RU2543235C2 - Development method of shale deposits - Google Patents

Development method of shale deposits Download PDF

Info

Publication number
RU2543235C2
RU2543235C2 RU2013134904/03A RU2013134904A RU2543235C2 RU 2543235 C2 RU2543235 C2 RU 2543235C2 RU 2013134904/03 A RU2013134904/03 A RU 2013134904/03A RU 2013134904 A RU2013134904 A RU 2013134904A RU 2543235 C2 RU2543235 C2 RU 2543235C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stage
containers
wells
detonators
shale
Prior art date
Application number
RU2013134904/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013134904A (en
Inventor
Абдрахман Мусаевич Мусаев
Ренар Абдрахманович Мусаев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ
Priority to RU2013134904/03A priority Critical patent/RU2543235C2/en
Publication of RU2013134904A publication Critical patent/RU2013134904A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2543235C2 publication Critical patent/RU2543235C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: method consists in separation of the developed ore field into blocks isolated from each other in pillars. In the central part of each block along the bottom of the deposit there arranged are two horizontal wells as mine chambers, in which there installed with provision of an air gap is an explosive charge of alternating non-sealed containers loaded with an explosive and hollow ones dividing the charge into separate parts, which are all fixed at the well head on a rope. Containers are provided throughout the length of the charging composition with main detonating cables connected to each other at the well head, and with electric detonators with closed conductors. The working end of the containers filled with explosives is provided with a charge hollow. The second end is plugged. In order to reduce seismic action of explosion, the above containers are provided with detonators of short-delay blasting, which are mounted in a section of the detonating cable located in the inner cavity of the container. With that, an offset of one of the above detonators is connected to the main line of the detonating cable. An offset of the second detonator is connected to a backup line. Vertical production wells are arranged along the circuit of module units and provided with Khobot-Tornado vortex pumps with flow-airlift pipes providing operation of the pump. Development of the deposit is performed as per a three-stage modular circuit by series transition into neighbouring blocks isolated with pillars. At the first stage, mine formation fracturing is performed with further extraction of gas and gas condensate by means of production wells. At the second stage, heat treatment of fractured formations is performed by supplying under pressure of at least 2.0 MPa of high-temperature combustion products through vertical parts of horizontal wells into the bottom part of the formation with further removal of molten solid and viscous organic component parts. At the third stage, through vertical part of the horizontal wells there pumped to the cavity of the formation is an alkali solution to leach ash shale formations for extraction of rare-earth component parts.
EFFECT: improving development efficiency of shale deposits in areas with developed infrastructure of metropolitan cities due to improvement of environmental safety and economical effectiveness.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи газа, нефти и выщелачиванию микроэлементов из сланцевых месторождений, может быть использовано для разработки сланцевых месторождений максимально приближенных к развитым инфраструктурам мегаполисов.The invention relates to the field of gas, oil and leaching of trace elements from shale deposits, can be used to develop shale deposits as close as possible to developed megalopolis infrastructures.

Традиционные методы добычи нефти вынуждены оставлять в отдельных коллекторах до 40-60% техногенных запасов. Необходимы комплексные экономически окупаемые технологии для отработки данных остатков, в основном это относится к сланцевым месторождениям. Затраты на бурение и оснащение технологического оборудования не могут окупиться без комплексного извлечения всего объема полезных ископаемых и увеличения сроков службы добычных скважин.Traditional methods of oil production are forced to leave up to 40-60% of technogenic reserves in separate reservoirs. Integrated economically viable technologies are needed to develop these residues, this mainly relates to shale deposits. The costs of drilling and equipping technological equipment cannot be recouped without comprehensive extraction of the entire volume of mineral resources and an increase in the service life of production wells.

Для увеличения газо - и нефтеотдачи используются способы разработки газовых и сланцевых залежей с применением ядерных взрывных технологий, скважины для производства ядерного взрыва (В.И. Мусинов Добыча нефти и газа с помощью ядерных взрывов, ж-л Природа, 1991, №11, с 25-33). Сущность способа заключается в производстве в пласте ядерных взрывов полного внутреннего действия, не приводящих к выбросу горных пород на поверхность. После проведения взрывных работ бурят эксплуатационные скважины, расположенные одна в зоне каверны и две - на некотором расстоянии от нее, и производят отработку месторождения.To increase gas and oil recovery, methods are used to develop gas and shale deposits using nuclear explosive technologies, wells for the production of a nuclear explosion (V.I. Musinov Oil and gas production using nuclear explosions, Zh. Priroda, 1991, No. 11, p. 25-33). The essence of the method is the production in the reservoir of nuclear explosions of full internal action, not leading to the release of rocks to the surface. After blasting, production wells are drilled, one located in the cavity zone and two at a certain distance from it, and the field is being developed.

Применение подземных ядерных взрывов открывает новые широкие перспективы в интенсификации разработки нефтяных и газовых месторождений, увеличивая многократно их газо- и нефтеотдачу.The use of underground nuclear explosions opens up new broad prospects for intensifying the development of oil and gas fields, increasing their gas and oil recovery many times over.

