RU2491420C2 - Method for production of natural gas from gas-hydrate pools and device for its realisation - Google Patents
Method for production of natural gas from gas-hydrate pools and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491420C2 RU2491420C2 RU2011148494/03A RU2011148494A RU2491420C2 RU 2491420 C2 RU2491420 C2 RU 2491420C2 RU 2011148494/03 A RU2011148494/03 A RU 2011148494/03A RU 2011148494 A RU2011148494 A RU 2011148494A RU 2491420 C2 RU2491420 C2 RU 2491420C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- water
- hydrate
- casing
- decomposition
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к газовой отрасли горнодобывающей промышленности и может быть использовано для добычи газа из месторождений газовых гидратов (газогидратов), залегающих под морским дном или на суше под покровной толщей вышележащих отложений горных пород.The present invention relates to the gas industry of the mining industry and can be used for gas extraction from gas hydrate (gas hydrate) deposits lying under the seabed or on land under a cover layer of overlying rock deposits.
При значительных объемах открытых к настоящему времени газогидратных месторождений началу промышленной добычи природного газа из газовых гидратов препятствуют отсутствие экономичного способа - технологии добычи газа из газогидратных месторождений и отсутствие положительного производственного опыта такой добычи. Создавшаяся ситуация свидетельствует об актуальности разработки нового, нетрадиционного способа добычи газа из газогидратных месторождений, залегающих под морским дном или на суше (напр. Dittrick P. New look at gas hydrates. - Oil and Gas Journal, Oct. 23,2006, p.17, Watkins E. Japan exploring methane hydrate. - Oil and Gas Journal, Oct. 16, 2006, p.26).With significant volumes of gas hydrate deposits discovered to date, the start of industrial production of natural gas from gas hydrates is hindered by the lack of an economical method - the technology of gas production from gas hydrate deposits and the lack of positive production experience of such production. The current situation demonstrates the relevance of developing a new, unconventional method of gas production from gas hydrate deposits lying under the seabed or on land (e.g. Dittrick P. New look at gas hydrates. - Oil and Gas Journal, Oct. 23,2006, p.17 Watkins E. Japan exploring methane hydrate. - Oil and Gas Journal, Oct. 16, 2006, p. 26).
Известен способ разработки газогидратных залежей сооружением горизонтальной скважины и добычей через нее природного газа путем разложения газовых гидратов теплоносителем - паром, нагнетаемым в газогидратную залежь через одну из вертикальных скважин, соединенных между собой горизонтальным участком, и отбора выделяющегося газа по другой скважине (Патент RU №2180387 от 10.04.2001). Недостатками данного способа являются:There is a method of developing gas hydrate deposits by constructing a horizontal well and extracting natural gas through it by decomposing gas hydrates with a coolant — steam injected into the gas hydrate reservoir through one of the vertical wells interconnected by a horizontal section and selecting evolved gas from another well (Patent RU No. 2180387 from 04/10/2001). The disadvantages of this method are:
- применение сложных по конструкции вертикально-горизонтальных скважин, стоимость сооружения которых в среднем втрое выше, чем традиционных вертикальных скважин для добычи газа;- the use of vertically horizontal wells of complex construction, the cost of construction of which is on average three times higher than traditional vertical wells for gas production;
- невысокая производительность этого способа, из-за малого объема обрабатываемой залежи, зависящего от ограниченного сечения горизонтальной скважины;- low productivity of this method, due to the small volume of the processed deposits, depending on the limited cross section of the horizontal well;
- очень высокие энергозатраты, а отсюда экономические, технические и экологические проблемы при создании требуемых, весьма больших количеств пара, особенно в отдаленных, неосвоенных местах.- very high energy costs, and hence the economic, technical and environmental problems in creating the required, very large quantities of steam, especially in remote, undeveloped places.
Известен также способ термической разработки месторождений твердых углеводородов, предложенный в патенте RU №2231635 от 15.12.2002 г.There is also known a method of thermal development of solid hydrocarbon deposits, proposed in patent RU No. 2231635 from 12/15/2002
Согласно этому изобретению из горизонтального участка вертикально-горизонтальной скважины бурят по кровле газогидратной залежи ряд параллельных нагревательно-газоотводящих горизонтальных стволов. Из расположенного ниже второго горизонтального участка той же скважины бурят другую систему горизонтальных, параллельных, нагревающих стволов, каждый из которых соединен с вышележащим горизонтальным стволом наклонно - вертикальными участками. Подземный насос закачивает воду в горизонтальные стволы, проходящие по залежи термальных вод, в которых вода нагревается и затем она закачивается в первую (верхнюю) систему горизонтальных стволов этой скважины, расположенных в кровле газогидратной залежи. Разлагая нагревом газовые гидраты, вода выдавливает в исходную скважину образующуюся в результате разложения газовых гидратов водогазовую эмульсию - смесь воды с пузырьками газа. Эту водогазовую эмульсию направляют для разделения в заранее созданный, встроенный в скважину подземный сепаратор. Добытый газ поступает на подготовку для транспортировки к потребителю.According to this invention, a series of parallel heating and gas venting horizontal shafts are drilled from the horizontal section of a vertically horizontal well along the roof of a gas hydrate deposit. From the second horizontal section of the same well below the second well, another system of horizontal, parallel, heating shafts is drilled, each of which is connected to the overlying horizontal well by oblique - vertical sections. An underground pump pumps water into horizontal shafts passing through a thermal water pool in which water is heated and then pumped into the first (upper) horizontal wellbore system of this well located in the roof of a gas hydrate deposit. By decomposing gas hydrates by heating, water squeezes out a water-gas emulsion — a mixture of water with gas bubbles — formed as a result of decomposition of gas hydrates. This water-gas emulsion is sent for separation to a previously created, underground borehole separator. The produced gas is supplied for preparation for transportation to the consumer.
