Способ извлечения газа из водоносных пластов

ИЗВЕСТНО. ЧТО ИЗВЛЕЧЕНИЕ газа ВЕДЕТСЯ из газовых газоконденсатных месторождений в местах их природного образования. Месторождения эти истощаются. а на образование новых требуется Теологическое время. Однако наряду с уже сформировав 4482ШИМИСЯ ГЭЗОВЫМИ ЗЗПЕЖЭМИ ЗНБЧИТЕЛЬНЫЗзапасы газа содержатся в водоносных пластах в растворенной. диспергированной или выделенной в виде линз формах. Также часто значительные объемы газа в указанных формах содержатся вранее разрабатываемых месторождениях. добыча газа из которых прекращена из-за поступления воды в скважины.Известен способ добычи газа. предусматривающий его транспортировку вместе с пластовой жидкостью на поверхность с последующей его сепарацией. Недостатками его являются нерентабельность. длительность процесса извлечения. связанные с транспортировкой большого количества жидкости. неполный выход из пластов. трудности-и экологические потери. обусловленные необходимостью утилизации высокоминерализованной пластовой жидкости.- Известен способ увеличения добычиприродного газа из водоносного горизонта под пластовым давлением, предусматривающий его извлечение за счет понижения давления в пласте путем частичной откачки пластовой воды 2. Этому способу присущи те же недостатки. что и предыдущему. Кроме того. он может быть использован фактически только для залежей со значительным.Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи. связанной с добычей газа из газонасыщенных водоносНЫХ ПЛЗСТОВ, И ДОСТИЖЕНИЕ при ЭТОМ ТЕХНИ ческого результата. выражающегося в увеличении объемов добычи газа и повышении эффективности его извлечения из водоносных пластов.Достигается это следующим образом. Врайон тазонасыщенного водоносного пла ста бурят одну или более скважин. Затем на пласт воздействуют упругими колебаниями,изменяя их частоту от 0.1 до 300 Гц и от 300 до 0.1 Гц. преимущественно от 1 до 80 и от 80 до 1 ГЦ. Изменение частоты производят ИЛИ ПЛЗВНО И МОНОТОННО. ИЛИ ДИСКРЕТНО рез предпочтительно 10-50 Гц. Скачкообразное изменение частоты сопровождают увеличением амплитуды колебаний. Воздействие колебаниями в режиме изменения их частоты дополняют импульсным воздей 4СТВИЕМ. например. В режиме ОДИНОЧННХ ИМпульсов и/или пакетов импульсов. а также цугами упругих волн. следующих преимущественно через 20-40 мин.Воздействие можно осуществлять с помощью. например. сейсмоисточников или виброисточников колебаний. размещенных на поверхности или в шахтах над водоносным пластом. или в скважинах в районе водоносного пласта. С помощью таких источников колебаний. называемых также вибромодулями. можно воздействоватьиа водоносный горизонт как в режимах непрерывной генерации колебаний с изменяющейся частотой. так и в импульсных. режимах с чередующейся ихпоытедовательностью. - дКроме того. колебания можно генерировать с помощью вибрации колонны труб.возбуждения стопбажидкости в скважине. а также другими методами и устройствами.Для импульсных воздействий возможно также применениеумолотов устанавливаемых на поверхности или в скважинах. взрывных устройств. злектроразрядных. описанных. например, в патентах США М 4 169 503 от 2 октября 1979 г и М 5 004 050 от 2 апреля 1991 г. (05 С. 166/65 и 166/248),или другие способы и устройства. Во всех указанных случаях воздействий будет происходить разгазирование водоносного пласта и выделяющийся газ будет подниматься наверх по скважинам. Упомянутые выше режимы экспериментально получены как наиболее эффективные для этой дели. Кроме того. например. импульсные воздействия. приводящие к возникновению ударных волн. способствуют не только более интенсивному выделению газа из пластов.но и приводят к растрескиванию пород. увеличению поровых каналов. проницаемости пластов.ИСПОЛЬЗОВЭНИЕ бОЛЕВ ОДНОГО ИСТОЧНИКЭколебаний позволяет увеличить как область воздействия по площади и глубине залегания пластов. так и еще более повысить аффективность способа. Это наиболее полно проявляется, если по крайней мере два ис точника одновременно работают в противодположных режимах изменения частоты один в режиме ее повышения. в то время как другой в режиме понижения. причем один преимущественно в режиме непрерывного изменения частоты. а дйугой дискретного(скачкообразные). Оба источника при зтом(интенсивности) колебаний при ее монотон НОМ И/ИЛИ ДИСКВЕТНОМ ИЗМЕНЕНИИ.предварительно. например. в лабораторных условиях определяют характерное время протекания процесса. в данном случае. дегазации (или характеристическую частоту процесса).Характеристическая частота процесса. которую можносчитать релаксационной частотой. зависит от многих факторов состава и свойств флюидов. давлениядемпературы, коллекторсхих свойств пласта и т.