Одна из причин, сдерживающих широкое использование ядерных взрывов в нефтедобывающей промышленности, заключается в опасности радиационного заряжения атмосферы, района работ и добываемой продукции (нефти, газа, воды). Все еще не до конца остались изученными некоторые явления и процессы, принципиально важные для промышленного внедрения ядерных взрывных технологий (ЯВТ). К ним были отнесены долговременный (сотни и тысячи лет) прогноз безопасности продуктов взрыва, оставляемых под землей. Поэтому зоны подземных взрывов отчуждаются навечно, их тем более нельзя использовать вблизи мегаполисов.One of the reasons restraining the widespread use of nuclear explosions in the oil industry is the danger of radiation charging the atmosphere, the area of work, and the produced products (oil, gas, water). Some phenomena and processes that are fundamentally important for the industrial implementation of nuclear explosive technologies (NWT) have not yet been fully studied. These included a long-term (hundreds and thousands of years) forecast of the safety of explosion products left underground. Therefore, the zones of underground explosions are alienated forever, and even more so they cannot be used near megacities.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разработки сланцевых месторождений методом гидравлического разрыва пласта (ГРП). В результате его использования происходит повышение проницаемости призабойной зоны низкопроницаемых, слабодренируемых, неоднородных и расчлененных пластов коллекторов. Гидроразрыв пласта заключается в создании искусственных и расширении имеющихся трещин в породах призабойной зоны повышенным давлением, более 60 Мпа, жидкости. В качестве жидкости могут быть использованы нефть, пресная или минерализованная вода, нефтепродукты (мазут, керосин, дизельное топливо) и др. Для предотвращения смыкания трещин после снижения давления в жидкость вводят либо хорошо скатанный крупнозернистый песок, либо искусственные пластиковые или стеклянные шарики. Наибольшее применение для этих целей получили чистые кварцевые пески с размером зерен 0,5 до 1,0 мм. Вся система полученных трещин, радиус действия которых может достигать нескольких десятков метров, связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Приток флюидов к скважине происходит из ранее изолированных высокопродуктивных зон, и дебиты скважин увеличиваются иногда в несколько раз.Closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a method of developing shale deposits by the method of hydraulic fracturing (hydraulic fracturing). As a result of its use, there is an increase in the permeability of the bottomhole zone of low-permeable, weakly drained, heterogeneous and dissected reservoir layers. Hydraulic fracturing is the creation of artificial and expansion of existing cracks in the rocks of the bottomhole zone with high pressure, more than 60 MPa, of fluid. As a liquid, oil, fresh or mineralized water, oil products (fuel oil, kerosene, diesel fuel), etc. can be used. To prevent crack closure after lowering the pressure, either well-rolled coarse sand or artificial plastic or glass balls are introduced into the liquid. Pure quartz sand with a grain size of 0.5 to 1.0 mm was most widely used for these purposes. The entire system of fractures obtained, the radius of action of which can reach several tens of meters, connects the well with the productive parts of the formation remote from the bottom. The flow of fluids to the well comes from previously isolated highly productive zones, and the flow rates of wells sometimes increase several times.

Механизм образования трещин при гидроразрыве следующий: под давлением, создаваемым в скважине насосными агрегатами, жидкость разрыва фильтруется в первую очередь в зоне с наибольшей проницаемостью. Между пропластками по вертикали создается разность давлений, так как в проницаемых пропластках давление больше, чем в малопроницаемых. В результате на кровлю и подошву проницаемого пласта начинают действовать определенные силы, выше и нижележащие породы подвергаются деформации, и на границах пропластков образуются горизонтальные трещины. Необходимо, чтобы внутрипластовое давление было достаточным для обеспечения притока нефти к скважинам. Кроме того, чтобы получить хорошие результаты разрыва пластов, необходима обработка скважин соляной гликокислотой, и плавиковыми кислотами. После установления давления на устье нагнетательных скважин их промывают, очищают от песка и химических примесей, только после этого приступают к их освоению. (Методы механического разрушения пласта или его призабойной зоны, htth:www.qubkin.ru/faculty/maqistr-traininq/maqistranru/posobi 16/03/2013).The mechanism of fracturing during hydraulic fracturing is as follows: under the pressure generated by the pumping units in the well, the fracturing fluid is filtered primarily in the zone with the highest permeability. A vertical pressure difference is created between the layers, since the pressure in permeable layers is greater than in low-permeability layers. As a result, certain forces begin to act on the roof and sole of the permeable formation, higher and underlying rocks undergo deformation, and horizontal cracks form at the boundaries of the layers. It is necessary that the in-situ pressure is sufficient to ensure the flow of oil to the wells. In addition, in order to get good fracturing results, it is necessary to treat the wells with hydrochloric acid and hydrofluoric acids. After establishing pressure at the mouth of the injection wells, they are washed, cleaned of sand and chemical impurities, only after that they begin to develop them. (Methods of mechanical fracture of a formation or its bottomhole zone, htth: www.qubkin.ru/faculty/maqistr-traininq/maqistranru/posobi 03/16/2013).

Как видно, чрезвычайная высокая ресурсоемкость и низкий уровень извлекаемости высоковязких сланцевых смол ставят рассматриваемый способ добычи в ряд неэффективных и экологически опасных по объемам используемых водных ресурсов.As can be seen, the extremely high resource intensity and low recoverability of highly viscous shale resins put the extraction method under consideration among inefficient and environmentally hazardous water resources.

Пробуренные скважины быстро сокращают свой дебит на 30-40% в год, одновременно оставляя в недрах основные органические составляющие в виде растворенных керогенов, вязких сланцевых смол и минеральных составляющих из массива, подверженных гидроразрыву коллекторов.Drilled wells quickly reduce their flow rate by 30-40% per year, while leaving in the bowels the main organic components in the form of dissolved kerogens, viscous shale resins and mineral components from the array, subject to hydraulic fracturing of reservoirs.