Недостатками рассмотренного способа являются:The disadvantages of the considered method are:
- крайне высокая сложность конструкции скважины, делающая ее по сумме технических и экономических параметров практически не реализуемой;- the extremely high complexity of the design of the well, making it practically impossible to realize by the sum of technical and economic parameters;
- зависимость от наличия в районе разрабатываемой залежи горячих термальных вод;- Dependence on the presence of hot thermal waters in the area of the developed deposit;
- трудности управления процессом разложения газогидратов;- difficulties in controlling the process of decomposition of gas hydrates;
- необходимость применения подземного нагнетательного скважинного насоса, устанавливаемого в вертикально - горизонтальной скважине и создания встроенного в скважину подземного сепаратора.- the need to use an underground injection well pump installed in a vertically horizontal well and to create an underground separator built into the well.
Эти особенности рассматриваемого способа, делают его нетехнологичным и экономически несостоятельным (даже при использовании естественного тепла подземных термальных вод). Кроме того, при этом способе существует зависимость от наличия в районе залежи горячих термальных вод.These features of the considered method make it non-technological and economically insolvent (even when using the natural heat of underground thermal waters). In addition, with this method, there is a dependence on the presence of hot thermal waters in the area of the deposit.
Известны также агрегаты для разработки газогидратных залежей по патентам RU №2027002 от 16.05.1991, №2029089 от 20.05.1991, №2029856 от 31.05.1991, которые аналогичны по сути, и отличаются в деталях.Units are also known for the development of gas hydrate deposits according to patents RU No. 2027002 dated 05.16.1991, No. 2029089 dated 05/20/1991, No. 2029856 dated 05/31/1991, which are essentially similar and differ in details.
Согласно патенту RU №2027002, газогидратную залежь, залегающую между дном акватории и кровлей подстилающих горных пород, разрабатывают через скважину, пробуренную от поверхности дна до упомянутой кровли. Разработка проходит путем нагрева залежи водой, самотеком поступающей из акватории по специальному патрубку, соединяющему наружную поверхность опускаемой с поверхности воды с плавсредства тройной системы соосных подвесных колонн с центральной колонной в центральную колонну, и далее в забойный снаряд, опущенный вплотную к стенкам скважины в гидратную залежь. Эта вода через систему каналов в снаряде вводится тангенциально в цилиндрическую полость, прилегающую к наружной стенке снаряда, и через нее отдает избыток тепла гидратам, которые разлагаются на газ и воду. За счет разложения гидратов происходит охлаждение приповерхностного слоя под дном акватории, где образуется непроницаемая перемычка, из-под которой газ по системе отверстий в снаряде поступает в межтрубья наружной и промежуточной колонн и газлифтом выдает на поверхность остывшую воду акватории из цилиндрической камеры по межтрубью промежуточной колонны, а образовавшуюся от разложения гидратов воду - по межтрубью наружной колонны.According to patent RU No. 2027002, a gas hydrate deposit lying between the bottom of the water area and the roof of the underlying rocks is developed through a well drilled from the bottom surface to the said roof. The development takes place by heating the reservoir with water, which flows by gravity from the water area through a special pipe connecting the outer surface of the triple system of coaxial suspended columns to the central column, which is lowered from the water surface, to the central column, and then to the bottom hole, which is lowered close to the walls of the well into the hydrated reservoir . This water through the channel system in the projectile is introduced tangentially into the cylindrical cavity adjacent to the outer wall of the projectile, and through it gives off excess heat to hydrates, which decompose into gas and water. Due to the decomposition of hydrates, the surface layer is cooled under the bottom of the water area, where an impermeable bridge is formed, from which gas through a system of holes in the projectile enters the annulus of the outer and intermediate columns and with a gas lift delivers cooled water to the surface from the cylindrical chamber through the annulus of the intermediate column and the water formed from the decomposition of hydrates - along the annulus of the outer column.
Рассмотренное техническое решение неработоспособно по следующим причинам:The considered technical solution is inoperative for the following reasons:
1) Естественная циркуляция теплоносителя (воды) в предлагаемом устройстве (необходимая для начала процесса) невозможна, поскольку гидраты начнут разлагаться и создавать эффект газлифта только после ее начала, а движущая разность температур воды в центральной колонне и обеих межтрубьях вначале отсутствует;1) The natural circulation of the coolant (water) in the proposed device (necessary to start the process) is impossible, since hydrates will begin to decompose and create the effect of gas lift only after it begins, and the driving temperature difference of the water in the central column and both annular tubes is initially absent;
2) Охлаждение оставшихся гидратов за счет частичного их разложения недостаточно для их проморозки и создания непроницаемой перемычки. Это тем более нереально, поскольку необходимая перемычка удалена от зоны разложения. В то же время, теплопередача от воды в цилиндрической полости по металлу трубы забойного снаряда немедленно приведет к оттаиванию и разложению гидратов на контакте со снарядом и неизбежной потере герметичности этого контакта, по которому выделившийся газ сразу же начнет уходить в воду акватории (по каналу наименьшего гидравлического сопротивления по сравнению с отверстиями в колонне и межтрубьям), замещаясь встречным нисходящим потоком воды из акватории, в результате чего самопроизвольное возникновение газлифта в межтрубьях недостижимо, а добытый газ будет безвозвратно утрачен в толще воды акватории.2) The cooling of the remaining hydrates due to their partial decomposition is not enough to freeze them and create an impermeable bridge. This is all the more unrealistic, since the necessary jumper is removed from the decomposition zone. At the same time, heat transfer from water in a cylindrical cavity through the metal of the bottomhole projectile pipe will immediately lead to thawing and decomposition of hydrates in contact with the projectile and the inevitable loss of tightness of this contact, through which the gas released immediately begins to go into the water of the water area (through the channel of the smallest hydraulic resistance compared to the openings in the column and the annulus), being replaced by the oncoming downward flow of water from the water area, as a result of which the spontaneous occurrence of a gas lift in the annulus is unattainable mo, and the produced gas is irretrievably lost in the water area of the water column.
