СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ В ЛИТОСФЕРЕ Российский патент 2018 года по МПК E21C41/16 E21F15/00 E21B43/00 

Изобретение относится к области нефтегазового дела и может быть использовано в нефтегазовом деле для создания техногенных месторождений нефти.

Для техногенного синтеза углеводородов в качестве исходного органического вещества очень перспективно использование сточных вод городских канализаций. Как показывает практика, выход канализационных газов (продукта брожения сточных канализационных вод) со станции переработки, обслуживающей населенный пункт с численностью жителей 300 тыс. человек, в сутки достигает более 7500 м³, с одновременным образованием 1500 м³ осадков органических веществ. Указанное количество органики эффективно не утилизируется, хотя может дать около 6000 л бензина. Известно, что 1 т нефти дает 100-200 л бензина, следовательно, 6000 л бензина из 1500 м³ органического осадка соответствует примерно 30-60 т нефти, что характерно для суточной эксплуатации малодебитных скважин.

Принципиальная возможность искусственного создания углеводородного сырья в глубинах литосферы обусловлена сочетанием таких имеющихся условий в глубинах литосферы, как: 1) наличие повышенных давлений и температур в очагах нефтеобразования, 2) высокая проницаемость пласта коллектора, в качестве которого выступают пески и глины.

Известны способы создания техногенных месторождений металлов и углеводородов в том числе, в недрах Земли (патент №2166087 «Способ создания техногенного месторождения в недрах Земли», 2001 г., авторы: Трубецкой К.Н. и Воробьев А.Е.; патент №2166073 «Способ создания в угольном пласте техногенного месторождения метана», 2001 г., авторы: Трубецкой К.Н. и Воробьев А.Е.). В первом случае показана возможность создания техногенного месторождения полезных ископаемых непосредственно в недрах Земли с участием потоков жидкости, нагнетаемых в скважины. Во втором случае показан способ создания микробиохимического техногенного месторождения метана, включающий бурение скважин, подачу в продуктивные породы (угольный пласт) веществ, обеспечивающих жизнедеятельность бактерий, образующих метан, выдерживание до образования метана и извлечение метана на дневную поверхность.

Все эти имеющиеся способы создания техногенных месторождений не относятся к способам создания техногенных месторождений нефти в литосфере.

Наиболее близким по существенным признакам и технической сущности к предлагаемому изобретению является способ создания техногенного месторождения нефти в недрах Земли (патент №2612425 «Способ создания техногенного месторождения нефти в литосфере», 2017 г., авторы: Воробьев А.Е., Гладуш А.Д., Кружков С.В., Лысенкова З.В., Воробьев К.А.).

Недостатком известного способа создания техногенных месторождений нефти в недрах является склонность неочищенных городских стоков к коксованию при температурах выше 125°С, что приводит к снижению проницаемости пласта, предназначенного для формирования нефти. Известный способ требует удаления твердого осадка из городских стоков перед закачкой в скважины.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является ускорение производства и повышение качества объемов нефти, получаемых из неочищенных городских стоков и, таким образом, увеличение объемов добываемой нефти с одновременной утилизацией отходов человеческой жизнедеятельности. Помимо указанного технического результата, положительный эффект предложенного технического решения заключается в увеличении количества и повышения качества нефти в техногенных месторождениях, создаваемых с использованием неочищенных канализационных стоков. Возможность быстрого формирования нефти (в течение месяца при определенных термобарических условиях) и нарастающие объемы канализационных стоков позволяют рассматривать предложенное изобретение как эффективный способ для решения проблем дефицита энергоресурсов и улучшения экологического состояния окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования техногенных месторождений нефти в литосфере бурят закачные и откачные скважины, производят гидроразрыв пород пласта, расположенного между забоями закачных и откачных скважин, подачу в закачные скважины неочищенных городских стоков с содержанием органического вещества не менее 100-300 мг/л и объемом не менее 20 тыс. м³/сутки, выдерживание стоков в пласте до образования техногенной нефти и последующее ее извлечение на дневную поверхность через откачные скважины, где расстояние между откачными и закачными скважинами прямо пропорционально скорости миграции стоков от закачных скважин к откачным скважинам и прямо пропорционально периоду синтеза техногенной нефти из стоков, и, кроме того, бурение скважин завершают в пласте на глубинах литосферы с давлением 10-15 МПа, температурой 60-125°С и пористостью коллектора пласта 8-10%.

Способ создания техногенного месторождения нефти в литосфере путем бурения скважин, в местах с наличием природных пластов пород, пригодных для производства нефти. Такими породами могут быть песчаники, известняки или сланцы. Дополнительно проверяется проницаемость пласта, так как расстояние между закачными и откачными скважинами определяется как объемом закачиваемых стоков, так и скоростью миграции жидкости между скважинами при заданном суточном объеме стоков. Кроме того, скорость миграции может быть уменьшена за счет бурения дополнительных скважин и распределения потока по большему объему пласта.

