Екранована розробка донних газогідратів

Мета. Показати системні особливості існуючих способів розробки, які створюють значні ризики інвестицій у видобуток метану газогідратів. Розкрити новий спосіб і концептуальний підхід до екранованої розробки метаногідратів. Результати. Зменшення ризиків і значне скорочення коштів видобутку може бути д...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2017
Main Authors:	Гайко, Г., Пига, Л.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України 2017
Series:	Розробка родовищ
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145732
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Екранована розробка донних газогідратів / Г. Гайко, Л. Пига // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2017. — Т. 11, вип. 3. — С. 117-123. — Бібліогр.: 16 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-145732
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1457322025-02-09T23:02:28Z Екранована розробка донних газогідратів Экранированная разработка донных газогидратов Shielded development of bottom gas hydrates Гайко, Г. Пига, Л. Мета. Показати системні особливості існуючих способів розробки, які створюють значні ризики інвестицій у видобуток метану газогідратів. Розкрити новий спосіб і концептуальний підхід до екранованої розробки метаногідратів. Результати. Зменшення ризиків і значне скорочення коштів видобутку може бути досягнете заміною локальних впливів на продуктивний пласт формуванням розлогої зони одночасної дисоціації газогідратного покладу й керованим виведенням отриманого газу у водний простір, екранований газозбірними оболонками. Цель. Показать системные особенности существующих способов разработки, которые создают значительные риски инвестиций в добычу метана газогидратов. Раскрыть новый способ и концептуальный подход к экранированной разработки метаногидратов. Результаты. Уменьшение рисков и значительное сокращение средств добычи может быть достигнуто заменой локальных воздействий на продуктивный пласт формированием обширной зоны одновременной диссоциации газогидратной залежи и управляемым выводом полученного газа в водное пространство, экранированный газосборными оболочками. Purpose. The research aims to show the system features of the existing development methods, which create significant risks of investment in the production of methane gas hydrates, as well as to disclose a new way and conceptual approach to the shielded development of methanohydrates. Findings. Reduction of risks and a significant reduction in the means of extraction can be achieved by replacing local impacts on the productive seam by forming a vast zone of simultaneous dissociation of the gas hydrate deposit and controlled withdrawal of the produced gas into the water space shielded by gas gathering shells. Автори вдячні авторам колективної монографії “Газогідрати. Гідратоутворення та основи розробки газових гідратів” (зокрема В.І. Бондаренку, О.Ю. Витязю, М.Л. Зоценку, К.С. Сай, Е.О. Максимовій), яка надихнула їх на пошуки нових шляхів освоєння газогідратних родовищ. 2017 Article Екранована розробка донних газогідратів / Г. Гайко, Л. Пига // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2017. — Т. 11, вип. 3. — С. 117-123. — Бібліогр.: 16 назв. — укр. 2415-3435 DOI: https://doi.org/10.15407/mining11.03.117 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145732 622.324.5 uk Розробка родовищ application/pdf УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Мета. Показати системні особливості існуючих способів розробки, які створюють значні ризики інвестицій у видобуток метану газогідратів. Розкрити новий спосіб і концептуальний підхід до екранованої розробки метаногідратів. Результати. Зменшення ризиків і значне скорочення коштів видобутку може бути досягнете заміною локальних впливів на продуктивний пласт формуванням розлогої зони одночасної дисоціації газогідратного покладу й керованим виведенням отриманого газу у водний простір, екранований газозбірними оболонками.
format	Article
author	Гайко, Г. Пига, Л.
spellingShingle	Гайко, Г. Пига, Л. Екранована розробка донних газогідратів Розробка родовищ
author_facet	Гайко, Г. Пига, Л.
author_sort	Гайко, Г.
title	Екранована розробка донних газогідратів
title_short	Екранована розробка донних газогідратів
title_full	Екранована розробка донних газогідратів
title_fullStr	Екранована розробка донних газогідратів
title_full_unstemmed	Екранована розробка донних газогідратів
title_sort	екранована розробка донних газогідратів
publisher	УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
publishDate	2017
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145732
citation_txt	Екранована розробка донних газогідратів / Г. Гайко, Л. Пига // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2017. — Т. 11, вип. 3. — С. 117-123. — Бібліогр.: 16 назв. — укр.
