Территория Нефтегаз 1-2.2023

Научная статья

УДК 622.24/.324.5
(UDK 622.24/.324.5)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь

ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ДОБЫЧЕ ГАЗА ИЗ ГАЗОГИДРАТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

(TECHNICAL AND TECHNOLOGICAL SOLUTIONS FOR GAS EXTRACTION FROM GAS HYDRATE DEPOSITS)

Одним из перспективных нетрадиционных источников газа считаются отложения газовых гидратов, запасы метана в которых составляют около 72 % мировых запасов газа. Извлечение метана из таких залежей перспективно, а разработка технологий актуальна. Представленный в статье анализ способов добычи газа из газогидратной залежи с помощью разгерметизации, введения химических реагентов (ингибиторов), нагревания, а также комплексного воздействия, совмещающего перечисленные способы, показал преимущества термического воздействия.
Для разработки собственной технологии термического способа добычи нефтяного газа из осадочных пород с газогидратными включениями авторами был проведен научно-технический и патентный анализ в целях выявления аналогов и прототипа. Установлено, что большинство предлагаемых термических технологий извлечения метана из газогидратных залежей усложнены и дорогостоящи, что обусловлено высокими энергозатратами на нагревание теплоносителя. Кроме того, известно лишь о единичных случаях применения той или иной технологии, значительный практический опыт отсутствует.
Авторы предлагают к рассмотрению новую энергосберегающую технологию добычи газа из газогидратной залежи с применением в качестве теплоносителя термальной воды из нижележащих пластов-доноров. Технология заключается в бурении до подошвы пласта-донора материнской скважины, из которой пробуривают боковой ствол с горизонтальным окончанием (перфорированной трубой), пронизывающий пласт с газогидратными отложениями, протяженностью несколько сотен метров, с созданием условий внутрискважинной циркуляции теплоносителя. Разработанная технология предусматривает контроль и управление основными параметрами процесса извлечения газожидкостной смеси.

One of the promising unconventional sources of gas is considered to be deposits of gas hydrates, methane reserves in which account for 72 % of the world's gas reserves. Production of methane from such deposits is promising, and the development of technologies is relevant. The analysis of methods of gas production from a gas hydrate deposit presented in the article by depressurization, addition of chemical reagents (inhibitors), heating, also as complex exposure, which combines the above-mentioned methods, showed the advantages of the thermal method.
To develop their own technology for the thermal method of production natural gas from sedimentary rocks with gas hydrate inclusions, the authors conducted a scientific, technical and patent analysis to identify analogues and a prototype. It is established that most of the proposed thermal technologies for the production of methane from gas hydrate deposits are complicated and expensive due to the high energy expenses for heating the coolant. In addition, most technologies do not have much experience of practical use, only isolated cases of the use of a particular technology are known.
The authors propose to consider a new energy-saving technology for gas production from a gas hydrate deposit with the use of thermal water from the underlying donor formation as a coolant. The technology consists in drilling to the sole of the donor formation of the mother well from which a lateral wellbore with a horizontal end (perforated pipe) is drilled, penetrating the formation with gas hydrate deposits, lengthing for several hundred meters, with the creation of conditions for downhole circulation of the coolant. The developed technology provides for the control and management of the main parameters of the gas-liquid mixture production process.

ГАЗОВЫЙ ГИДРАТ, РАЗГЕРМЕТИЗАЦИЯ, ИНГИБИРОВАНИЕ, ТЕРМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ, ПЛАСТ-ДОНОР

GAS HYDRATE, DEPRESSURIZATION, INHIBITION, THERMAL EFFECT, ENERGY SAVING, HEAT TRANSFER FLUID, DONOR FORMATION

М.И. Корабельников1, e-mail: korabelnikovmi@mail.ru;

Ю.В. Ваганов2, e-mail: vaganovjv@tyuiu.ru;

Н.А. Аксенова1, e-mail: aksenovana@tyuiu.ru;

1 Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Тюменский индустриальный университет» в г. Нижневартовске (Нижневартовск, Россия).
2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет» (Тюмень, Россия).

M.I. Korabelnikov1, e-mail: korabelnikovmi@mail.ru;

Yu.V. Vaganov2, e-mail: vaganovjv@tyuiu.ru;

N.A. Aksenova1, e-mail: aksenovana@tyuiu.ru;

1 Branch of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Tyumen Industrial University” in Nizhnevartovsk (Nizhnevartovsk, Russia).
2 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Tyumen Industrial University” (Tyumen, Russia).

Корабельников М.И., Ваганов Ю.В., Аксенова Н.А. Технико-технологические решения по добыче газа из газогидратных залежей // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2023. № 1–2. С. 18–24.

Korabelnikov M.I., Vaganov Yu.V., Aksenova N.A. Technical and Technological Solutions for Gas Extraction from Gas Hydrate Deposits. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2023;(1–2):18–24. (In Russ.)

Dobrynin V.M., Korotajev Yu.P., Plyuschev D.V. Gas Hydrates – A Possible Energy Resources // Long-Term Energy Resources. Boston: Pitman, 1981. Pp. 727–729.