д. Определение ее и воздействие вдиапазоне ее изменения позволяет увеличить эффективность воздействия и сузить диапазон частот воздействия. снизить его интенсивность. Кроме того. эта частота может быть искусственно смещена в удобный (рентабельный) диапазон частот путем. например. нагрева формации (ее локальной зоны в которую канализируется энергия воздействия) известными методами. у Отбор воды изскважины вомногих слуЧЗЯХ Не ОбЯЗЗТЕПЕН. НО тем не менее ПОВЫшает эффективность воздействия а в условиях высоких пластовых давлений - существенно. СНИЖЕНИЕ давления В ПЛЭСТЕ МОЖНО ЕЕ сти монотонно. и. например. путем отбора воды. С понижением давления повышается выход растворенного в водоносном пласте газа. Наиболее эффективно это происходит. когда воздействие ведут при достижении давления насыщения и дальнейшем понижении давления. Во многих случаях при волновых воздействиях для достижения требуемого результата достаточно снизить давление в пласте на 10 по отношению к первоначальному давлению. - . Наиболееинтенсивно воздействие ведут на начальной стадии понижения давления. приютом задают наиболее высокий темп отбора воды. Этолриводит к стремительному разгазированию пласта. созданию в нем газовой шапки и оттеснению воды от газодобывных скважин. . Воздействие на водоносный пласт целесообразно вести периодически. что проснижением затрат на реализацию способа. Периодичность воздействия зависит от многих факторов и мо жег. например. определяться степенью иПрирост газового фактора в результате воздействия сопровождается изменениями перепада давления (часто - резкими колебаниями перепада и неравномерностью его выхода из пласта. Также вместе с газомДля повышения эффективности и надежности способа. обеспечения стабильногпл отбора газа предотвращения попаданиггводы втазодобывныескважины. эсранения добытого газа и т-д. над газонасыщенным водоносным пластом известными методами создаютемкость накопитель. Это могут быть взрывные работы. оттаивание многолетнемерзлых пород. вымывание каверн в соляных отложениях. глинах. Возможно создание несколькихемкостей-накопителей над разными газна сыщенными водоносными горизонтами,причем емкости могут быть выполнены с гидродинамической сообщаемостью. Дляформирования емкостей целесообразно ис-пользовать также естественные экранированные структурные поднятия.Во всех случаях использования изобретения названной совокупности существенных признаков достаточно. т.к. указанные приемы обеспечивают достижение технического резупьтата. выражающегося в увеличении объемов добычи газа и повышении эффективности его извлечения из водоносныхпластов.заключаются втом. что он позволяет увеличитьобьемы добываемого газа при наиболее полном его выходе из водоносного пласта. в том числе из пластов с высоким пластовым давлениецпричем за сущест венно более короткое время по сравнениюс известными методами. Способ или вообще не требует откачки воды. или же она ведется в значительно меньших объемах. в том числе не регулярно. и в течение меньшего вре мени. Кроме того. способ позволяет.добывать остаточный газ из обводненных. ЗЗЛЕЖЗЙ С НИЗКИМ ППЗСТОБЫМ ДЗВПВНИВМ. не. ПОЗВОЛЯЮЩИМ ВЕСТИ ОТКЗЧКУ ВОДЫ ПОД ееестественным напором. Выполненные эксперименты показывают. что фильтрация флюидов и в первую очередь газовой фазы при воздействии упругими колебаниями возможна и без создания градиента давления. . . Кроме того. способ фактически позволяет создавать новые газовые залежи. в том числе максимально приближенные к потребителю при соответствующем наличии в местах потребления газа газоводонасыщенного бассейна.На чертеже представлена схема варианта осуществления способа.Рассмотрим пример реализации способа.В районе городаХанты-Мансийска характеристики газонасыщенного водоносного бассейна ч позволяют считать целесообразным применение способа.Параметры бассейна приведены в таблице.Для осуществления. способа (чертеж ) на глубину 1200 бурится. по крайней мере. одна скважина 2 в зону структурногоподнгг тия. Известными методами создают емкость-накопитель 3 на границе глинистых и песчаных пластов. для проведения взрывных работ бурят зарядные скважины 4. Также в водоносный пласт небольшую глубину на некотором расстоянии от емкости-накопителя бурят. по крайней мере еще одну скважину 5. На поверхности устанавливают источники сейсмических-колебанийб и в скважину 2 на кабеле-канате опускают в зону водоносного пласта злектроразрядное устройство.После окончания формирования емкости-накопителя зарядные скважины 4 продолжают в зону водоносного пласта и закладывают в них заряды. Затем по скважине 5 ведут отбор воды с целью пониженияпласт источниками сейсмических колебаний 6 таким образом. что изменяют непрерывно частоту синусоидальных колебанийодного из них от. 0.1 до 300 Гц и обратноскачкообразно через 30 Гц (с повышением амплитуды в момент каждого скачка). а другим монотонно изменяя частоту от 1 до 88 Гц и обратно. С помощью электроразрядника 7 на пласт воздействуют импульсами и пакетами импульсов в произвольной последовательности. При этом на начальной стадии разработки. сопровождающейся высоким темпом-отбора пластовой воды и интенсивными. воздействиями. интервал между импульсами может составлять порядка 20-30 с с последующим его увеличением. предпочтительно до 20-40 мин. Также в скважинах 4. районе водоносного пласта 1 взрывают заложенные заряды 9.