[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2547847C1 - Method for development of shale oil and gas bearing deposits and process system of equipment for its application - Google Patents

Method for development of shale oil and gas bearing deposits and process system of equipment for its application Download PDF

Info

Publication number
RU2547847C1
RU2547847C1 RU2014106152/03A RU2014106152A RU2547847C1 RU 2547847 C1 RU2547847 C1 RU 2547847C1 RU 2014106152/03 A RU2014106152/03 A RU 2014106152/03A RU 2014106152 A RU2014106152 A RU 2014106152A RU 2547847 C1 RU2547847 C1 RU 2547847C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shale
underground
gas
production
oil
Prior art date
Application number
RU2014106152/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Ильюша
Валентин Яковлевич Афанасьев
Андрей Валериевич Вотинов
Владимир Викторович Годин
Вадим Николаевич Удут
Валерий Николаевич Захаров
Юрий Николаевич Линник
Владимир Юрьевич Линник
Гарник Левонович Амбарцумян
Виктор Васильевич Шерсткин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" (ГУУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" (ГУУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" (ГУУ)
Priority to RU2014106152/03A priority Critical patent/RU2547847C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547847C1 publication Critical patent/RU2547847C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: according to the method capital mining operations are carried out on penetration and developing access channels to a productive formation of a deposit. Underground mining and development operations and field operations on the well production of shale oil and gas are performed using multistaged hydraulic fracturing or thermal effect on the formation. A shale oil- and gas-containing deposit is penetrated by vertical shafts. Preparation of the productive formation for hydrocarbon production is carried out by the underground mining and development openings placed below a water-bearing horizon covering the rock above the shale rock of the deposit. Hydrocarbon production is carried out by mining blocks of underground producing wells with horizontal sections protruded in the formation. The producing wells are drilled from underground cells constructed mainly in the mining and development openings. Before complete hydraulic fracturing of the formation small diagnostic hydraulic fracturing of the formation is made in the producing wells of a small diameter, which are drilled mainly from the mining and development openings to the whole thickness of the productive formation transversely to its course. The product of the producing wells is divided in the shaft bottom into shale gas and shale oil. The shale oil is outputted to the surface for further treatment before delivery to consumers. The shale gas is burnt in the boiler of a shaft bottom heat-generating plant to generate water steam or hot water used for the production of electricity or for the purpose of a thermal effect on the productive formation in order to increase intensity and the production rate.
EFFECT: reduced total volume of operations on drilling producing wells while developing shale deposits.
2 cl, 11 dwg

Description

Предлагаемые изобретения относятся к топливно-энергетическому комплексу и могут быть использованы при разработке нетрадиционных источников, прежде всего сланцевых нефтегазоносных залежей (плеев), для добычи нефти и производства электрической энергии.The proposed inventions relate to the fuel and energy complex and can be used in the development of unconventional sources, primarily shale oil and gas deposits (streams), for oil production and electric energy production.

Известны подземные энерготехнологические комплексы для отработки месторождений твердого топлива и производства электрической энергии [1-3]. Известны скважинные технологии добычи нефти и газа, составляющие основу всей нефтегазовой индустрии мировой энергетики [4-7] и обеспечивающие человечество на протяжении многих десятилетий в углеводородном сырье из так называемых традиционных месторождений и запасов. Однако ограниченность этих запасов, высокая степень выработанности многих традиционных месторождений, постоянный рост издержек добычи и транспортировки нефти и газа, связанный с продвижением нефтегазодобычи во все отделенные и труднодоступные места, включая и арктические условия морей Ледовитого океана, приводят к необходимости поиска и освоения новых источников и ресурсов углеводородного сырья.Known underground energy technology complexes for the development of solid fuel deposits and the production of electric energy [1-3]. Well-known technologies for oil and gas production, which form the basis of the entire oil and gas industry of the world energy [4-7] and provide mankind for many decades in hydrocarbon raw materials from the so-called traditional deposits and reserves. However, the limited nature of these reserves, the high degree of depletion of many traditional fields, the constant increase in the costs of extracting and transporting oil and gas associated with the promotion of oil and gas production in all separated and inaccessible places, including the Arctic conditions of the seas of the Arctic Ocean, necessitate the search and development of new sources and hydrocarbon resources.

Новым нетрадиционным ресурсом для добычи углеводородного сырья являются сланцевые нефтегазоносные залежи (плеи). Уникальным нефтегазовым объектом с высокими неоднородностями пласта и мозаичным характером низких фильтрационно-емкостных свойств, изолированностью пласта, высокой гидрофобностью и другими геологическими особенностями является Баженовская свита.A new non-traditional resource for hydrocarbon production is shale oil and gas deposits (plei). The Bazhenov Formation is a unique oil and gas object with high reservoir heterogeneities and a mosaic character of low reservoir properties, reservoir isolation, high hydrophobicity and other geological features.

Отложения баженовской свиты распространены в центральной части Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. В среднем они залегают на глубинах 1500-3000 м, толщина баженовских отложений составляет в нормальном разрезе 25-30 м, а в ряде случаев (аномальный разрез) достигает 90-100 м. Толщина отложений баженовской свиты, содержащих углеводороды, колеблется от 10-12 до 35-40 м, достигая на отдельных участках 60 м.Deposits of the Bazhenov Formation are common in the central part of the West Siberian oil and gas basin. On average, they occur at depths of 1500-3000 m, the thickness of the Bazhenov deposits in the normal section is 25-30 m, and in some cases (anomalous section) reaches 90-100 m. The thickness of the deposits of the Bazhenov formation containing hydrocarbons ranges from 10-12 up to 35-40 m, reaching 60 m in some areas.

В настоящее время в результате исследований многочисленных авторов выявлены следующие особенности пород Баженовской свиты: сравнительно небольшая мощность при площади распространения, превышающей 1 млн км2; тонкоплитчатая, слойчатая и листоватая структура; аномально высокие значения кажущегося сопротивления, превышающего 500 Ом-м (нередко достигающие 1000 Ом-м); высокие и аномально высокие значения естественной гамма-активности; аномально пониженная плотность пород; пониженная скорость прохождения упругих сейсмических волн через толщу Баженовских аргиллитов; аномально высокие пластовые давления в залежах; приуроченность скважин с наиболее значительными дебитами нефти к зонам повышенных температур, достигающих 135°С; низкие пористость и проницаемость коллекторов Баженовской свиты; наличие вертикальных и горизонтальных трещин. Низкие коллекторские свойства, особенно низкая проницаемость вмещающих горных пород, представляют основное препятствие для промышленного освоения нефтегазового потенциала Баженовской свиты, которая является одной из самых крупных в мире сланцевых залежей (плеев), отличающихся высокой нефтегазоносностью. По оптимистическим оценкам в залежах Баженовской свиты площадью около 1 млн квадратных километров на территории Западной Сибири содержится несколько десятков миллиардов тонн высококачественной легкой нефти с большим количеством сопутствующего сланцевого газа. Освоение запасов сланцевой нефти в Баженовской свите позволит предотвратить уже начавшееся снижение добычи нефти на традиционных нефтегазовых месторождениях Западной Сибири и может стать реальной альтернативой весьма дорогостоящему и далеко не бесспорному освоению труднодоступных месторождений нефти и газа в Арктике и Восточной Сибири.Currently, as a result of studies by numerous authors, the following features of the rocks of the Bazhenov Formation have been identified: a relatively small thickness with a distribution area exceeding 1 million km 2 ; thin-plate, puff and sheet structure; abnormally high values of apparent resistance in excess of 500 ohm-m (often reaching 1000 ohm-m); high and abnormally high values of natural gamma activity; abnormally reduced rock density; reduced speed of passage of elastic seismic waves through the thickness of the Bazhenov mudstones; abnormally high reservoir pressure in the deposits; confinement of wells with the most significant oil production rates to zones of elevated temperatures reaching 135 ° C; low porosity and permeability of reservoirs of the Bazhenov formation; the presence of vertical and horizontal cracks. The low reservoir properties, especially the low permeability of the enclosing rocks, are the main obstacle to the industrial development of the oil and gas potential of the Bazhenov Formation, which is one of the largest shale deposits in the world, characterized by high oil and gas potential. According to optimistic estimates, the deposits of the Bazhenov formation with an area of about 1 million square kilometers in Western Siberia contain several tens of billions tons of high-quality light oil with a large amount of associated shale gas. The development of shale oil reserves in the Bazhenov Formation will prevent the already begun decline in oil production in the traditional oil and gas fields of Western Siberia and may become a real alternative to the very expensive and far from indisputable development of hard-to-reach oil and gas fields in the Arctic and Eastern Siberia.