series	Розробка родовищ
work_keys_str_mv	AT gaikog ekranovanarozrobkadonnihgazogídratív AT pigal ekranovanarozrobkadonnihgazogídratív AT gaikog ékranirovannaârazrabotkadonnyhgazogidratov AT pigal ékranirovannaârazrabotkadonnyhgazogidratov AT gaikog shieldeddevelopmentofbottomgashydrates AT pigal shieldeddevelopmentofbottomgashydrates
first_indexed	2025-12-01T14:19:35Z
last_indexed	2025-12-01T14:19:35Z
_version_	1850315930026901504
fulltext	Founded in 1900 National Mining University Mining of Mineral Deposits ISSN 2415-3443 (Online) \| ISSN 2415-3435 (Print) Journal homepage http://mining.in.ua Volume 11 (2017), Issue 3, pp. 117-123 117 UDC 622.324.5 https://doi.org/10.15407/mining11.03.117 ЕКРАНОВАНА РОЗРОБКА ДОННИХ ГАЗОГІДРАТІВ Г. Гайко1, Л. Пига1 1Кафедра геобудівництва та гірничих технологій, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ, Україна Відповідальний автор: e-mail gayko.kpi@meta.ua, тел. +380509219459 SHIELDED DEVELOPMENT OF BOTTOM GAS HYDRATES H. Haiko1, L. Pyha1 1Department of Geobuilding and Mining Technologies, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, Ukraine Corresponding author: e-mail gayko.kpi@meta.ua, tel. +380509219459 ABSTRACT Purpose. The research aims to show the system features of the existing development methods, which create signifi- cant risks of investment in the production of methane gas hydrates, as well as to disclose a new way and conceptual approach to the shielded development of methanohydrates. Methods. Comparative technical and economic analysis of mining methods, constructive and technological justi- fications. Findings. Reduction of risks and a significant reduction in the means of extraction can be achieved by replacing local impacts on the productive seam by forming a vast zone of simultaneous dissociation of the gas hydrate deposit and controlled withdrawal of the produced gas into the water space shielded by gas gathering shells. Originality. The research provides for realization of the idea suggesting simultaneous dissociation of large areas of the gas hydrate deposit, management of the targeted process of methane gas hydrates penetration into the water space and its accumulation under the extensive gas gathering shield, wherefrom it is removed by the bottom pipe transport. Practical implications. The proposed concept and a new method for shielded development of bottom gas hydrates substantiate technological stages and constructive elements of its implementation. Keywords: development of offshore fields, gas hydrates, dissociation, shielding shells, gas gathering shield, hydraulic fracturing of the reservoir, coolant, bottom gas removal 1. ВСТУП Багаті газові родовища, а також шляхи транспор- тування вуглеводнів стали “яблуком розбрату” світо- вих енергетичних корпорацій, латентними причинами небезпечних політичних демаршів і міжнародних конфліктів. Ці тенденції стають ще більш помітними з огляду на обмеженість легкодоступних нафтогазових ресурсів. За прогнозами Римського клубу, розвідані запаси традиційних родовищ вуглеводнів будуть ви- черпані до кінця ХХІ сторіччя. За поточними даними ВР Statistical Review світових запасів природного газу при збереженні видобутку на рівні 2015 року повинно вистачити на 52 роки й 6 місяців (сам порядок про- гнозного значення, який почав включати вже й місяці, свідчить сам за себе). Перспективи освоєння енерге- тичних мінеральних ресурсів значною мірою пов’язують з інноваційними технологіями видобуван- ня сланцевого газу та метанових кристалогідратів дна морів і океанів (Resources to Reserves…, 2013; Haiko & Biletskyi, 2015; Statistical Review of World Energy, 2015; Koltun & Klymenko, 2016). Сумарні запаси метану газогідратів на порядок перевищують відомі запаси конвенціональних родо- вищ природного газу й потенційно являють найпо- тужніше джерело мінеральних енергоресурсів. Навіть якщо сучасне світове споживання газу залишиться без змін, запасів метану донних газогідратів може вистачити людству на декілька сторічь, якщо буде знайдений “технологічний ключ” їх розробки. Наразі тільки частина цих родовищ, зосереджених вздовж берегової смуги материків, може розглядатися як потенційно-промислові. Виходячи з масштабності