Кроме того, вблизи отрабатываемых месторождений могут скапливаться значительные объемы отработанной загрязненной воды, которую сложно утилизировать с соблюдением экологических норм.In addition, significant volumes of waste contaminated water can accumulate near the developed fields, which is difficult to dispose of in compliance with environmental standards.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение экологической безопасности и экономической эффективности при разработке сланцевых месторождений в районах с развитой инфраструктурой мегаполисов.The present invention is aimed at improving environmental safety and economic efficiency in the development of shale deposits in areas with developed infrastructure of megacities.

Результат достигается тем, что способ разработки сланцевых месторождений заключается в том, что разведанное рудное поле делят на изолированные друг от друга целиками блоки, в центральной части каждого блока по подошве залежи месторождения размещают две горизонтальные скважины в качестве минных камер, в которых устанавливают с обеспечением воздушного зазора зарядный состав из чередующихся заряженных взрывчатым веществом и пустых негерметичных, разделяющих заряд на отдельные части, контейнеров, закрепленных в устье скважины на тросе, контейнеры снабжают по всей длине зарядного состава магистральными детонирующими шнурами, соединенными между собой в устье скважины и с электродетонаторами с замкнутыми проводниками, рабочий торец контейнеров, заполненных взрывчатыми веществами, выполняют с кумулятивной выемкой, второй торец заглушают, для снижения сейсмического воздействия взрыва указанные контейнеры снабжают детонаторами короткозамедленного действия, смонтированными на отрезке детонирующего шнура, находящегося во внутренней полости контейнера, при этом отвод одного из указанных детонаторов подсоединяют к основной магистральной линии детонирующего шнура, отвод второго присоединяют к дублирующей линии, добычные вертикальные скважины размещают по контуру блоков модуля и оборудуют вихревыми насосами «Хобот-Торнадо» и при необходимости фонтанно-эрлитными трубами, обеспечивающими работу насоса при температурах до 600о, разработку месторождения производят по трехстадийной модульной схеме, последовательно переходя в изолированные целиками соседние блоки: на 1 стадии производят минный разрыв пластов с последующим отбором газа и газоконденсата посредством добычных скважин; на второй стадии - термообработку разорванных пластов путем подачи под давлением не менее 2,0 МПа высокотемпературных продуктов сгорания через вертикальные части горизонтальных скважин в подошвенную часть пласта с последующим извлечением расплавленных твердых и вязких органических составляющих; на 3 стадии через вертикальную часть горизонтальных скважин закачивают в полость пласта щелочной раствор с целью выщелачивания зольных сланцевых пластов для извлечения редкоземельных составляющих.The result is achieved by the fact that the method for developing shale deposits is that the explored ore field is divided into blocks isolated from each other by pillars, in the central part of each block, two horizontal wells are placed as mine chambers in the central part of the deposit field, in which they are installed with air the gap of the charging composition of alternating charged explosive and empty leaky, separating the charge into separate parts, containers fixed at the wellhead on a cable, ontainers supply the entire length of the charging composition with main detonating cords connected to each other at the wellhead and with detonators with closed conductors, the working end of containers filled with explosives is formed with a cumulative recess, the second end is plugged, to reduce the seismic effect of the explosion, these containers are equipped with detonators slow action mounted on a segment of a detonating cord located in the inner cavity of the container, while the tap about of one of these detonators is connected to the main trunk line of the detonating cord, the outlet of the second is connected to the backup line, production vertical wells are placed along the contour of the module blocks and equipped with Hobot-Tornado vortex pumps and, if necessary, fountain-airlite pipes that ensure the pump operates at temperatures up to 600, field development produced by the three-stage modular circuit passing in succession adjacent blocks entirely isolated: 1 to produce a step gap mine mp ists followed by selection of the gas and condensate through production wells; at the second stage - heat treatment of fractured formations by supplying at least 2.0 MPa of high-temperature combustion products through the vertical parts of horizontal wells to the bottom of the formation with pressure, followed by extraction of the molten solid and viscous organic components; at 3 stages, an alkaline solution is pumped through the vertical part of the horizontal wells into the formation cavity in order to leach the ash shale formations to extract rare-earth components.

