6.1. Метод понижения давления, используемый для вывоза притока газа из гидратногопласта

Наиболее экономичной технологией раз­работки гидратных месторождений с точки зрения энергетических затрат является по­нижение пластового давления ниже равно­весного с последующим отбором свобод­ного газа. Подобную схему разработки реализовали на Мессояхском газогазогидратном месторож­дении в Западной Сибири, где за счет отбора свободного газа, подстилающего гидратный пласт, понижалось давление и инициировалось разложение гидратов. Од­нако дальнейшие исследования показали, что геологические условия Мессояхского ме­сторождения, при которых только часть про­дуктивного разреза находится в гидратном состоянии, а насыщенность гидратами не­велика (20-40 %), уникальны. Открытые в последнее время крупнейшие газогидратные месторождения в Канаде и Японии характе­ризуются высокой степенью насыщенности пор гидратами (до 90 %) и отсутствием ка­ких-либо значительных запасов подстила­ющего свободного газа, что затрудняет применение подобной схемы.

Отбор газа непосредственно из гидратонасыщенного интервала путем пониже­ния давления возможен только для плас­тов, находящихся в равновесных условиях гидратообразования, при которых совмес­тно существуют газ, гидрат и вода, насы­щенность гидратами невелика, а газ или вода не потеряли свою подвижность. В этом случае за счет фильтрации газа и воды дав­ление будет понижаться в значительной области. Но при эксплуатации таких плас­тов вследствие эффекта Джоуля - Томсона будет происходить техногенное обра­зование гидратов в призабойной зоне, что потребует ввода ингибитора или спуска за­бойного нагревателя (рис. 6.2).

На рисунке отчетливо прослеживаются зоны незначи­тельного разложения гидрата (/), зона вто­ричного гидратообразования (//) и фильт­рации только газа (///), поскольку в этой зоне вся свободная вода перешла в гидрат. Следует отметить тот факт, что при­родный гидрат в пласте разлагается край­не медленно. Даже если не учитывать зону вторичного гидратообразования, предпола­гая, что была осуществлена закачка на за­бой метанола, то доля гидратного газа в общем дебите составит 0,5-1,5%.

Другой ограничивающий фактор при разработке гидратных месторождений методом понижения давления - падение температуры. При начальной температу­ре 10 °С и давлении 8 МПа коэффициент Джоуля - Томсона составляет 3-4 °С на 1 МПа депрессии. Таким образом, при депрессии 3-4 МПа забойная темпера­тура может достичь температуры замер­зания воды, что не только снижает про­ницаемость призабойной зоны, но и при­водит к более катастрофичным послед­ствиям - смятию обсадных колон, раз­рушению коллектора. Поэтому впол­не очевидно, что нулевая температура - тот самый разумный предел, до которо­го стоит разрабатывать месторождение методом падения давления.

Рис. 6.2. Распределение водо- и гидратонасыщенности (s) в призабойной зоне скважины, вскрывшей гидратосодержащий пласт на мо­мент 30 сут при начальной гидратонасыщенности 40 %, водонасыщенности - 24 %, прони­цаемости - 0,01 мкм², дебите - 3700 м³/сут, толщине пласта -10м. 1 – гидрат; 2 – вода.

Помимо призабойной зоны образование льда и техногенных гидратов возможно и в колонне НКТ, и на устье скважины. Поэто­му необходимо скважинное оборудование дооснастить нагревательными устройства­ми и дополнительно закачивать метанол в ствол скважины, что значительно увеличит себестоимость добываемого газа.

Как показывают расчеты, при вы­сокой насыщенности пор гидратами и низ­ких пластовых температурах получать при­емлемые дебиты газа из гидратов путем снижения забойного давления практичес­ки невозможно. Это связано с тем, что на­личие гидрата в порах значительно сокра­щает проницаемость по газу, поэтому раз­ложение гидратов будет происходить в уз­кой зоне и крайне медленно. Кроме того, при низкой начальной температуре может оказаться недостаточно аккумулированной энергии в пласте для инициирования раз­ложения гидратов при положительных тем­пературах (т. е. без образования льда).