6. Анализ возможных технологий разработки газогидратных залежей

Газовые гидраты представляют собой кристаллические соединения типа М∙nН₂О, в которых вокруг газа с молекулярной мас­сой М удерживается n молекул воды че­рез водородные связи. В зависимости от термобарических условий количество удерживаемой воды колеблется от 6 до 17. В качестве гидратообразователя могут быть углеводороды С₁ - С₄, а также СО₂ и N₂. Известны не только индивидуальные, но и смешанные газогидраты.

Один объем воды связывает 70-210 объемов газа, при этом газовые гидра­ты нестабильны: с изменением темпе­ратуры и давления идет перестройка кри­сталлической структуры. В пласте гидрат представляет собой твердое вещество, су­ществующее при определенных давлениях и температурах, и 1 м³ гидрата содержит в зависимости от состава около 0,78 м³ воды и 170 м³ метана.

Разложение гидратов со­провождается поглощением теплоты с вы­сокой удельной энтальпией 0,5 МДж/кг (к примеру, теплота плавления льда состав­ляет 0,34 МДж/кг), поэтому простое пони­жение давления над гидратами до значения ниже равновесного или повышение их температуры выше равновесной еще не являет­ся достаточным условием для достижения устойчивого процесса разложения гидратов в пласте. Для совершения фазового перехо­да необходимо непрерывно подводить теп­лоту. В природных условиях разложение гид­рата будет происходить за счет аккумули­рованной теплоты в самом пласте и тепло­вого потока от окружающих пород. Однако последний крайне незначителен, поэтому в реальных условиях разложение гидратов будет сугубо эндотермическим процессом (т. е. с поглощением теплоты).

Впервые возможность существова­ния газовых гидратов высказал в 1946 г. И.Н. Стрижов. В 1969 г. было заре­гистрировано научное открытие группы ученых МИНХ и ГП им. И.М. Губкина (Ю.Ф. Макогон, Ф.А. Требин, В.Г, Васи­льев, Н.В. Черский и А.А. Трофимук), по­священное обоснованию существования газогидратов в твердом состоянии.

Выбор технологии разработки газогид­ратных залежей зависит от конкретных гео­лого-физических условий залегания (на­личие или отсутствие свободного газа под гидратной залежью) и от степени «пере­охлаждения» гидратов (разность между пластовой температурой и равновесной температурой гидратообразования).

Сейчас рассматриваются только три основных метода вызова притока газа из гидратного пласта: понижение давления ниже равновесного давления, нагрев гидратосодержащих пород выше равновесной температуры, а также их комбинация (рис. 6.1). Известный метод разложения гидратов с помощью ингибиторов вряд ли окажется приемлемым вследствие высокой стоимости ингибиторов. Другие предлагаемые методы воздействия, в частности электромагнитное, акустическое и закачка углекислого газа в пласт, пока еще мало изучены экспериментально.

Рис.6.1 Схематическое представление методов добычи газа из гидратов:

1 – метод понижения давления; 2 – тепловой метод; 3 – комбинированный метод