Углеводороды в сланцевых месторождениях находятся в газообразном, жидком и твердом состояниях в порах коллекторов и составляют 10-30% от массы породы, в сланцах весьма высокого качества могут достигать 50-70%. Горючие сланцевые месторождения характеризуют тонкозернистые осадочные породы, содержащие минеральные вещества. Сланцы содержат значительное количество микроэлементов, которые растения накопили в результате биоаккумуляции, такие как литий, титан (до 5400 г/т), бор (до 10 г/т), рубидий, тантал (0,28 г/т), селен (до 100 г/т), молибден (до 750 г/т), рений (0,8 г/т), серебро (3,2 г/т), золото (0,2 г/т), ванадий (до 680 г/т), торий (до 12 г/т), барий (570 г/т), ртуть, хром (до 380 г/т), вольфрам (300 г/т), мышьяк (2000 г/т), уран (85 г/т), марганец (до 290 г/т), германий (до 6 г/т), цирконий (530 г/т), бериллий (10 г/т), скандий (5,6 г/т), медь (до 20 г/т), никель (до 57 г/т), кобальт (до 27 г/т), галлий (до 4,2 г/т), стронций (до 500 г/т) и другие элементы. Кроме того, сланцевые месторождения содержат большие количества керогена, который в свою очередь и представляет ценность как углеводородное сырье.Hydrocarbons in shale deposits are in a gaseous, liquid and solid state in the pores of the reservoirs and make up 10-30% of the mass of the rock, in shales of very high quality can reach 50-70%. Combustible shale deposits characterize fine-grained sedimentary rocks containing minerals. Shales contain a significant amount of trace elements that plants have accumulated as a result of bioaccumulation, such as lithium, titanium (up to 5400 g / t), boron (up to 10 g / t), rubidium, tantalum (0.28 g / t), selenium (up to 100 g / t), molybdenum (up to 750 g / t), rhenium (0.8 g / t), silver (3.2 g / t), gold (0.2 g / t), vanadium (up to 680 g / t), thorium (up to 12 g / t), barium (570 g / t), mercury, chromium (up to 380 g / t), tungsten (300 g / t), arsenic (2000 g / t), uranium ( 85 g / t), manganese (up to 290 g / t), germanium (up to 6 g / t), zirconium (530 g / t), beryllium (10 g / t), scandium (5.6 g / t), copper (up to 20 g / t), nickel (up to 57 g / t), cobalt (up to 27 g / t), gallium (up to 4.2 g / t), strontium (up to 500 g / t) and friend e elements. In addition, shale deposits contain large amounts of kerogen, which in turn is valuable as a hydrocarbon feed.

Все эти запасы могут находиться в районах с развитой инфраструктурой и производством, на которые не распространяются интересы монопольных организаций, добывающих нефть и газы на больших площадях и регионах, так как процесс добычи сланцевой нефти газа более сложный. К примеру, чтобы добыть битумную нефть, нужно закачивать в пласты огромное количество воды, на 1 баррель добытой нефти 9-10 баррелей воды, при этом не извлекаются отвердевшая и вязкая части нефти.All these reserves can be located in areas with developed infrastructure and production, which are not covered by the interests of monopolistic organizations that extract oil and gases in large areas and regions, since the process of producing shale oil gas is more complicated. For example, to produce bitumen oil, you need to pump a huge amount of water into the reservoirs, 9-10 barrels of water per 1 barrel of oil produced, while the hardened and viscous parts of the oil are not extracted.

Способ разработки сланцевых месторождений поясняется на чертежах, где на фиг.1 показан общий вид модуля, на фиг.2 - устройство взрывного зарядного состава в горизонтальной скважине, на фиг.3 - устройство вихревого насоса «Хобот-Торнадо» с фонтанно-эрлифтными трубами.The method of developing shale deposits is illustrated in the drawings, where Fig. 1 shows a general view of the module, Fig. 2 shows an explosive charging device in a horizontal well, and Fig. 3 shows a "Hobot-Tornado" vortex pump device with fountain-airlift pipes.

Разведанное рудное поле разбивают на отдельные модули, составленные как минимум из трех изолированных друг от друга целиками 1 блоков, обеспечивающих трехстадийную отработку сланцевого месторождения:The explored ore field is divided into separate modules, composed of at least three blocks isolated from each other by pillars 1, providing a three-stage development of a shale deposit:

минный разрыв пластов, отбор газа и газоконденсата;mine fracturing, gas and gas condensate;

термообработка разорванных пластов и извлечение расплавленных твердых и вязких органических составляющих;heat treatment of fractured formations and extraction of molten solid and viscous organic components;

выщелачивание редкоземельных микроэлементов из зольной части выгоревших пластов.leaching of rare earth trace elements from the ash portion of burnt formations.

