SK83795A3 - Method of extracting of gas from layers containing the liquids - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu ťažby plynu a uhľovodíkov z vrstiev obsahujúcich tekutiny.

Doterajší stav techniky

Sú známe rôzne spôsoby získavania plynu z ložísk obsahujúcich plyn, plynové kondenzáty, ropné a plynové kondenzáty a plyn obsiahnutý vo vode. Súčasne s už vytvorenými ložiskami plynu sa však vyskytujú veľké zásoby plynu obsiahnuté vo vodonosných vrstvách, v ktorých sa vyskytujú v rozpustenej alebo dispergovanej forme, prípadne v oddelenej forme, ak sa plyn vyskytuje vo vrstve vo forme jednotlivých ohnísk. Značné objemy plynu v týchto formách sa vyskytujú taktiež v už spracovávaných ložiskách, v ktorých bola ťažba plynu prerušená v dôsledku zaplavovania vrtných dier vodou.

Výskyt plynnej fázy vo forme plynových káps môže mať svoje miesto ako v ložiskách so značným tlakom, tak i vo vyčerpaných ložiskách.

Sú známe rozličné spôsoby ťažby plynu z vrstiev obsahujúcich tekutiny, pri ktorých sa používa odčerpávanie kvapaliny v ťažobnej vrstvy. Je napríklad známy spôsob ťažby plynu, predpokladajúci odoberanie plynu spoločne s kvapalinou obsiahnutou vo vrstve a dopravu tejto zmesi na povrch, kde sa uskutočňuje oddeľovanie plynu (Príručka pre ťažbu ropy, M. Nédra, 1974, Str. 511, 512).

Je tiež známy spôsob zvyšovania výťažnosti zemného plynu z vodonosného horizontu, pri ktorom sa vytvára najmenej jedna vrtná diera, vyústená do oblasti vodonosnej vrstvy, pričom sa zníži tlak vo vrstve čiastočným odčerpaním vody vo vrstve a odlúčený plyn sa z tejto vrstvy odvádza (US-PS 4 040 487). Toto technické riešenie umožňuje odstrániť odlučovanie plynu na povrchu.

Iný známy spôsob zvýšenia ťažby zemného plynu z vodonosného horizontu, obsahujúceho plynovú kapsu, sa odlišuje od predchádzajúcich postupov tým, že okolo plynovej kapsy sa vyvŕtajú vrtné diery do hĺbky, ktorá presahuje hĺbku spodného okraja tejto kapsy. V tomto technickom riešení sa kapsa využíva ako medzipriestor pre zhromažďovanie plynu, takže týmto riešením je možné kompenzovať nerovnomerné uvoľňovanie plynu z vrstvy (US-PS 4 116 276).

Je známe tiež uplatnenie technológie ťažby tekutých uhľovodíkov pri použití stimulujúceho alebo intenzifikačného pôsobenia na vrstvu obsahujúcu tieto látky pružnými tlakovými vlnami, vyvolávanými pomocou zodpovedajúcich zdrojov týchto vln v prostredí, ktoré je v bezprostrednom kontakte s vrstvou a/alebo je umiestnené priamo vo vrstve.

Pri známych spôsoboch sa používajú pružné kmity s nízkou amplitúdou v rozsahu seizmologických frekvencií od 0,1 do 500 Hz (US-PS 4 417 621) a zavádzanie plynu, predovšetkým oxidu uhličitého C0₂, do vrstvy.

Okrem toho sa u niektorých známych ťažbových postupov využíva pôsobenie impulzov, vyludzovaných elektrickým vybijačím zariadením, vloženým do vrtnej diery, ako je to opísané v US-PS 4 169 503 a US-PS 5 004 050.

Použitie seizmologických kmitov vyvoláva okrem iného prúd plynu vrstvou.

Je tiež známy spôsob ťažby plynu z kvapalinonosných vrstiev, obsahujúcich najmenej jednu plynovú kapsu, pri ktorom sa pôsobí na vrstvu pružnými kmitmi, budenými priamo vo vrstve a/alebo v prostredí, ktoré je v bezprostrednom kontakte s vrstvou, zdrojom kmitov a plyn sa odoberá z plynovej kapsy (PCT/RU 92/00025).

Iné známe technické riešenie obsahuje postup, pri ktorom sa pôsobí pružnými kmitmi na vrstvu obsahujúcu tekutinu a pritom súčasne dochádza pri odplyňovaní vrstvy k hromadeniu odlučovaného plynu v plynovej kapse, ktoré umožňuje využiť zavodnené ložiská s nízkym tlakom vo vnútri vrstvy a tiež umožňuje odčerpávanie plynu vodonosných horizontov, obsahujúcich plyn.