3) Даже если допустить работоспособность предлагаемого устройства, эффективность его неприемлемо мала, поскольку гидрат разлагается только за счет теплопроводности гидрата или водоносных пористых грунтов вблизи стенок цилиндрической камеры, тепловой поток которой прогрессивно уменьшается по мере радиального удаления границы разложения гидратов от стенок камеры.3) Even if we assume the operability of the proposed device, its efficiency is unacceptably low, since the hydrate decomposes only due to the thermal conductivity of the hydrate or aquiferous porous soils near the walls of the cylindrical chamber, the heat flux of which progressively decreases as the hydrate decomposition boundary is radially removed from the chamber walls.
4) Поскольку гидраты в донных отложениях занимают поровое пространство, то образующиеся после разложения гидратов рыхлые грунты немедленно заполнят все каналы и полости забойного снаряда, доступные для поступления их с водой.4) Since hydrates in the bottom sediments occupy the pore space, the loose soils formed after the hydrates decomposition immediately fill all the channels and cavities of the bottomhole shell, which are accessible for water.
5) Предлагаемая конструкция сложна в изготовлении и монтаже и не сочетается с принятой технологией бурения газодобывающих скважин. Погружение в скважину забойного снаряда впритык со стенками скважины без цементажа и стыковку подвесных колонн с плавсредства с установленным в скважине на дне акватории забойным снарядом, (судя по Фиг.1 рассматриваемого патента), надо провести с погрешностью в доли миллиметра, обеспечив при этом абсолютную герметичность стыковочных узлов трех колонн со снарядом. Провести такую операцию на морском дне (на глубине в сотни метров) существующими в настоящее время техническими средствами практически невозможно.5) The proposed design is difficult to manufacture and install and cannot be combined with the accepted technology for drilling gas wells. Immersion in the well of the bottom hole end-to-end with the walls of the well without cementing and docking the suspension columns from the watercraft with the bottom hole installed in the well at the bottom of the water area (judging by Figure 1 of the patent under consideration), it is necessary to carry out with an error of a fraction of a millimeter, while ensuring absolute tightness docking nodes of three columns with a shell. It is almost impossible to carry out such an operation on the seabed (at a depth of hundreds of meters) with the existing technical equipment.
Главным отличием технического решения, изложенного в патенте RU №2029089 по сравнению с патентом RU №2027002 является нагрев обсадной колонны токами Фуко (электромагнитной индукции) с помощью системы постоянных магнитов, закрепленных на внутренней подвесной колонне в забойном снаряде, повороты которой наводят токи в наружной колонне торцами скользящих по ней магнитов, в результате чего колонна нагревается и разлагает гидраты на контакте с нею.The main difference of the technical solution set forth in RU patent No. 2029089 compared to RU patent No. 2027002 is the heating of the casing string by Foucault currents (electromagnetic induction) using a system of permanent magnets mounted on an internal suspension string in the bottom hole, rotations of which induce currents in the outer string the ends of the magnets sliding over it, as a result of which the column heats up and decomposes the hydrates in contact with it.
Слабость электрических токов в стальной колонне при таких поворотах очевидно не позволяет достигнуть экономичного и эффективного разложения газогидратов, и это служит дополнительным недостатком устройства при сохранении недостатков технического решения, перечисленных выше.The weakness of the electric currents in the steel column during such turns obviously does not allow achieving economical and efficient decomposition of gas hydrates, and this serves as an additional disadvantage of the device while maintaining the disadvantages of the technical solution listed above.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является агрегат, предложенный в патенте RU №2029856, главное отличие которого от предложенного в патенте RU №2029089 заключается в том, что он усовершенствован путем ликвидации промежуточной подвесной колонны за счет объединения газлифтных потоков обратного потока воды-теплоносителя и воды, образовавшейся в результате разложения гидратов. Однако все недостатки, перечисленные по отношению к патенту RU №2027002, присущи и этому техническому решению по существу, вследствие чего применить его па практике для промышленной добычи газа из газогидратных залежей под дном акватории невозможно.Closest to the claimed technical solution is the unit proposed in patent RU No. 2029856, the main difference between which and that proposed in patent RU No. 2029089 is that it is improved by eliminating the intermediate suspension column by combining gas lift flows of the return flow of heat-carrier water and water formed as a result of decomposition of hydrates. However, all the disadvantages listed in relation to patent RU No. 2027002 are inherent in this technical solution in essence, as a result of which it is impossible to apply it in practice for the industrial production of gas from gas hydrate deposits under the bottom of the water area.
