СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ - НЕФТИ И ГАЗА И ИХ КОЛИЧЕСТВА Российский патент 2014 года по МПК E21B43/16 

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и направлено на решение практической проблемы, связанной с получением и добычей нефти и газа.

Известны три точки зрения на природу происхождения нефти. Одна - биогенная. Согласно ей нефть образовалась из останков животных или растений.

Вторая теория - абиогенная. Согласно ей нефть синтезируется из неорганических соединений (http//) [1].

Одна теория отличается от другой еще и продолжительностью процесса. Если нефть произошла из биоостанков, значит, на это ушли миллионы лет, а если в результате химических реакций - то в течение веков, а то и десятилетий. Стало быть, запасы возобновляются быстрее, чем принято считать [2].

Оказалось, что во многих давно открытых месторождениях добыто 150% сырья от ранее подсчитанных запасов, и оно все не кончается! На границе Грузии и Азербайджана есть два совсем крохотных месторождения, но они более 100 лет дают нефть. Такие примеры есть в Карпатах, Южной Америке, других местах.

Известны случаи, когда сочли месторождение истощенным и спустя несколько десятков лет оно «проснулось», запасы восстанавливаются, причем колоссальными темпами [2].

Известны труды Ч.Дрейк, Дж.Имбри. Дж.Кнаус, К.Турекиан в книге Океан сам по себе и для нас. - М.: «Прогресс», 1982 [6] с изложением таких материалов как:

микроэлементы, растворенные в океане, с.163;

круговорот химических веществ в океане, с.155-171;

главные течения в океане, с.112-130;

углеводороды, с.417-423.

Соленая вода большинства районов Мирового океана имеет удельный вес, равный 1,03. Известны труды Лыкова И.Ф. Гипотеза о направлении кливажа и трещин в массиве горных пород. - «Уголь», 1968, №2, с.10-15, и его монография «Кливаж и его влияние на характер обрушения пород».- М.:«Недра».1976, с.91-92,100-102 [3], в которых сделан вывод, что кливаж является главной трещиной в земной коре в меридиальном направлении с северо-восточным отклонением в пределах 15 градусов. Кливаж можно рассматривать как явление глобальное во взаимосвязи с магнитным полем Земли [4].

Третья теория - смешанная, согласно ей нефть образуется из морской воды здесь и сейчас, принята за прототип. Известна статья Н.Г.Черных «Когда и как образуется нефть и в каком количестве», из которой следует, что морская вода, включающая как органические, так и неорганические вещества, является источником образования углеводородов - нефти и газа в недрах земной коры, где под действием геотермических процессов образуется паросоленая смесь с выделением нефти, газа и воды, которые под действием образуемого избыточного давления мигрируют через кливажные трещины, заполняя пустоты в земной коре с выходом на поверхность, дно морей и океанов, при этом количество образуемых углеводородов прямо пропорционально количеству подземной пресной воды, вытекаемой из недр Земли на ее поверхность, дно морей и океанов и определяют как часть разницы веса морской воды в данном регионе с дистиллированной (пресной) [1].

Таким образом, все месторождения углеводородов на земном шаре, в том числе и в России, образовались в результате переработки морской соленой воды в природных геотермических условиях (бойлерах) при высоком давлении в недрах земной коры.

При термоградиенте 1°С через 32-33 метра в земной коре местом образования паросоленой смеси является глубина 3500 м и более при геодезическом перепаде давления от 300 МПа и более, не считая давления от образуемого пара при кипении, что способствует миграционным процессам как морской воды, так и ее образуемых компонентов, в частности углеводородов и пресной воды.

К недостаткам известных способов добычи углеводородов относится то, что отсутствует стабилизация нефтегазоотдачи. На завершающей стадии эксплуатации нефтегазоотдача стабилизируется на уровне ≈20% максимальной добычи [5].

В абсолютном исчислении этот максимум у разных месторождений неодинаков: на Самотлорском месторождении он составляет 155 млн т нефти в год, Ромашкиском - 82 млн т/год, Туймазинском - 15 млн т/год и Шебелинском - 50 млн м³ газа в год.

Стабилизация нефтегазоотдачи наступает после 3-4-х десятилетий эксплуатации месторождений, после чего наступает спад добычи на 80% через 40-50 лет эксплуатации до 20% или совсем прекращается [5].