й перспективності морського видобутку корисних ко- палин, світовий океан протягом останнього десяти- річчя за обсягами наукових досліджень, технологіч- них розробок і капіталовкладень став для людства H. Haiko, L. Pyha. (2017). Mining of Mineral Deposits, 11(3), 117-123 118 “космосом №1”, суттєво потіснивши за вказаними покажчиками навколоземні космічні програми. Питання енергетичної безпеки України значною мірою пов’язане з нарощуванням видобутку газу ук- раїнських родовищ, до числа яких можуть бути залу- чені розвідані поклади донних газогідратів Чорного моря. За прогнозними оцінками ресурси метану в родовищах газогідратів тільки поблизу Криму оці- нюються в 20 – 25 трильйонів м3 (загальні запаси в покладах Чорного моря – 45 – 60 трильйонів м3) (Shnyukov & Ziborov, 2004). Наприкінці 1993 року уряд України затвердив програму “Газогідрати Чор- ного моря”, проте падіння економіки 90-х років і ла- тентні впливи основних постачальників газу в Украї- ну призвели до гальмування запланованих дослідних і проектних заходів. У період з 2002 по 2011 роки укра- їнськими й німецькими дослідниками були проведені чотири морські експедиції, які підтвердили наявність родовищ, отримали перші зразки газогідратів, оціни- ли вміст вилучених газових сумішей і умов розробки покладів. Хоча детальні дослідження потенційних районів видобутку в Україні знаходяться лише в по- чатковій стадії, вони підтверджують високий потенці- ал українських родовищ газогідратів (Bondarenko, Ganushevych, Sai, & Tyshchenko, 2011; Bondarenko, Ganushevych, & Sai, 2012; Ganushevych & Sai, 2013). Визначальним питанням для успішного освоєння морських родовищ є розробка ефективної й надійної технології видобутку метану. Чимало країн світу прийняли національні програми з дослідження мета- ногідратів, Конгрес США у 1999 році навіть затвер- див “Акт про широкомасштабні пошуки і освоєння газогідратів на суходолі та в морі”, а Японія 2013 року отримала перший промисловий газ з морського газо- гідратного родовища, проте економічно рентабельної технології розробки метаногідратних покладів поки що не створено. Більш того, значна частина морських родовищ принципово не може бути освоєна за сучас- ного рівня технічного розвитку. Це потребує вису- нення й апробації нових наукових ідей, методологіч- них підходів, конструктивних і технологічних рішень для формування широкого інноваційного середови- ща, з якого вийдуть рішення проблеми газогідратів. 2. ОСНОВНА ЧАСТИНА Ґрунтовні огляди існуючих способів розробки дон- них газогідратів розглядалися багатьма дослідниками, зокрема українськими (Bondarenko, Maksymova, & Koval, 2013; Ovchynnikov, Ganushevych, & Sai, 2013; Ganushevych, Sai, & Korotkova, 2014; Pedchenko & Pedchenko, 2017). Ми розглянемо лише найбільш хара- ктерні з них з метою окреслити ті системні особливості існуючих способів розробки, які створюють значні ризики інвестицій у видобуток метану газогідратів і, за інерцією розвитку технічної думки, можуть гальмувати поступ видобувних технологій. Зазначимо також, що переважна більшість цих способів існує лише у вигляді ідей, винаходів чи проектних розробок, а експеримен- тальне впровадження знайшли лише поодинокі спроби видобутку, зокрема ті, що поєднують свердловинний видобуток конвенціонального природного газу з одно- часною дисоціацією газогідратного покладу, що перек- риває газову зону. У залежності від місця розташуван- ня газогідратного покладу (на донній поверхні, у товщі гірських порід морського дна чи у товщі порід з зоною вільного газу в підошві газогідратного пласта (Рис. 1)) запропоновані різні способи розробки. (а) (б) (в) Рисунок 1. Типи залягання пластів газових гідратів: (а) перший тип; (б) другий тип; (в) третій тип Як вже зазначалося, найбільш сприятливими умовами є наявність метанового родовища під газо- гідратним покладом (Рис. 1а), причому звичайне свердловинне розкриття родовища й видобуток при- родного газу змінює гідростатичний тиск і фазову рівновагу газогідрату, що призводить до вивільнення з нього метану, який відкачується тими ж свердло- винами. Цей спосіб знайшов експериментально- промислове застосування (зокрема, японськими компаніями) завдяки мінімізації ризиків видобутку з огляду на наявність