Podstata vynálezu

Úlohou vynálezu je zvýšenie efektívnosti a stupňa vyťaženia plynu z vrstiev obsahujúcich tekutiny a kapsy, v ktorých sú obsiahnuté roztrúsené uhľovodíky a neúplne vyplnenej plynovej kapsy.

Technickým účinkom, ktorý sa dá dosiahnuť pri využití spôsobu podľa vynálezu, je zvýšenie objemu vyťaženého plynu a z toho plynúca intenzifikácia ťažby plynu z vodonosných vrstiev.

Stanovená úloha je vyriešená tým, že pri spôsobe ťažby z vrstiev obsahujúcich tekutiny a najmenej jednou plynovou kapsou sa na vrstvy pôsobí pružnými kmitmi a otrasmi, budenými priamo vo vrstve a/alebo v prostredí, ktoré je v kontakte s vrstvou, vyvodzovanými zdrojmi kmitov a plyn sa odoberá z kapsy, pričom podstata vynálezu spočíva v tom, že v priebehu vibračného pôsobenia sa mení frekvencia kmitov od minimálnej hodnoty po maximálnu hodnotu a naopak v rozsahu frekvencií od 0,1 do 350 Hz.

Tento spôsob sa dá realizovať v ďalších konkrétnych variantoch, ktoré doplňujú základné uskutočnenie bez prekročenia rámca vynálezu.

V ďalšom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa prídavné znižuje tlak vo vrstve alebo v jej časti. Zníženie tlaku sa s výhodou uskutočňuje v tých prípadoch, kedy sa plynová kapsa vytvorila v podmienkach vysokého tlaku vo vrstve.

Ďalšia možná alternatíva využíva ako zdroj kmitov zdroj harmonických kmitov.

V inom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa frekvencia zdroja mení od minimálnej hodnoty po maximálnu hodnotu a naopak, v rozsahu frekvencií od 1 do 30 Hz.

Je možný i taký variant spôsobu podľa vynálezu, pri ktorom sa frekvencia kmitov mení monotónne a/alebo diskrétne, pri diskrétnej zmene frekvencie kmitov sa mení amplitúda kmitov.

Podľa iného uskutočnenia vynálezu sa frekvencia kmitania zdroja kmitov mení podľa harmonického zákona.

Pri ďalšom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa v menšej miere využíva jeden doplnkový zdroj kmitov, pričom ako doplnkový zdroj kmitov sa použije zdroj harmonických kmitov, ktorý pracuje súfázovo alebo s fázovým posuvom.

V ešte inom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa použijú, dva zdroje kmitov vyžarujúce v menšej miere a v opačných prevádzkových režimoch kmity so zmenenou frekvenciou.

Podľa ďalšieho uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu sa pri použití doplnkového zdroja kmitov pôsobí impulzným zdrojom rázov.

V ešte inom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa na vrstvu pôsobí doplnkovo impulzmi a/alebo skupinami vln, prípadne sa na vrstvu doplnkovo pôsobí skupinami impulzov.

Impulzmi sa pôsobí v ďalšom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu v polovici periódy pružnej vlny, prebiehajúcej vrstvou v oblasti plynovej kapsy. Kmity sa prevádzajú do vrstvy vlnovodom obsahujúcim koncentrátor uložený vo vrstve.

V ďalšom konkrétnom uskutočnení vynálezu sa volí najintenzívnejšie pôsobenie kmitov v počiatočnom štádiu znižovania tlaku, pri ktorom sa uskutočňuje znižovanie tlaku najvyššou rýchlosťou, pričom znižovanie tlaku vo vrstve a oblasti plynovej kapsy sa uskutočňuje po dosiahnutí hodnoty, ktorá je nižšia ako tlak pri nasýtení.

V ešte inom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa znižovanie tlaku vo vrstve uskutočňuje odčerpaním kvapaliny obsiahnutej vo vrstve, pričom kvapalina obsiahnutá vo vrstve sa odčerpáva periodicky. V konkrétnom výhodnom uskutočnení tohoto postupu sa kvapalina obsiahnutá vo vrstve odčerpáva vrtnými dierami, vyvŕtanými okolo plynovej kapsy do hĺbky presahujúcej hĺbku uloženia jej spodného ohraničenia. Kvapalina sa môže v inom uskutočnení vynálezu taktiež prečerpávať z jednej vrstvy do druhej vrstvy, pričom predovšetkým sa prečerpáva kvapalina obsiahnutá v spodnej vrstve do vyššie uloženej vrstvy, obsahujúcej plynovú kapsu.

