СПОСОБ ДОБЫЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ОТКРЫТОМ МОРЕ Российский патент 2017 года по МПК E21B43/01 E21C50/00 

Изобретение относится к разработке месторождений углеводородов и может быть использовано при добыче природного газа в открытом море.

Известны технические решения, направленные на добычу и разработку газогидратных залежей, основанные на термическом воздействии на газогидратную залежь путем сжигания части углеводородного сырья на месте его залегания и использовании образовавшихся горячих продуктов для прогрева продуктивного пласта (В.Ж. Аренс, А.А. Вертман и др. «О перспективных технологиях разработки газогидратных залежей», семинар №15, 2005).

Описанный в данной работе способ добычи природного газа основан на установке протяженных горизонтальных буровых каналов с последующим противоточным перемещением очага горения навстречу нагнетаемому воздушному дутью, при котором осуществляется огневое воздействие на буровой канал и активное образование боковых трещин.

Авторы отмечают, что такой термически проработанный коллектор характеризуется повышенной дренирующей способностью по отношению к нагнетаемому окислителю и извлечению газа, перешедшего от равновесного твердого в неравновесное газообразного состояние.

Недостатком данного способа является сложность технологии подвода тепла и длительность процесса добычи природного газа.

Известен способ добычи газа из газовых гидратов, включающий формирование вне зоны залегания газовых гидратов области пониженного давления, которая представляет собой разделитель с давлением 0,3-0,5 от исходной величины давления в зоне залегания газовых гидратов, сброс добываемого газа и пластовой жидкости в фазный разделитель пониженного давления и закачку нагретого осушенного газа в зону залегания газовых гидратов для инициирования барических волн, обеспечивающие уменьшение локального давления в порах породы зоны залегания газовых гидратов (патент РФ №2528806 по кл. Е21В 43/16 от 20.09.2014).

Недостатком данного способа является сложность технологии подвода тепла и использование сложного компрессионного оборудования.

Известен способ добычи природного газа в открытом море, включающий сбор газа из газовых фонтанов над газовыделяющими участками дна при помощи куполообразного газосборника, установленного на поверхности дна, передачу газа в газгольдер, размещенный под водой, компактирование объема газа и подъем газгольдера на поверхность (патент РФ №2078199 по кл. Е21В 43/01 от 1994).

Недостатком данного способа является относительно узкая эксплуатационная возможность способа, а именно: невозможность добычи природного газа со дна моря или океана.

Известен также способ добычи природного газа из газовых гидратов, основанный на разложении газовых гидратов экзотермической каталитической реакции глубокого, полного или частичного окисления природного газа, окислительной димеризации метана, паровой конверсии или любой другой подобной реакции (патент РФ №2169834 по кл. Е21В 43/16 от 27.06.2001).

Недостатком данного способа является относительно низкая эффективность подвода тепла к зоне разложения газовых гидратов и, как следствие этого, относительно низкая эффективность добычи природного газа.

Известны технические решения, позволяющие вести добычу природного газа, свободно выходящего на газовыделяющих донных участках морей (патенты РФ №2383717 по кл. Е21В от 27.02.2010, патент РФ №2382875 от 27.02.2010 и патент РФ №2393338 от 27.06.2010).

Недостатком указанных технических решений являются ограниченные технологические возможности добычи природных газов, а именно добычи природного газа со дна моря или океана.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в обеспечении возможности добычи природного газа со дна моря и океана и повышения эффективности подвода тепла к зоне залегания газовых гидратов.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе добычи природного газа в открытом море, основанном на тепловом воздействии на газогидратную залежь с последующим сбором газа куполообразным сборником и передачей его в аккумулирующие емкости, при этом воздействие на газогидратную залежь проводят используя тепловую энергию подводного взрыва, направленного в сторону дна, с применением взрывчатого вещества.

На фиг. 1 представлена иллюстрация способа добычи природного газа в открытом море.

На фиг. 1 представлена иллюстрация проведения начальной стадии добычи природного газа.

На фиг. 2 представлена иллюстрация способа добычи природного газа с использованием энергии подводного взрыва.

На фиг. 1 поз. 1 - судно для сброса глубинных бомб,

поз. 2 - глубинная бомба,

поз. 3 - газогидратная залежь.

На фиг. 2 поз. 4 - судно с вкладными цилиндрическими емкостями,

поз. 5 - транспортный трубопровод,

поз. 6 - куполообразный сборник газа,

поз. 7 - участок взрыва газогидратной залежи,

поз. 8 - полусферический пузырь, содержащий продукты взрыва в газообразной форме.

Способ добычи природного газа в открытом море или океане осуществляется следующим образом.

Добыча природного газа осуществляется в местах газогидратных залежей на дне морей и океанов.

Способ добычи осуществляется следующим образом.

К месту нахождения подводных газогидратных залежей доставляется судно для сброса глубинных бомб, на котором находятся вкладные цилиндрические емкости, транспортный трубопровод и улавливающий зонд.

После сброса глубинной бомбы под воду осуществляют направленный взрыв в сторону дна с газогидратной залежью.

Во время придонного взрыва происходит переход взрывчатого вещества из твердого состояния в газообразное состояние с большим выделением тепла, при этом образуется полусферический пузырь, содержащий продукты взрыва в газообразном виде, а также газ, выделившийся из газогидрата.

Температура и давление в образовавшемся пузыре превышает температуру и давление окружающей среды и пузырь быстро расширяется. Расширение происходит до момента достижения давления окружающей среды, а температура газов в пузыре остается намного выше температуры окружающей среды.

Происходит всплытие пузыря и постепенное его охлаждение, и проводится сбор газа куполообразным сборником и передача его в аккумулирующие емкости.

Расчеты показали, что для выделения газа из газогидрата на глубине около 300 м требуется температура плавления на дне моря 0°C (273,15 К), т.е. для плавления 1 кг твердого газогидрата с выделением газа требуется 0,34×10⁶ Дж тепла.

Расчеты показали, что при использовании 1 кг тротила выделяется 0,9 МДж тепла, передающегося газогидрату, выделяется около 500 литров метана, в перечете на нормальные условия, размер (радиус) пузыря после взрыва составляет 40 см.

Предложенный способ позволяет повысить эффективность подвода тепла к зоне залегания газовых гидратов и расширить технологические возможности способа. Так, использование данного способа позволяет из газоконденсата выделить парообразные компоненты нефти метанового ряда в виде жидкости, т.е. по существу возможна добыча нефти и других компонентов метанового ряда.

Изобретение относится к разработке месторождений углеводородов и может быть применено для добычи природного газа в открытом море. Способ включает тепловое воздействие на газогидратную залежь с последующим сбором газа куполообразным сборником и передачей его в аккумулирующие емкости. Воздействие на газогидратную залежь проводят используя тепловую энергию подводного взрыва, направленного в сторону дна, с применением взрывчатого вещества. Технический результат заключается в повышении эффективности подвода тепла к зоне залегания газовых гидратов. 2 ил.

Способ добычи природного газа в открытом море, основанный на тепловом воздействии на газогидратную залежь с последующим сбором газа куполообразным сборником и передачей его в аккумулирующие емкости, отличающийся тем, что воздействие на газогидратную залежь проводят используя тепловую энергию подводного взрыва, направленного в сторону дна, с применением взрывчатого вещества.