UA14924U

UA14924U - Method for extraction of gas methane from gas-hydrate sea deposits

Info

Publication number: UA14924U
Application number: UAU200506752U
Authority: UA
Inventors: Viktor Mykhailovych Kazantsev; Volodymyr Oleksandrovy Korchin; Yurii Airapetovych Balakirov; Volodymyr Oleksandrov Frolagin
Original assignee: Dept Of Sea Geology And Deposi
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2006-06-15

Abstract

Method of extraction of gas methane from gas-hydrate sea deposits includes thermal and vibrational effect by end pulser with directed action on productive field with pulsing steam jet on water basis with addition of surface-active substances, with drilling well to the depth of the gas-hydrate deposit bedding.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до гірничої справи і може бути використана для видобутку газу метану при 2 розробці газогідратного морського родовища.The useful model is related to mining and can be used for the production of methane gas in the 2nd development of a gas hydrate marine deposit.

Відомий спосіб видобутку газу метану з газогідратного родовища |Рішення про видачу патенту України на к/м, заяв. Мо20041210952|, що включає розігрівання продуктивного пласта шляхом впливу на нього електромагнітними хвильовими коливаннями, які продукуються випромінювачем при подачі на нього низькочастотних знакозмінних імпульсів електричного струму з накладанням на їх вершини високочастотного 70 сигналу, а підтримання інтенсивності виділення газової , фази з газогідратів здійснюють шляхом зміни потужності електромагнітного випромінювання, при цьому вплив здійснюють на газогідратний пласт, що лежить під товщею осадових порід, а продуктивний пласт додатково обробляють акустичним хвильовими коливаннями, причому свердловину бурять до глибини залягання газогідратних покладів, де і розташовують акустичний і електромагнітний випромінювачі, які мають тілесний кут спрямованої дії, при цьому опромінювання акустичним і 12 електромагнітним випромінювачами здійснюється з утворенням біжучої хвилі шляхом періодичної плавної зміни довжини чверті хвилі випромінювачів, що дорівнює радіусам від дальньої до ближньої зони розташування випромінювачів у свердловиніA known method of methane gas extraction from a gas hydrate deposit |Decision on issuing a patent of Ukraine for k/m, statement. Мо20041210952|, which includes heating the productive layer by influencing it with electromagnetic wave oscillations, which are produced by the emitter when low-frequency alternating-sign pulses of electric current are applied to it with a high-frequency 70 signal superimposed on their peaks, and maintaining the intensity of the release of the gas phase from gas hydrates is carried out by changing the power electromagnetic radiation, while the influence is exerted on the gas hydrate layer that lies under the layer of sedimentary rocks, and the productive layer is additionally treated with acoustic wave oscillations, and the well is drilled to the depth of the gas hydrate deposits, where acoustic and electromagnetic emitters are located, which have a body angle of directional action , while irradiation by acoustic and 12 electromagnetic emitters is carried out with the formation of a traveling wave by means of a periodic smooth change in the length of a quarter wave of the emitters, which is equal to the radii from far to near the location zones of the emitters in the well

Недоліком цього способу є необхідність розробки і залучення дорогоцінного обладнання, зокрема акустичного і електромагнітного випромінювачів.The disadvantage of this method is the need to develop and involve expensive equipment, in particular, acoustic and electromagnetic emitters.

В основу корисної моделі покладено завдання створити такий спосіб видобутку газу метану з газогідратних морських покладів, який забезпечив би при низький вартості обладнання, ефективну і екологічно безпечну експлуатацію газогідратного родовища.The basis of the useful model is the task of creating such a method of methane gas extraction from gas hydrate marine deposits, which would ensure efficient and environmentally safe operation of the gas hydrate deposit at a low cost of equipment.

Для вирішення поставленого завдання запропоновано спосіб видобутку газу метану з газогідратних морських покладів, що включає тепловий і вібраційний вплив на продуктивний пласт, який залягає під товщею осадових 29 порід, при цьому свердловину бурять до глибини залягання газогідратних покладів, де розміщують вібратор, що -о має тілесний кут спрямованої дії, а тепловий і вібраційний вплив на газогідратні поклади здійснюють пульсуючим струменем пару на водній основі з додатком поверхнево-активних речовин (ПАР), а в якості вібратора використовують торцевий пульсатор направленої дії що спускають в свердловину на насосно-компресорних трубах, частота роботи якого залежить від тиску пару. МTo solve the problem, a method of methane gas extraction from gas-hydrate marine deposits is proposed, which includes thermal and vibrational influence on the productive layer, which lies under the thickness of sedimentary 29 rocks, while the well is drilled to the depth of the gas-hydrate deposits, where a vibrator is placed, which has the body angle of directional action, and the thermal and vibrational effect on gas hydrate deposits is carried out by a pulsating jet of water-based steam with the addition of surfactants (surfactants), and as a vibrator, an end pulsator of directional action is used, which is lowered into the well on pump-compressor pipes, frequency the operation of which depends on the steam pressure. M