Сложившаяся на данный момент скважинная технология поиска, разведки и отработки традиционных нефтегазовых залежей (месторождений) в значительной степени носит хаотический характер со значительной долей случайности и достаточно низким, к тому же, коэффициентом извлечения нефти. Поэтому при освоении глубоко залегающих сланцевых нефтегазоносных месторождений, в особенности таких, как отложения Баженовской свиты Западной Сибири, необходимы принципиально новые подходы, которые бы, с одной стороны, минимизировали элементы неопределенности в ведении горных работ, а с другой стороны, - обеспечивали максимизацию коэффициента извлечения нефти и газа и приводили тем самым к значительному повышению экономической эффективности нефтегазового производства в целом [8, 9]. Фактически речь идет о необходимости перехода на технологии сплошной «выемки» или как бы «зачистки» сланцевой залежи в некотором смысле подобно тому, как это на протяжении нескольких последних столетий осуществляется при подземной отработке пластовых месторождений твердого топлива - угля.The currently existing downhole technology for prospecting, exploration and development of traditional oil and gas deposits (deposits) is largely chaotic in nature with a significant degree of randomness and a rather low, in addition, oil recovery ratio. Therefore, the development of deep-seated shale oil and gas deposits, especially such as deposits of the Bazhenov Formation of Western Siberia, requires fundamentally new approaches that would, on the one hand, minimize elements of uncertainty in mining operations, and, on the other hand, maximize the recovery factor oil and gas and thereby led to a significant increase in the economic efficiency of oil and gas production in general [8, 9]. In fact, we are talking about the need to switch to the technology of continuous “excavation” or, as it were, “stripping” of shale deposits in a sense, similar to how this has been done during the last few centuries during underground mining of reservoir deposits of solid fuel - coal.

Наиболее близкими для предлагаемых изобретений являются скважинный способ разработки сланцевых нефтегазоносных залежей и комплекс оборудования, основанные на бурении нефтегазовых скважин с протяженными горизонтальными участками вдоль пласта, последующими многоступенчатыми гидроразрывами пласта (ГРП) и различными, прежде всего физико-химическими, воздействиями на подземный (продуктивный) пласт для повышения интенсивности и величины нефтеотдачи пласта [10] (прототип). Однако существующие способ и комплекс оборудования для разработки сланцевых нефтеносных залежей обладают рядом недостатков, в силу чего экономическая эффективность и рентабельность добычи сланцевой нефти и газа возможны только при достаточно высоких ценах на нефть и газ, добываемые из традиционных нефтегазовых месторождений и залежей. С экологических позиций существующие способ и комплекс оборудования для добычи сланцевых нефти и газа и вовсе не допустимы в ряде практически чрезвычайно важных ситуаций, например в густонаселенных местах и регионах мира. Нефтегазовые скважины на сланцевых месторождениях, как правило, достаточно быстро снижают свою отдачу (дебит), в связи с чем резко возрастают необходимые объемы и скорость бурения, которые с ростом глубины залегания продуктивных пластов приводят к недопустимому увеличению издержек добычи углеводородного сырья. По имеющимся данным стоимость нефтегазовых скважин для добычи сланцевых нефти и газа в 3-4 раза выше стоимости скважин на традиционных месторождениях и колеблется в диапазоне от 3,0 до 15 млн долларов США. При этом количество скважин, которые необходимо бурить на сланцевых месторождениях, в десятки раз (иногда до 100 раз) превосходит количество скважин при традиционной добыче.The closest to the proposed inventions are the borehole method of developing shale oil and gas deposits and a set of equipment based on drilling oil and gas wells with long horizontal sections along the formation, subsequent multistage hydraulic fracturing and various, primarily physicochemical, effects on the underground (productive) formation to increase the intensity and magnitude of oil recovery [10] (prototype). However, the existing method and complex of equipment for the development of shale oil deposits have several drawbacks, which is why economic efficiency and profitability of shale oil and gas production are possible only at sufficiently high prices for oil and gas extracted from traditional oil and gas fields and deposits. From an environmental point of view, the existing method and complex of equipment for the production of shale oil and gas are not at all permissible in a number of practically extremely important situations, for example, in densely populated places and regions of the world. Oil and gas wells in shale deposits, as a rule, quickly decrease their output (flow rate), and therefore the required volumes and drilling speed sharply increase, which with an increase in the depth of productive formations lead to an unacceptable increase in the cost of hydrocarbon production. According to reports, the cost of oil and gas wells for the production of shale oil and gas is 3-4 times higher than the cost of wells in traditional fields and ranges from 3.0 to 15 million US dollars. At the same time, the number of wells that need to be drilled in shale deposits is ten times (sometimes up to 100 times) greater than the number of wells in conventional production.

Кроме того, для осуществления гидроразрывов пласта требуется очень большое количество воды и так называемого расклинивающего компонента-пропанта (например, в виде речного песка), а также многих агрессивных химических веществ, стимулирующих выделение и притоки углеводородов к скважинам, поддержание проницаемости пласта после гидроразрыва и в процессе эксплуатации скважин. Все это создает возможности для неконтролируемого и опасного распространения и попадания вредных веществ в водоносные горизонты и водоемы, используемые в качестве источников водоснабжения, что является недопустимым в густонаселенных районах многих страна, а также может способствовать инициации достаточно сильных сейсмических явлений - землетрясений. Кроме того, сланцевый газ, который обычно сопутствует добыче сланцевой нефти, имеет сравнительно низкую (примерно в два раза меньшую, нежели у природного газа) теплотворную способность. Из-за этого утилизация, сбор и транспортировка сланцевого газа, добываемого вместе со сланцевой нефтью, на значительные расстояния оказываются невыгодными и поэтому он в значительных количествах сжигается на факелах. При осуществлении многоступенчатых гидроразрывов продуктивного пласта (сланцевой залежи), находящегося на значительной глубине от дневной поверхности, откуда производится нагнетание под высоким давлением рабочей среды гидроразрыва, необходимы значительные объемы этой рабочей среды ГРП (например, воды), а также дорогостоящих и агрессивных химических добавок воздействующих на пласт, которые циркулируют между дневной поверхностью и продуктивным пластом в процессе многоступенчатых гидравлических разрывов пласта. Все это приводит также к высокой стоимости работ по многоступенчатому ГРП и выполнению физико-химических воздействий на пласт, необходимых для повышения интенсивности и величины нефтегазоотдачи пласта и добычных (добывающих) скважин, а также связано с повышенной опасностью значительных утечек указанных веществ в окружающую среду (атмосфера, поверхностные и подпочвенные воды, водоносные горизонты и т.д.). К числу существенных недостатков известного способа добычи сланцевой нефти скважинами, которые бурятся непосредственно с поверхности над сланцевой залежью, в особенности из глубоко залегающих продуктивных пластов, является также высокая неопределенность относительно результатов проведения многоступенчатых ГРП и интенсифицирующих физико-химических воздействий на пласт и добывающие скважины из-за большого разнообразия коллекторских свойств и характеристик проницаемости коллекторов в сланцевых залежах. Создание в таких условиях эффективной, достаточно устойчивой и длительно действующей дренирующей системы и геометрии гидроразрыва пласта является достаточно проблематичным и весьма затратным, а разработка типовых и общеприменимых схем и приемов для решения этой, можно сказать центральной при добыче сланцевой нефти проблемы, и вообще вряд ли возможно.In addition, the implementation of hydraulic fracturing requires a very large amount of water and the so-called proppant component-proppant (for example, in the form of river sand), as well as many aggressive chemicals that stimulate the release and influx of hydrocarbons to wells, maintaining the permeability of the formation after hydraulic fracturing and well operation process. All this creates opportunities for the uncontrolled and dangerous spread of harmful substances into aquifers and water bodies used as sources of water supply, which is unacceptable in densely populated areas of many countries, and can also contribute to the initiation of sufficiently strong seismic phenomena - earthquakes. In addition, shale gas, which is usually associated with the production of shale oil, has a relatively low (approximately two times lower than that of natural gas) calorific value. Because of this, the utilization, collection and transportation of shale gas produced together with shale oil over long distances is disadvantageous and therefore it is flared in significant quantities in flares. When carrying out multi-stage hydraulic fracturing of a productive formation (shale deposit) located at a considerable depth from the day surface, from where the hydraulic fracturing medium is injected under high pressure, significant volumes of this hydraulic fracturing medium (for example, water), as well as expensive and aggressive chemical additives, are required on the reservoir, which circulate between the day surface and the reservoir during multistage hydraulic fracturing. All this also leads to a high cost of multistage hydraulic fracturing and physical and chemical stimulation of the formation, necessary to increase the intensity and magnitude of oil and gas recovery of the formation and production (production) wells, and is also associated with an increased risk of significant leakage of these substances into the environment (atmosphere , surface and subsoil waters, aquifers, etc.). Among the significant drawbacks of the known method of shale oil production by wells that are drilled directly from the surface above the shale reservoir, in particular from deep-seated productive formations, there is also a high uncertainty regarding the results of multistage hydraulic fracturing and intensifying physicochemical effects on the formation and production wells from for a wide variety of reservoir properties and permeability characteristics of reservoirs in shale deposits. The creation in such conditions of an effective, sufficiently stable and long-running drainage system and hydraulic fracturing geometry is quite problematic and very expensive, and the development of standard and generally applicable schemes and techniques for solving this problem, which can be said to be central to the production of shale oil, is hardly possible at all .