В сланцевых месторождениях поверх основной залежи сланцев 2 (над залежью) находятся покровные породы 3, затем наносы 4. В центральной части каждого блока по подошве залежи месторождения размещают две горизонтальные скважины 5, служащие в качестве минных камер, в которых устанавливают с обеспечением воздушного зазора взрывной зарядный состав, включающий чередующиеся заряженные 6 и пустые негерметичные контейнеры 7, закрепленные на тросе 8. Вдоль контейнеров 6 по всей длине зарядного состава устанавливают магистральные детонирующие шнуры 9, 10, которые соединяют у устья скважины 5, к ним подсоединяют электродетонаторы 11 с замкнутыми проводниками для предохранения от блуждающих токов. Рабочий конец контейнеров 6, заполненных взрывчатыми веществами, выполняют с кумулятивной выемкой 12, второй конец заглушают заглушкой 13. В заряженных контейнерах 6 каждая часть заряда последовательно взрывается короткозамедленными устройствами через детонирующий шнур в направлении от забоя к устью скважины 5, снижая сейсмическое действие взрыва, для чего указанные контейнеры 6 снабжают двумя детонаторами короткозамедленного действия 14, которые монтируют на отрезке детонирующего шнура, находящегося во внутренней полости контейнеров 6, при этом отвод одного из указанных детонаторов подсоединяют к основной магистральной линии детонирующего шнура 9, отвод второго присоединяют к дублирующей линии 10. По контуру блоков размещают вертикальные скважины 15, оборудованные вихревыми насосами «Хобот-торнадо» 16. Вихревые насосы «Хобот-Торнадо» 16 состоят из конуса-завихрителя 17, выполненного в виде воронки-конуса, в нижней части которого установлен тангенциальный патрубок 18 для подвода сжатого воздуха, а в верхней части устанавливают сборную улитку 19, соединенную с магистральными трубопроводами отвода добываемых продуктов. (Работа вихревых насосов «Хобот-Торнадо» описана в статье Садртдинова И.К., Мусаева A.M. Применение безлопастных тягодутьевых устройств в коммунальных и промышленных объектах для перемещения высокотемпературных и агрессивных газов/ Известия КГАСУ, №1 (13), 2010, с 212-218). Для обеспечения работы насосов в газообразной, жидкой среде, нефти и шламах выщелачивания при температурах до 600о С и для отбора вязких и расплавленных смол вихревой насос «Хобот-Торнадо» 16 снабжают фонтанно-эрлифтными трубами 20, 21.In shale deposits, on top of the main shale deposit 2 (above the deposit) there are cover rocks 3, then sediments 4. In the central part of each block, two horizontal wells 5 are placed at the bottom of the deposit reservoir, serving as mine chambers, in which an explosive air gap is established the charging composition, including alternating charged 6 and empty non-tight containers 7, mounted on the cable 8. Along the containers 6 along the entire length of the charging composition set the main detonating cords 9, 1 0, which connect at the wellhead 5, electric detonators 11 with closed conductors are connected to them to protect against stray currents. The working end of containers 6 filled with explosives is formed with a cumulative recess 12, the second end is plugged with a plug 13. In charged containers 6, each part of the charge is sequentially blown up by short-delayed devices through a detonating cord in the direction from the bottom to the wellhead 5, reducing the seismic effect of the explosion, for whereby these containers 6 are provided with two short-delay detonators 14, which are mounted on a segment of the detonating cord located in the inner cavity of the containers 6, wherein the tap of one of these detonators is connected to the main trunk line of the detonating cord 9, the tap of the second is connected to the backup line 10. Vertical wells 15 are placed along the block contour, equipped with Hobot-Tornado vortex pumps 16. Hobot-Tornado vortex pumps 16 consist of a cone-swirler 17, made in the form of a funnel-cone, in the lower part of which a tangential pipe 18 for supplying compressed air is installed, and in the upper part a prefabricated snail 19 is connected to the main pipelines for the extraction of extracted products. (The operation of the Hobot-Tornado vortex pumps is described in the article by I.K. Sadrtdinova, AM Musaev. Use of bladeless draft blowers in municipal and industrial facilities for moving high-temperature and aggressive gases / Izvestiya KGASU, No. 1 (13), 2010, 212- 218). To operate the pump in the gaseous, liquid medium oil and sludge leaching at temperatures up to 600 ° C and for selecting and viscous molten resins vortex pump "trunk Tornado" fountain 16 is provided with an airlift-pipes 20, 21.

Способ разработки сланцевого месторождения осуществляют следующим образом. A method of developing a shale field is as follows.

На первой стадии разработки месторождения производят минный разрыв сланцевых пластов 2. Взрыв удлиненного за счет чередования заряженных контейнеров и пустых контейнеров, а также наличия детонаторов короткозамедленного действия 14, заряда осуществляют по частям, короткозамедленным способом, с воздушными промежутками, с целью снижения сейсмического действия взрыва и сохранения целиков 1. Воздействие на внутрипластовое давление после разрыва пласта минных зарядов 6 осуществляют через вертикальные части горизонтальных 5 и вертикальные скважины 15. Все добычные скважины 15 проходят перфорацию забоев, устье оборудуют вихревыми насосами "Хобот-Торнадо" 16 с фонтанно-эрлифтными трубами 20, 21.At the first stage of the development of the field, shale formations are mined 2. The blast is extended due to the alternation of charged containers and empty containers, as well as the presence of short-delay detonators 14, the charge is carried out in parts, in a short-delayed manner, with air gaps, in order to reduce the seismic effect of the explosion and preservation of the pillars 1. The impact on the in-situ pressure after fracturing of the mine charges 6 is carried out through the vertical parts of the horizontal 5 and vertical with wells 15. All production wells 15 undergo perforation of the faces, the mouth is equipped with Hobot-Tornado vortex pumps 16 with fountain-airlift pipes 20, 21.

После разрыва пластов метан и газоконденсатные составляющие не мигрируют в покровные пласты 3, т.к. за счет воздействия разряжения у забоев скважин 15 внутрипластовое давление изменяет вектор движения газообразных продуктов по трещинам пластов 2, направив их к забоям добычных скважин 15. В процессе разрыва пород пласта 2 участвует волна сжатия, образующая ряд радиальных трещин, распространяющихся равномерно во все стороны, от подошвы пласта 2, и отраженная волна растяжения, вызывающая откольные разрушения в кровле пласта 2. Эти явления управляют изменением удельных расходов взрывчатых веществ.After fracturing, methane and gas condensate components do not migrate to the cover layers 3, because due to the effect of rarefaction at the bottom of wells 15, in-situ pressure changes the vector of motion of gaseous products along the cracks of formations 2, directing them to the faces of production wells 15. In the process of fracturing rocks of formation 2, a compression wave is involved, forming a series of radial cracks propagating uniformly in all directions, from the bottom of the formation 2, and the reflected tensile wave, causing spall damage in the roof of the formation 2. These phenomena control the change in the specific consumption of explosives.