В результате описанных операций изВОДОНОСНОГО ПЛЗСТЗ НЗЧИНЗБТ ПНДСЛЯТЪСЯПоступающийв емкость-накопитель 3 из водоносного бассейна газ отжимает за счет повышения давления газа в емкости 3 воду. не позволяя ей вторгнуться в район скважины 2. Через перфорированные участки скважины 2 в районе емкости 3 ведется отбор газа потребителю.В зависимости от скорости и степенизаполнения емкости прекращают воздействия ударными волнами за счет взрывов. которые ПОСДПОЧТИТВЛЬНО ВВСТИ ГОЛЬКО на первой стадии разработки. когда необходимо создать определенный объем газа в ем кости 3 Затем. увеличивают интервалы импульсных воздействий с электроразрядника 7. снижают темп отбора воды по скважине 5 и совсемдальнейшего воздействия определяют ис ходя.из интенсивности отбора и поступления газа в емкость 3. Эффективность способа характеризуют следующие показатели. Прирост газового фактора засчет дегазации водоносного пласта по сравнению со способом. предусматривающим понижениерых случаях достигал 40). .Процесс роста газового фактора ускорялся от 1.5 до 7.3 раза. обеспечивалось достижение максимальных значений газового фактора при давлениях в 1.5-2.5 раза больших. чем при понижении давления без воздействия.Предлагаемый способ позволяет вов-лечь в эксплуатацию объемы газа. ранее не используемые возобновить добычу газа на месторождениях. где она прекращена. повысить полноту его извлечения создавать новые ГЭЗОВЫЕ залежи. В ТОМ числе МЗКСИ мально приближенные к потребителю сократить материальные. энергетические. финансовые н др. затраты. экологические потерщспособ содержит и другие преимущества. вытекающие из представленного описания и очевидные для специалистов в данной области техники.п р е к ра ща ют . транспортировку воды на поверхность. Так- же затем прекращают воздействие с. по 4482Мощность водоносного бассейна Удельный объем растворенного газа Состав растворенного газаПластовое давление Пластовая температура Плотность воды1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ ВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ, включающий бурение однойили более скважин в район водоносного пласта и понижение в нем давления путем откачки воды. отлтающийся тем. что нзводоносныйпласт воздействуют упругими колебаниями с изменением их частоты от 0.1 до 300 и от 300 до 0.1 Гц. сопровождая их импульсными воздействиями.тем. что частоту воздействия упругимиколебаниями изменяют от 1 до 80 и от 80 до 1 Гц. сопровождая импульсным воздействием через 20-40 мин.3. Способ по пп.1 и 2. отличающийся тем. что воздействие упругими колебаниями сопровождают одиночными импульсами. и/или пакетами импульсов. и/или дугами упругих волн. 4. Способ по пп.1-3.огпличающиися тем. что частоту от 0.1 до 300 и. от5. Способ по пп. 1-4. отличающийся-тем. что частоту изменяют скачкообразно через 10-50 Гц.б. Способ по пп.1-З и 5. впиталощиися тем. что скачкообразное изменение частотн сопровождают увеличением амплитуды колебаний.7. Способ по пп.1-Б. ожидающейся тем. что предварительно определяют характерное время. протекания процесса выделения газовой фазы. динамику рос та И ДВИЖЕНИЯ ГЗЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ ИЛИдиапазон частот релаксации и воздействие ведут в диапазоне частот. соответствующем диапазону частот релаксации.8. Способ по пп.1-Т. снижающийся тем, что воздействие упругими колеба 1000 - 1500 м 500 м 1.5 2 куом/м сна - 95 98 у,сана -с 5 н 12 -о.5 -о.з к 10 15 МПа 20 с 1011 кг/мз.ниями осуществляют с помощью одного или несколвких источников колебаний.9. Способ по пп.1-В. снижающийся тем, что генерируемые разными источниками колебания не совпадают по фа зе. а по меньшей мере два источникаколебаний работают в противоположных режимах изменения частоты один - в режиме ее повышения. а дрУгой - в режиме понижения частоты.10. Способ по 4 пп.1-9. отлтающийзятем. что один источник колебаний11. Способ по п.1. питающийся тем. что снижение давления в водоносном пласте ведут монотонно.12. Способ по пп.1 и 11. впитающийся тем. что откачку воды ведут до достижения в пласте давления ниже давления насыщения.13. Способ по пп.1. 11 и 12. отличающийся тем. что откачку воды ведут до снижения давления в пласте на 10.14. Способ по пп. 1. 11-13. отличающийся тем. что на начальной стадии понижения давления производят наиболее интенсивное воздействие упругими колебаниями на пласт при создании наиболее высокого темпа отбора воды.. 15. Способ по пп.1-14. отлтающшъ ся тем что воздействие упругими колебаниями на пласт периодически.1 бСпособ по пп.1-Ш. отличающийся тем. что перед осуществлением воз действия упругимиколебаниями над га зонасыщенным водоносным пластом формируют по крайней мере одну емкость-накопитель для сбора выделяющегося газа.