Суть корисної моделі полягає у вивільнені газу метану при руйнуванні газогідратних покладів за рахунок с впливу на них пульсуючим струменем пару. Пульсуючий струмінь гарячого пару, який створюється торцевим пульсатором направленої дії при подачі на нього під тиском пару, створює як теплове так і вібраційне поля. оThe essence of a useful model is the release of methane gas during the destruction of gas hydrate deposits due to the influence of a pulsating steam jet on them. A pulsating jet of hot steam, which is created by an end pulsator of directional action when steam is applied to it under pressure, creates both thermal and vibrational fields. at

Під впливом цих полів газогідратні поклади більш ефективно руйнуються, переходять в метастабільний стан з «І виділенням газу метану, який поступає в нагнітально-видобувну (через міжтрубний простір) або в видобувніUnder the influence of these fields, gas hydrate deposits are more effectively destroyed, pass into a metastable state with the release of methane gas, which enters the injection-mining (through the inter-pipe space) or in the mining

Зо свердловини. Періодично міняючи тиск пару можна регулювати частоту роботи торцевого пульсатора -- (вібратора), а отже і довжину хвилі (г) пружних коливань, що відповідає відстані від пульсатора до міста де фокусується їх максимальна енергія, а амплітуда першої гармоніки на відстані 924 досягає максимального значення. Таким чином досягається рівномірний вібраційний вплив на газогідратний пласт. « дю Забезпечення екологічної безпеки досягається за рахунок розробки газогідратних покладів, що лежать під з товщею осадових порід. Пласти осадових порід виконують роль екранів, що не дозволяють проникненню газу у с водну товщу моря, забезпечуючи екологічну безпеку. Крім цього екологічній безпеці також сприяє направлена дія :з» торцевого пульсатора, яка надає можливість локальної розробки родовища при збереженні його цілісності.From the well. By periodically changing the steam pressure, it is possible to adjust the frequency of the end pulsator -- (vibrator), and therefore the wavelength (g) of elastic vibrations, which corresponds to the distance from the pulsator to the city where their maximum energy is focused, and the amplitude of the first harmonic at a distance of 924 reaches its maximum value . In this way, a uniform vibration effect on the gas hydrate layer is achieved. Ensuring environmental safety is achieved through the development of gas hydrate deposits that lie under the thickness of sedimentary rocks. Layers of sedimentary rocks act as screens that do not allow gas to penetrate into the water column of the sea, ensuring environmental safety. In addition, environmental safety is also facilitated by the directional action of the end pulsator, which provides the possibility of local development of the deposit while preserving its integrity.

Добавки ПАР у невеликій кількості (до 0,595) у пар на водній основі попереджає гідратоутворення у трубах транспортування газу як на стадії утворення зародків, так і на стадії росту кристалів гідратних покладів, а - 75 також зменшує поверхневе натягування на межі рідина-газ при обробці паром газогідратних покладів, що сприяє більш повному вилученню газу метану з них. т. Пропонована корисна модель не потребує розробки і виготовлення спеціального дорогоцінного обладнання, с наприклад, газозбирального ковпака, акустичного і електромагнітного випромінювачів. Все обладнання, що випускається промисловістю для видобутку газу з підводних звичайних (не газогідратних) родовищ може бути іме) 50 використане для розробки газогідратних родовищ. Тому можна стверджувати, що виконання робіт заAdditives of surfactant in a small amount (up to 0.595) in water-based steam prevents hydrate formation in gas transportation pipes both at the stage of nucleation and at the stage of crystal growth of hydrate deposits, and - 75 also reduces surface tension at the liquid-gas interface during steam treatment gas hydrate deposits, which contributes to more complete extraction of methane gas from them. t. The proposed useful model does not require the development and manufacture of special expensive equipment, such as a gas collection cap, acoustic and electromagnetic emitters. All equipment produced by the industry for gas production from underwater conventional (non-gas hydrate) deposits can be used for the development of gas hydrate deposits. Therefore, it can be argued that the performance of works for

Т» пропонованою корисною моделлю має низьку вартість.T" proposed useful model has a low cost.