Целью предлагаемых изобретений является повышение экономической эффективности и экологической чистоты добычи и использования углеводородного сырья при разработке сланцевых нефтегазосодержащих залежей.The aim of the proposed invention is to increase the economic efficiency and environmental friendliness of the production and use of hydrocarbons in the development of shale oil and gas deposits.

Техническим результатом предлагаемых изобретений является снижение общего объема работ по бурению добычных скважин при освоении и эксплуатации глубокозалегающих нефтегазоносных сланцевых залежей, возможность объемного формирования системы трещин гидроразрыва продуктивного пласта в дренирующей системе выемочных блоков подземных добычных скважин и повышение экологической чистоты ведения всех технологических процессов добычи и использования сланцевых нефти и газа.The technical result of the proposed inventions is to reduce the total amount of work on drilling production wells during the development and operation of deep-seated oil and gas shale deposits, the possibility of volumetric formation of a fracture system for hydraulic fracturing of a productive formation in a drainage system of excavation blocks of underground production wells and to increase the environmental cleanliness of all technological processes for the production and use of shale oil and gas.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки сланцевых нефтегазоносных залежей, включающем капитальные горные работы по вскрытию и созданию каналов доступа к продуктивному пласту залежи, подземные горноподготовительные и эксплуатационные работы по скважинной добыче сланцевых нефти и газа с использованием многоступенчатого гидроразрыва пласта или теплового воздействия на пласт, вскрытие сланцевой нефтегазосодержащей залежи осуществляют вертикальными шахтными стволами, подготовку продуктивного пласта к добыче углеводородов осуществляют подземными горно-подготовительными выработками, размещенными ниже водоносных горизонтов покрывающих горных пород над сланцевыми породами залежи, добычу углеводородов осуществляют выемочными блоками подземных добычных скважин с протяженными в пласте горизонтальными участками, добычные скважины бурят из подземных камер, сооружаемых в основных горно-подготовительных выработках, перед полным гидроразрывом пласта в добычных скважинах осуществляют малый диагностический гидроразрыв пласта в скважинах малого диаметра, буримых из основных горно-подготовительных выработок на всю мощность продуктивного пласта вкрест его простирания, продукцию добычных скважин в околоствольном дворе разделяют на сланцевый газ и сланцевую нефть, сланцевую нефть выдают на поверхность для дальнейшей подготовки к отправке потребителям, а сланцевый газ сжигают в котле околоствольной теплогенерирующей установки для производства водяного пара или горячей воды, используемых для выработки электрической энергии или теплового воздействия на продуктивный пласт залежи для повышения интенсивности и величины нефтеотдачи.This goal is achieved by the fact that in the method of developing shale oil and gas deposits, including capital mining to open and create access channels to the productive formation of the reservoir, underground mining and operational work on the borehole production of shale oil and gas using multi-stage hydraulic fracturing or thermal exposure to the formation , the opening of shale oil and gas deposits is carried out by vertical shaft shafts, the preparation of the reservoir for coal mining Hydrogens are carried out by underground mining preparatory workings located below the aquifers of the covering rocks above the shale rocks of the deposit, hydrocarbon production is carried out by extraction blocks of underground production wells with horizontal sections extended in the formation, production wells are drilled from underground chambers constructed in the main mining workings, before complete hydraulic fracturing in production wells carry out small diagnostic hydraulic fracturing in small wells meters drilled from the main mining workings to the full capacity of the productive formation across its strike, the production of production wells in a near-barrel yard is divided into shale gas and shale oil, shale oil is supplied to the surface for further preparation for shipment to consumers, and shale gas is burned in a boiler near-barrel heat-generating installation for the production of water vapor or hot water used to generate electrical energy or heat exposure of the reservoir I increase the intensity and magnitude of oil recovery.

Поставленная цель достигается также и тем, что технологический комплекс оборудования, реализующий предлагаемый способ и включающий вертикальные шахтные стволы, подземные горно-подготовительные выработки, оборудование для бурения подземных добычных скважин с горизонтальными участками, пройденными по пласту, и их эксплуатации с использованием многоступенчатого гидроразрыва пласта или теплового воздействия на пласт, а также технические средства очистки и сепарации сланцевой нефти, снабжен паросиловой электростанцией с размещенным под землей в околоствольном дворе парогенерирующим отделением и расположенным на дневной поверхности паротурбинным отделением, которые соединены между собой стволовым термоизолированным паропроводом и стволовым трубопроводным водосбросом с подземным электрогидрогенератором, а также подземной установкой очистки и сепарации продукции добычных скважин, выход по нефти которой стволовым нефтепроводом соединен со входом поверхностной установки подготовки сланцевой нефти, а газовый выход подземной установки очистки и сепарации продукции скважин подается на вход котла парогенерирующего отделения, продукты сгорания сланцевого газа в котле по стволовому трубопроводу дымовых газов отводятся на поверхностные очистные фильтры и выбрасываются в атмосферу, устьевое оборудование добычных скважин соединено с подземной установкой очистки и сепарации продукции скважин, а также с подземными аккумулирующими бассейнами обратного притока рабочей жидкости гидроразрыва пласта, причем контур теплового воздействия на продуктивный пласт выполнен в виде, по меньшей мере, одной пары нагревательной и отводящей скважин, вертикальные участки которых пройдены по боковым границам выемочного блока добычных скважин, а их горизонтальные участки размещены непосредственно в пласте максимально близко друг от друга с возможностью создания гидравлической связи между ними, причем в качестве теплогенерирующей установки контура теплового воздействия на продуктивный пласт используется котел парогенерирующего отделения электростанции технологического комплекса либо автономный теплогенератор, установленный в отдельной камере основной подготовительной выработки.This goal is also achieved by the fact that the technological complex of equipment that implements the proposed method and includes vertical mine shafts, underground mining workings, equipment for drilling underground production wells with horizontal sections, passed through the reservoir, and their operation using multi-stage hydraulic fracturing or thermal impact on the reservoir, as well as technical means of cleaning and separating shale oil, is equipped with a steam power plant with ground with a steam-generating compartment and a steam-turbine compartment located on the day surface, which are interconnected by a thermally insulated steam pipeline and a spillway with an underground electrohydrogen generator, as well as an underground cleaning and separation unit for production of production wells, the oil output of which is connected to the input by a trunk pipeline surface installation for the preparation of shale oil, and the gas outlet of an underground installation for the purification and separation of products and wells are fed to the boiler inlet of the steam generating compartment, shale gas combustion products in the boiler are discharged to the surface treatment filters and emitted into the atmosphere through the barrel flue gas pipeline, wellhead equipment for production wells is connected to an underground installation for cleaning and separation of well products, and also to underground storage pools the return flow of the hydraulic fluid of the hydraulic fracturing, and the circuit of the thermal effect on the reservoir is made in the form of at least one pair heating and diverting wells, the vertical sections of which are traversed along the lateral boundaries of the extraction block of the production wells, and their horizontal sections are located directly in the formation as close as possible to each other with the possibility of creating a hydraulic connection between them, moreover, as a heat-generating installation, the thermal action circuit on the reservoir is used boiler of a steam generating branch of a power plant of a technological complex or an autonomous heat generator installed in a separate chamber e main preparatory development.

Предлагаемый способ и технологический комплекс разработки сланцевых нефтегазосодержащих залежей изображены и поясняются иллюстрациями, представленными на фиг. 1-11.The proposed method and technological complex for the development of shale oil and gas deposits are depicted and illustrated by the illustrations presented in FIG. 1-11.

На фиг. 1 схематически показаны геологические разрезы Западной Сибири с выделением Баженовской свиты сланцевых отложений, представляющей наибольший интерес при реализации предлагаемых способа и технологического комплекса оборудования для добычи сланцевых нефти и газа.In FIG. 1 schematically shows the geological sections of Western Siberia with the allocation of the Bazhenov Formation of shale deposits, which is of greatest interest in the implementation of the proposed method and technological complex of equipment for the production of shale oil and gas.

На фиг. 2 представлена характеристика площади распространения нефтегазосодержащих сланцевых отложений Баженовской свиты горных пород в Западной Сибири.In FIG. Figure 2 presents a characteristic of the distribution area of oil and gas shale deposits of the Bazhenov Formation of rocks in Western Siberia.

