Разработка газогидратных залежей с использованием геоприродных факторов

Дан анализ возможных способов разработки твердых углеводородов газогидратных залежей. Приведены общие сведения о возможности образования и существования газогидратов, которые обеспечиваются мощностью многолетнемерзлых пород и глубиной воды в морях. Дана систематизация методов воздействия на газогидратный пласт, которые сопровождаются фазовым переходом твердого гидрата на газ и воду с поглощением большого количества тепла. Дан обзор проблем, возникающих при различных способах воздействиях на газогидратные пласты. Любой способ разработки газогидратных залежей сопровождается увеличением объема воды, миграцией мелкозернистых отложений, что приводит к снижению проницаемости и пористости пласта, засорению пласта, выносу песка и, в результате, к снижению эффективности добычи газа. При достижении водой определенного уровня происходит самозадавливание скважин водой и выбывание их из эксплуатации. Обоснована эффективность использования тепла термальных вод, нижележащих горизонтов газогидратных месторождений для диссоциации природных газовых гидратов. Для исключения перечисленных осложнений предлагается способ разработки с использованием погружной насосной установки с одновременной сепарацией газожидкостной смеси в скважине. Предлагаемый способ обеспечивает разложение газогидратов за счет не только снижения давления на забое скважины в процессе отбора газожидкостной смеси, но и теплового и ингибирующего воздействия термальных вод. Технический результат достигается в результате снижения давления в призабойной зоне отбором воды, исключения подъема пластовой воды на поверхность, обеспечения приемистости водоносного пласта, циркуляции термальной пластовой воды между водоносным и продуктивным пластом. Решается не только проблема утилизации воды, но и выноса песка с забойной зоны в ниже лежащий пласт.

Васильева З. А. Разработка газогидратных залежей с использованием геоприродных факторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 3-1. — С. 238–251. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_31_0_238.

Васильева Зоя Алексеевна — доцент кафедры разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатнвх месторождений, Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина, zoyavaс@gmail.com.

1. Макогон Ю. Ф. Природные газовые гидраты: распространение, модели образования, ресурсы // Российский химический журнал, 2003. — Т. XLVII. — №3. — С. 70—79.

2. Чувилин Е. М., Давлетшина Д. А., Лупачик М. В. Гидратообразование в мерзлых и оттаивающих метанонасыщенных породах// Криосфера Земли, 2019. Т. XXIII. № 2. — С. 50—61

3. Давлетшина Д. А., Чувилин Е. М. Экспериментальная оценка возможности гидратообразования в тонкодисперсных грунтах при отрицательных температурах // Криосфера Земли, 2020. Т. XXIV. № 4. — С. 2533.

4. Chen L., Feng Y. C., Okajima J., Komiya A., Maruyama S., 2018. Production behavior and numerical analysis for 2017 methane hydrate extraction test of Shenhu, South China Sea.J. Nat. Gas Sci. Eng. 53, 55—66.

5. Chen L., Feng Y. C., Kogawa T., Okajima J., Komiya A., Maruyama S., 2017. Construction and simulation of reservoir scale layered model for production and utilization of methane hydrate: the case of Nankai Trough Japan. Energy 143, 128—140.

6. Boswell R., Schoderbek D., Collett T. S., Ohtsuki et al. 2017. TheIġnik Sikumi field experiment, Alaska North Slope: design, operations, and implicationsfor CO2-CH4 exchange in gas hydrate reservoirs. Energy Fuels 31, 140—153.

7. Hunter R. B., Collett T. S., Boswell R. M. et al. 2011. Mount Elbert Gas Hydrate Stratigraphic TestWell, Alaska North Slope: overview of scientific and technical program. Journal of Marine and Petroleum Geology 28 (2), p. 295—310.

8. Collett T., Ginsburg G. Gas hydrates in the Messoyakha gas field of the west Siberian basin — a re-examination of the geologic evidence. Int Offshore Polar E 1997:96–103.

9. Васильева З. А., Джафаров Д. С., Аметова Т. А. Косвенные техногенные признаки индикации газогидратов в криолитозоне // Криосфера Земли, 2011. Т. XV. № 1. — С. 61—67.