McIver R.D. Gas Hydrates // Long-Term Energy Resources. Boston: Pitman, 1981. Pp. 713–726.

Соловьев В.А. Глобальная оценка количества газа в субмаринных скоплениях газовых гидратов // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 7. С. 648–661.

Перлова Е.В. Коммерчески значимые нетрадиционные источники газа – мировой опыт освоения и перспективы для России // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2010. № 11. С. 46–51.

Матвеева Т.В. Методика и этапность изучения потенциально гидратоносных акваторий и залежей газовых гидратов // Недропользование. 2014. № 3 (47). С. 74–79.

Statistical Review of World Energy 2021. 70th edition. URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energyeconomics/statistical-review/bp-stats-review-2021-full-report.pdf (дата обращения: 20.02.2023).

Валяев Б.М. Арктические и приарктические регионы: специфика процессов нефтегазонакопления // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2010. № 1 (1). С. 2.

Якушев В.С., Перлова Е.В., Махонина Н.А. и др. Газовые гидраты в отложениях материков и островов // Российский химический журнал. 2003. Т. 47. № 3. С. 80–90.

Воробьев А.Е., Малюков В.П. Газовые гидраты. Технологии воздействия на нетрадиционные углеводороды: учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп. М.: РУДН, 2009. 289 с.: ил.

Корабельников М.И., Бастриков С.Н., Аксенова Н.А., Худайбердиев А.Т. Исследование и разработка технико-технологических решений эксплуатации нефтяных скважин с повышенным содержанием газа // SOCAR Proceedings. 2021. Спецвыпуск № 2. С. 31–40.

Кузнецов Ф.А., Дядин Ю.А., Родионова Т.В. Газовые гидраты – неисчерпаемый источник углеводородного сырья // Российский химический журнал. 1997. Т. 41. № 6. С. 28–34.

Современные технико-технологические решения нефтегазовой отрасли: Монография / М.И. Корабельников, Н.А. Аксенова, С.В. Колесник [и др.]. / Отв. ред. Н.Н. Савельева. Тюмень: ТИУ, 2021. 249 с.

Кэрролл Дж. Гидраты природного газа: справочное пособие / Пер. с англ. М.: Премиум Инжиниринг, 2007. 316 с.

Boxall J., Greaves D., Mulligan J. Gas Hydrate Formation and Dissociation from Water-in-Oil Emulsions Studied Using PVM and FBRM Particle Size Analysis // Proceedings of the 6th International Conference on Gas Hydrates (ICGH 2008). URL: https://open.library.ubc.ca/media/stream/pdf/59278/1.0040974/1 (дата обращения: 20.02.2023).

Sloan-jr. E.D., Koh C.A. Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd edition. Boca Raton: CRC Press, 2008. 752 p.

Патент № 2689012 Российская Федерация, МПК E21B 43/24 (2006.01), E21B 43/22 (2006.01), C09K 8/592 (2006.01). Способ добычи газа на месторождениях гидратов: № 2018106233: заявл. 19.02.2018: опубл. 23.05.2019 / Запорожец Е.П., Шостак Н.А.; патентообладатель ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет». 4 с.: ил. Текст: непосредственный.

Патент № 2693983 Российская Федерация, МПК E21B 43/22 (2006.01), C09K 8/52 (2006.01). Способ добычи природного газа из газогидратной залежи: № 2017143009: заявл. 08.12.2017: опубл. 08.07.2019 / Истомин В.А., Чувилин Е.М., Буханов Б.А. и др.; патентообладатель Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий». 15 с.: ил. Текст: непосредственный.

Патент № 2607849 Российская Федерация, МПК E21B 43/22 (2006.01), C09K 8/52 (2006.01). Способ добычи природного газа из гидратов: № 2016105439: заявл. 18.02.2016: опубл. 20.01.2017 / Хлебников В.Н., Винокуров В.А., Семенов А.П., Гущин П.А.; патентообладатель ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина». 2 с.: ил. Текст: непосредственный.

Патент № 2550164 Российская Федерация, МПК E21B 43/24 (2006.01). Способ добычи природного газа из газогидратов и устройство для его осуществления: № 2014112304/03: заявл. 01.04.2014: опубл. 10.05.2015 / Варфоломеев С.Д., Папуш А.И.; патентообладатель ФГБУН «Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук». 12 с.: ил. Текст: непосредственный.

Патент № 2491420 Российская Федерация, МПК E21B 43/24 (2006.01). Способ добычи природного газа из газогидратных залежей и устройство для его осуществления: № 2011148494/03: заявл. 30.11.2011: опубл. 27.08.2013 / Сильвестров А.Л., Сильвестров Л.К., Сильвестрова О.В.; патентообладатель Сильвестров А.Л. 11 с.: ил. Текст: непосредственный.

Dobrynin V.M., Korotajev Yu.P., Plyuschev D.V. Gas Hydrates – A Possible Energy Resources. In: Long-Term Energy Resources. Boston: Pitman; 1981. Pp. 727–729.

McIver R.D. Gas Hydrates. In: Long-Term Energy Resources. Boston: Pitman; 1981. Pp. 713–726.