На фиг. 3 показаны: 1 - сланцевая нефтегазосодержащая залежь (месторождение); 2 - главный вертикальный шахтный ствол; 3 - вспомогательный (вентиляционный) шахтный ствол; 4 - околоствольный двор; 5, - основные подготовительные подземные выработки; 6 - вспомогательные (вентиляционные) подготовительные подземные выработки; 7, 8 - подземные камеры и буровые установки («вышки») соответственно; 9 - бурильные колонны; 10 - подземные аккумулирующие выработки-камеры (бассейны) обратного притока жидкости после гидроразрывов продуктивного пласта.In FIG. 3 shows: 1 - shale oil and gas containing deposit (field); 2 - main vertical shaft shaft; 3 - auxiliary (ventilation) shaft shaft; 4 - near-barrel yard; 5, - the main preparatory underground workings; 6 - auxiliary (ventilation) preparatory underground workings; 7, 8 - underground chambers and rigs ("towers"), respectively; 9 - drill string; 10 - underground accumulating workings-chambers (pools) of the reverse fluid flow after fracturing of the reservoir.

На фиг. 4 изображены: 1 - сланцевая нефтегазосодержащая залежь (месторождение); 5 - основная подземная подготовительная выработка; 11 - подземные скважины малого диаметра (скважины-шпуры) для дистанционного объемного воздействия на продуктивный пласт сланцевой залежи.In FIG. 4 depicts: 1 - a shale oil and gas containing deposit (field); 5 - the main underground preparatory development; 11 - underground wells of small diameter (hole-holes) for remote volumetric impact on the reservoir of shale deposits.

На фиг. 5 изображены: 1 - сланцевая нефтегазосодержащая залежь (месторождение); 5 - основная подземная подготовительная выработка; 12 - герметизаторы подземных скважин-шпуров; 13 - добычная (добывающая) скважина.In FIG. 5 depicts: 1 - shale oil and gas containing deposit (field); 5 - the main underground preparatory development; 12 - sealers underground boreholes; 13 - production (production) well.

На фиг. 6 показаны: 11, 12 - выемочные (добычные) блоки сланцевой залежи; 2 - основной (главный) шахтный ствол технологического комплекса; 4 - горные выработки околоствольного двора; 51, 52 - основные подземные подготовительные выработки; 14 -фонтанная арматура и устьевое оборудование для эксплуатации добычных скважин; 151, 152 - трубопроводы для сбора продукции добычных скважин; 16 - подземное оборудование для сепарации (разгазирования) и предварительной очистки сланцевой нефти; 17 - стволовой нефтепровод сланцевой нефти; 18 - питающий газопровод сланцевого газа; 19 - подземный паровой котел; 20 - питающий водяной насос; 21 - подземный гидроаккумулирующий резервуар; 22 - стволовой термоизолированный паропровод; 23 - паровая турбина поверхностного паротурбинного отделения; 24 - электрический генератор; 25 - конденсатор отработанного пара; 26 - стволовой трубопроводный водосброс; 27 - подземный гидрогенератор; 28 - стволовой (отводящий) трубопровод дымовых газов; 29 - поверхностные очистные фильтры; 30 - дымосос; 31 - дымовая труба; 32 - поверхностное оборудование (отделение) очистки и подготовки сланцевой нефти; 33 - сливные трубопроводы обратного притока жидкости после гидроразрывов пласта.In FIG. 6 shows: 1 1 , 1 2 - mining (mining) blocks of shale deposits; 2 - the main (main) shaft of the technological complex; 4 - mine workings near the barrel; 5 1 , 5 2 - the main underground preparatory workings; 14 - fountain fittings and wellhead equipment for the operation of production wells; 15 1 , 15 2 - pipelines for collecting production wells; 16 - underground equipment for separation (degassing) and pre-treatment of shale oil; 17 - shale oil trunk pipeline; 18 - feed gas shale gas pipeline; 19 - underground steam boiler; 20 - feed water pump; 21 - underground storage tank; 22 - stem thermally insulated steam line; 23 - steam turbine surface steam turbine compartment; 24 - an electric generator; 25 - spent steam condenser; 26 - trunk pipeline spillway; 27 - underground hydrogenerator; 28 - stem (outlet) flue gas pipeline; 29 - surface treatment filters; 30 - smoke exhaust; 31 - chimney; 32 - surface equipment (department) for the purification and preparation of shale oil; 33 - drain pipelines of reverse fluid flow after hydraulic fracturing.

На фиг. 7 показана аналогичная технологическая схема разработки сланцевой залежи и представлены точно те же объекты, оборудование и устройства, что и на фигуре 5.In FIG. 7 shows a similar technological scheme for the development of shale deposits and presents exactly the same objects, equipment and devices as in figure 5.

Отличие здесь, как это видно из сопоставления обеих этих фигур, заключается только в схеме разбуривания выемочных (добычных) блоков 11 и 12 добычными скважинами 131 и 132.The difference here, as can be seen from a comparison of both of these figures, is only in the drilling pattern of the extraction (production) blocks 1 1 and 1 2 with production wells 13 1 and 13 2 .

На фиг. 8 показана схема подготовки и отработки выемочного блока сланцевой залежи путем опережающего (предварительного) оконтуривания границ блока добычными скважинами, используемыми затем в качестве нагнетательных скважин для поддержания требуемого внутрипластового давления в выемочном столбе. Необходимые пояснения приведены непосредственно на фиг. 8.In FIG. Figure 8 shows a diagram of the preparation and development of a mining block for a shale deposit by advanced (preliminary) contouring of the block boundaries with production wells, which are then used as injection wells to maintain the required in-situ pressure in the mining column. The necessary explanations are given directly in FIG. 8.

На фиг. 9 представлена схема вскрытия и подготовки шахтного поля крутопадающей сланцевой залежи, на которой показаны соответственно те же объекты, устройства и оборудование, что и описанные выше на фигурах 1-8.In FIG. 9 is a diagram of the opening and preparation of the mine field steeply falling shale deposits, which respectively shows the same objects, devices and equipment as described above in figures 1-8.

На фиг. 10 изображены: 1 - сланцевая залежь; 5 - основная подземная подготовительная выработка; 34 - подземная отдельная камера автономного теплогенератора 35; 36 - теплообменник циркуляционного подземного контура теплового воздействия (нагревания) продуктивного пласта сланцевой залежи в выемочном (добычном) блоке; 37 - горячий трубопровод; 38 - циркуляционный насос; 39 - распределительный горячий трубопровод; 40 - подающая нагревательная скважина; 41 - горизонтальный (внутрипластовый) участок подающей скважины; 42 - отводящая скважина нагревательного циркуляционного контура; 43 - внутрипластовый участок отводящей скважины 42 нагревательного циркуляционного контура; 44 - отводящий трубопровод нагревательного контура; 451 и 452 - герметизаторы устьев скважин нагревательного контура.In FIG. 10 depicted: 1 - shale deposit; 5 - the main underground preparatory development; 34 - underground separate chamber of an autonomous heat generator 35; 36 - heat exchanger of the circulating underground circuit of the thermal effect (heating) of the reservoir of the shale deposits in the excavation (production) block; 37 - hot pipeline; 38 - circulation pump; 39 - distribution hot pipeline; 40 - supply heating well; 41 - horizontal (in-situ) section of the supply well; 42 - outlet well of the heating circulation circuit; 43 - in-situ section of the outlet well 42 of the heating circulation circuit; 44 - outlet pipe of the heating circuit; 45 1 and 45 2 - sealant wellheads of the heating circuit.

На фиг. 11 изображена схема нагревательного циркуляционного контура нагревания продуктивного пласта в выемочном блоке при большой мощности или при крутом падении сланцевой залежи с использованием двух и более пар подающих и отводящих скважин 40 и 42 соответственно.In FIG. 11 shows a diagram of a heating circulation circuit for heating a reservoir in a mining block at high power or during a sharp drop in a shale deposit using two or more pairs of supply and discharge wells 40 and 42, respectively.

Предлагаемые способ и технологический комплекс оборудования для разработки сланцевых нефтегазосодержащих залежей реализуются следующим образом.The proposed method and technological complex of equipment for the development of shale oil and gas deposits are implemented as follows.

Пример 1Example 1

Пусть имеется сланцевая нефтегазосодержащая залежь, например, отложения Баженовской свиты в Западной Сибири, которые имеют явно выраженный пластовый характер залегания и простираются на многие сотни километров с запада на восток и с юга на север. Как видно из представленных на фиг. 1 и 2 геологических разрезов и характеристики площади распространения Баженовской свиты (соответственно), глубина залегания продуктивного пласта изменяется от 1000-1500 до 3000 метров. При этом углы падения (залегания) продуктивного пласта в отдельно взятых точках сланцевой залежи изменяются в очень широких пределах и могут составлять величины от 0 до 90 градусов.Let there be a shale oil and gas containing deposit, for example, deposits of the Bazhenov Formation in Western Siberia, which have a pronounced reservoir character and extend for hundreds of kilometers from west to east and from south to north. As can be seen from FIG. 1 and 2 geological sections and characteristics of the distribution area of the Bazhenov Formation (respectively), the depth of the productive formation varies from 1000-1500 to 3000 meters. In this case, the dip angles (occurrence) of the reservoir at individual points of the shale deposit vary over a very wide range and can range from 0 to 90 degrees.