Таким образом, агрегаты, предложенные в патентах RU №2027002 и RU №2029089, могут быть приняты в качестве аналогов заявляемого изобретения, а агрегат, предложенный в патенте RU №2029856, учитывая, что в описании его работы в динамике фактически описан способ добычи газа тепловым разложением газогидратов, может быть принят в качестве прототипа.Thus, the units proposed in patents RU No. 2027002 and RU No. 2029089 can be accepted as analogues of the claimed invention, and the unit proposed in patent RU No. 2029856, given that the description of its operation in dynamics actually describes a method of gas production by heat decomposition of gas hydrates, can be adopted as a prototype.
Общим недостатком всех рассмотренных выше аналогов предлагаемого изобретения является использование исключительно термического разложения гидратов путем или внешнего нагрева, или закачек теплоносителя в массив газогидратов. Причем последнее (закачка теплоносителя и прокачка его через газогидратпый массив) на самом деле трудно осуществимо в виду практически полной непроницаемости газовых гидратов в их естественном залегании (как аналогов льда) для воды и газов.A common drawback of all of the above analogues of the present invention is the use of exclusively thermal decomposition of hydrates by either external heating or by pumping a coolant into the gas hydrate array. Moreover, the latter (pumping the coolant and pumping it through the gas hydrate array) is actually difficult in view of the almost complete impermeability of gas hydrates in their natural occurrence (like ice analogues) for water and gases.
Целью предлагаемого изобретения является создание технологичного, имеющего относительно малые трудозатраты, способа и устройства для добычи газа из газогидратных залежей, находящихся под морском дном или на суше, при максимально возможном приближении к традиционной, классической схеме добычи газа из обычных газовых скважин.The aim of the invention is to provide a technologically advanced, relatively low-labor, method and device for gas production from gas hydrate deposits located under the seabed or on land, as close as possible to the traditional, classical scheme of gas production from conventional gas wells.
Эти особенности достигаются созданием условий для интенсивного и управляемого разложения залегающих под морским дном или на суше газовых гидратов.These features are achieved by creating conditions for intensive and controlled decomposition of gas hydrates lying under the seabed or on land.
В предлагаемых способе и устройстве на газовые гидраты производится комбинированное воздействие нагревом теплоносителя, а также автоматически возникающим снижением воздействующего на пласт давления (депрессией). При этом достигается возможность управления и интенсификации скорости и объема разложения газовых гидратов.In the proposed method and device for gas hydrates, a combined effect is made by heating the coolant, as well as automatically reducing the pressure acting on the formation (depression). At the same time, the ability to control and intensify the rate and volume of decomposition of gas hydrates is achieved.
Предлагаемая схема добычи газа максимально приближена к традиционной, классической схеме добычи газа из обычных газовых скважин.The proposed gas production scheme is as close as possible to the traditional, classical scheme of gas production from conventional gas wells.
Поставленная цель достигается тем, что в центре выбранного для разработки приблизительно круглого в плане (при взгляде сверху) блока газогидратной залежи бурят (см. Фиг.1) эксплуатационную скважину (1), по возможности, до подошвы (5) залежи (7). Эту скважину обсаживают на полную глубину обсадной колонной труб, нижний участок которой в интервале высоты газогидратной залежи перфорируют. Снаружи обсадную колонну труб оборудуют в районе подошвы залежи гидрогеологическим противопесочным фильтром Ф (показан на Фиг.1 пунктиром).This goal is achieved by the fact that in the center of the gas hydrate reservoir block, which is approximately round in plan (viewed from above) (in Figure 1), a production well (1) is drilled (see figure 1), if possible, to the sole (5) of the reservoir (7). This well is cased to the full depth with a casing string, the lower section of which is perforated in the range of the height of the gas hydrate reservoir. Outside, the casing string of the pipes is equipped in the area of the bottom of the reservoir with a hydrogeological anti-sand filter F (shown in phantom in FIG. 1).
В обсадную колонну скважины (1) опускают до подошвы залежи подвесную теплоизолированную колонну труб (2), оборудованную в месте внедрения в залежь (на «забое») герметизирующей межтрубье обсадной и подвесной колонн заглушкой-«пакером» (3).A suspended heat-insulated pipe string (2) equipped in the place of introduction into the reservoir (at the bottom) of the casing and annular casing annulus with a “packer” plug (3) is lowered to the bottom of the well into the casing string of the well (1).
Трубопровод (16), отводящий газоводяную смесь из «устья» скважины (верхней, выходной части межтрубья обсадной и подвесной колонн) выводят в напорный сепаратор «газ-вода» высокого давления (13). В процессе добычи газа в этом напорном сепараторе (13) поддерживается избыточное давление, достаточное для поступления самотеком к «забою» отделяемой в сепараторе воды по трубопроводам (12), (17).The pipeline (16), which discharges the gas-water mixture from the "well" of the well (the upper, output part of the annular casing and suspension strings) is discharged into the high-pressure gas-water pressure separator (13). During gas production in this pressure separator (13), an excess pressure is maintained that is sufficient for gravity to flow to the “bottom” of the water separated in the separator through pipelines (12), (17).