На Фіг.1 наведена схема розробки морських газогідратних покладів.Figure 1 shows the scheme of the development of marine gas hydrate deposits.

На Фіг.2 - схема розташування свердловин на плавучій платформі (вигляд зверху).Fig. 2 shows the layout of the wells on the floating platform (top view).

На Фіг.3 - схема обладнання нагнітальне - видобувної свердловини.Fig. 3 shows the scheme of the injection well equipment.

Наведені схеми (Фіг.1, 2, 3) - містять: морську платформу 1, нагнітальне - видобувну свердловину 2, с видобувні свердловини З, пласт газогідратних покладів 4, товщу морської води 5, пласт осадових порід 6, перший сектор газогідратних покладів 7, другий сектор газогідратних покладів 8, торцевий пульсатор 9, обсадні труби 10, насосно - компресорні труби 11, перфораційні отвори 12, лубрикатор або спеціальний гирловий герметизуючий вузол 13, засувки 14, викідну лінію 15, нагнітальну лінію 16, штуцер 17, манометр тиску пару 60 18, манометр тиску гаау 19, гирловий сальник 20.The given schemes (Fig. 1, 2, 3) - contain: marine platform 1, injection - production well 2, c production wells C, layer of gas hydrate deposits 4, layer of sea water 5, layer of sedimentary rocks 6, first sector of gas hydrate deposits 7, second sector of gas-hydrate deposits 8, end pulsator 9, casing pipes 10, pump-compressor pipes 11, perforation holes 12, lubricator or special mouth sealing unit 13, valves 14, discharge line 15, injection line 16, fitting 17, steam pressure gauge 60 18, gas pressure gauge 19, mouth packing 20.

Спосіб реалізується наступним чином.The method is implemented as follows.

З морської платформи 1 бурять нагнітально-видобувну свердловину 2, а також видобувні свердловини З до рівня залягання газогідратних покладів 4, що сформувались під товщею морської води 5 і пласта осадових порід 6. Нагнітально-видобувну свердловину 2 і видобувні свердловини З обладнують обсадними трубами 10 з бо перфораційними отворами 12, гирловою арматурою з засувками 14, штуцерами 17, викидними лініями 15 і манометрами тиску газу 19.From the offshore platform 1, injection and production well 2, as well as production wells Z are drilled to the level of gas hydrate deposits 4, formed under the layer of sea water 5 and a layer of sedimentary rocks 6. Injection and production well 2 and production wells Z are equipped with casing pipes 10 with because of perforation holes 12, mouth fittings with valves 14, fittings 17, discharge lines 15 and gas pressure gauges 19.

Додатково у нагнітально-видобувну свердловину 2 спускають насосно-компресорні труби 11 з торцевим пульсатором 9 і доповнюють гирлову арматуру нагнітальною лінією 16, лубрикатором 13, гирловим сальником 20, засувками 14 і манометром тиску пару 18.In addition, pump-compressor pipes 11 with an end pulsator 9 are lowered into injection and production well 2 and the mouth fittings are supplemented with injection line 16, lubricator 13, mouth packing 20, valves 14 and steam pressure gauge 18.

Гарячий пар, що виробляє парогенератор (на схемі не показаний) з добавкою ПАР поступає під тиском у нагнітальну лінію 16 і далі через насосно-компресорні труби 11 нагнітально-видобувної свердловини 2 на торцевий пульсатор 9. В якості торцевого пульсатора 9, наприклад, може бути використаний вібратор золотникового типу з фокусуючим отбивачем у осьовому напрямку. Під тиском пару торцевий пульсатор 9 70 виробляє пульсуючий струмінь пару, який руйнує газогідратні поклади і переводить їх у метастабільний стан з виділенням газу метану. Спочатку газ метан поступає через перфораційні отвори 12 у міжтрубний простір нагнітально-видобувної свердловини 2 і далі через штуцер 17 у викидну лінію 15. По мірі розробки родовища зона виробки покладів зростає, зростає і вихід газу, який поступає у видобувні свердловини З, що пробурені на різній відстані від нагнітально-видобувної свердловини 2 (Фіг.2). Найближчі на відстані 2-3 метра, а дальні від 20 до 50 метрів, в залежності від товщини газогідратних покладів.The hot steam produced by the steam generator (not shown in the diagram) with the additive of surfactant enters under pressure into the injection line 16 and further through the pump-compressor pipes 11 of the injection-production well 2 to the end pulsator 9. As an end pulsator 9, for example, it can be a spool-type vibrator with a focusing reflector in the axial direction is used. Under the pressure of steam, the end pulsator 9 70 produces a pulsating stream of steam, which destroys gas-hydrate deposits and transfers them to a metastable state with the release of methane gas. First, methane gas flows through the perforation holes 12 into the inter-pipe space of the injection-production well 2 and then through the fitting 17 into the discharge line 15. As the field is developed, the zone of production of deposits increases, and the output of gas, which flows into the production wells C, drilled on at different distances from injection and extraction well 2 (Fig. 2). The nearest ones are at a distance of 2-3 meters, and the far ones are from 20 to 50 meters, depending on the thickness of the gas hydrate deposits.