В вихревых насосах "Хобот-Торнадо" 16 для создания восходящего вихря используют нефтяные газы или сжатый газ под давлением не менее 2,0 МПа с тангенциальным подводом в конус-завихритель 17 указанного насоса через тангенциальный патрубок, внутри которого устанавливают насадку Вентури. Вихревой восходящий поток у устья скважины 15 создает разряжение у забоя, оказывая воздействие на внутрипластовое давление по распределению его по вертикальным добычным скважинам 15. Вихревой поток из конуса-завихрителя 17 вихревого насоса «Хобот-Торнадо» 16 вместе с извлекаемыми продуктами поступает в сборную улитку 19 и переходит в магистральные трубопроводы или учетные установки.In Hobot-Tornado vortex pumps 16, oil gases or compressed gas under a pressure of at least 2.0 MPa are used to create an upward vortex with a tangential supply to the conical swirl 17 of the specified pump through a tangential nozzle inside which a Venturi nozzle is installed. Vortex upward flow at the wellhead 15 creates a vacuum at the bottom, affecting the in-situ pressure by distributing it across the vertical production wells 15. The vortex flow from the cone-swirl 17 of the Khobot-Tornado vortex pump 16, together with the extracted products, enters the collection coil 19 and goes into trunk pipelines or metering plants.

В начальный период отбор из пластов газовой фазы осуществляют через фонтанную трубу 20, имеющую елку, которая может преобразоваться в эрлифтную трубу 21 при отборе вязких и расплавленных смол. Вихревой насос "Хобот-торнадо" 16 может работать с газовой, газоконденсатной, жидкими и расплавленными смолами при температурах до 600оС.In the initial period, the selection of the gas phase from the reservoirs is carried out through a fountain pipe 20 having a Christmas tree, which can be converted into an airlift pipe 21 during the selection of viscous and molten resins. The Hobot-Tornado vortex pump 16 can work with gas, gas condensate, liquid and molten resins at temperatures up to 600 о С.

Сборка и монтаж зарядного состава осуществляют путем опускания в скважину 5 заряженных 6 и пустых 7 негерметичных контейнеров, составляющих взрывной заряд. Каждый контейнер на устье скважины 5 обматывают липкой лентой вместе с магистральными детонирующими шнурами 9 и 10 и закрепляющим тросом 8.The assembly and installation of the charging composition is carried out by lowering into the well 5 charged 6 and empty 7 leaky containers that make up the explosive charge. Each container at the wellhead 5 is wrapped with adhesive tape together with the main detonating cords 9 and 10 and the fixing cable 8.

После завершения минного разрыва пласта 2 и извлечения газов и газоконденсатов через добычные скважины 15 переходят ко второй стадии разработки месторождения: термообработку разорванных пластов и извлечение расплавленных твердых и вязких органических составляющих - разжиженных нефтей и сланцевых смол. Для этого используют вертикальные части горизонтальных скважин 5, через которые подают высокотемпературные продукты сгорания под большим давлением (не менее 2,0 МПа) в подошвенную часть разорванных, наиболее проницаемых пластов 2. Повышение температуры пластов 2 приводит к разжижению затвердевших и вязких сланцевых смол, которые извлекают добычными скважинами 15 без изменения их оснастки, т.е. с помощью вихревых насосов "Хобот-торнадо" 16 с использованием центральной трубы в качестве эрлифта.After completion of the mine fracture of formation 2 and extraction of gases and gas condensates through production wells 15, they proceed to the second stage of field development: heat treatment of fractured formations and extraction of molten solid and viscous organic components - liquefied oils and shale resins. To do this, use the vertical parts of horizontal wells 5 through which high-temperature products of combustion are supplied under high pressure (at least 2.0 MPa) to the bottom of the fractured, most permeable formations 2. An increase in the temperature of formations 2 leads to the thinning of hardened and viscous shale resins, which extracted by production wells 15 without changing their equipment, i.e. using vortex pumps "trunk-tornado" 16 using the central pipe as an airlift.

При полном исчерпании разжиженных сланцевых смол, выгорании органических остатков и оформлении зольной части коллекторов приступают к следующей третьей стадии разработки сланцевого месторождения - выщелачиванию зольных частей сланцевых пластов для извлечения редкоземельных микроэлементов. Выщелачивание может быть комплексное или селективное, в зависимости от ценности извлекаемых металлов.With the complete exhaustion of liquefied shale resins, the burning out of organic residues and the formation of the ash part of the reservoirs, they proceed to the next third stage of the development of the shale field - leaching of the ash parts of the shale formations to extract rare earth trace elements. Leaching can be complex or selective, depending on the value of the extracted metals.

По мере отработки блоков их используют как камеры для возврата в недра использованных растворов и отходов нефтепереработки.As the blocks are mined, they are used as chambers for returning used solutions and oil refining wastes to the bowels.

Способ предусматривает комплексную отработку месторождений экономически эффективными и экологически безопасными методами. Способ разработки сланцевых месторождений производят по трехстадийной схеме, последовательно переходя в изолированные целиками соседние блоки, т.е. проводят одновременно разные стадии выработки месторождения в разных блоках, последовательно и независимо друг от друга проводят стадии выработки месторождения.The method involves the integrated development of deposits cost-effective and environmentally friendly methods. The method of developing shale deposits is carried out according to a three-stage scheme, sequentially switching to adjacent blocks in isolated pillars, i.e. carry out simultaneously different stages of field development in different blocks, sequentially and independently from each other carry out stages of field development.