Через газопламенный теплообменник-нагреватель воды (18) по подвесной колонне (2) эта вода (показана на Фиг.1 стрелками (4)), нагретая до температуры, превышающей естественную температуру разложения газовых гидратов, поступает в район подошвы (5) газогидратной залежи (7) и нагревом гидратов на подошве залежи и вдоль обсадной колонны разлагает их на газ и воду.Through a gas-flame heat exchanger-water heater (18) along a suspension column (2), this water (heated by arrows (4) in Fig. 1), heated to a temperature higher than the natural decomposition temperature of gas hydrates, enters the sole area (5) of the gas hydrate reservoir ( 7) and by heating the hydrates at the bottom of the reservoir and along the casing, decomposes them into gas and water.
Добытый природный газ в сепараторе отделяется от воды, а затем выпускается из верхней части сепаратора (13) через автоматический регулятор давления типа «до себя» (15). При этом некоторая часть этого добытого газа направляется на сжигание в теплообменнике (18) для нагрева нагнетаемой по трубопроводам (12) и (17) воды, а большая часть добытого газа отводится в систему очистки и обработки газа (14) для его подготовки к транспортированию до потребителя.The produced natural gas in the separator is separated from the water, and then is discharged from the upper part of the separator (13) through an automatic pressure regulator of the “to you” type (15). At the same time, some of this produced gas is sent to combustion in a heat exchanger (18) to heat the water pumped through pipelines (12) and (17), and most of the produced gas is diverted to the gas purification and processing system (14) to prepare it for transportation to consumer.
Закачивая нагретую воду в залежь (на глубину - до «башмака» обсадной колонны) и, одновременно, возбуждая режим «естественного» газлифта ведут управляемое разложение газогидратов в блоке разрабатываемой залежи, постепенно повышая температуру и/или расход оборотной воды, нагнетаемой по подвесной колонне.Pumping heated water into the reservoir (to a depth of up to the “shoe” of the casing string) and, simultaneously, initiating the “natural” gas lift mode, they conduct controlled decomposition of gas hydrates in the block of the developed reservoir, gradually increasing the temperature and / or flow rate of circulating water pumped through the suspension string.
Газоводяная смесь выводится на поверхность и подается в сепаратор «газ-вода» (13), где эта смесь разделяется на товарный природный газ и воду.The gas-water mixture is discharged to the surface and fed to the gas-water separator (13), where this mixture is separated into commercial natural gas and water.
Депрессия в толще газовых гидратов искусственно создается за счет создания эффекта пониженного противодавления газо-водяной смеси (при создании режима газлифта) исходному «естественному» давлению, действующему на газогидратную залежь. Это «естественное» давление в залежи определяется суммарным воздействием на залежь атмосферного давления, гидравлического давления расположенной над залежью толщи воды (19), и давления лежащих над залежью пластов породы.Depression in the thickness of gas hydrates is artificially created by creating the effect of reduced backpressure of the gas-water mixture (when creating the gas lift mode) to the initial "natural" pressure acting on the gas hydrate reservoir. This “natural” pressure in the reservoir is determined by the total effect of atmospheric pressure on the reservoir, the hydraulic pressure of the water column located above the reservoir (19), and the pressure of the rock formations lying above the reservoir.
Закачиваемая в залежь вода, имея более высокую температуру, чем вмещающие залежь горные породы, поднимается вверх и за счет конвекции и теплопроводности нагревает газовые гидраты, ускоряя этим их разложение в порах породы на воду и пузырьки газа, которые всплывают по воде вверх и за счет пониженного давления в межтрубье колонн втягиваются в газолифтный поток и усиливают его. Газонасыщенность этого потока при этом доходит (при нормальных условиях) до 500 м3 газа на 1 м3 воды, выдаваемой на поверхность. Фактический же объем пузырьков в потоке газоводяной эмульсии при реальных условиях эксплуатации (при существующих в залежи высоких давлениях) будет обратно пропорционален давлению в потоке эмульсии, т.е. на глубине 2000 м (при давлении 200 кгс/см2) он будет в 200 раз меньше. При приближении к «дневной» поверхности давление в водогазовой смеси может понижаться, будет усиливаться выделение газа в водогазовой смеси и увеличиваться объем газа относительно сопровождающего его объема воды.The water injected into the reservoir, having a higher temperature than the rocks enclosing the reservoir, rises up and, due to convection and thermal conductivity, heats the gas hydrates, accelerating their decomposition in the pores of the rock into water and gas bubbles that float up through the water and due to the reduced The pressure in the annulus of the columns is drawn into the gas lift stream and amplifies it. The gas saturation of this stream in this case reaches (under normal conditions) up to 500 m 3 of gas per 1 m 3 of water discharged to the surface. The actual volume of bubbles in the gas-water emulsion flow under real operating conditions (at high pressures existing in the reservoir) will be inversely proportional to the pressure in the emulsion flow, i.e. at a depth of 2000 m (at a pressure of 200 kgf / cm 2 ) it will be 200 times smaller. When approaching the "day" surface, the pressure in the water-gas mixture can decrease, gas evolution in the gas-gas mixture will increase and the volume of gas will increase relative to the volume of water accompanying it.
Тенденция к движению теплой воды вверх приводит в разрабатываемом блоке газогидратной залежи к более ускоренному разложению газовых гидратов в этом направлении (вверх) по сравнению со скоростью разложения газогидратов в горизонтальном направлении. Таким образом, формируется вытянутый вверх по вертикали эллиптический контур (8) зоны разложенных газогидратов.The tendency for warm water to move up leads to a more rapid decomposition of gas hydrates in this direction (up) in the gas hydrate pool being developed compared to the horizontal rate of decomposition of gas hydrates. Thus, an elliptical elongated contour (8) of the zone of decomposed gas hydrates is formed.