Якщо товщина газогідратних покладів перевищує радіус дії пульсуючого струменю пару, після виробки першого сектора газогідратних покладів 7, торцевий пульсатор спускають на необхідну глибину і починають розробку другого сектора газогідратних покладів 8 і т. д. Контроль за тиском газу у свердловинах здійснюють манометрами тиску газу 19 і регулюють його за рахунок зміни тиску пару (манометр тиску пару 18), що поступаєIf the thickness of the gas-hydrate deposits exceeds the radius of action of the pulsating steam jet, after the production of the first sector of gas-hydrate deposits 7, the end pulsator is lowered to the required depth and the development of the second sector of gas-hydrate deposits 8, etc. adjust it by changing the pressure of the incoming steam (steam pressure gauge 18).

У нагнітально-видобувну свердловину 2. При зміні тиску пару міняється частота роботи вібратора - торцевого пульсатора, а отже і довжина хвилі пружних коливань, де фокусується максимальна енергія, амплітуда першої гармоніки якої на відстані 24 від торцевого пульсатора досягає максимального значення. Таким чином, періодично змінюючи частоту пульсацій здійснюють вібраційний вплив на весь сектор газогідратного покладу.In injection-production well 2. When the steam pressure changes, the frequency of operation of the vibrator - end pulsator changes, and therefore the wavelength of elastic oscillations, where the maximum energy is focused, the amplitude of the first harmonic of which at a distance of 24 from the end pulsator reaches its maximum value. Thus, by periodically changing the frequency of pulsations, they exert a vibrational effect on the entire sector of the gas hydrate deposit.

Під комплексним впливом теплового поля пару і вібраційного поля, що виробляє торцевий пульсатор,Under the complex influence of the thermal field of the steam and the vibration field produced by the end pulsator,

Відбувається ефективне руйнування газогідратних покладів.Effective destruction of gas hydrate deposits takes place.

Пропонований спосіб видобутку газу метану з морських газогідратних покладів не потребує розробки З спеціального обладнання, тому має низьку вартість робіт (за рахунок використання обладнання що випускається промисловістю для видобутку газу з підводних звичайних, не газогідратних родовищ), підвищену екологічну безпеку (за рахунок розробки газогідратних покладів, що лежать під товщею осадових порід, які виконують роль /-«ф зо екранів), дозволяє ефективно розробляти газогідратні поклади. сThe proposed method of extracting methane gas from marine gas hydrate deposits does not require the development of special equipment, therefore it has a low cost of work (due to the use of equipment produced by industry for the extraction of gas from underwater ordinary, non-gas hydrate deposits), increased environmental safety (due to the development of gas hydrate deposits , which lie under the layer of sedimentary rocks, which play the role of /-«f zo screens), allows efficient development of gas hydrate deposits. with

Claims

The formula of the invention is "Method of extraction of methane gas from gas-hydrated marine deposits, which includes thermal and vibrational influence on the productive layer that lies under the thickness of sedimentary rocks, while the well is drilled to the depth of the gas-hydrated deposits, where a vibrator is placed, which has a body angle of directional action , which differs in that the thermal and vibrational effect on gas-hydrate deposits is carried out by a pulsating stream of water-based steam with the addition of surface-active substances, and as a vibrator they use an "end pulsator of directional action that is lowered into the well on pump-compressor pipes, the frequency of operation which depends on the vapor pressure. ;"

- sh» se) with 50 s»

with

60 b5