигается тем, что в способе разработки газогидратной залежи производят бурение скважины со вскрытием продуктивного пласта и нижележащего изолированного водоносного пласта, затем осуществляют спуск в скважину насосно-компрессорных труб с погружной насосной установкой и производят отбор газожидкостной смеси на границе газоводяного контакта продуктивного пласта с одновременной сепарацией газожидкостной смеси в скважине, причем добычу газа осуществляют по затрубному пространству скважины, а жидкости с растворенным газом - по насосно-компрессорным трубам, которую с помощью вышеупомянутой погружной насосной установки закачивают в нижележащий изолированный водоносный пласт.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема установки для реализации предлагаемого способа.
Способ осуществляют следующим образом.
Производят бурение скважины 1 со вскрытием нижележащего изолированного водоносного пласта 2.
В пробуренной скважине 1 осуществляют перфорацию 3 в зоне водоносного пласта 2 и в зоне контакта газ-вода 4 продуктивного пласта 5. На насосно-компрессорных трубах 6 опускают насосную установку 7 с погружным электродвигателем 8 ниже динамического уровня 9. Устанавливают пакер 10 между продуктивным пластом 5 и изолированным водоносным пластом 2. Связь погружного электродвигателя 8 со станцией управления 11 осуществляют с помощью внутрискважинного кабеля 12 и поверхностного кабеля 13. Управление работой погружного электродвигателя 8 осуществляют с помощью трансформатора 14 и частотного преобразователя 15.
Посредством насосной установки 7 производят отбор газожидкостной смеси. В результате отбора газожидкостной смеси пластовое давление в газогидратном пласте 5 снижается. Начинается процесс диссоциации гидрата и поступления газа в газонасыщенную часть пласта. Одновременно, в результате отбора воды, происходит снижение водонасыщенности в зоне, расположенной ниже подошвы газогидратного пласта 5. С изменением газонасыщенности меняются также фазовые проницаемости для газа и воды. Фазовая проницаемость для газа увеличивается с ростом газонасыщенности, что обеспечивает поступление газа в скважину.
Разделение газожидкостной смеси происходит в скважине 1 и осуществляется посредством газосепаратора, входящего в состав погружной насосной установки 7. Далее газ по затрубью скважины поступает на поверхность в шлейф 16 и далее на установку подготовки газа и к потребителю, а воду после разделения газожидкостной смеси с помощью погружной насосной установки 7 закачивают в нижележащий изолированный водоносный пласт 2.
Таким образом, в предлагаемом способе обеспечивается создание неравновесных термобарических условий за счет снижения давления на забое скважины в процессе отбора газожидкостной смеси с помощью насосной установки 7.
Вероятность самоконсервации гидратов при реализации способа значительно снижается, т.к. уменьшается количество воды, участвующей в процессе вторичного гидратообразования. Не происходит и снижения температуры газа на забое эксплуатационной скважины, поскольку добывается газожидкостная смесь, а не чистый газ и дроссель-эффект не проявляется.
Ниже приведен пример конкретной реализации предлагаемого способа.
Пример представлен для случая эксплуатации скважин Мессояхского газогидратного месторождения. Определим равновесные термобарические условия существования гидратов Мессояхского месторождения. Состав газа Мессояхского месторождения в основном представлен метаном ((98-99 об.%). Поэтому для дальнейших расчетов можно принять, что условия диссоциации гидратов Мессояхского месторождения соответствуют условиям диссоциации чистого метана и составляют при пластовой температуре 10,5°С величину 6,8 МПа. Следовательно, при давлении ниже 6,8 МПа происходит диссоциация существующих гидратов.
Начальное пластовое давление и температура Мессояхского месторождения составляют соответственно 7,5 МПа и 10,5°С. Для начала диссоциации гидратов нужно снизить давление в подошве газогидратной области месторождения на величину 0,7 МПа.