Газовые гидраты в порах грунта представляют собой по существу лед, в кристаллической решетке которого «защемлены» молекулы природного газа (метана). После разложения газогидратов в верхней части купола разгидраченных пород за счет их естественного самоуплотнения образуется слой свободной воды, служащий каналом (К) ускоренного (из-за малого гидравлического сопротивления) движения воды и пузырьков газа. Канал (К), идущий вдоль непроницаемой для воды и газа границы разложения газогидратов к обсадной колонне (1), обеспечивает ускоренный подвод теплой воды к зоне разложения газогидратов. Одновременно канал (К) обеспечивает передачу депрессии давления к этой зоне разложения газогидратов. Комбинированное воздействие указанных факторов (тепла и пониженного давления - депрессии) приводит к ускоренному разложению газогидратов в пределах отрабатываемого блока.Gas hydrates in the soil pores are essentially ice, in the crystal lattice of which molecules of natural gas (methane) are “trapped”. After decomposition of gas hydrates, a layer of free water forms in the upper part of the dome of hydrated rocks due to their natural self-compaction, which serves as a channel (K) for accelerated (due to low hydraulic resistance) movement of water and gas bubbles. Channel (K) running along the gas-hydrate decomposition boundary that is impermeable to water and gas to the casing string (1) provides an accelerated supply of warm water to the gas hydrate decomposition zone. At the same time, channel (K) ensures the transmission of pressure depression to this zone of decomposition of gas hydrates. The combined effect of these factors (heat and low pressure - depression) leads to accelerated decomposition of gas hydrates within the limits of the processed block.
На устье скважины выдаваемую газлифтом газоводяную смесь (эмульсию) разделяют в сепараторе (13) на газ, воду и твердый осадок. Этот осадок является экологически безвредным и его периодически через вентиль (11) сбрасывают. При морской добыче - сброс осуществляют в море. При добыче на суше сброс осуществляют в передвижные накопительные емкости для последующего захоронения осадка в установленном порядке.At the wellhead, the gas-water mixture (emulsion) emitted by the gas lift is separated in a separator (13) into gas, water and a solid precipitate. This sediment is environmentally friendly and is periodically discharged through valve (11). In offshore mining - discharge is carried out at sea. When mining on land, discharge is carried out into mobile storage tanks for subsequent burial of sludge in the prescribed manner.
Добычу газа регулируют комбинированным воздействием на массив газовых гидратов:Gas production is regulated by the combined effect on the array of gas hydrates:
- изменением (повышением) температуры закачиваемой в пласт воды или пароводяной смеси;- a change (increase) in the temperature of water or a steam-water mixture injected into the formation;
- изменением количества закачиваемой воды;- change in the amount of injected water;
- регулированием величины депрессии давления в отрабатываемом массиве газогидратов.- regulation of the magnitude of the pressure depression in the worked out mass of gas hydrates.
Широкие возможности для управления процессом разложения газогидратов и его оптимизации обеспечиваются как раздельным применением перечисленных воздействий, так и комбинированным одновременным их применением в любом сочетании.Ample opportunities for controlling the process of decomposition of gas hydrates and its optimization are ensured both by the separate application of these effects, and by their combined combined use in any combination.
Разработку блока заканчивают тогда, когда зона разложения газогидратов дойдет до кровли газогидратной залежи, что немедленно вызовет утечки газа на «дневную» поверхность помимо обсадной колонны, и одновременно прекращение газолифтного подъема газоводяной эмульсии по межтрубью обсадной и подвесной колонн. К этому времени следует подготовить для аналогичной разработки другие блоки газогидратной залежи, например, смежные с отработанным блоком.The development of the block is completed when the gas hydrate decomposition zone reaches the roof of the gas hydrate deposit, which will immediately cause gas leakage to the “day” surface in addition to the casing string, and at the same time, the gas-lift lifting of the gas-water emulsion along the casing and suspension casing annulus. By this time, other blocks of gas hydrate deposits should be prepared for a similar development, for example, adjacent to the spent block.
Существенные особенности и преимущества изобретения:Salient features and advantages of the invention:
1. В отличие от применяемых в настоящее время методик, использующих исключительно термическое разложение газовых гидратов, в настоящем изобретении кроме термического воздействия используется также эффект понижения исходного давления (депрессия) в разрабатываемой залежи газовых гидратов, что оказывает существенный положительный эффект - значительно ускоряет разложение отрабатываемых газогидратов. Причем эта величина понижения давления, может (на глубинах 1000-2000 м) достигать значительных величин, вплоть до нескольких десятков атмосфер (до нескольких МПа), что, при прочих равных условиях весьма заметно повысит интенсивность разложения газовых гидратов.1. In contrast to the currently used methods that use exclusively the thermal decomposition of gas hydrates, in addition to the thermal effect, the present invention also uses the effect of lowering the initial pressure (depression) in the gas hydrate deposit being developed, which has a significant positive effect — significantly accelerates the decomposition of the exhausted gas hydrates . Moreover, this value of pressure reduction can reach significant values (at depths of 1000-2000 m), up to several tens of atmospheres (up to several MPa), which, ceteris paribus, will significantly increase the rate of decomposition of gas hydrates.