Из-за этого и в силу изложенных выше недостатков известных (традиционных) способов добычи сланцевых нефти и газа разработку сланцевого нефтегазоносного месторождения (залежи) согласно предлагаемому способу осуществляют следующим образом. Дневную поверхность над сланцевой залежью, используя большой мировой научный и инженерно-технический опыт проектирования и эксплуатации подземных горнодобывающих предприятий, подразделяют на шахтные поля примерно прямоугольной формы с достаточно выдержанными углами (залегания) продуктивного пласта в пределах проектируемого шахтного поля. Обычно это шахтные поля пологого, наклонного и крутопадающего залегания пласта. Как видно из фиг. 1 и 2, в Баженовской свите превалирующими с точки зрения угла падения пласта, во всяком случае по геологическому разрезу в районе г. Сургут, являются участки (поля) пологого и наклонного залегания пласта, хотя при этом имеются и участки с крутым углом падения пласта в сланцевой залежи. Это имеет место, например, и в районе Большого Салыма (фиг. 1, 2), где, как известно, ведутся опытные работы по добыче сланцевой нефти с помощью традиционных сланцевых технологий.Because of this and due to the above disadvantages of the known (traditional) methods of producing shale oil and gas, the development of a shale oil and gas field (deposit) according to the proposed method is as follows. Using the wide world scientific, engineering and technical experience in the design and operation of underground mining enterprises, the day surface above the shale deposit is divided into mine fields of approximately rectangular shape with sufficiently consistent angles (occurrences) of the productive formation within the designed mine field. Usually these are mine fields of a gentle, inclined, and steeply dipping bed. As can be seen from FIG. 1 and 2, in the Bazhenov suite prevailing from the point of view of the dip angle, in any case along the geological section in the region of Surgut, there are sections (fields) of a shallow and inclined bed, although there are also sections with a steep dip angle in shale deposits. This takes place, for example, in the area of Bolshoi Salym (Fig. 1, 2), where, as you know, pilot work is being carried out to produce shale oil using traditional shale technology.

После выбора места расположения и требуемых параметров (размеров) шахтного поля для разработки нефтегазосодержащей сланцевой залежи (месторождения), производят вскрытие и подготовку месторождения вертикальными шахтными стволами и капитальными подземными горными выработками, как это показано на фиг. 3. При этом над сланцевой залежью 1 сооружают центрально-сдвоенные (как наиболее широко применяемые) вертикальные шахтные стволы: 2 и 3 - основной, или главный, и вспомогательный, или вентиляционный, стволы соответственно, а также сеть капитальных горно-подготовительных выработок: 4 - околоствольный двор, 5 - основные подготовительные подземные горные выработки и 6 - вентиляционные (вспомогательные) подземные горные выработки. Глубину горизонта вскрытия и шахтной подготовки сланцевой залежи 1 к отработке выбирают таким образом, чтобы капитальные горноподготовительные выработки находились над продуктивным пластом залежи 1 и располагались выше залежи на несколько десятков или даже сотен метров, а шахтное поле залежи 1 делят на несколько выемочных блоков, например на два выемочных блока, как это изображено на фиг. 3. Затем над выемочными блоками в основных подготовительных выработках 5 сооружают подземные камеры 7, в которых размещают традиционные буровые установки («вышки») 8, адаптированные необходимым образом для работы в подземных условиях и снабженные типовыми буровыми колоннами 9. Здесь же сооружают также и аккумулирующие подземные выработки-камеры (бассейны обратного притока жидкости гидроразрыва пласта) 10, необходимые для производства работ при добыче сланцевых нефти и газа.After selecting the location and the required parameters (dimensions) of the mine field for the development of oil and gas shale deposits (deposits), the field is opened and prepared by vertical shaft shafts and capital underground mine workings, as shown in FIG. 3. At the same time, centrally double (as the most widely used) vertical shaft shafts are constructed above shale deposit 1: 2 and 3 — main, or main, and auxiliary, or ventilation shafts, respectively, as well as a network of capital mining and development workings: 4 - near-barrel yard, 5 - main preparatory underground mine workings and 6 - ventilation (auxiliary) underground mine workings. The depth of the opening horizon and mine preparation of shale reservoir 1 for mining is chosen so that the capital mining workings are located above the reservoir layer of reservoir 1 and are located above the reservoir by several tens or even hundreds of meters, and the mine field of reservoir 1 is divided into several excavation blocks, for example, two extraction blocks, as shown in FIG. 3. Then, underground chambers 7 are built over the excavation blocks in the main preparatory workings 5, in which traditional drilling rigs ("towers") 8 are placed, adapted as necessary for working in underground conditions and equipped with typical drill strings 9. Storage tanks are also built here underground workings-chambers (reservoirs of the return flow of hydraulic fracturing fluid) 10, necessary for the production of shale oil and gas.

Из подготовительной выработки 5 по мощности продуктивного пласта бурят с заданным интервалом подземные скважины малого диаметра (скважины-шпуры) 11 для дистанционного объемного воздействия на продуктивный пласт залежи 1 (фиг. 4), с помощью которых осуществляют опережающее изучение коллекторских свойств сланцевой залежи и которые используют вместе с многоступенчатым гидроразрывом пласта в горизонтальных участках добычных скважин 13 для формирования эффективной объемной дренирующей системы продуктивного пласта сланцевой залежи (фиг. 5). После проведения опережающего изучения коллекторских свойств пласта и проведения ГРП малого объема в скважинах-шпурах 12 последние закрываются герметизаторами 12. Схема разбуривания выемочного блока нефтегазовыми добычными скважинами в пределах выемочного блока может варьироваться. Выбирается она из различных инженерных и технико-экономических соображений, но определяется, главным образом, углом падения продуктивного пласта в разрабатываемом шахтном поле (шахтой) участка сланцевой залежи 1.From the preparatory mine 5, small-diameter underground wells (bore holes) 11 are drilled at a given interval power for the reservoir productivity 11 for remote volumetric exposure of reservoir 1 to the reservoir (Fig. 4), with which they conduct an advanced study of the reservoir properties of the shale reservoir and use together with multi-stage hydraulic fracturing in horizontal sections of production wells 13 to form an effective volumetric drainage system of a productive formation of a shale reservoir (Fig. 5). After conducting a preliminary study of the reservoir properties of the formation and conducting hydraulic fracturing of small volume in the bore holes 12, the latter are closed by sealants 12. The drilling pattern of the extraction block by oil and gas production wells within the extraction block may vary. It is selected from various engineering and technical and economic considerations, but is determined mainly by the angle of incidence of the reservoir in the developed mine field (mine) of the shale deposit section 1.

На фиг. 6, представлен технологический комплекс оборудования для разработки сланцевых горизонтальных и полого-наклонных пластов с линейно-рядным разбуриванием выемочных блоков. Как видно, добычные скважины 13 при этом должны иметь достаточно сложную пространственную ориентацию с вертикальной, наклонными и горизонтальными составляющими (участками). В ряде случаев может быть использована и более простая радиально-веерная схема разбуривания выемочных блоков, представленная на технологической схеме комплекса, изображенного на фиг. 7. Более того, согласно предлагаемому способу возможна также схема опережающего (предварительного) оконтуривания границ выемочного блока добычными скважинами (фиг. 8), используемыми затем в качестве нагнетательных скважин для поддержания требуемого внутрипластового давления в выемочном столбе и решения некоторых других задач в процессе отработки сланцевой залежи.In FIG. 6, presents the technological complex of equipment for the development of shale horizontal and hollow-inclined formations with linear-in-line drilling of excavation blocks. As can be seen, the production wells 13 must have a rather complex spatial orientation with vertical, inclined and horizontal components (sections). In some cases, a simpler radial-fan drilling scheme for the extraction blocks, shown in the technological scheme of the complex shown in FIG. 7. Moreover, according to the proposed method, a leading (preliminary) outline of the boundaries of the extraction block by production wells is also possible (Fig. 8), which are then used as injection wells to maintain the required in-situ pressure in the extraction column and to solve some other problems in the process of working out shale deposits.

Наряду с разбуриванием выемочных блоков сланцевой залежи в шахтных вскрывающих и подземных горно-подготовительных выработках, а также на дневной поверхности устанавливают и монтируют целый спектр технологических машин и оборудования, обеспечивающих добычу сланцевой нефти и сопутствующего ей сланцевого газа, а также наиболее рациональное их использование, что описывается ниже на примере схемы, уже упоминавшейся выше и представленной на фиг. 6.Along with the drilling of mining blocks of shale deposits in open-pit and underground mining and quarrying mines, as well as on the day surface, a whole range of technological machines and equipment for the production of shale oil and its associated shale gas, as well as their most rational use, are installed and installed, which described below with the example of the circuit already mentioned above and shown in FIG. 6.