При отсутствии стабилизации нефтегазобразования, непременном спаде добычи до уровня 20% максимальной, с вероятностью ее прекращения ведутся поиски новых месторождений с большими капитальными вложениями.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков путем обеспечения стабилизации нефтегазобразования на необходимом уровне и образования искусственных месторождений и способа получения.

Поставленная цель достигается тем, что для исключения спада добычи или поддержания ее на необходимом уровне в отрабатываемое месторождение подают (закачивают) под давлением через дополнительно пробуренную или освободившуюся скважину морскую воду до точки кипения в недрах земной коры в количестве из расчета, что из 1 м³ закачиваемой морской воды получается ≈0,03 кг углеводородов.

Так же и при отсутствии природных месторождений углеводородов - нефти и газа - в какой-либо точке земного шара создают искусственные путем бурения специальных скважин до точки кипения в земной коре, одни для закачивания в них морской воды, другие для откачивания полученных углеводородов в недрах земной коры по мере их накопления в проницаемых породах, ловушках.

Так, например, для отслеживания добычи углеводородов в 1 млн т/год необходимо подавать в недра Земли ~ 3000 м³/ч морской воды постоянно в течение года на глубину 3500 м и более.

Как при бурении дополнительных скважин действующих месторождений, так и для специальных скважин для искусственных «месторождений» необходимо учитывать направление главного кливажа в недрах земной коры, при этом скважины располагают вдоль линии главного кливажа в данном или будущем месторождении, а допскважину располагают со стороны источника поступления морской воды.

На приведенной схеме способа получения углеводородов - нефти и газа и их количество - условно показаны прибрежная и удаленная часть суши относительно моря с расположением на берегу насосной станции 1, которая может быть как на уровне моря, так и углубленной и которая соединена с дополнительной скважиной, пробуренной до места образования паросоленой смеси.

Образуемый пар под действием образовавшегося давления, проходя через зоны конденсации, минерализации, превращается как в питьевую, так и в минеральную воду с выходом на поверхность Земли.

В местах образования нефти и газа пробурены скважины №2, №3. На схеме показаны условно три месторождения: в континентальном шельфе, в прибрежной части суши, в удаленной части суши в районе разлома земной коры с горообразованием.

Способ работает следующим образом.

При снижении темпов добычи нефти и газа, например в прибрежной части суши за счет спада нефтегазообразования, бурят дополнительные скважины для подачи морской воды как через насосную станцию, так и самотеком, что зависит от противодавления в месте очага образования паросоленой смеси.

Скважину №1 бурят на глубину, больше чем скважины №2,3, используя геодезический подпор столба воды в соотношении

$$H_{г}^1>H_{г}^2>H_{г}^3$$ ,

где $$H_{г}^1$$ - геодезическая высота скважины №1;

$$H_r^2$$ - геодезическая высота скважины №2;

$$H_{г}^3$$ - геодезическая высота скважины №3.

Скважины №1 и их точки бурения выбираются с учетом направления главного кливажа в данном месторождении.

В природную соленость морской воды, равную 35 кг/м³, для уменьшения общего объема ее перекачивания добавляют соль из соляных пластов, образовавшихся в результате испарения воды и образования соляных куполов [6], с.416.

Из статьи Черных Н.Г. «Когда и как образуется нефть и в каком количестве» [1]. Приведены данные о морской воде, что соленость составляет 3,5%, т.е. в каждом литре растворено 35 г солей (в основном хлорид натрия). В химическом составе морской воды углерода 0,0026 % по массе. Элементный состав нефти в среднем составляет при массе элементов кг/м³ соответственно: углерод - С - 0,026=85%; водород - Н - 0,0038=12,5%; сера - S - 0,00026=0.88%; азот - N - 0,000042=0,14%. Итого углеводороды 0,03 кг/м³, что является частью нефти в морской воде.

Таким образом, морская вода, подвергаясь геотермическим процессам в земной коре, через кипение переходит в пресную подземную воду, при этом с каждого 1 м³ формирует 0,03 кг нефти, что прямо пропорционально количеству получаемой и истекаемой подземной пресной воды из недр Земли в виде рек, родников, гейзеров как на поверхность Земли, так и в Мировой океан, что можно записать зависимостью

Q_н=(V_П.В.×m), т/с,

где Q_н - количество нефти, кг/с;

V_П.В. - объем подземной воды, истекаемой из недр Земли, м³/с;

m - масса нефти в морской воде, кг/м³

Пути миграции морской воды и образуемых компонентов преимущественно происходят по кливажу с северо-восточным отклонением от меридиана на 15° [3] и могут проникать, как те, так и другие, на большие расстояния в глубь материка под действием как силы притяжения (тяжести), так и под действием разности отметок поверхности морей и океанов в прибрежной части материков и создаваемого напора от действия океанических течений, например как течение Гольфстрим и другие [6].