V ešte inom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa kvapalina obsiahnutá vo vrstve dopravuje na povrch, kde sa využíva jej teplo a ochladená kvapalina sa vracia do vrstvy a využíva sa na umelé zavodnenie vrstvy.

Všetky tieto varianty a konkrétne riešenia základného postupu podľa vynálezu doplňujú a ďalej rozvíjajú základné uskutočnenie spôsobu ťažby plynu z vrstiev obsahujúcich kvapaliny a najmenej jednu plynovú kapsu.

Pôsobenie na vrstvu zabezpečuje ako stimuláciu, tak tiež intenzifikáciu vylučovania plynu z vrstvy. Toto pôsobenie môže mať tiež doplnkovú funkciu spočívajúcu v zlepšení kolektorových vlastností vrstvy a vo vytvorení hydrodynamickej náväznosti medzi jednotlivými vrstvami a podobne.

Pri pôsobení na vrstvu sa začne z kvapaliny obsiahnutej vo vrstve vylučovať plyn, ktorý sa zhromažďuje v plynovej kapse a tým sa zväčšuje objem uvoľneného plynu.

Vrstvou sa obsahujúca zemný kapsy, napríklad pracovná operácia v tomto prípade rozumie vodonosná vrstva, plyn. Ak je potrebné zväčšiť objem plynovej vo vrstve obsahujúcej ropu, môže sa rovnaká uplatniť i pri roponosnej vrstve.

vrstvy obsahujúce pružnými kmitmi, pri ktorých sa mení

Pôsobením na plyn sa rozumie pôsobenie ich frekvencia.

Ak je v oblasti plynovej kapsy zanie banskej kvapaliny nutné, dodatočné odplyňovacie pôsobenie na znižuje v dôsledku nízky tlak, nie je odvádza postačujúce sa považuje í vrstvu. Tlak vo odčerpávania plynu z kapsy.

vrstve sa rôznych režimov sa zistilo, že hľadiska konečných výsledkov pôsobenia kmitmi na j ef ektívnej š ím a účinkov režim na vrstvu pôsobením so zmenou

Pri hodnotení s obsahom kvapalín je z frekvencie kmitov od minimálnych hodnôt ku maximálnym hodnotám a naopak.

Frekvencia kmitov sa môže meniť monotónne a/alebo diskrétne, pričom pri diskrétnej zmene frekvencie kmitov sa mení amplitúda kmitov a frekvencia kmitania zdroja kmitov sa mení podľa harmonického zákona.

Periodické kmity sú doprevádzané impulzným pôsobením, skupinami kmitov a/alebo spektrom vln. Impulzné pôsobenie sa zvyčajne uskutočňuje v polovici periódy pružnej vlny, ktorá pôsobí na vrstvu v oblasti plynovej kapsy.

Opísané pracovné režimy zabezpečujú intenzívnejšie vylučovanie plynu, jeho filtráciu pórovitým prostredím a najúplnejšie vytlačovanie plynu z vrstvy, čo sa javí ako optimálne pre riešenie zadaného problému.

Okrem toho sa týmto pôsobením zlepšuje prestupnosť vrstvy. Pre ďalšiu intenzifikáciu procesu uvoľňovania plynu a vytlačovania vody od vrtných dier sa počiatočnom štádiu znižuje tlak a pritom súčasne zaisťuje najvyššia rýchlosť znižovania tlaku.

Frekvencia pôsobiacich kmitov sa mení od 0,1 do 350 Hz a od 350 Hz do 0,1 Hz, predovšetkým od 1 Hz do 30 Hz a od 30 Hz do 1 Hz. Kmity sa môžu do príslušnej vrstvy vnášať zo zdroja kmitov. Uvedený rozsah zmien kmitov je účinný, ak sa pôsobí na vrstvu uloženú dostatočne hlboko pod povrchom terénu a na vrstvu, ktorá má dostatočný rozsah na obidve strany od vrtných dier.

