7.3. Принципиальная схема термического метода разработки газогидратной залежи через скважину с веерными горизонтальными окончаниями

Необходимы новые, более активные и эффективные технические решения воз­действия на газогидратные пласты, уни­версальность которых позволяла бы раз­рабатывать месторождения газогидра­тов с большими постоянными дебитами газа. В основу предложения ученых РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина положе­на многоствольная система горизонталь­ных скважин из двух вертикальных ус­тьев. Горизонтальные окончания, пробу­ренные из обоих устьев, соединяются с помощью навигационных систем. Две крайние горизонтальные скважины продуваются внешним теплоносителем, а средняя скважина служит для отвода выделившегося газа в результате про­грева газогидратной залежи.

Сжигая часть углеводородного сырья на месте его залегания и используя обра­зовавшиеся горячие продукты для про­грева продуктивного пласта, можно бо­лее эффективно решать задачу извлече­ния сырья.

Для масштабного воздействия на за­лежь газогидратов необходимо, прежде всего, создать систему гидравлически связанных буровых каналов по всей толще залежи, благодаря которым возможно непосредственно воздействовать на рав­новесное состояние газовых гидратов с последующим извлечением их в газооб­разном состоянии.

На рис.7.4 рассматривается такой буровой модуль и последовательность его подготовки.

На залежь (пласт) газогидратов бурят направленную скважину с необсаженными горизонтальными окончаниями, при этом горизонтальные окончания выпол­няют веерными по толщине залежи и ори­ентируют их преимущественно в одной плоскости вкрест простирания пласта за­лежи. На расстоянии, равном длине веер­ных горизонтальных окончаний направлен­ной скважины, в плоскости торцов веер­ных горизонтальных окончаний бурят вер­тикально направленную скважину. После этого удаляют колонну в верти­кальной скважине преимущественно с помощью направленных взрывных заря­дов (перфорируют) на уровне торцов веер­ных горизонтальных окончаний.

Рис. 7.4. Принципиальная схема термического метода разработки газогидратной залежи:

1 - скважина с веерными окончаниями; 2 - горизонтальные окончания; 3 - газогидратная залежь; 4 - зоны соединения вертикальной скважины с горизонталь­ными окончаниями; 5 - вертикально направленная скважина

Места установки взрывных зарядов предвари­тельно определяют с помощью навигаци­онных систем при бурении веерных гори­зонтальных окончаний и вертикально на­правленной скважины. Места прострелов в колонне вертикально направленной сква­жины соединяют с соответствующими торцами горизонтальных окончаний не­посредственно в результате прострелов или путем гидравлического разрыва пла­ста газогидратов. При этом гидроразрыв осуществляют последовательно с каждым из горизонтальных окончаний, применяя пакер, устанавливаемый в колонне вер­тикально направленной скважины. Таким образом, создают (формируют) единую гидравлическую систему буровых каналов в залежи газогидратов.

После этого воспламеняют газовый гидрат на выходе из колонны направлен­ной скважины и нагнетают в нее воздух от передвижного компрессора под дав­лением, превышающим равновесное давление в залежи. В результате зона воспламенения перемещается вдоль го­ризонтальных окончаний по направлению от места воспламенения к местам пер­форации, соответствующим торцам, в вертикально направленной скважине. Процесс прогрева газогидратной зале­жи продуктами горения газовых гидра­тов происходит более эффективно по сравнению с известными техническими решениями, осуществляемыми с по­мощью внешнего теплоносителя (горя­чая вода, водяной пар).

Предлагаемая термическая техноло­гия промышленной добычи газа гидратных месторождений имеет и некоторые элементы риска. В частности, не ясна процедура розжига газогидратного пла­ста, режимных параметров процесса го­рения, скважинного отвода горячих про­дуктов горения и др.

Для воспламенения газа в зоне газогидратной залежи необходимо создать в ней такие тепловые условия, при которых тепловая мощность, выделяемая в резуль­тате реакций окисления, превышала бы расход тепла на разогрев этой зоны вос­пламенения, на нагрев залежи вокруг нее теплопроводностью и на испарение воды. При таком тепловом балансе температу­ра в зоне воспламенения будет повышать­ся, а следовательно, возрастать и скорость реакции воспламенения.

Возможны два варианта розжига угле­водородов в зоне воспламенения. Первый из них - самовоспламенение углеводоро­дов в результате медленно протекающе­го низкотемпературного малоокислитель­ного их пиролиза. Технологически этот ва­риант наиболее прост, но для его реали­зации в естественных условиях необходимо строгое соблюдение оптимальных гидро­динамических условий нагнетания окисли­теля (воздуха), поиск которых представ­ляет собой самостоятельную задачу.

Второй вариант - принудительное вос­пламенение газогидратов. Инициирова­ние горения углеводородов может быть достигнуто техническими или химически­ми средствами. В первом случае в зону нагнетания воздуха в скважину спускается глубинная газовая горелка или электри­ческий нагреватель. При химическом ини­циировании горения в зону воспламене­ния нагнетательной скважины спускает­ся высокоактивное химическое вещество.

Итак, несмотря на определенные сложности розжига газогидратной зале­жи, проблема эта вполне разрешима. Предлагаемая технология претендует не только на энергетически эффективную, но и на достаточно универсальную. Она конструктивно реализуема не только на суше, но и в шельфовой части газогид­ратного месторождения. В этом случае направленная скважина с веерными го­ризонтальными окончаниями размеща­ется в прибрежной части, а вертикаль­ная скважина - на шельфе. При этом вер­тикальная скважина не требует специ­альных решений по охлаждению горячих продуктов горения газогидратов. Данная термическая технология добычи трудно-извлекаемого углеводородного сырья (тя­желые нефти и газовые гидраты) может заметно изменить ресурсную базу не только ОАО «Газпром», но и России в целом. Необходима опытно-промышлен­ная ее проверка, на основании которой может быть начата широкомасштабная промышленная эксплуатация.