В основных подготовительных выработках 51 и 52 над устьями добычных скважин 131 и 132 устанавливают фонтанную арматуру и устьевое оборудование для эксплуатации добычных (добывающих) скважин, которое трубопроводами 151 и 152 для сбора продукции добывающих скважин соединяют с подземным оборудованием для сепарации (разгазирования) и предварительной очистки сланцевой нефти 16. К выходам последнего подсоединяют нефтепровод 17, установленный в основном стволе 2, а также через газопровод 18 к установленному в околоствольном дворе паровому котлу 19, другой вход которого соединяют через питающий насос 20 с подземным гидроаккумулирующим резервуаром 21. Выход парового котла 19 через стволовой термоизолированный паропровод 22 соединяют со входом паровой турбины 23 с электрическим генератором 24 и конденсатором 25, образующими паротурбинное отделение электрической станции, которое размещают на дневной поверхности комплекса. Выход конденсатора 25 подают через трубопровод стволового водосброса 26 на подземный электрогидрогенератор (гидрогенератор) 27, установленный в околоствольном дворе 4. К выходному каналу дымовых газов парового котла 19 через стволовой (отводящий) трубопровод дымовых газов 28 подключают поверхностные очистные фильтры 29, соединенные через дымосос 30 с дымовой трубой 31. На поверхностной части технологического комплекса также размещают установку подготовки сланцевой нефти 32, которую подключают к стволовому нефтепроводу 17. Наконец, устьевое оборудование 14 добывающих скважин 13 связывают сливными трубопроводами 33 с аккумулирующими подземными выработками-камерами (бассейнами) 10 для обратного притока жидкости после гидроразрывов продуктивного пласта в выемочных столбах.In the main preparatory workings 5 1 and 5 2 above the mouths of production wells 13 1 and 13 2 , fountain fittings and wellhead equipment for operating production (production) wells are installed, which are connected to underground equipment for separation by pipelines 15 1 and 15 2 for collecting production of production wells (degassing) and pre-treatment of shale oil 16. To the exits of the latter are connected the oil pipe 17 installed in the main barrel 2, and also through the gas pipe 18 to the steam boiler 19 installed in the borehole, etc. the angular inlet of which is connected through the feed pump 20 to the underground storage tank 21. The output of the steam boiler 19 through the thermally insulated steam pipe 22 is connected to the inlet of the steam turbine 23 with an electric generator 24 and a condenser 25, forming a steam turbine compartment of the power plant, which is placed on the day surface of the complex. The output of the condenser 25 is fed through a stem spillway 26 pipe to an underground electrohydrogen generator (hydrogenerator) 27 installed in a near-barrel yard 4. The surface treatment filters 29 are connected to the flue gas output channel of the steam boiler 19 through the stem (exhaust) flue gas pipe 28, connected through a smoke exhauster 30 with a chimney 31. On the surface of the technological complex also place the installation for the preparation of shale oil 32, which is connected to the stem oil pipeline 17. Finally, the wellhead udovanie 14 production wells 13 associated with drain pipes 33 with accumulation underground workings cameras (pools) 10 for reverse after fracturing fluid influx into the producing formation excavation pillars.

Помимо перечисленного выше отличительного оборудования предлагаемый технологический комплекс для добычи сланцевой нефти включает все стандартное для подземных горнодобывающих предприятий технологическое оборудование (вентиляция, водоотлив, подъемно-транспортные операции т.д.), которые, разумеется, не показаны на фиг. 6.In addition to the distinguishing equipment listed above, the proposed technological complex for the production of shale oil includes all standard technological equipment for underground mining enterprises (ventilation, drainage, handling operations, etc.), which, of course, are not shown in FIG. 6.

После проведения всех строительных, монтажно-подготовительных и пуско-наладочных работ, в том числе после разбуривания выемочных блоков сланцевой залежи по принятой схеме, осуществляют полный гидроразрыв пласта через добывающие скважины и вводят их в эксплуатацию. При этом в режиме добычи нефти (на этапе эксплуатации) одновременно может быть в работе как один, так и несколько выемочных блоков, находящихся на различных стадиях производственного цикла, что определяется обычными для подземных горнодобывающих предприятий и нефтегазовых промыслов соображениями, такими, в частности, как производственная мощность, срок службы, рентабельность и т.п. На фиг. 6, как уже отмечалось ранее, показаны два выемочных блока в продуктивной залежи 11 и 12.After all construction, installation, preparatory and commissioning works, including after drilling the extraction blocks of the shale deposits in accordance with the accepted scheme, complete hydraulic fracturing of the formation through production wells is carried out and they are put into operation. At the same time, in the oil production mode (during the operation phase), one or several extraction blocks can be in operation at different stages of the production cycle, which is determined by considerations common to underground mining enterprises and oil and gas fields, such as production capacity, service life, profitability, etc. In FIG. 6, as previously noted, two mining blocks are shown in the productive reservoir 1 1 and 1 2 .

Осуществление предлагаемого способа разработки сланцевых залежей и работа реализующего его технологического комплекса на эксплуатационной стадии происходит следующим образом. Продукция добывающих скважин 131 и 132 через устьевое оборудование 141 и 142 подается по трубопроводам 151 и 152 на подземное оборудование для сепарации (разгазирования) и предварительной очистки сланцевой нефти (подземную установку подготовки нефти) 16, откуда сланцевая нефть, прошедшая первую стадию подготовки (прежде всего обезвоживание и сепарация газа), по стволовому нефтепроводу 17 подается на дневную поверхность для дальнейшей и окончательной подготовки перед отправкой потребителям. Отбираемый при этом из продукции добывающих скважин сланцевый газ из установки подземной подготовки нефти 16 подается газопроводом 18 в паровой котел 19, размещенный в околоствольном дворе 4. Питание водой парового котла 19 осуществляется насосом 20 из подземного гидроаккумулирующего резервуара 21, вырабатываемый водяной пар как промежуточное рабочее тело в паросиловом цикле преобразования энергии электроэнергетической установки (станции) с разнесенными по геодезической высоте парогенерирующим и паротурбинным отделениями (фиг. 6) подается по стволовому термоизолированному паропроводу 22 на паровую турбину 23 с электрическим генератором 24 и конденсатором отработанного водяного пара 25. Сконденсировавшийся водяной пар (вода) по трубопроводу стволового водосброса 26 подается на подземный гидрогенератор 27 и далее в аккумулирующий (компенсирующий) подземный резервуар 20, а вырабатываемая электрическая энергия в электрическом генераторе 24 и гидрогенераторе 27 используется на собственные нужды энерготехнологического комплекса и для поставок внешним потребителям. Продукты сгорания сланцевого газа (дымовые газы) из парового котла 19 по стволовому (отводящему) трубопроводу 28 выдаются на поверхность комплекса и после обработки в очистных фильтрах 29 дымососом 30 через дымовую трубу 31 выбрасываются в атмосферу. Одновременно в поверхностной установке подготовки сланцевой нефти 32 производится окончательная очистка и разгазирование (сепарация) нефти, чистая нефть подается в магистральные средства транспорта для дальнейшего использования (на переработку), а отделяемые остатки сланцевого газа используются для газоснабжения местных потребителей или для последующей газохимической переработки. В дальнейшем по мере отработки выемочных столбов 11 и 12 (фиг. 6) производят очередные операции многоступенчатого полного гидроразыва продуктивного пласта, осуществляемого через добывающие скважины 131 и 132. При этом рабочую жидкость обратного притока ГРП перед вводом этих скважин в режим работы по добыче нефти аккумулируют в подземных выработках-камерах (бассейнах) 101 и 102 через сливные трубопроводы жидкости обратного притока 331 и 332. В подземных выработках-камерах (бассейнах) 101 и 102 в процессе отработки сланцевого месторождения могут производиться те или иные мероприятии по детоксикации и обеззараживанию жидкости обратного притока ГРП, что будет способствовать дальнейшему повышению экологической чистоты производства при добыче сланцевой нефти.Implementation of the proposed method for the development of shale deposits and the work of the technological complex that implements it at the operational stage is as follows. Production wells 13 1 and 13 2 through wellhead equipment 14 1 and 14 2 are fed through pipelines 15 1 and 15 2 to underground equipment for separation (degassing) and pre-treatment of shale oil (underground oil treatment unit) 16, from where shale oil passed the first stage of preparation (primarily dehydration and gas separation), through a trunk oil pipeline 17 is fed to the day surface for further and final preparation before being sent to consumers. The shale gas taken from the production of production wells from the underground oil treatment unit 16 is supplied by a gas line 18 to a steam boiler 19 located in a near-barrel yard 4. Water is supplied to the steam boiler 19 by a pump 20 from an underground storage tank 21, which generates water vapor as an intermediate working fluid in the steam-power cycle of energy conversion of an electric power installation (station) with steam-generating and steam-turbine compartments spaced along the geodetic height (Fig. 6) through a thermally insulated stem pipe 22 to a steam turbine 23 with an electric generator 24 and a waste water vapor condenser 25. Condensed water vapor (water) is supplied through a stem spillway 26 to an underground hydrogenerator 27 and then to an accumulating (compensating) underground reservoir 20, and the generated electric the energy in the electric generator 24 and the hydrogenerator 27 is used for the own needs of the energy technology complex and for supply to external consumers. The products of shale gas combustion (flue gases) from the steam boiler 19 are delivered to the surface of the complex via the trunk (exhaust) pipe 28 and, after treatment in the treatment filters 29 with a smoke exhaust fan 30, are emitted through the chimney 31 into the atmosphere. At the same time, in a surface installation for the preparation of shale oil 32, final refining and degassing (separation) of oil is carried out, clean oil is supplied to the main means of transport for further use (for processing), and the separated shale gas residues are used for gas supply to local consumers or for subsequent gas chemical processing. In the future, as the mining columns 1 1 and 1 2 are worked out (Fig. 6), the next operations are performed of multistage complete hydraulic fracturing of the producing formation carried out through production wells 13 1 and 13 2 . In this case, the working fluid of the return flow of hydraulic fracturing before entering these wells into the operation mode for oil production is accumulated in the underground workings-chambers (pools) 10 1 and 10 2 through the drain pipelines of the fluid of the return flow 33 1 and 33 2 . In underground workings-chambers (pools) 10 1 and 10 2 during the development of the shale field, certain measures can be taken to detoxify and disinfect the fluid from the return flow of hydraulic fracturing, which will further improve the environmental cleanliness of production in the production of shale oil.