Pre zachytenie väčšej plochy a väčšieho objemu ložiska sa pôsobí viac ako jedným zdrojom kmitov a impulzov. Toto riešenie taktiež umožňuje organizovať optimálny a najefektívnejší režim pôsobenia na vrstvu, ktorý zahrňuje tiež kombináciu rôznych pôsobení, napríklad súfázových kmitov. V tomto prípade sa pri využití niekoľkých zdrojov kmitov dajú dosiahnuť kvalitatívne nové výsledky, ktoré nevyplývajú z jednoduchého súčtu jednotlivých dielčích účinkov, vyvodzovaných jednotlivými zdrojmi kmitov. Tieto pôsobenia môžu vychádzať ako z povrchu terénu, tak i z vrtných dier. Kmity sa môžu prenášať do vrstvy napríklad z povrchu terénu vlnovodom, ktorý je na svojom konci vybavený koncentrátorom kmitov. Tým sa podstatne zvýši intenzita vibračného pôsobenia bezprostredne vo vrstve.

Tlak vo vrstve sa v podstate znižuje pod hodnotu tlaku pri nasýtení. To dáva predpoklad pre zvýšenie efektívnosti pôsobenia kmitov bez ďalšieho znižovania vnútorného tlaku vo vrstve.

Najjednoduchší spôsob znižovania tlaku vo vrstve predstavuje odčerpávanie ložiskovej kvapaliny. Pritom sa môže napríklad voda z vodonosnej vrstvy odčerpávať buď na povrch alebo do inej vrstvy.

Napríklad je možné do vrstvy obsahujúcej najmenej jednu plynovú kapsu prečerpávať vody z nižšie uloženej vrstvy, v ktorej je väčší tlak a vyššia teplota. Zmena tlakových a teplotných podmienok sa prejaví v oddeľovaní plynu od vody a vo zväčšovaní objemu plynovej kapsy. Pôsobenie kmitmi sa v tejto fáze prejaví v urýchlení procesu odplyňovania, pričom sa súčasne zvyšuje efektívnosť tohto postupu. Režim pôsobenia kmitov na vrstvu s obsahom plynu, opísaný v predchádzajúcej časti opisu, nielen prispieva k vylučovaniu plynu z kvapaliny, ale dochádza tiež k jeho premiestňovaniu do plynovej kapsy a k vytesňovaniu vody od vrtných dier.

Spôsob podľa vynálezu zahrňuje tiež vymedzenie režimu cirkulácie kvapaliny obsiahnutej vo vrstve z nižšie položených vrstiev do horných vrstiev s následným opätovným premiestnením kvapaliny do nižšie položených vrstiev.

Čerpaná voda sa dopravuje na povrch, kde sa využíva jej teplo na rôzne priemyselné alebo poľnohospodárske účely, a ochladená voda sa dopravuje spätne do vrstvy, aby sa tým mohlo uskutočňovať umelé a regulované zavodňovanie vybraných vrstiev. To vedie k ešte väčšiemu vytesňovaniu plynu z vrstvy a ku zväčšovaniu ťažiteľného objemu plynu.

V mnohých prípadoch nie je nutné uskutočňovať odčerpávanie vody z vrstvy. Ak sa takéto odčerpávanie uskutočňuje, potom by sa malo uskutočňovať len v perióde, kedy pôsobí prirodzený tlak. Avšak za určitých podmienok, pri ktorých je to ekonomicky výhodné, sa prečerpávanie môže uskutočňovať ako nútené.

Pre zníženie energetických strát a ekologických škôd sa voda z vrstvy odčerpáva periodicky. Periodicita tohoto odčerpávania je daná efektívnosťou uvoľňovania plynu z vodonosnej vrstvy.

Výhody spôsobu podľa vynálezu spočívajú predovšetkým v tom, že tento spôsob umožňuje zapojiť do komplexného využívania obsahu ložiska, obsahujúceho plynové ohniská alebo kapsy, zavodnené ložiská s nízkym tlakom vo vrstve a zvyškový plyn.

Z uskutočnených experimentálnych skúšok vyplýva, že filtrácia tekutín, predovšetkým plynnej fázy, môže prebiehať pri pôsobení pružných kmitov a otrasov i bez gradientu tlaku. Spôsob podľa vynálezu umožňuje zvýšiť objemy ťaženého plynu pri jeho čo najúplnejšóm uvoľnení z vodonosnej vrstvy v časovom intervale, ktorý je podstatne kratší ako u doteraz známych postupov. Spôsob podľa vynálezu nevyžaduje v zásade odčerpávanie vody, pretože voda sa vyskytuje v podstatne menších množstvách, ktoré sa objavujú nepravidelne a v priebehu kratšieho času.