конвенціонального родовища природного газу (вивільнений метан газогідратів тут розглядається як супутній і додатковий). Нажаль розвідані лише одиничні родовища з подібними геологічними умовами, що вже сьогодні мають пер- спективу промислового освоєння. У переважній більшості випадків газогідратні по- клади не мають у підошві пласта вільного газу (Рис. 1б, в). Для морської розробки пласта газогідра- ту, розташованого в товщі гірських порід, основним принципом видобутку є підведення теплоносія або хімічного реагенту до продуктивної зони газогідрат- ного покладу, що викликає його дисоціацію за раху- нок хімічних реакцій (приміром, заміщення метану вуглекислим газом) або порушення фазової рівноваги в бік розкладання газогідрату на газ і воду при під- вищенні температури. Способи здійснюють бурінням з морських платформ чи суден у газогідратний пласт вертикальних свердловин з наступним нагнітанням теплоносія чи реагенту. Метан, вивільнений в локаль- ній зоні потрапляння теплоносія, разом з водою по трубам відкачують на морську платформу (судно), де газ відділяють й накопичують (Bondarenko et al., 2015). H. Haiko, L. Pyha. (2017). Mining of Mineral Deposits, 11(3), 117-123 119 Недоліком способів є значні витрати, пов’язані з морським бурінням свердловин, зокрема необхідніс- тю постійної присутності морської платформи або судна, складного бурильного обладнання, оснащення свердловин нагнітальною та відвідною трубами, збі- льшеною енергоємністю розробки. При цьому обсяги отриманого газу з однієї свердловини не можуть бути значними, оскільки процес дисоціації йде лише в локальній зоні пласта, до якої подається теплоносій (реагент), а швидкість вивільнення метану сповіль- нюється вже на відстані 2 – 3 м від місця виходу теплоносія. Частина вивільненого метану завжди буде прориватися у водний простір і втрачатися. Для розробки газогідратних покладів, що залягають на донній поверхні (іноді під незначним шаром наносів) запропоновані способи, в яких куполоподібний відкри- тий знизу уловлювач продуктів розкладання газогідра- тів (дзвін) опускають на тросі з борту плавзасобу на морське дно з газогідратними відкладеннями (Рис. 2, 3). Рисунок 2. Спосіб розробки донних газогідратів із викори- станням газозбірних конструкцій за принци- пом теплової дисоціації: 1 – дзвін; 2 – верхня торцева поверхня; 3 – труби для розподілу та подачі води; 4 – баки для води; 5 – труби для відбору суміші газу і води, що утворюється; 6 – платформа; 7 – насос; 8 – тонкі труби; 9 – гідранти-форсунки; 10 – насос; 11 – бак- роздільник для газу; 12 – система труб; 13 – трубопровід для закачування води на глибину; 14 – труби для закачування води з шару води з низьким вмістом газу; 15 – односторонні клапани Передбачається, що гострий край уловлювача са- мозаглиблюється в донний грунт під дією власної ваги, забезпечуючи герметизацію. Далі можуть вико- ристовувати два принципові підходи. Згідно з пер- шим (Kudrin, Orlyankin, & Kudrin, 2010), електрона- сос, встановлений на корпусі уловлювача, відкачує з під уловлювача морську воду, змінюючи гідростати- чний тиск і фазову рівновагу газогідрату, що призво- дить до вивільнення газу, який відкачується з куполу уловлювача. Згідно з другим підходом (Khlystov, Grachev, & Nishio, 2013), до закритого торця уловлю- вача підведені труби для подачі теплоносія та відка- чування утвореної водо-газової суміші. Розмив дон- них відкладень здійснюють системою труб, які про- кладені по внутрішній стороні дзвона до його кромки. Рисунок 3. Спосіб розробки донних газогідратів із викори- станням газозбірних конструкцій за принци- пом дисоціації зниженням гідростатичного тиску (Kudrin, Orlyankin, & Kudrin, 2010): 1 – газогідратний поклад; 2 – донні відклади; 3 – випуклий уловлювач продуктів розкладан- ня газогідратів (УПРГ); 4 – причіпний при- стрій для опускання УПРГ; 5 – край уловлю- вача по нижньому периметру; 6 – еластич- ний фартух; 7 – електровібратор; 8 – елект- ронасос; 9 – електрокабель; 10 – морська вода з донними відкладами і мінеральною части- ною газогідратів; 11 – гнучка труба; 12 – гнучка труба, що виходить з верхньої частини кор- пусу УПРГ; 13 – підошва газогідратного пла- ста; 14 – середня частина УПРГ; 15 – окрема гнучка