Предлагаемый способ разработки сланцевых месторождений по трехстадийной модульной схеме отработки сланцевых месторождений, максимально приближенных к развитым инфраструктурам мегаполисов, позволяет на базе неограниченных объемов полезных ископаемых создавать как многопрофильные перерабатывающие предприятия органических составляющих, так и редкоземельных микроэлементов, некоторые из которых представляют особенную ценность. При комплексном извлечении всех полезных составляющих сланцевых месторождений для регионов могут стать не только топливным резервом, но и наукоемкими производствами с сотнями новых рабочих мест.The proposed method for the development of shale deposits according to a three-stage modular scheme for the development of shale deposits that are as close as possible to developed megalopolis infrastructures makes it possible to create multidisciplinary processing enterprises of organic components and rare earth microelements on the basis of unlimited volumes of mineral resources, some of which are of particular value. With the comprehensive extraction of all useful components of shale deposits for the regions, they can become not only a fuel reserve, but also high-tech industries with hundreds of new jobs.

Экономическая и экологическая эффективность комплексной переработки добываемого сырья значительно превысит традиционную добычу нефти и газа, особенно в тех регионах, где еще не нашли коммерческие нефть и газ.The economic and environmental efficiency of integrated processing of extracted raw materials will significantly exceed traditional oil and gas production, especially in those regions where commercial oil and gas have not yet been found.

Claims (1)

Способ разработки сланцевых месторождений, заключающийся в разделении разведанного рудного поля на изолированные друг от друга целиками блоки, в центральной части каждого блока по подошве залежи месторождения размещают две горизонтальные скважины в качестве минных камер, в которых устанавливают с обеспечением воздушного зазора взрывной заряд из чередующихся заряженных взрывчатым веществом и пустых, разделяющих заряд на отдельные части, негерметичных контейнеров, закрепленных у устья скважины на тросе, контейнеры снабжают по всей длине зарядного состава магистральными детонирующими шнурами, соединенными между собой у устья скважины, и с электродетонаторами с замкнутыми проводниками, рабочий конец контейнеров, заполненных взрывчатыми веществами, выполняют с кумулятивной выемкой, второй конец заглушают, для снижения сейсмического воздействия взрыва указанные контейнеры снабжают детонаторами короткозамедленного действия, смонтированными на отрезке детонирующего шнура, находящегося во внутренней полости контейнера, при этом отвод одного из указанных детонаторов подсоединяют к основной магистральной линии детонирующего шнура, отвод второго присоединяют к дублирующей линии; добычные вертикальные скважины размещают по контуру блоков модуля и оборудуют вихревыми насосами «Хобот-Торнадо» с фонтанно-эрлифтными трубами, обеспечивающими работу насоса, разработку месторождения производят по трехстадийной модульной схеме, последовательно переходя в изолированные целиками соседние блоки: на первой стадии производят минный разрыв пластов с последующим отбором газа и газоконденсата посредством добычных скважин; на второй стадии - термообработку разорванных пластов путем подачи под давлением не менее 2,0 МПа высокотемпературных продуктов сгорания через вертикальные части горизонтальных скважин в подошвенную часть пласта с последующим извлечением расплавленных твердых и вязких органических составляющих; на третьей стадии через вертикальную часть горизонтальных скважин закачивают в полость пласта щелочной раствор с целью выщелачивания зольных сланцевых пластов для извлечения редкоземельных составляющих. A method for the development of shale deposits, which consists in dividing the explored ore field into blocks isolated from each other by pillars, in the central part of each block, two horizontal wells are placed as mine chambers in the central part of the deposit, in which an explosive charge of alternating charged explosives is set to provide an air gap substance and empty, separating the charge into separate parts, leaky containers fixed at the wellhead on a cable, the containers are supplied throughout Other than the charging composition, with main detonating cords connected to each other at the wellhead and with detonators with closed conductors, the working end of containers filled with explosives is formed with a cumulative recess, the second end is plugged, to reduce the seismic effect of the explosion, these containers are equipped with short-delay detonators, mounted on a segment of a detonating cord located in the inner cavity of the container, with the removal of one of these detonators in connect to the main trunk line of the detonating cord, the drain of the second is connected to the backup line; vertical production wells are placed along the contour of the module blocks and equipped with Hobot-Tornado vortex pumps with fountain-airlift pipes that ensure pump operation, the field is developed according to a three-stage modular scheme, sequentially switching neighboring blocks into isolated pillars: at the first stage, a mine is fractured followed by sampling of gas and gas condensate through production wells; at the second stage - heat treatment of fractured formations by supplying at least 2.0 MPa of high-temperature combustion products through the vertical parts of horizontal wells to the bottom of the formation with pressure, followed by extraction of the molten solid and viscous organic components; in the third stage, an alkaline solution is pumped through the vertical part of the horizontal wells into the reservoir cavity in order to leach the ash shale formations to extract rare earth components.
RU2013134904/03A 2013-07-23 2013-07-23 Development method of shale deposits RU2543235C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134904/03A RU2543235C2 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Development method of shale deposits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134904/03A RU2543235C2 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Development method of shale deposits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013134904A RU2013134904A (en) 2015-01-27
RU2543235C2 true RU2543235C2 (en) 2015-02-27

Family

ID=53281350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013134904/03A RU2543235C2 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Development method of shale deposits