Mechanizmus vzniku ložísk uhľovodíkov je tesne spojený s jestvujúcimi seizmickými procesmi, ktoré majú vplyv na vodonosné vrstvy. Tieto javy stimulujú oddeľovanie plynu z vodonosných vrstiev a jeho premiestňovanie do vyššie uložených vrstiev. Zmeny termodynamických vlastností, predovšetkým tlaku, teploty a využiteľného objemu, spôsobujú porušenie fázovej rovnováhy a vylučovanie uhľovodíkov obsiahnutých v plyne, čo v konečnom dôsledku vytvára ropné ložisko. V zásade môže proces oddeľovania uhľovodíkov zo zmesi plynu a kvapaliny prebiehať v podmienkach každého plynového ložiska. Z toho dôvodu dochádza pri pôsobení pružných vln ku koagulácii dispergovaných častíc a ich zhromažďovaniu vo vrstve buď vo forme plynových bubliniek alebo kvapôčok ropy a ich migrácii príslušnou vrstvou a tiež ku gravitačnej segregácii a vo výslednom súhrne ku zlučovaniu uvoľnenej ropy a plynu. Doba trvania tohoto procesu závisí od celého radu rôznych faktorov, ktoré sú odvodené napríklad od pravdepodobnosti výskytu seizmických otrasov v danom regióne, od úrovne seizmického prostredia, termodynamických podmienok vo vrstve, od zloženia kvapalín obsiahnutých vo vrstve a podobne, a je určená v konečnej fáze geologickou periódou. Spôsob podľa vynálezu umožňuje výraznú intenzifikáciu tohoto procesu až do vytvorenia uhľovodíkového ložiska, ku ktorému dochádza v kratšej dobe aspoň v miestnych oblastiach.

Je známe, že každé významnejšie ložisko plynu alebo ropy je spriahnuté s vodonosným systémom, ktorý sa podieľa na vytváraní týchto ložísk. Spôsob podľa vynálezu umožňuje dynamické rozvíjanie tohto systému a urýchlenie vytvárania ložísk, ktoré súčasne predlžuje dobu, počas ktorej je možné uskutočňovať ťažbu z novootváraných i vyčerpaných ložísk a umožňuje komerčné využitie ložísk s veľkým výskytom káps, obsahujúcich malé množstvá plynu, čo umožňuje zvýšiť objem ťaženého plynu a uhľovodíkov.

Tieto výhody a tiež zvláštnosti spôsobu podľa vynálezu sa stávajú ešte zrejmejšími pri posúdení jednotlivých konkrétnych a výhodných uskutočnení spôsobu podľa vynálezu a príkladov uskutočnení vynálezu, zobrazených na výkresoch.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie objasnený pomocou príkladov uskutočnenia zobrazených na výkresoch, kde znázorňujú

obr. 1	schéma realizácie pávania tekutiny z	spôsobu uskutočňovaného bez odčervrstvy,
obr. 2	schéma realizácie z vrstvy,	spôsobu s prečerpávaním tekutiny
obr. 3	schéma realizácie cykle.	spôsobu prebiehajúceho v uzavretom

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

V príklade uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu zobrazenom na obr. 1, sa v vibrácií, ktoré stratám energie uložený zdroj 4 oblasti plynovej sa zapustia do do povrchových impulzných elektrických vybijacích účinkov.

kapsy 1 umiestnia zdroje 2 terénu, aby sa zamedzilo vín. Vo vrtnom diere 2 j®

Zdroj impulzov môže byť i iného druhu, napríklad ním môže byť mechanický zdroj rázov. Na povrchu terénu môže byť tiež uložený elektromagnetický buchar. Zo zdrojov 2 vibrácií sa pôsobí na vrstvu 6 elastickými vlnami, pričom ich frekvencia sa na jednom zdroji 2 vibrácií mení v rozsahu od 1 Hz do 20 Hz a od 20 Hz do 1 Hz diskrétne cez 3 - 5 Hz, pričom amplitúda sa mení v každom okamihu zmeny frekvencie od 0,1 Hz do 30 Hz a od 30 Hz do 0,1 Hz podľa harmonického zákona na druhom zdroji kmitov alebo rázov. Zdroje 2 vibrácií môžu pracovať synchrónne alebo s fázovým posunom. Jeden z nich môže tiež generovať vlny so zvýšenou frekvenciou kmitov, zatiaľ čo druhý zdroj 2 vibrácií môže generovať vlny so zníženou frekvenciou. Dlhé vlny vysielané zdrojmi umožňujú zabezpečenie ich pôsobenia na celý masív vodonosnej panvy do značnej hĺbky. Druhý zdroj 5 vibrácií pôsobí rovnako z povrchu terénu zväzkami impulzov. Impulzné pôsobenie, vytvárané priamo vo vrstve, je zabezpečované tretím zdrojom 4.