Пример 2Example 2

Пусть имеется участок сланцевых отложений с размерами типового для подземных горнодобывающих предприятий шахтного поля, в котором продуктивный пласт имеет крутопадающий (45 градусов и более) характер залегания. Как видно из фиг. 1 и 2, такие шахтные поля в Баженовской свите также имеются. Располагаются такие крутопадающие участки продуктивного сланцевого пласта в основном в средней части Западной Сибири и находятся на глубинах 2000 метров и более. Хотя в западной части Западной Сибири также можно достаточно четко выделить участки крутого падения на глубинах примерно 1500-2000 метров. Разработка крутопадающих сланцевых залежей согласно предлагаемым способу и технологическому комплексу остается в целом аналогичной описанному в примере 1 случаю для горизонтального или полого-наклонного залегания продуктивного пласта. Однако при этом имеются некоторые как отрицательные, так и положительные факторы, которые должны учитываться при добыче сланцевой нефти в таких условиях. Прежде всего, в этом случае горизонт вскрытия и подготовки пласта должен находиться на значительной глубине, что существенно увеличивает стоимость вскрытия и подготовки шахтного поля. Однако крутое падение (залегание) продуктивного пласта и его расположение (нахождение) в меньшем по размерам на поверхности шахтном поле создает благоприятные условия для снижения затрат на горно-подготовительные работы и необходимые мероприятия по ГРП или другие физико-химические воздействия на пласт и скважины в процессе добычи нефти, а также на разбуривание выемочных столбов добычными скважинами, что иллюстрируется фиг. 9. На фиг. 9 приведена схема вскрытия и подготовки крутопадающей сланцевой залежи. На этой схеме изображены те же объекты и устройства и обозначены они теми же позициями, что и на упоминавшейся выше фиг. 3 при описании примера 1 для отработки горизонтальных или полого-наклонных залежей. Технологический комплекс оборудования, реализующий предлагаемый способ, в этом случае имеет все те же объекты, устройства и оборудование, которые представлены на фиг. 6 или 7. Работает технологический комплекс по добыче сланцевой нефти точно так же, как это описывалось только что в примере 1, а имеющиеся здесь отличия состоят в следующем. При подготовке продуктивного пласта к отработке (к выемке) требуется проведение (проходка) только одной основной подготовительной выработки 5 и только одной вспомогательной (вентиляционной) выработки 6, которые размещают непосредственно над крутопадающим (уходящим вниз) продуктивным пластом 1 (фиг. 9). Кроме того, разбуривание выемочных столбов продуктивного пласта 11 и 12 из основной подготовительной выработки 5 осуществляется достаточно простой - «плоской» схемой добывающих скважин с вертикальными или наклонными участками, проходящими в плоскости пласта от верхней до нижней границы крутопадающей залежи в пределах данного шахтного поля.Let there be a section of shale deposits with the dimensions of a mine field typical for underground mining enterprises, in which the reservoir has a steeply dipping (45 degrees or more) bedding pattern. As can be seen from FIG. 1 and 2, such mine fields in the Bazhenov formation are also available. Such steeply falling sections of the productive shale formation are located mainly in the middle part of Western Siberia and are located at depths of 2000 meters and more. Although in the western part of Western Siberia it is also possible to clearly identify areas of steep fall at depths of about 1500-2000 meters. The development of steeply falling shale deposits according to the proposed method and technological complex remains generally similar to that described for example 1 for horizontal or gently inclined bedding of a productive formation. However, there are some negative as well as positive factors that should be taken into account when producing shale oil in such conditions. First of all, in this case, the opening and preparation horizon must be at a considerable depth, which significantly increases the cost of opening and preparing the mine field. However, a steep fall (occurrence) of the productive formation and its location (location) in a smaller mine field on the surface creates favorable conditions for reducing the cost of mining and preparatory work and the necessary measures for hydraulic fracturing or other physicochemical effects on the formation and wells in the process oil production, as well as drilling of mining columns with production wells, as illustrated in FIG. 9. In FIG. 9 is a diagram of the opening and preparation of steeply dipping shale deposits. This diagram depicts the same objects and devices and they are indicated by the same positions as in the above-mentioned FIG. 3 in the description of example 1 for the development of horizontal or gently-inclined deposits. The technological complex of equipment that implements the proposed method, in this case, has all the same objects, devices and equipment, which are presented in FIG. 6 or 7. The technological complex for the production of shale oil works in the same way as it was just described in Example 1, and the differences here are as follows. When preparing a productive formation for mining (for excavation), it is required to conduct (sinking) only one main preparatory development 5 and only one auxiliary (ventilation) development 6, which is placed directly above the steeply falling (going down) productive formation 1 (Fig. 9). In addition, the drilling of the extraction columns of the productive formation 1 1 and 1 2 from the main preparatory mine 5 is carried out by a fairly simple - “flat” scheme of production wells with vertical or inclined sections extending in the plane of the formation from the upper to the lower boundary of the steeply falling deposits within this mine field .