труба; 16 – насос, розташований на верхньому кінці окремої труби Недоліком цих способів є обмежена невеликими розмірами куполоподібного уловлювача зона дисоці- ативного впливу на газогідратний поклад, що суттєво знижує обсяги можливого видобутку газу. Крім того, постійна необхідність роботи плавзасобу, висока матеріаломісткість конструкції уловлювача та склад- ність обладнання негативно впливають на собівар- тість видобутого газу. Таким чином, можна зазначити особливості (ха- рактерні недоліки), що притаманні найбільш поши- реним підходам до розробки як поверхневих, так і глибинних газогідратних покладів: – потреба в постійному використанні морських платформ чи суден; – забезпечення дисоціації газогідрату лише в лока- лізованій зоні пласта й вивільнення тим самим невели- ких об’ємів газу, що транспортуються разом з водою; – циклічність ведення морських видобувних і під- готовчих робіт, причому обмежені в часі цикли видо- бутку чергуються з тривалими підготовчими циклами H. Haiko, L. Pyha. (2017). Mining of Mineral Deposits, 11(3), 117-123 120 (пересування по дну уловлювачів-дзвонів, буріння вертикальних свердловин, монтаж обладнання тощо); – потрапляння частини вивільненого газу у вод- ний простір і втрати метану. Більш продуктивним, таким, що долає більшість зазначених недоліків, може стати аналог технології розкриття покладів сланцевого газу, коли в продук- тивному пласті бурять горизонтальні чи похилі про- тяжні свердловини, через які здійснюють гідророзрив пласта та вилучення газу з великих площ і масивів (Рис. 4) (Bondarenko et al., 2015). Рисунок 4. Спосіб розробки газогідратного родовища шляхом використання гідророзриву: 1 – не- проникні породи; 2 – тріщини; 3 – шар газо- вого гідрату; 4 – нагнітальна свердловина; 5 – обладнання для відбору газу; 6 – експлуа- таційна свердловина Слід зазначити, що фізико-хімічні й механічні властивості газогідратного та сланцевого пластів значно різняться й процеси їх поведінки після гідро- розриву не можуть бути подібні (ефект руйнування метаногідратного покладу неможливо підтримувати тривалий час). Навряд чи вдасться утримувати в га- зогідратному пласті протяжну свердловину для від- бору газу (скоріш за все, буде діяти лише обмежена її ділянка на вході в пласт). Є також значний ризик виходу великої кількості газу за короткий проміжок часу після гідророзриву, при цьому значна частина вивільненого метану через тріщини в породах покрі- влі по всій зруйнованій площі пласта вийде у воду й буде втрачена, не виключений і різкий викид газу з наслідками вибуху. Проведений аналіз висуває вимоги до створення більш ефективних, менш ризикованих і затратних підходів до розробки морських газогідратів. У КПІ ім. Ігоря Сікорського розроблений спосіб видобутку метану газогідратів, що передбачає одночасну дисо- ціацію великих площ газогідратного покладу, цілесп- рямованого виводу значних обсягів вивільненого метану у водний простір і уловлення його під розло- гим газозбірним екраном з подальшим транспорту- ванням донними газопроводами (Haiko & Pyha, 2017). Для поверхневих покладів новий спосіб включає розмив донних газогідратів, накриття поверхневої ділянки газогідратного покладу газозбірною екрану- ючою оболонкою, подавання під неї теплоносія, фо- рмування теплового поля, розкладання газогідратно- го покладу та відведення утвореного газу від газозбі- рної конструкції гнучкими трубами до прокладеного по дну газопроводу й далі споживачам. Спосіб здійснюють наступним чином (Рис. 5). (а) (б) Рисунок 5. Схема екранованої розробки поверхневих покладів газогідратів: (а) розріз; (б) план Від берегової смуги вздовж продуктивної ділянки донного газогідратного покладу 1, проводять по дну стаціонарні трубопроводи із замкненим кінцем – теплопровід 3 для подачі теплоносія (який покритий теплоізоляційним матеріалом) та газопровід 4 для відведення газу. Гнучкі перфоровані труби 5, під’єднують до теплопроводу 3 і розміщують перпе- ндикулярно теплопроводу на поверхні 2 газогідрат- ного покладу 1, прижимаючи їх до дна вантажами 6. Плавзасобами до місця розробки газогідратного пок- ладу 1 доставляють еластичні оболонки 7, які осна- щують по контуру якорями 8 (наприклад, сталевими брусками в карманах оболонки) і