После выбора мест для бурения и расстояния между закачными и откачными скважинами, для реализации способа, в закачные скважины подаются сточные воды неочищенных городских стоков, превоначально, под давлением и со скоростью, обеспечивающей гидроразрыв пласта, после чего поток сточных вод неочищенных городских стоков стабилизируют таким образом, чтобы при миграции от закачных к откачным скважинам обеспечивалась выдержка во времени, достаточная для образования техногенной нефти.

По окончании миграции, нефть извлекается на дневную поверхность из забоев откачных скважин. При необходимости обработки дополнительных объемов городских стоков, может быть произведено бурение дополнительных откачных и закачных (нагнетательных) скважин.

Расстоянием между закачными и откачными скважинами, в случае бурения олной закачной и одной откачной скважины, не требует расшифровки, в случае бурения нескольких скважин, под указанном расстоянием рассматривается среднее расстояние между парами «закачная скважина - откачная скважина». Кроме этого места для бурения скважин могут быть выбраны эмпирическим путем.

В пластах литосферы на глубинах не менее 3,0-4,0 км при температуре 60-125°С все реакции нефтеобразования осуществляются в течение суток и превращение органического вещества в нефть может быть полностью завершено в течение месяца. Латеральная скорость движения пластовой воды составляет примерно 3000 м/год или 8,0 м/сутки. Для этих условий среднее расстояние между парами закачная скважина - откачная скважина должно составлять около 250 м и более..

Такие параметры техногенного литосферного реактора определяются тем, что при температурах 60-180°С в природных условиях образуется основная масса углеводородов нефтяного ряда - главная фаза (зона) нефтеобразования [http://www.mining-enc.ru/s/stadijnost-gazonefteobrazovaniya/].

При этом в процессе нефтеобразования существует взаимосвязь между температурой и давлением: при снижении температуры нефтеобразования обязательно должно увеличиваться давление. Что касается параметров пористости, то ее показатели должны обеспечивать приемлемую скорость миграции органосодержащих стоков. Предлагаемые параметры давления (10-15 МПа) позволяют использовать предлагаемый способ при относительно низких параметрах пористости (8-10%), не уменьшая скорость миграции.

Особенность изобретения заключается в том, что предложен способ создания техногенного месторождения нефти непосредственно в литосфере с использованием в качестве исходного органического вещества неочищенных стоков различных населенных пунктов.

В частном случае реализации изобретения, осуществляется закачка органосодержащих сточных вод в нагнетательные скважины, которые расположены от откачных скважин на расстоянии не менее 250 м друг от друга. Глубина закачки составляет не менее 3,0-4,0 км, диаметр трубы, по которой происходит закачка стоков, 60-80 мм.

Изобретение относится к области производства вторичных видов топлива и может быть использовано для утилизации жидких биологических отходов с одновременным производством биотоплива, сходного по составу с сырой природной нефтью. Способ создания техногенного месторождения нефти в литосфере включает бурение закачных и откачных скважин на глубину литосферы с давлением 11-15 МПа, температурой 60-124°С и пористостью коллектора 8-9%, подачу в закачные скважины неочищенных городских стоков с содержанием органического вещества не менее 100-300 мг/л и объемом не менее 20 тыс. м³/сутки, осуществляя гидроразрыв пласта, выдерживание стоков до образования техногенной нефти и последующее ее извлечение на дневную поверхность, при этом бурение скважин производят на расстоянии, рассчитанном исходя из скорости миграции органосодержащих вод и периода синтеза техногенной нефти. Обеспечивается ускорение производства и повышение качества объемов нефти, получаемых из неочищенных городских стоков и, таким образом, увеличение объемов добываемой нефти с одновременной утилизацией отходов человеческой жизнедеятельности.

Способ формирования техногенных месторождений нефти в литосфере, заключающийся в том, что бурят закачные и откачные скважины, производят гидроразрыв пород пласта, расположенного между забоями закачных и откачных скважин, подачу в закачные скважины неочищенных городских стоков с содержанием органического вещества не менее 100-300 мг/л и объемом не менее 20 тыс. м³/сутки, выдерживание стоков в пласте до образования техногенной нефти и последующее ее извлечение на дневную поверхность через откачные скважины, где расстояние между откачными и закачными скважинами прямо пропорционально скорости миграции стоков от закачных скважин к откачным скважинам и прямо пропорционально периоду синтеза техногенной нефти из стоков, отличающийся тем, что бурение скважин завершают в пласте на глубинах литосферы с давлением 11-15 МПа, температурой 60-124°С и пористостью коллектора пласта 8-9%.