Фильтрационно-емкостные свойства пласта следующие - проницаемость k=93,1 мД; пористость m=25%. Принимая, что в водоносной части пласта фильтрационно-емкостные параметры остаются теми же, можно рассчитать отбор пластовой воды, при котором начнется снижение давления в области пласта, расположенной ниже газогидратов.
В соответствии с предлагаемой технологией осуществляют бурение скважины 1 со вскрытием нижележащего изолированного водоносного пласта 2. Эксплуатационные скважины Мессояхского месторождения имеют следующую конструкцию:
- Кондуктор ⌀ 219 мм - до глубины 450,0-500,0 м;
- Эксплуатационная колонна ⌀ 146 мм - до глубины 870,0-900,0 м, т.е. практически до забоя;
- Лифтовая колонна - НКТ d=73 мм.
Газоводяной контакт 4 устанавливается по данным геозифизических исследований. На расстоянии 10 метров ниже газоводяного контакта производится перфорация 3 и устанавливается насосная установка 7 с погружным электродвигателем 8. Наиболее подходящий типоразмер установки погружного центробежного насоса для рассматриваемого примера - УЭЦН5А-360-600.
Коэффициент продуктивности скважины при принятых допущениях составит - 50,18 т/(сут·МПа) (расчет производился для следующих условий - плотность пластовой воды - 1043 кг/м3; толщина пласта 10 м; радиус контура питания - 300 м; приведенный радиус скважины - 0,2 м; вязкость пластовой воды - 1,08 мПа·с). Дебит пластовой жидкости, рассчитанный по формуле Дюпюи, составляет 351,26 т/сутки.
Диаметр НКТ эксплуатационных скважин способен обеспечить рассчитанный дебит по жидкости.
Пакер 10 устанавливают между продуктивным пластом 5 и изолированным водоносным пластом 2. При закачке пластовой жидкости в пласт осуществляют следующую компоновку подземного оборудования: эксплуатационный пакер типа 2 ПД-ЯГ-118-500 с наружным диаметром 118 мм, для скважин с эксплуатационнной колонной диаметром 139.7 мм - пакер типа АПД-ЯГ-112-500.
Связь погружного электродвигателя 8 со станцией управления 11 осуществляют с помощью внутрискважинного кабеля 12 и поверхностного кабеля 13. Управление работой погружного электродвигателя осуществляют с помощью трансформатора 14 и частотного преобразователя 15.
В результате работы насоса и отбора газожидкостной смеси пластовое давление в подошве газогидратного пласта 5 снижается.
Распределение давления в области дренирования определим для случая плоскорадиальной фильтрации при забойном давлении 5,0 МПа и пластовом давлении 7,5 МПа; радиус контура питания - 300 метров, приведенный радиус скважины - 0,2 м.
Результаты расчетов приведены в таблице.
Расстояние r, м 1 5 10 15 20 25 35 50 150 300
Давление на расстоянии r, МПа 5,55 6,1 6,34 6,48 6,58 6,65 6,77 6,89 7,26 7,50
Результаты расчетов показывают, что пластовое давление в области дренирования на расстоянии до 50 метров ниже давления начала диссоциации гидратов.
Одновременно, в результате отбора воды, происходит снижение водонасыщенности в зоне, расположенной ниже подошвы газогидратного пласта.
Разделение газожидкостной смеси происходит в скважине 1. Далее газ по затрубью поступает на поверхность в шлейф 16, где производят его подготовку, а вода закачивается в нижележащий водоносный пласт 2.
При диссоциации гидратов образуется 160 м3 газа и 1 м3 воды. Для рассматриваемой конструкции скважины при поступлении воды динамический уровень изменяется на 59 метров на каждый кубометр поступившей в скважину воды. При достижении водой определенного уровня происходит самозадавливание скважин пластовой водой и выбытие скважин из эксплуатации. Производительность выбранного насоса позволяет постоянно удалять воду из скважины и поддерживать давление в призабойной зоне пласта, обеспечивающего диссоциацию гидратов. При этих условиях поступление газа в скважину будет происходить постоянно без риска образования вторичных гидратов до величины газонасыщенности в пласте 5-10%, когда фазовая проницаемость для газа будет равна нулю. Общий отбор газа из газогидратного пласта составит при этом 90-95%.
При использовании известной технологии при разработке Мессояхского газогидратного месторождения коэффициент извлечения газа составил лишь 60%, после чего месторождение из-за обводнения скважин было переведено в режим консервации.