Tento príklad usporiadania najúčinnejšie prispieva k urýchleniu migrácie plynu, k odplyneniu vodonosnej vrstvy a koagulácii plynových bubliniek a ich premiestňovaniu do plynovej kapsy 1. Zhromaždený plyn sa odvádza z plynovej kapsy 1 druhou vrtnou dierou 7. Pôsobenie elastickými vlnami na vrstvu vyvoláva druhotné účinky vo vlastnej vrstve, spojené s prerozdeľovaním napätia, akustickými emisiami a podobne. To vedie k dodatkovému dynamickému rozochveniu vrstvy a jej rozozvučaniu” s výraznými dôsledkami. Vrstva pritom vysiela široké spektrum frekvencií, ktoré je dostatočné na prekrytie spektra frekvencií pre jej odplynenie.

Na základe týchto javov odpadá nutnosť dlhodobej činnosti zdrojov vibrácií a tieto pôsobenia sa vykonávajú periodicky.

Príklad 2

V príklade usporiadania podľa obr. 2 je na povrchu terénu osadený zdroj 2 harmonických vibrácií a nad vrtnou dierou 8 sa umiestni elektromagnetický buchar 5 tak, aby sa stĺpec rúr vo vrtnej diere 8 mohol využiť ako vlnovod. Koncová časť vlnovodu, ktorá sa nachádza vo vodonosnej vrstve, je vytvorená vo forme koncentrátora. Tým sa umožňuje zvýšenie intenzity vyvodzovaných účinkov bezprostredne vo vrstve. Z vrstvy 9 sa vrtnými dierami 10 odvádza voda do vrstvy 11 obsahujúcej kapsy

12. Aby sa vo vrstve 11 zmenšil tlak a teplota, začína sa odplyňovať voda už pri prečerpávaní z vrstvy 9 a postupne dochádza tiež k odlučovaniu plynu a jeho zhromažďovaniu v kapse 12. Analogicky sa uskutočňuje odoberanie vody z vrstvy 11 vrtnými dierami 10, 13 do vyššie uloženej vrstvy 14, v ktorej sa potom podobným spôsobom vypĺňa horná kapsa 15. Zníženie tlaku v strednej vrstve 11, ku ktorému dochádza v dôsledku odvedenia vody z jej oblasti, prispieva k rýchlejšiemu uvoľňovaniu plynu, ktorým sa vyplňuje spodná kapsa 12. Avšak oddeľovanie plynu od roztoku a dokonca ďalšie znižovanie tlaku ešte nezabezpečuje väčšie alebo menšie aktívne premiestňovanie plynu smerom ku kapse v podmienkach pórovitého prostredia. Pôsobenie pružnými vlnami z príslušných zdrojov 2, 5 vibrácií nielen podporuje vylučovanie plynu z roztokov, ale tiež urýchľuje proces plnenia káps 12, 15. Plyn preteká najefektívnejšie pri jednorázovom znížení vnútorného tlaku a pôsobením kmitmi alebo rázmi so zmenou ich frekvencie od jej menšieho k väčšiemu pôsobeniu a naopak, v intervale od 1 do 150 až 200 Hz a doplnkovo a doplnkovým pôsobením skupín impulzov zo zdroja 5.

Plyn sa odoberá z káps 12, 15 v závislosti od miery ich naplnenia plynom privádzaným vrtnými dierami 16, 17. Pri výskyte dutín v spodnej vrstve 9, ktoré sú dôsledkom odvádzania tekutiny a ďalších odčerpávateľných zložiek, sú tieto dutiny vyplnené plynom, sa analogicky začína odvádzať plyn z týchto dutín.