2. По мере создания условий разложения газогидратов нижняя поверхность этого разрабатываемого газогидратного блока, начиная с его подошвы, будет постепенно принимать форму полусферы, со временем как бы «всплывающей» по массиву вверх. При этом, по аналогии с оттаиванием вечномерзлых грунтов, под этой сферической поверхностью создается слой воды. Эта вода (в отличие от случая ее движения в малопористой среде газогидратного льда) не встречает при своем движении в разгидраченных отложениях значительного гидравлического сопротивления. Поэтому вода движется вдоль поверхности еще не разложенного газового гидрата быстрее, ускоряя этим, во-первых, теплопередачу от закачиваемого теплоносителя к поверхности газового гидрата, во-вторых, обеспечивая лучшую передачу пониженного давления от межтрубья колонн - эта особенность также повышает интенсивность разложения газовых гидратов и ускоряет перенос газовых пузырьков к межтрубью обсадной и подвесной колонн.2. As the conditions for the decomposition of gas hydrates are created, the lower surface of this gas-hydrate block under development, starting from its bottom, will gradually take the form of a hemisphere, eventually “floating up” along the massif. In this case, by analogy with the thawing of permafrost soils, a layer of water is created under this spherical surface. This water (unlike the case of its movement in a low-porous medium of gas hydrate ice) does not encounter significant hydraulic resistance during its movement in hydrated sediments. Therefore, water moves along the surface of an undecomposed gas hydrate faster, accelerating, firstly, heat transfer from the pumped coolant to the surface of the gas hydrate, and secondly, providing better transmission of reduced pressure from the annulus of the columns - this feature also increases the rate of decomposition of gas hydrates and accelerates the transfer of gas bubbles to the annulus of the casing and suspension strings.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011148494/03A RU2491420C2 (en) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | Method for production of natural gas from gas-hydrate pools and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011148494/03A RU2491420C2 (en) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | Method for production of natural gas from gas-hydrate pools and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011148494A RU2011148494A (en) | 2013-06-10 |
| RU2491420C2 true RU2491420C2 (en) | 2013-08-27 |
Family
ID=48784365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011148494/03A RU2491420C2 (en) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | Method for production of natural gas from gas-hydrate pools and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2491420C2 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550164C1 (en) * | 2014-04-01 | 2015-05-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Extraction method of natural gas from gas hydrates and device for its implementation |
| CN105422055A (en) * | 2015-12-03 | 2016-03-23 | 中国石油大学(华东) | System and method for collaborative development of natural gas, water-soluble gas and natural gas hydrate |
| RU2602621C1 (en) * | 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" | Gas hydrate deposits development method |
| CN108005619A (en) * | 2017-04-09 | 2018-05-08 | 杭州云蜂工业设计有限公司 | A kind of seabed combustible ice crushing plant |
| CN108590594A (en) * | 2018-04-02 | 2018-09-28 | 齐鲁工业大学 | A kind of method and apparatus system to be tapped natural gas using sea surface warm water |
| CN109633754A (en) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 中国地质调查局油气资源调查中心 | A kind of analogy method of gas hydrates exploitation imitative experimental appliance |
| RU2691029C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "МГТУ") | Method for estimating the amount of near-surface gas in a gas trap |
| CN112112610A (en) * | 2019-06-19 | 2020-12-22 | 中国石油大学(北京) | Simulation device, simulation system and simulation method for natural gas hydrate exploitation |
| RU2803769C1 (en) * | 2022-07-18 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method and device for extracting petroleum gas from sedimentary rocks with gas hydrate inclusions |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5713416A (en) * | 1996-10-02 | 1998-02-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of decomposing gas hydrates |
| RU2231635C1 (en) * | 2002-12-15 | 2004-06-27 | Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method of thermal development of deposits of solid hydrocarbons |
| RU2245992C1 (en) * | 2003-12-03 | 2005-02-10 | Хавкин Александр Яковлевич | Method for operation of object with hydrocarbon product under hydrate mode conditions |
| RU2271442C2 (en) * | 2003-12-26 | 2006-03-10 | Открытое акционерное общество "Промгаз" | Gas-hydrate recovery method |
| RU2306410C1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method for thermal gaseous hydrate field development |
| UA60461C2 (en) * | 2002-09-10 | 2008-02-11 | Леонард Федорович Смирнов | Method and gas-producing complex for extraction and processing methane from sea gas-hydrate deposits |
| CN101818635A (en) * | 2010-04-02 | 2010-09-01 | 吉林大学 | Method for exploiting natural gas hydrates by using high-pressure thermal jetting |
| RU2424427C1 (en) * | 2010-04-13 | 2011-07-20 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский проектно-изыскательский институт "ИнжГео" (ЗАО "НИПИ "ИнжГео") | Procedure for extraction of gas from gas hydrates |
| RU2010107154A (en) * | 2007-07-27 | 2011-09-10 | Джэпэн Дриллинг Ко., Лтд. (Jp) | SYSTEM FOR ACCELERATING DISSOCIATION OF METHANE HYDRATE AND EXTRACTION OF GAS-METHANE |
-
2011