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2543235C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104694746A (en) * 2015-03-25 2015-06-10 江西理工大学 Ion-adsorption-type rare earth in-situ leaching method and leaching system thereof
RU2697339C1 (en) * 2018-10-01 2019-08-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method of extraction of shale oil
RU2726703C1 (en) * 2019-09-26 2020-07-15 Анатолий Александрович Чернов Method for increasing efficiency of extracting high-technology oil from petroleum-carbon-bearing formations and technological complex for implementation thereof
RU2726693C1 (en) * 2019-08-27 2020-07-15 Анатолий Александрович Чернов Method for increasing efficiency of hydrocarbon production from oil-kerogen-containing formations and technological complex for its implementation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022511A (en) * 1975-03-10 1977-05-10 Occidental Petroleum Corporation Recovery of liquid and gaseous products from an in situ oil shale retort
SU1090265A3 (en) * 1977-07-15 1984-04-30 Оксидентал Ойл Шейл,Инк (Фирма) Method for recovering liquid and gaseous products from underground formations containining fuel schists
SU1170128A1 (en) * 1983-07-13 1985-07-30 Институт Геотехнической Механики Ан Усср Method of working formation deposits of coal,oil shale and salt
US5620049A (en) * 1995-12-14 1997-04-15 Atlantic Richfield Company Method for increasing the production of petroleum from a subterranean formation penetrated by a wellbore
RU2205954C1 (en) * 2001-10-31 2003-06-10 Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) Method of mining of thick steep mineral beds
RU2263774C2 (en) * 2000-04-19 2005-11-10 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Mehtod for obtaining hydrocarbons from rock rich in organic compounds
RU2349745C2 (en) * 2003-06-24 2009-03-20 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Method of processing underground formation for conversion of organic substance into extracted hydrocarbons (versions)

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022511A (en) * 1975-03-10 1977-05-10 Occidental Petroleum Corporation Recovery of liquid and gaseous products from an in situ oil shale retort
SU1090265A3 (en) * 1977-07-15 1984-04-30 Оксидентал Ойл Шейл,Инк (Фирма) Method for recovering liquid and gaseous products from underground formations containining fuel schists
SU1170128A1 (en) * 1983-07-13 1985-07-30 Институт Геотехнической Механики Ан Усср Method of working formation deposits of coal,oil shale and salt
US5620049A (en) * 1995-12-14 1997-04-15 Atlantic Richfield Company Method for increasing the production of petroleum from a subterranean formation penetrated by a wellbore
RU2263774C2 (en) * 2000-04-19 2005-11-10 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Mehtod for obtaining hydrocarbons from rock rich in organic compounds
RU2205954C1 (en) * 2001-10-31 2003-06-10 Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) Method of mining of thick steep mineral beds
RU2349745C2 (en) * 2003-06-24 2009-03-20 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Method of processing underground formation for conversion of organic substance into extracted hydrocarbons (versions)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104694746A (en) * 2015-03-25 2015-06-10 江西理工大学 Ion-adsorption-type rare earth in-situ leaching method and leaching system thereof
RU2697339C1 (en) * 2018-10-01 2019-08-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method of extraction of shale oil
RU2726693C1 (en) * 2019-08-27 2020-07-15 Анатолий Александрович Чернов Method for increasing efficiency of hydrocarbon production from oil-kerogen-containing formations and technological complex for its implementation
RU2726703C1 (en) * 2019-09-26 2020-07-15 Анатолий Александрович Чернов Method for increasing efficiency of extracting high-technology oil from petroleum-carbon-bearing formations and technological complex for implementation thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013134904A (en) 2015-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2518581C2 (en) Oil and gas, shale and coal deposit development method
RU2618243C2 (en) Fracture water treatment method and system
CN103232852B (en) Method and process for extracting shale oil and gas by in-situ shaft fracturing chemical distillation of oil shale
CN103233713B (en) Method and process for extracting shale oil gas through oil shale in situ horizontal well fracture chemical destructive distillation
RU2543235C2 (en) Development method of shale deposits
CN102656337A (en) Enhanced convection for in situ pyrolysis of organic-rich rock formations
CN102493795A (en) Method for gasification fracturing of liquid nitrogen in hydrocarbon reservoirs
CN113090245A (en) Underground rotational flow sorting and separating device and method for natural gas hydrate
AU2014379660A1 (en) Method and apparatus for acting on oil-saturated formations and the bottom region of a horizontal well bore
CN203499663U (en) Device for extracting shale oil and gas by virtue of fracturing and chemical dry distillation of oil shale in-situ horizontal wells
CN102828730A (en) Nonmetallic mineral underground in-situ drilling corrosion mining new technology
CN104234682B (en) A kind ofly be applicable to separate stratum fracturing of continuous oil pipe method that is many, girdle
RU2547847C1 (en) Method for development of shale oil and gas bearing deposits and process system of equipment for its application
RU136484U1 (en) SHALE DEPOSIT DEVELOPMENT MODULE
RU2519310C1 (en) Method of extraction of high-molecular raw material of oil and gas condensate field
CN112031723A (en) Method for developing shale oil by electrically heating auxiliary hydrocracking kerogen
RU2503799C2 (en) Method for shale gas production
RU2319831C1 (en) Method for oil production from low-permeable reservoirs
RU2513376C1 (en) Method of thermal production for shale oil
US4269449A (en) Method for preparing an oil shale deposit for in situ retorting
CN107420077A (en) One kind is based on high energy CO2The shale oil recovery method and device of fluid fracturing
RU2370643C1 (en) Method of integrated opening of coal deposit
CN210714649U (en) Microwave irradiation and hydraulic fracturing collaborative shale gas exploitation device
Lewis Nuclear in situ recovery of oil from oil shale
CN115538991A (en) Installation and construction method for exploiting seabed surface exposed combustible ice mineral methane generation device

Legal Events

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

Effective date: 20150724