Príklad 3

V príklade usporiadania podľa obr. 3 je nad hornou vrstvou 18 , obsahujúcou kapsu 19, osadený zdroj 20 kmitov. Zo spodnej vrstvy 21 sa čerpá voda vrtnou dierou 22 do hornej vrstvy 18. Zmena termodynamických parametrov vody ako kvapalného skupenstva obsahujúceho plyn vyvoláva uvoľňovanie plynu v hornej vrstve 18.. Odčerpanie vody z hornej vrstvy 18 sa uskutočňuje ďalšou vrtnou dierou 23, vyvŕtanou bokom od kapsy 19 a do väčšej hĺbky ako ako má kapsa 19, čo má za následok zníženie tlaku v hornej vrstve 18 a ešte väčšie odplyňovanie kvapaliny obsiahnutej vo vrstve 18. Pôsobením harmonickými kmitmi, vyvodzovanými zdrojom 20 kmitov a ich striedaním alebo zlučovaním, s pôsobením predovšetkým skupinou vín alebo impulzmi výrazne urýchľuje proces odplynenia, koaguláciu bubliniek plynu, rozptýlených vo vrstve a urýchľuje ich filtráciu do kapsy 19. Takto sa zväčšuje objem vylúčeného plynu, ktorého odvádzanie z kapsy 19 sa uskutočňuje vrtnou dierou 24. Kvapalina odčerpávaná z hornej vrstvy 18 na povrch vrtnou dierou 23 sa privádza do stanice 25, ktorá slúži na využívanie tepla na rôzne priemyselné alebo poľnohospodárske účely, napríklad na výrobu elektrickej energie. Spracovaná a ochladená voda sa potom znova vháňa do spodnej vrstvy 21 a tým tiež do hornej vrstvy vytesňovanie kvapaliny a umožňuje komplexne využiť a spôsobuje tak doplnkové oddeľovanie plynu. Tento cyklus všetky možnosti technológie a má minimálny nepriaznivý vplyv na ekológiu.

Opätovné zavádzanie vody do odplynenej vrstvy, sprevádzané pôsobením kmitov a otrasov, umožňuje získanie kvalitatívne nového účinku spočívajúceho vo zvýšení efektívnosti ťažby plynu z vodonosných vrstiev v dôsledku umelého a regulovaného zavodňovania vrstiev.

To je spojené s tým, že pôsobenie pružnými kmitmi a otrasmi uvoľňuje väzbu plynu na vodu nasiaknutú do vrstvy. Pôsobením kmitov sa rovnako zvýši rýchlosť vsakovania vody a jej postupu vrstvou a rýchlosť výmeny tepla medzi horúcou a chlad14 nou kvapalinou. To spôsobuje rýchlejšie ochladzovanie väčších objemov kvapaliny vo vodonosných vrstvách a v dôsledku toho zmenu termodynamických parametrov kvapalného skupenstva a oddeľovanie doplnkového množstva plynu z kvapaliny. Pružné vlny majú vplyv na vytesňovací front a zamedzujú tvorbu súvisle jších oblastí s plynom a ak sa takéto oblasti tvoria, potom pôsobenie nízkofrekvenčnej časti spektra a impulzov si vynucuje ich premiestňovanie rýchlosťou, prekračujúcou rýchlosť postupu frontu (to znamená vzniká doplnková filtrácia plynu vytesňovacím frontom, ktorá súčasne zamedzuje rýchlejšiemu pohybu frontu). Úplnosť a rýchlosť vytesňovania plynu sa pritom ešte viac zväčšuje v dôsledku predovšetkým neprerušovaného znižovania tlaku v zóne, ktorá je zdrojom plynu, uhľovodíkov a vody.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob ťažby plynu podľa vynálezu z vrstiev obsahujúcich kvapaliny a plynovú kapsu sa najlepšie uplatní pri ťažbe plynu z vodonosných vrstiev obsahujúcich plyn v rozpustenej alebo dispergovanej forme, prípadne vo forme plynových ohnísk.

Predovšetkým výhodné je využitie variantu riešenia vynálezu s opätovným vracaním kvapaliny odobranej z vrstiev vo vrstvách s nízkymi filtračné pohlcovacími vlastnosťami.

Účinok tohoto pôsobenia sa prejavuje tiež tým, že je možné z vrstvy odoberať väčšie množstvá plynu i pri vyššom strednom tlaku pri jednoduchom zavodnení, ktoré je vyššie ako bez zavodnenia. Pri tomto uskutočnení prebieha proces zaplňovania kapsy pri spätnom zavádzaní vody a pôsobení kmitov a otrasov oveľa efektívnejšie, čo má za následok získanie prídavného množstva plynu a zníženie zostatkovej nasýtenosti vrstvy plynom.

Spôsob podľa vynálezu sa dá rovnako dobre využiť i na šelfových náleziskách plynu.