Solovyov V.A. Global Estimation of Gas Amount in Submarine Formations of Gas Hydrates. Geologiya i geofizika [Geology and Geophysics]. 2002;43(7):648–661. (In Russ.)

Perlova E.V. Commercially Significant Unconventional Gas Sources – World Development Experience and Prospects for Russia. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2010;(11):46–51. (In Russ.)

Matveeva M.T. Methodology and Stage-by-Stage Approach for the Exploration of Potentially Gas Hydrate-Bearing Water Areas and Hydrate Accumulations. Nedropol’zovanie XXI vek [Mineral Resources Management XXI Century]. 2014;3(47):74–79. (In Russ.)

Statistical Review of World Energy 2021. 70th edition. Weblog. Available from: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2021-full-report.pdf [Accessed 20.02.2023].

Valyaev B.M. Arctic and Subarctic Regions: Specific Features of the Oil-Gas-Potential. Georesursy, geoenergetika, geopolitika [Georesources, Geoenergy, Geopolitics]. 2010;1(1):2. (In Russ.)

Yakushev V.S., Perlova E.V., Makhonina N.A., et al. Gas Hydrates in Sediments of Continents and Islands. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal [Russian Journal of General Chemistry]. 2003;47(3):80–90. (In Russ.)

Vorobyov A.E., Malyukov V.P. Gas Hydrates. Technology of Exposure to Unconventional Hydrocarbons. A textbook. 2nd edition, revised and extended. Moscow: Peoples' Friendship University of Russia; 2009. (In Russ.)

Korabelnikov M.I., Bastrikov S.N., Aksenova N.A., Khudaiberdiev A.T. The Research and Development of Technical and Technological Solutions for the Operation of oil Wells with Increased Gas Content. SOCAR Proceedings. 2021;(2):31–40. (In Russ.)

Kuznetsov F.A., Dyadin Y.A., Rodionova T.V. Gas Hydrates – Inexhaustible Source of Hydrocarbon Raw Materials. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal [Russian Journal of General Chemistry]. 1997;41(6):28–34. (In Russ.)

Korabelnikov M.I., Aksenova N.A., Kolesnik S.V., et al. Modern Technical and Technological Solutions of Oil and Gas Industry. Monograph, edited by N.N. Savelyeva. Tyumen: Tyumen Industrial University; 2021. (In Russ.)

Carroll J.J. Natural Gas Hydrates: A Guide for Engineers. Amsterdam [etc.]: Gulf Professional Publishing; 2003.

Boxall J., Greaves D., Mulligan J. Gas Hydrate Formation and Dissociation from Water-in-Oil Emulsions Studied Using PVM and FBRM Particle Size Analysis. In: Proceedings of the 6th International Conference on Gas Hydrates (ICGH 2008). Weblog. Available from: https://open.library.ubc.ca/media/stream/pdf/59278/1.0040974/1 [Accessed 20.02.2023].

Sloan-jr. E.D., Koh C.A. Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd edition. Boca Raton: CRC Press; 2008.

Gas Production Method of Gas at Hydrate Deposits. Patent No. 2689012 Russian Federation, IPC E21B 43/24 (2006.01), E21B 43/22 (2006.01), C09K 8/592 (2006.01). Application No. 2018106233, appl. 19.02.2018, publ. 23.05.2019. Inventors – Zaporozhets E.P., Shostak N.A.; patent holder FSFEI HE “Kuban State Technological University”. (In Russ.)

Natural Gas Extraction Method from Gas Hydrate Deposit. Patent No 2693983 Russian Federation, IPC E21B 43/22 (2006.01), C09K 8/52 (2006.01). Application No. 2017143009, appl. 08.12.2017, publ. 08.07.2019. Inventors – Istomin V.A., Chuvilin E.M., Bukhanov B.A., et al.; patent holder – Autonomous non-profit educational organization of higher education “Skolkovo Institute of Science and Technology”. (In Russ.)

Method of Natural Gas Production from Hydrates. Patent No. 2607849 Russian Federation, IPC E21B 43/22 (2006.01), C09K 8/52 (2006.01). Application No. 2016105439, appl. 18.02.2016, publ. 20.01.2017. Inventors – Khlebnikov V.N., Vinokurov V.A., Semenov A.P., Gushchin P.A.; patent holder – FSAEI HE “Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University)”. (In Russ.)

Extraction Method of Natural Gas from Gas Hydrates and Device for Its Implementation. Patent No. 2550164 Russian Federation, IPC E21B 43/24 (2006.01). Application No. 2014112304/03, appl. 01.04.2014, publ. 10.05.2015. Inventors – Varfolomeev S.D., Papush A.I.; patent holder – FSBIS “Emanuel Institute of Biochemical Physics of RAS, Russian Academy of Sciences”. (In Russ.)

Method for Production of Natural Gas from Gas-Hydrate Pools and Device for Its Realisation. Patent No. 2491420 Russian Federation, IPC E21B 43/24 (2006.01). Application No. 2011148494/03, appl. 30.11.2011, publ. 27.08.2013. Inventors – Silvestrov A.L., Silvestrov L.K., Silvestrova O.V.; patent holder – Silvestrov A.L. (In Russ.)

NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57