послідовно погру- жають на дно одна біля одної, накриваючи ними гнучкі перфоровані труби 5. У середині газозбірної оболонки знаходиться отвір з муфтою 9 (може осна- щуватися фільтром, що пропускає газ і не пропускає воду), до якої приєднують гнучкий газопровід 10, що підключають до стаціонарного газопроводу 4. На час транспортування та монтажу обладнання можуть H. Haiko, L. Pyha. (2017). Mining of Mineral Deposits, 11(3), 117-123 121 бути задіяні плавзасоби, підводний модуль, водолази (не показано). Після монтажу обладнання в теплоп- ровід 3 подають теплоносій (наприклад, гарячу воду з теплоцентралі, або морську прибережну воду, тем- пература якої може на 15 – 20°С перевищувати тем- пературу донного газогідрату). Теплоносій під зада- ним тиском потрапляє в гнучкі перфоровані труби 5, розмиває поверхню газогідратного покладу, витісняє природну холодну воду з під оболонки, формуючи розподілене теплове поле. В зоні розмиву газогідра- ту 11 відбувається процес дисоціації, а вивільнений газ накопичується в покрівлі газозбірної оболонки у вигляді потужних лінз 12, з яких відводять гнучким газопроводом 10 до стаціонарного донного газопро- воду 4 і транспортують споживачу. Розмив донних відкладень здійснюють струменя- ми теплоносія, який подають гнучкими перфоровани- ми трубами, що привантажені до дна й приєднані до прокладеного по дну теплопроводу, чим забезпечу- ється одночасна дисоціація великих площ поверхні газогідратного покладу (стаціонарним теплопроводом під значним тиском можуть подаватися великі обсяги теплоносія, які розподіляються гнучкими перфорова- ними трубами на велику площу донних відкладень). Газозбірну конструкцію виконують як екрануючу еластичну оболонку, яку закріплюють на поверхні газогідратного покладу якорями, розміщеними по контуру оболонки, чим забезпечується накопичення вивільненого газу під газозбірним екраном у вигляді потужних газових лінз та подальше відведення мета- ну. Одночасно оболонка виконує роль обмежувача для розповсюдження теплоносія, який витісняє при- родну холодну воду з під оболонки в проміжки між якорями. Формування необхідного теплового поля під оболонкою виключає зворотнє зв’язування отри- маного газу в газогідрат. Послідовне розміщення еластичних газозбірних оболонок забезпечує протяжну систему екранування поверхні газогідратного покладу й одночасне зби- рання великих об’ємів вивільненого газу. Важливим є також те, що морські плавзасоби застосовуються лише під час підготовчих робіт (монтаж газозбірних екранів, трубопроводів тощо), а під час тривалої екс- плуатації покладу задіяне лише берегове обладнання. Для родовища, значно віддаленого від берегової смуги, для якого подача теплоносія трубою з берега призведе до суттєвих втрат енергетичного потенціа- лу, може застосовуватись подавання теплої води верхніх морських шарів вертикальною пластиковою трубою, оснащеною поплавком (Рис. 6). Як зазначалося вище, найбільш перспективними є газогідратні поклади, розміщені у непроникній товщі гірських порід морського дна, де може бути застосо- ваний спосіб гідророзриву пласта (Рис. 4). На відміну від відомих рішень, пов’язаних із значними ризиками гідророзриву газогідратного пласта, автори пропо- нують руйнувати гідророзривом гірські породи його покрівлі, чим забезпечувати вихід через утворені тріщини вивільненого метану у водний простір, де він буде уловлюватися еластичними оболонками розлогого газозбірного екрану. Рисунок 6. Схема екранованої розробки поверхневих покладів з вертикальною організацією подачі теплоносія В залежності від гірничо-геологічних умов сверд- ловина гідророзриву може проходити на сполученні газогідратного покладу і порід покрівлі або в товщі останньої, виходячи із завдання більш інтенсивно зруйнувати породи покрівлі й утворити лише окремі тріщини в газогідраті. Для перетворення метаногід- ратів у газ тут може використовуватися як процес розгерметизації, так і забезпечення сталої дисоціації газогідратного покладу бурінням з берегу свердловин керованого напрямку, в які закачують теплоносій. Як і для поверхневого покладу (Рис. 5) вивільнений метан накопичують під еластичними газозбірними оболонками й донним газопроводом транспортують на берегові газорозподільні станції. 