Claims (20)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob ťažby plynu z vrstiev obsahujúcich tekutiny a najmenej jednu plynovú kapsu, pri ktorom sa na vrstvu pôsobí pružnými kmitmi a otrasmi, budenými priamo vo vrstve a/alebo v prostredí, ktoré je v kontakte s vrstvou, zdrojmi kmitov a plyn sa odoberá z kapsy, vyznačený t ý m, že v priebehu pôsobenia kmitov a otrasov sa mení frekvencia kmitov od minimálnej hodnoty po maximálnu hodnotu a naopak v rozsahu frekvencií od 0,1 do 350 Hz.
2. 2. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 1, vyznačený tým, že prídavné sa uskutočňuje zníženie tlaku vo vrstve alebo v jej časti.
3. 3. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 1, vyznačený tým, že ako zdroj kmitov sa použije zdroj harmonických kmitov.
4. 4. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 1, vyznačený tým, že frekvencia kmitov zdroja sa mení od minimálnej hodnoty po maximálnu hodnotu a naopak predovšetkým v rozsahu frekvencií od 1 do 30 Hz.

   5. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 3, vyzná č e n ý tým, že frekvencia kmitov sa mení monotónne a/alebo diskrétne. 6. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 5, vyzná č e n ý

   tým, že pri diskrétnej zmene frekvencie kmitov sa mení amplitúda kmitov.
5. 7. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 3, vyznačený tým, že frekvencia kmitania zdroja kmitov sa mení podľa harmonického zákona.

   8. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 1, v y znač e n ý tým, že sa v menšej miere využíva jeden doplnkový zdroj kmitov. 9. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 8, v y znač e n ý tým, že ako doplnkový zdroj kmitov s ai použije zdroj

   harmonických kmitov.
6. 10. Spôsob tažby plynu podľa nároku 9, vyznačený tým, že zdroj kmitov pracuje súfázovo alebo s fázovým posunom.
7. 11. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 9, vyznačený tým, že dva zdroje kmitov vyžarujú v menšej miere a v opačných prevádzkových režimoch kmity so zmenenou frekvenciou.
8. 12. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 8, vyznačený tým, že pri použití doplnkového zdroja kmitov sa pôsobí impulzným zdrojom rázov.
9. 13. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 1, vyznačený tým, že na vrstvu sa pôsobí doplnkovo impulzmi a/alebo skupinami vín.
10. 14. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 1, vyznačený t ý m, že na vrstvu sa doplnkovo pôsobí skupinami impulzov.
11. 15. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 1, vyznačený tým, že impulzmi sa pôsobí v polovici periódy vybíjania pružnej vlny, prebiehajúcej vrstvou v oblasti plynovej kapsy.
12. 16. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 1, vyznačený tým, že kmity sa prevádzajú do vrstvy vlnovodom obsahujúcim koncentrátor uložený vo vrstve.
13. 17. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 2, vyznačený tým, že najintenzívnejšie pôsobenie kmitov sa volí v počiatočnom štádiu znižovania tlaku, pri ktorom sa uskutočňuje znižovanie tlaku najvyššou rýchlosťou.
14. 18. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 17, vyznačený tým, že znižovanie tlaku vo vrstve a oblasti plynovej kapsy sa uskutočňuje po dosiahnutí hodnoty, ktorá je nižšia ako tlak pri nasýtení.
15. 19. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 2, vyznačený tým, že znižovanie tlaku vo vrstve sa uskutočňuje odčerpávaním kvapaliny obsiahnutej vo vrstve.
16. 20. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 19, vyznačený tým, že kvapalina obsiahnutá vo vrstve sa odčerpáva periodicky.
17. 21. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 19, vyznačený tým, že kvapalina obsiahnutá vo vrstve sa odčerpáva vrtnými dierami, vyvŕtanými okolo plynovej kapsy do hĺbky presahujúcej hĺbku uloženia jej spodného ohraničenia.
18. 22. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 19, vyznačený tým, že kvapalina sa prečerpáva z jednej vrstvy do druhej vrstvy.
19. 23. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 22, vyznačený tým, že kvapalina obsiahnutá v spodnej vrstve sa prečerpáva do vyššie uloženej vrstvy, obsahujúcej plynovú kapsu.
20. 24. Spôsob ťažby plynu podľa nároku 19, vyznačený tým, že kvapalina obsiahnutá vo vrstve sa dopravuje na povrch, kde sa využíva jej teplo a ochladená kvapalina sa vracia do vrstvy a využíva sa na umelé zavodnenie vrstvy.