Круговорот подземной воды есть результат переработки морской воды в геотермической среде земной коры, непрерывное выдавливание подземной воды на поверхность Земли, дно морей и океанов свидетельствует о непрерывном процессе образования углеводородов.

Литература

1. Черных Н.Г. «Когда и как образуется нефть и в каком количестве» - Журнал «Наука в нефтяной и газовой промышленности», октябрь-декабрь 2010, №4, с.15-21,

2. Писаренко Д. «Гадание на кофейной гуще», АиФ №40 (1405) от 03.10.2007 г.

3. Лыков И.Ф. «Кливаж и его влияние на характер обрушения пород». - М.: «Недра», 1976, с.91-92,100-102.

4. Кананович Э. Магнитное поле Земли. (http:/krugosvet.ru/articles/118/l011829/l011829al.htm)

5. Боренбаум А.А. «Научная революция в нефтегазообразовании». Уральский технологический журнал, 2009. №2 (68), с.16-29.

6. Ч. Дрейк, Дж. Имбри, Дж. Кноус, К. Турекиан. «Океан сам по себе и для нас». - М.: «Прогресс», 1982.

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и направлено на решение проблемы, связанной с устойчивым получением и добычей углеводородов - нефти и газа, и определением их количества. Обеспечивает исключение спада добычи углеводородов и поддержание ее на необходимом уровне. Сущность изобретения: способ включает месторождение углеводородов - нефти и газа, эксплуатационные скважины. Согласно изобретению в отрабатываемое месторождение подают морскую воду через дополнительно пробуренную углубленную скважину до точки кипения в недрах земной коры - «бойлер», с учетом получения из 1 м³ закачиваемой морской воды приблизительно 0,03 кг углеводородов, что является частью нефти из морской воды. То же самое осуществляют и в создаваемом искусственном месторождении. Для этого предусматривают бурение скважин до «бойлера», где через одни скважины закачивают морскую воду, а через другие скважины добывают углеводороды из недр земной коры по мере их накопления. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения углеводородов - нефти и газа и их количества, из морской воды, включающий месторождение углеводородов - нефти и газа, эксплуатационные скважины, отличающийся тем, что в отрабатываемое месторождение подают морскую воду через дополнительно пробуренную углубленную скважину до точки кипения в недрах земной коры - «бойлер» с учетом получения из 1 м³ закачиваемой морской воды приблизительно 0,03 кг углеводоров, что является частью нефти из морской воды, то же и в создаваемом искусственном «месторождении» путем бурения скважин до «бойлера», где через первые закачивают морскую воду; через последующие добывают углеводороды из недр земной коры по мере их накопления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скважины располагают с учетом направления главного кливажа в недрах земной коры в данном или создаваемом месторождении, при этом скважины для подачи морской воды располагают по линии простирания кливажа, со стороны источника поступления морской воды в «бойлер».

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в природную соленость морской воды, равную ≈35 кг/м³, искусственно добавляют морскую соль, увеличивают отдачу углеводородов в «бойлере».

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество углеводородов в «бойлере» получают прямо пропорционально количеству получаемой и истекаемой подземной пресной воды из недр Земли в виде рек, родников, гейзеров, как на поверхность Земли, так и в Мировой океан, при этом количество определяют зависимостью:
Q_Н =(V_П.В.× m), кг/с,
где Q_Н - количество углеводородов - нефти, кг/с;
V_П.В. - объем подземной воды, истекаемой из недр Земли, м³/с;
m - масса образуемой нефти из морской воды, кг/м³.

5. Способ по п.1 отличающийся тем, что в результате переработки морской воды в «бойлере» получают круговорот подземной воды с непрерывным выдавливанием подземной пресной воды на поверхность Земли.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что от источника подачу морской воды осуществляют как через насосную станцию, так и самотеком, что зависит от противодавления в месте образования паросоленой смеси в «бойлере», при этом из водяного пара при миграции через зоны конденсации, минерализации получают как питьевую, так и минеральную воду с выходом на поверхность Земли.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что источник поступления морской воды в недра Земли - бойлер определяют с учетом напора от океанических течений, разности отметок уровней моря, океана относительно прибрежной части материков - суши и силы тяжести - притяжения.