способ добычи метана и пресной воды с кровли подводных углеводородных газогидратов

Формула изобретения

Способ добычи газообразного метана и пресной воды с кровли подводных углеводородных газогидратов, заключающийся в опускании на тросе с борта судна на донный грунт, вмещающий залежь газогидрата, утяжеленного колпака-уловителя с проведенными внутрь него тремя шлангами или трубами, по одному из которых, спущенному до дна, нагнетают на кровлю пласта газогидрата относительно теплую поверхностную забортную воду, разлагающую газогидрат с его кровли на газообразный метан и пресную воду, отбираемые из-под колпака-уловителя раздельно по второму и третьему шлангам или трубам, проведенным соответственно до верхней и средней зон под колпак-уловитель, в бортовые емкости судна или по трубопроводу на берег.

Описание изобретения к патенту

Способ добычи метана и пресной воды с кровли подводных углеводородных газогидратов относится к области извлечения полезных продуктов из пластов, находящихся на дне морей и океанов.

Наиболее близкими к заявленному способу являются способы добычи горючих газов (метана и его гомологов) из твердых газогидратов в донных отложениях морей (океанов) и в многолетнемерзлых породах на суше, заключающиеся в пробуривании выявленных пластов газогидратов до их подошвы и погружении в скважину двух колонн труб. По одной из труб закачивают местную природную воду с естественной температурой или при необходимости искусственно подогретую, разлагающую газогидраты на газ и воду, которые аккумулируются в образующейся в газогидрате вокруг забоя скважины выпуклой вверх полусферической ловушке. По другой колонне труб из этой ловушки, т.е. из искусственно полученной залежи, откачивают свободный (или растворенный в воде) метан (Патенты RU 2211319, 21.03.2002; 2230899, 20.06.2004; 2231635, 27.06.2004).

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Над выявленной подводной залежью углеводородных газогидратов [1 - на предлагаемом чертеже] с борта специально оборудованного судна на грунт морского дна, являющегося и кровлей пласта газогидратов [2], опускают на тросе [3] утяжеленный колпак-уловитель произвольной формы (полусферической, колоколообразной, конусообразной, цилиндрической и т.п.) [4]. Внутрь уловителя сквозь его верхнюю стенку (свод или крышу) [5] посредством герметических соединений проходят три шланга (или трубы). По одному из них, спущенному до дна [6], на вмещающий газогидрат донный грунт нагнетают поверхностную морскую воду, значительно более теплую, чем придонная, тем самым сверху термически разлагая газогидрат на газообразный метан и пресную воду. По второму шлангу, проведенному до верхней зоны колпака-уловителя [7], выделяющийся при разложении газогидрата газообразный метан из верхней зоны поступает в емкости на борту судна или перекачивается по временному трубопроводу (шлангу) на берег, если это более экономически выгодно при особо мощных пластах газогидратов и, соответственно, больших объемах получаемого метана. По третьему шлангу, проходящему до средней зоны колпака-уловителя [8], пресную воду, образующуюся в результате разложения газогидрата и скапливающуюся в средней зоне уловителя между газообразным метаном вверху и тяжелой соленой водой внизу, откачивают на судно в накопительные емкости, а затем, возможно, и на берег.

После завершения термического разложения газогидратов на данном участке уловитель со шлангами перемещают на соседний участок, таким образом последовательно разлагая всю газогидратную залежь по всей ее площади до ее полного истощения.

Применение способа ограничено теми случаями, когда залежь газогидратов оказывается изолированной от поверхности морского дна, например, глинистым флюидоупором, который необходимо пробивать для непосредственного воздействия на погребенный газогидрат, и тогда более эффективным может оказаться способ добычи метана с бурением до подошвы газогидратного пласта [9] - в зависимости от толщины флюидоупора.

Новым в предлагаемом способе является следующее.

1. Относительно теплую поверхностную морскую воду, температура которой на несколько (до 20 и более) градусов превышает температуру придонной воды, нагнетают не под пласт газогидратов (как это предлагается в перечисленных выше патентах и на что требуется предварительное сквозное пробуривание этого пласта до его подошвы), а на кровлю пласта газогидратов, обычно совпадающую с поверхностью морского (океанского) дна, что не требует какого-либо бурения.

2. Отбор выделяющегося при разложении газогидратов газообразного метана осуществляется не из пористого коллектора в естественной ловушке, образованной в принудительно разлагаемом снизу пласте газогидрата, а из искусственного уловителя, опускаемого с борта судна, что позволяет добывать метан при любой мощности (толщине) пласта газогидратов, в то время как для образования ловушки в подошве газогидратного пласта необходима его мощность не менее 5-7 м.

3. Для нагнетания разлагающей газогидрат теплой воды и отбора выделяющегося метана и пресной воды в большинстве случаев рациональнее использовать не громоздкие тяжелые жесткие колонны труб, а легкие гибкие шланги, размещаемые на борту судна на вращающихся барабанах, хотя при особо крупных объемах океанских газогидратных месторождений вместо шлангов или в сочетании с ними могут использоваться и трубы.

4. Комплекс технических средств для добычи метана из газогидратного пласта предлагаемым способом - морское судно с барабанами, лебедками, электромоторами, насосами, колпак-уловитель на тросе с тремя шлангами - ввиду отсутствия громоздкой буровой установки отличается мобильностью и позволяет непрерывно разлагать залежь газогидратов по всей ее площади, полностью переводя ее в газообразный метан и пресную воду.

5. В предлагаемом способе имеется техническая возможность из уловителя собирать также и пресную воду, что - при ее продаже потребителям на берегу - значительно снижает себестоимость добычи метана, особенно там, где пресная вода дефицитна, например на побережьях Черного, Каспийского, Средиземного, Красного, Аравийского морей, Персидского и Аденского заливов и на пустынных побережьях и многих островах Индийского, Атлантического и Тихого океанов.