- 2011-11-30 RU RU2011148494/03A patent/RU2491420C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5713416A (en) * | 1996-10-02 | 1998-02-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of decomposing gas hydrates |
| UA60461C2 (en) * | 2002-09-10 | 2008-02-11 | Леонард Федорович Смирнов | Method and gas-producing complex for extraction and processing methane from sea gas-hydrate deposits |
| RU2231635C1 (en) * | 2002-12-15 | 2004-06-27 | Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method of thermal development of deposits of solid hydrocarbons |
| RU2245992C1 (en) * | 2003-12-03 | 2005-02-10 | Хавкин Александр Яковлевич | Method for operation of object with hydrocarbon product under hydrate mode conditions |
| RU2271442C2 (en) * | 2003-12-26 | 2006-03-10 | Открытое акционерное общество "Промгаз" | Gas-hydrate recovery method |
| RU2306410C1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method for thermal gaseous hydrate field development |
| RU2010107154A (en) * | 2007-07-27 | 2011-09-10 | Джэпэн Дриллинг Ко., Лтд. (Jp) | SYSTEM FOR ACCELERATING DISSOCIATION OF METHANE HYDRATE AND EXTRACTION OF GAS-METHANE |
| CN101818635A (en) * | 2010-04-02 | 2010-09-01 | 吉林大学 | Method for exploiting natural gas hydrates by using high-pressure thermal jetting |
| RU2424427C1 (en) * | 2010-04-13 | 2011-07-20 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский проектно-изыскательский институт "ИнжГео" (ЗАО "НИПИ "ИнжГео") | Procedure for extraction of gas from gas hydrates |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550164C1 (en) * | 2014-04-01 | 2015-05-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Extraction method of natural gas from gas hydrates and device for its implementation |
| RU2602621C1 (en) * | 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" | Gas hydrate deposits development method |
| CN105422055A (en) * | 2015-12-03 | 2016-03-23 | 中国石油大学(华东) | System and method for collaborative development of natural gas, water-soluble gas and natural gas hydrate |
| CN105422055B (en) * | 2015-12-03 | 2017-12-22 | 中国石油大学(华东) | A kind of system of co-development natural gas, Water Soluble Gas and gas hydrates |
| CN108005619A (en) * | 2017-04-09 | 2018-05-08 | 杭州云蜂工业设计有限公司 | A kind of seabed combustible ice crushing plant |
| CN108590594A (en) * | 2018-04-02 | 2018-09-28 | 齐鲁工业大学 | A kind of method and apparatus system to be tapped natural gas using sea surface warm water |
| RU2691029C1 (en) * | 2018-07-02 | 2019-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "МГТУ") | Method for estimating the amount of near-surface gas in a gas trap |
| CN109633754A (en) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 中国地质调查局油气资源调查中心 | A kind of analogy method of gas hydrates exploitation imitative experimental appliance |
| CN112112610A (en) * | 2019-06-19 | 2020-12-22 | 中国石油大学(北京) | Simulation device, simulation system and simulation method for natural gas hydrate exploitation |
| RU2803769C1 (en) * | 2022-07-18 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method and device for extracting petroleum gas from sedimentary rocks with gas hydrate inclusions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011148494A (en) | 2013-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2491420C2 (en) | Method for production of natural gas from gas-hydrate pools and device for its realisation | |
| US6978837B2 (en) | Production of natural gas from hydrates | |
| CN105625998B (en) | A kind of reverse recovery method of sea bed gas hydrate stabilized zone and its winning apparatus | |
| CN102947539B (en) | Conductive-convective backflow method for destructive distillation | |
| CN100455769C (en) | Method for extracting hydrate on bottom of sea by deep earth heart water circulation | |
| RU2463447C2 (en) | Method of accelerating methane hydrate dissociation and methane gas extraction | |
| US4376462A (en) | Substantially self-powered method and apparatus for recovering hydrocarbons from hydrocarbon-containing solid hydrates | |
| RU2306410C1 (en) | Method for thermal gaseous hydrate field development | |
| CN110644963B (en) | Method for exploiting hydrate based on multilateral well | |
| CN108104776B (en) | A kind of water erosion method exploiting ocean natural gas hydrates device of combination decompression | |
| CN103717831A (en) | Apparatus and methods for recovery of hydrocarbons | |
| CN111271035B (en) | Natural gas hydrate exploitation well structure | |
| CN105003237A (en) | Apparatus and method for integrated processing of natural gas hydrate exploitation by geothermy and waste CO2 reinjection | |
| RU2502863C2 (en) | Method and system for production of hydrocarbons from hydrate formation using blowdown gas | |
| CN106837260A (en) | A kind of method and device of utilization stratum hot brine stimulation for natural gas hydrate dissociation | |
| CN113294126A (en) | Natural gas hydrate combined mining method and device for stabilizing stratum | |
| CN109915082A (en) | A kind of device and method for exploiting Offshore Heavy Oil Field oil reservoir | |
| US4359092A (en) | Method and apparatus for natural gas and thermal energy production from aquifers | |
| RU2225942C1 (en) | Method for extraction of bituminous deposit | |
| RU2593614C1 (en) | Method for mining-well extraction scavenger oil and process equipment system therefor | |
| CN110344788A (en) | A kind of method and system using deep formation hot water exploitation combustible ice natural gas | |
| RU2602621C1 (en) | Gas hydrate deposits development method | |
| CN109915085B (en) | Gas-water balance-based natural gas hydrate exploitation method | |
| RU2679423C1 (en) | Method of development of deposit of superhigh viscosity oil with water-bearing intervals | |
| CN206694001U (en) | A kind of device using stratum hot brine stimulation for natural gas hydrate dissociation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191201 |