3. ВИСНОВКИ Запропоновані способи видобутку газу з донних газогідратів розкривають нову концепцію екранова- ної розробки родовищ, яка змінює усталені підходи локальних впливів на продуктивний пласт. Тради- ційна для фізико-хімічних способів розробки корис- них копалин свердловинна технологія, розглядається авторами як надійний засіб для дисоціації великих площ газогідратних покладів, але навряд чи вона зможе стати засобом ефективного вилучення (транс- порту) вивільненого метану. Саме тому треба піти альтернативним шляхом. Те, чого завжди намагалися уникнути (апріорі безуспішно), а саме – потрапляння вивільненого метану у водний простір, треба зробити метою основного етапу технології розробки, зробив- ши цей процес керованим і стабільним. Підготовчий етап повинен включати створення газозбірного екра- ну з еластичних оболонок, що покривають великі площі донної поверхні над покладом, збирають і накопичують вивільнений метан газогідратного ро- довища. Далі передбачається стале відведення отри- маного природного газу з під численних оболонок у донний трубопровід і транспортування метану на берегову газорозподільну станцію й споживачам. H. Haiko, L. Pyha. (2017). Mining of Mineral Deposits, 11(3), 117-123 122 Особливостями нового підходу є одночасна дисо- ціація газогідрату на великій площі газогідратного родовища й стале вивільнення сумарно значних (до- статніх для успішної промислової розробки) обсягів метану без загрози вибухового ефекту інтенсивного розкладу газогідрату. Значна економія ресурсів зумо- влена безлюдним способом експлуатації покладу (усі витрати й трудові ресурси зосереджені на підготов- чому етапі монтажу обладнання), а також відсутніс- тю в період видобутку метану високовартісних у використанні морських суден і платформ. Розробка й обґрунтування параметрів способу ек- ранованої розробки покладів газогідратів може відк- рити нові перспективи для освоєння українських родовищ газових гідратів Чорного моря. ВДЯЧНІСТЬ Автори вдячні авторам колективної монографії “Газогідрати. Гідратоутворення та основи розробки газових гідратів” (зокрема В.І. Бондаренку, О.Ю. Ви- тязю, М.Л. Зоценку, К.С. Сай, Е.О. Максимовій), яка надихнула їх на пошуки нових шляхів освоєння газо- гідратних родовищ. REFERENCES Bondarenko, V., Ganushevych, K., Sai, K., & Tyshchenko, A. (2011). Development of Gas Hydrates in the Black Sea. Technical and Geoinformational Systems in Mining, 55-59. https://doi.org/10.1201/b11586-11 Bondarenko, V.I., Ganushevych, K.A., & Sai, K.S. (2012). Substantiation of Technological Parameters of Methane Ex- traction from the Black Sea Gas Hydrates. In Szkoła Eksploatacji Podziemnej (pp. 191-196). Krakow: Akademia Górniczo-Hutnicza. Bondarenko, V., Maksymova, E., & Koval, O. (2013). Genetic Classification of Gas Hydrates Deposits Types by Geologic- Structural Criteria. Mining of Mineral Deposits, 115-119. https://doi.org/10.1201/b16354-21 Bondarenko, V.I., Vytiaz, O.Iu., Zotsenko, M.L., Maksymova, E.O., Sai, K.S., Ovchynnikov, M.P., Hanushevych, K.A. (2015). Hazohidraty. Hidratoutvorennia ta osnovy rozrobky hazovykh hidrativ. Dnipropetrovsk: Litohraf. Ganushevych, K. & Sai, K. (2013). Development of Gas Hy- drate Reservoir in the Black Sea. Young Petro, (8), 45-50. Ganushevych, K., Sai, K., & Korotkova, A. (2014). Creation of Gas Hydrates from Mine Methane. Progressive Technolo- gies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 505-509. https://doi.org/10.1201/b17547-85 Haiko, H.I., & Biletskyi, V.S. (2015). Hirnytstvo v istorii tsyvilizatsii. Kyiv: Vydavnychyi dim “Kyievo-Mohylianska Akademiia”. Haiko, H.I., & Pyha, L.M. (2017). Sposib vydobutku hazu z donnykh hazohidrativ. Patent #117631. Ukraina. Khlystov, O.M., Grachev, M.A., & Nishio, Sh. (2013). Sposob dobychi metana iz pridonnikh zalezhey tverdykh gazogidra- tov. Patent #2412337. Rossiya. Koltun, P., & Klymenko, V. (2016). Methane Hydrates – Austral- ian Perspective. Mining of Mineral Deposits, 10(4), 11-18. https://doi.org/10.15407/mining10.04.011 Kudrin, I.V., Orlyankin, V.N., & Kudrin, K.I. (2010). Sposob dobychi gazov i presnoy vody iz podvodnykh gazogidratov snizheniem gidrostaticheskogo davleniya. Patent #2402674. Rossiya. Ovchynnikov, M., Ganushevych, K., & Sai, K. (2013). Meth- odology of Gas Hydrates Formation from Gaseous Mix- tures of Various Compositions. Mining of Mineral Depos- its, 203-205. https://doi.org/10.1201/b16354-37 Pedchenko, M., & Pedchenko, L. (2017). Analysis of Gas Hydrate Deposits Development by Applying Elements of Hydraulic Borehole Mining Technology. Mining of Mineral Deposits, 11(2), 52-58. https://doi.org/10.15407/mining11.02.052 Resources to Reserves 2013 – Oil, Gas and Coal Technologies for the Energy Markets of the Future. (2013). Paris: Inter- national Energy Agency. Shnyukov, E.F., & Ziborov, A.P. (2004). Mineral’nye bogats- tva Chernogo morya. Kyiv: OMGOR NAN Ukrainy. Statistical Review of World Energy. (2015). London: Centre for Energy Economics Research and Policy, Pureprint Group Limited. ABSTRACT (IN UKRAINIAN) Мета. Показати системні особливості існуючих способів розробки, які створюють значні ризики інвести- цій у видобуток метану газогідратів. Розкрити новий спосіб і концептуальний підхід до екранованої розробки метаногідратів. Методика. Порівняльний техніко-економічний аналіз способів видобутку, конструктивні й технологічні обґрунтування. Результати. Зменшення ризиків і значне скорочення коштів видобутку може бути досягнете заміною лока- льних впливів на продуктивний пласт формуванням розлогої зони одночасної дисоціації газогідратного покла- ду й керованим виведенням отриманого газу у водний простір, екранований газозбірними оболонками. Наукова новизна. Реалізується концепція одночасної дисоціації великих площ газогідратного покладу, уп- равління цілеспрямованим процесом потрапляння вивільненого метану газогідратів у водний простір і накопи- чення його під розлогим газозбірним екраном, з якого він відводиться донним трубним транспортом. Практична значимість. Запропонована концепція й новий спосіб екранованої розробки донних газогідра- тів, обґрунтовані технологічні етапи й конструктивні елементи його здійснення. Ключові слова: розробка морських родовищ, газогідрати, дисоціація, екрануючі оболонки, газозбірний екран, гідророзрив пласта, теплоносій, донне газовідведення ABSTRACT (IN RUSSIAN) Цель. Показать системные особенности существующих способов разработки, которые создают значитель- ные риски инвестиций в добычу метана газогидратов. Раскрыть новый способ и концептуальный подход к экранированной разработки метаногидратов. H. Haiko, L. Pyha. (2017). Mining of Mineral Deposits, 11(3), 117-123 123 Методика. Сравнительный технико-экономический анализ способов добычи, конструктивные и технологи- ческие обоснования. Результаты. Уменьшение рисков и значительное сокращение средств добычи может быть достигнуто заме- ной локальных воздействий на продуктивный пласт формированием обширной зоны одновременной диссоциа- ции газогидратной залежи и управляемым выводом полученного газа в водное пространство, экранированный газосборными оболочками. Научная новизна. Реализуется концепция одновременной диссоциации больших площадей газогидратной залежи, управления целенаправленным процессом попадания освобожденного метана газогидратов в водное пространство и накопления его под раскидистым газосборным экраном, с которого он отводится донным труб- ным транспортом. Практическая значимость. Предложенная концепция и новый способ экранированной разработки донных газогидратов, обоснованные технологические этапы и конструктивные элементы его осуществления. Ключевые слова: разработка морских месторождений, газогидраты, диссоциация, экранирующие оболоч- ки, газосборный экран, гидроразрыв пласта, теплоноситель, донное газоотведения ARTICLE INFO Received: 21 August 2017 Accepted: 26 September 2017 Available online: 30 September 2017 ABOUT AUTHORS Hennadii Haiko, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Geobuilding and Mining Technologies, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, 37 Peremohy Ave., 03056, Kyiv, Ukraine. E-mail: gayko.kpi@meta.ua Liubov Pyha, PhD Student of the Department of Geobuilding and Mining Technologies, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, 37 Peremohy Ave., 03056, Kyiv, Ukraine. E-mail: pyha_lyubov@ukr.net

Екранована розробка донних газогідратів

Institution

Similar Items