10. Васильева З. А. Техногенные выбросы углеводородов при вскрытии мерзлых и газогидратосодержащих пластов / З. А. Васильева, А. В. Родичкин // Актуальные проблемы нефти и газа — Вып. 4(23). — 2018.

11. Yamamoto K., Kanno T., Wang X. X., Tamaki M., Fujii T., Chee S. S., Wang X. W., Pimenov V., Shako V., 2017. Thermal responses of a gas hydrate-bearing sediment to a depressurization operation. RSC Adv.7, 5554—5577.

12. Chen Z., Feng J., Li X. et al. 2014. Preparation of warm brine in situ seafloor based on the hydrate process for marine gas hydrate thermal stimulation. Ind Eng Chem Res; 53:14142–57.

13. Jiang G., Sun J., Ning F., Zhang L., 2014. The effect of thermal properties of sediments on the gas production from hydrate reservoirs by depressurization and thermal stimulation. Procedia Eng. 73, 326—336.

14. Li X., Wang Y., Duan L., Li G. et al. Experimental investigation into methane hydrate production during three-dimensional thermal huff and puff. Appl Energy 2012; 94: 48–57.

15. Патент RU2211319, приоритет от 21.03.2002, зарегистрирован 27.08.2003. Кульчицкий В. В., Басниев К. С. Способ разработки месторождений углеводородов.

16. Патент RU2250365. Способ разработки газогидратной залежи Буслаев В. Ф., Васильева З. А., Шаровар И. И. Опубл. 26.05.2003.

17. Васильева З. А., Джафаров Д. С. Объемная модель диссоциации газовых гидратов в природных пластах // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 2015. № 7. — С. 36—41.

18. Babaee, S., Hashemi, H., Javanmardi, J., et al. Thermodynamic model for prediction of phase equilibria of clathrate hydrates of hydrogen with different alkanes, alkenes, alkynes, cycloalkanes or cycloalkene. Fluid Phase Equilib 2012; 336:71–8.12.

19. Seo, Y., Lee, S., Lee, J. Experimental verification of methane replacement in gas hydrates by carbon dioxide. Chem Engineer Trans 2013; 32: 163–8.

20. Boswell, R., Schoderbek, D., Collett, T. S., Ohtsuki, S., White, M., Anderson, B. J., 2017. The Iġnik Sikumi field experiment, Alaska North Slope: design, operations, and implications for CO2-CH4 exchange in gas hydrate reservoirs. Energy Fuels 31, 140—153.

21. Li, X., Wan, L., Li, G., Li, Q., Chen, Z., Yan, K. Experimental investigation into the production behavior of methane hydrate in porous sediment with hot brine stimulation. Ind Eng Chem Res 2008;47:9696–702.

22. Гордеев П. В., Шемелина В. А., Шулякова О. К. Гидрогеология. — М.: Высш. шк. — 1990. — 448 с.

23. Дворов И. М. Глубинное тепло Земли. — М.: Наука. — 1972. — 207 с.

24. Jung, J., Jang, J., Santamarina, J., et al. Gas production from hydrate-bearing sediments: the role of fine particles. Energy Fuels 2011; 26: 480–7.

25. Henninges, J., Huenges, E., Burkhardt, H. In situ thermal conductivity of gashydratebearing sediments of the Mallik 5L-38 well. J Geophys Res — Sol Earth 2005:110.

26. Boswell, R., Rose, K., Collett, T. S., et al., 2011. Geologic controls on gas hydrate occurrence in the Mount Elbert prospect, Alaska North Slope. Journal of Marine and Petroleum Geology 28 (2), pp. 589—607.

27. Lee, M. W., Collett, T. S., 2011. In-situ gas hydrate saturations estimated from various well logs at the Mount Elbert Well, Alaska North Slope. Journal of Marine and Petroleum Geology 28 (2), pp. 439—449.

28. Патент RU2438009. Способ разработки газогидратных месторождений. Дроздов А. Н., Васильева З. А., Булатов Г. Г., Сливкова Д. Ф. 04.05.2010.

29. Патент RU26026021. Способ разработки газогидратных месторождений. Калинчук В. Ю., Васильева З. А., Якушев В. С. 07.11.2015.

30. Дроздов А. Н. Влияние свободного газа на характеристики глубинных насосов // Нефтяное хозяйство. — 2003. — № 1. — С. 68–70.