Claims (1)

  1. Способ разработки газогидратной залежи, заключающийся в том, что производят бурение скважины со вскрытием продуктивного пласта и нижележащего изолированного водоносного пласта, затем осуществляют спуск в скважину насосно-компрессорных труб с погружной насосной установкой и производят отбор газожидкостной смеси на границе газоводяного контакта продуктивного пласта с одновременной сепарацией газожидкостной смеси в скважине, причем добычу газа осуществляют по затрубному пространству, а жидкости с растворенным газом по насосно-компрессорным трубам, которую с помощью вышеупомянутой погружной насосной установки закачивают в нижележащий водоносный пласт.
RU2010117812/03A 2010-05-04 2010-05-04 Способ разработки газогидратных месторождений RU2438009C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117812/03A RU2438009C1 (ru) 2010-05-04 2010-05-04 Способ разработки газогидратных месторождений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117812/03A RU2438009C1 (ru) 2010-05-04 2010-05-04 Способ разработки газогидратных месторождений

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2438009C1 true RU2438009C1 (ru) 2011-12-27

Family

ID=45782893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010117812/03A RU2438009C1 (ru) 2010-05-04 2010-05-04 Способ разработки газогидратных месторождений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2438009C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2602621C1 (ru) * 2015-10-07 2016-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Способ разработки газогидратных месторождений
CN108169050A (zh) * 2017-12-28 2018-06-15 黑龙江科技大学 一种瓦斯水合物饱和度监测装置
RU2665930C1 (ru) * 2015-02-16 2018-09-05 Осман Зюхтю ГЁКСЕЛЬ Система и способ добычи газа из газогидратных формаций
RU2708771C1 (ru) * 2018-12-03 2019-12-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ депрессионной добычи газа из гидратов
RU2819884C1 (ru) * 2023-08-10 2024-05-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ добычи конвенционального и гидратного газа многопластового месторождения и устройство для его осуществления

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2665930C1 (ru) * 2015-02-16 2018-09-05 Осман Зюхтю ГЁКСЕЛЬ Система и способ добычи газа из газогидратных формаций
RU2602621C1 (ru) * 2015-10-07 2016-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Способ разработки газогидратных месторождений
CN108169050A (zh) * 2017-12-28 2018-06-15 黑龙江科技大学 一种瓦斯水合物饱和度监测装置
CN108169050B (zh) * 2017-12-28 2020-04-07 黑龙江科技大学 一种瓦斯水合物饱和度监测装置
RU2708771C1 (ru) * 2018-12-03 2019-12-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ депрессионной добычи газа из гидратов
RU2819884C1 (ru) * 2023-08-10 2024-05-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ добычи конвенционального и гидратного газа многопластового месторождения и устройство для его осуществления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7530392B2 (en) Method and system for development of hydrocarbon bearing formations including depressurization of gas hydrates
CN103410488B (zh) 天然气水合物排水采气开采装置及其开采方法
CN108104776B (zh) 一种结合降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置
RU2736840C2 (ru) Установка для подводной добычи метана
US8925632B2 (en) In situ process to recover methane gas from hydrates
CN110644963A (zh) 一种基于多分支井开采水合物的方法
RU2417306C1 (ru) Способ разработки нефтяной залежи
RU2438009C1 (ru) Способ разработки газогидратных месторождений
RU2011117402A (ru) Способ добычи нефти и других пластовых жидкостей из коллектора (варианты)
RU2485291C1 (ru) Способ разработки продуктивного пласта с низкопроницаемым участком
CA2998423C (en) Pressurization of lean zones with ncg injection
RU2451165C1 (ru) Способ ограничения притока пластовых вод в добывающую скважину
US4359092A (en) Method and apparatus for natural gas and thermal energy production from aquifers
CN211448630U (zh) 一种降压和双管注入改性流体开采天然气水合物的装置
RU2519243C1 (ru) Способ разработки газонефтяных залежей с подошвенной водой
RU2317407C1 (ru) Способ эксплуатации скважины
RU2602621C1 (ru) Способ разработки газогидратных месторождений
RU2228433C2 (ru) Способ добычи нефти из обводняющихся скважин и устройство для его осуществления
RU2418942C1 (ru) Способ эксплуатации скважины
CN109915085B (zh) 一种基于气水平衡的天然气水合物开采方法
RU2545580C1 (ru) Способ разработки углеводородных месторождений
RU2469183C2 (ru) Способ разработки нефтяной залежи
CN109388771B (zh) 一种深层稠油泡沫油降粘吞吐井生产参数的计算方法
CN116658137B (zh) 一种含水层co₂封存与自流注水增产原油方法与系统
CN114135257B (zh) Co2驱注采耦合时率图版制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140505