Пример 3Example 3

В существующих (известных) технологиях добычи сланцевой нефти и газа используют не только многоступенчатый гидроразрыв пласта и химические воздействия на пласт и добывающие скважины, но при необходимости применяют и другие способы воздействия на сланцевый пласт, в частности такие, как тепловое воздействие или разогрев сланцевого пласта для снижения вязкости углеводородов и повышения их притоков к добывающим скважинам. Реализация этого пути повышения нефтеотдачи и интенсивности притоков в продуктивном пласте согласно предлагаемым способу и технологическому комплексу оборудования осуществляется следующим образом (фиг. 10). При подготовке выемочного столба сланцевой залежи 1 в случае небольшой мощности (порядка 10-20 м) продуктивного пласта в основной подготовительной выработке 5 сооружают отдельную подземную камеру 34, в которой устанавливают автономный тепловой генератор (теплогенератор) 35, выдающий тепловую энергию в теплообменник 36 циркуляционного подземного контура нагревания продуктивного пласта сланцевой залежи в выемочном (добычном) блоке. В качестве автономного теплогенератора 35 может быть использован, например, обычный электронагревательный водогрейный или паровой котел или же атомный энергетический реактор, необходимым образом адаптированный для работы в данных условиях применения. Тепловая энергия в теплообменник 36 на эксплуатационной стадии работы комплекса (после начала добычи сланцевых нефти и газа в одном из выемочных блоков) может подаваться обычным образом также и из парового котла 19 подземного парогенерирующего отделения электроэнергетической установки (электрической станции) самого комплекса (фиг. 6, 7). Из теплообменника 36 по горячему трубопроводу 37 циркуляционный насос 38 через распределительный горячий трубопровод 39 нагнетает в подающую нагревательную скважину 40 горячую воду. В горизонтальном (внутрипластовом) участке 41 подающей скважины 40 горячая вода через заданные интервалы по длине участка нагнетается (выпускается) в пласт. На противоположной стороне по отношению к нагнетательной нагревающей скважине 40 в выемочном столбе проводится отводящая скважина 42 нагревательного циркуляционного контура, которая также имеет внутрипластовый (горизонтальный) участок 43. Последний проводят в самой непосредственной близости (как можно ближе) от внутрипластового участка 41 подающей нагревательной скважины 40. Кроме того, участок 43 отводящей скважины 42 оборудуют таким образом, чтобы в нем приемные каналы располагались как можно ближе к выходным каналам теплоносителя (горячей воды) в близлежащем внутрипластовом участке 41 подающей скважины 40. Поэтому через некоторое время после подачи горячего теплоносителя в нагревательный циркуляционный контур между внутрипластовыми участками 41 и 43 образуются (промываются) проводящие каналы, достаточные для поступления теплоносителя в отводящий трубопровод 44 отводящей скважины 42 и далее в теплообменник 36 для обеспечения заданного режима циркуляции теплоносителя через пласт и его разогрева. При этом после разогрева пласта до требуемого уровня в выемочном столбе, разбуренном добывающими скважинами по той или иной схеме, приступают к добыче сланцевой нефти и газа в описанном выше порядке. Для исключения утечек и прорывов теплоносителя из циркуляционного контура устья скважин 40 и 42 оборудуются герметизаторами 451и 452.Existing (known) shale oil and gas production technologies use not only multi-stage hydraulic fracturing and chemical effects on the formation and production wells, but if necessary, other methods of influencing the shale formation are used, in particular, such as thermal exposure or heating of the shale formation for reducing the viscosity of hydrocarbons and increasing their inflows to production wells. The implementation of this way to increase oil recovery and the intensity of tributaries in the reservoir according to the proposed method and technological equipment is carried out as follows (Fig. 10). In the preparation of the extraction column of the shale deposit 1 in the case of a small thickness (about 10-20 m) of the reservoir in the main preparatory mine 5, a separate underground chamber 34 is built in which an autonomous heat generator (heat generator) 35 is installed, which generates thermal energy to the heat exchanger 36 of the circulating underground the heating circuit of the reservoir of shale deposits in the extraction (mining) block. As an autonomous heat generator 35, for example, a conventional electric heating water-heating or steam boiler or an atomic energy reactor, which is adapted to work under given application conditions, can be used. Thermal energy to the heat exchanger 36 at the operational stage of the complex’s operation (after the start of shale oil and gas production in one of the extraction blocks) can be supplied in the usual way also from the steam boiler 19 of the underground steam generating section of the power plant (power plant) of the complex itself (Fig. 6, 7). From the heat exchanger 36 through the hot pipe 37, the circulation pump 38 through the distribution hot pipe 39 pumps hot water into the supply of the heating well 40. In the horizontal (in-situ) section 41 of the supply well 40, hot water is injected (discharged) into the formation at predetermined intervals along the length of the section. On the opposite side with respect to the injection heating well 40, a discharge well 42 of the heating circulation loop is carried out in the extraction column, which also has an in-situ (horizontal) section 43. The latter is carried out in the very close proximity (as close as possible) from the in-situ section 41 of the supplying heating well 40 In addition, the section 43 of the outlet well 42 is equipped so that in it the receiving channels are located as close as possible to the output channels of the coolant (hot water) in the nearby in-situ section 41 of the supply well 40. Therefore, some time after the supply of the hot coolant to the heating circulation circuit between the in-place sections 41 and 43, conductive channels are formed (washed) that are sufficient for the coolant to enter the outlet pipe 44 of the outlet well 42 and further in the heat exchanger 36 to provide a given mode of circulation of the coolant through the reservoir and its heating. In this case, after the formation is heated to the required level in the extraction column drilled by producing wells in one way or another, they begin to produce shale oil and gas in the manner described above. To prevent leaks and breakthroughs of the coolant from the circulation loop of the wellheads 40 and 42 are equipped with sealants 45 1 and 45 2 .

При значительной мощности продуктивного пласта (порядка 50-60 м) или же при крутопадающей сланцевой залежи интенсификация притоков и повышение нефтеотдачи продуктивного пласта путем его разогрева может осуществляться по схеме, представленной на фиг. 11 и содержащей две и более пары подающих и отводящих скважин в нагревательном циркуляционном контуре. При этом для обеспечения равномерного теплового воздействия на пласт в пределах выемочного столба подающие 401 и 402 и отводящие 421 и 422 скважины циркуляционного нагревательного контура на вертикальных границах выемочного столба размещают взаимно противоположно, а попарно сближенные внутрипластовые участки одноименных скважин располагают на разной высоте по мощности или угла залегания продуктивного пласта. Само собой разумеется, что в качестве источника тепловой энергии в циркуляционном контуре нагревания пласта может быть использован и любой другой источник энергии, например, как уже указывалось выше в примере 2, подземный паровой котел 19 (фиг. 6, 7). Однако такая возможность, конечно, может появиться уже только после начала добычи сланцевой нефти на данном технологическом комплексе. Еще одна технологическая возможность нагревания пласта с помощью боковых скважин циркуляционного нагревательного контура выемочного пласта 40 и 42 (фиг. 10) или 401, 402 и 421, 422 (фиг. 11) появляется путем одновременной подачи в пласт в зону горизонтальных сближенных участков скважин 41 и 43 (например, фиг. 10) химических реагентов, вступающих во взаимодействие с выделением тепловой энергии, одно из которых является энергоносителем-топливом, а другое - окислителем. При этом горючее подается, например, по подающей скважине 40, а воздух (окислитель) - по отводящей скважине 42 (или же наоборот). Разогрев продуктивного пласта может осуществляться также с помощью электрических нагревательных элементов, размещаемых в горизонтальных участках 41 и 43 через боковые скважины 40 и 42 соответственно. При этом с целью снижения затрат количество боковых скважин и их горизонтальных (внутрипластовых) участков может быть сокращено ровно в два раза.With a significant thickness of the productive formation (about 50-60 m) or with a steeply falling shale reservoir, the influx intensification and oil recovery of the productive formation by heating it can be carried out according to the scheme shown in FIG. 11 and containing two or more pairs of supply and outlet wells in the heating circulation circuit. At the same time, in order to ensure uniform thermal effect on the formation within the extraction column, the supplying wells 40 1 and 40 2 and the outlet 42 1 and 42 2 of the circulation heating circuit at the vertical boundaries of the extraction column are placed mutually opposite, and pairwise interconnected in-situ sections of the same wells are located at different heights by power or angle of occurrence of the reservoir. It goes without saying that any other energy source can be used as a source of thermal energy in the circulation heating circuit of the formation, for example, as mentioned above in example 2, an underground steam boiler 19 (Fig. 6, 7). However, such an opportunity, of course, may appear only after the start of shale oil production at this technological complex. Another technological possibility of heating the formation using the lateral wells of the circulation heating circuit of the excavation formation 40 and 42 (Fig. 10) or 40 1 , 40 2 and 42 1 , 42 2 (Fig. 11) appears by simultaneously feeding horizontal horizontally adjacent sections of wells 41 and 43 (for example, Fig. 10) of chemicals that interact with the release of thermal energy, one of which is an energy carrier fuel, and the other is an oxidizing agent. In this case, fuel is supplied, for example, through a supply well 40, and air (oxidizing agent) through a discharge well 42 (or vice versa). Warming up the reservoir can also be carried out using electric heating elements placed in horizontal sections 41 and 43 through the side wells 40 and 42, respectively. Moreover, in order to reduce costs, the number of lateral wells and their horizontal (in-situ) sections can be reduced by half.

Пример 4Example 4

Пусть требуется отрабатывать участок сланцевой залежи, которая в пределах всего шахтного поля или его части имеет достаточно низкое и недостаточно достоверное информационное обеспечение для построения детальных геологических и фильтрационных моделей продуктивного пласта, необходимых для эффективного управления процессом извлечения углеводородов. Более того [8, 9], использование данных сейсморазведки (ГИС) и даже разведочного бурения для построения детальных геологических и фильтрационных моделей продуктивного пласта зачастую приводит к ошибочным и малодостоверным результатам. Именно этим обстоятельством может объясняться тот факт, что за несколько десятилетий многотрудных попыток и усилий по добыче «сланцевой» нефти из Баженовской свиты в Западной Сибири накопленная добыча составила немногим более 5 млн тонн. В течение последних 30 лет только компания «Сургутнефтегаз» на Баженовскую свиту пробурила более 600 скважин, из которых 37% оказались «сухими». И это при том, что отечественные ученые главный упор в своих исследованиях делали на прогноз и поиск высокопродуктивных зон в сланцевой залежи. Опыт разработки Баженовской свиты с помощью имеющихся технологий (способов) добычи нефти позволил выявить ряд особенностей и недостатков, таких как низкий коэффициент нефтеизвлечения (КИН), составляющий, например, на Салымском месторождении по некоторым данным только 7%, неравномерное по площади распределение скважин с высоким начальным дебитом (разница в дебитах может составлять несколько порядков, от считанных тонн в сутки до нескольких сотен), существенное увеличение нефтеотдачи после проведения гидроразрыва пласта (ГРП), резкий спад производительности скважины - в течение года дебит может снизиться на порядок и т.д.Let it be necessary to work out a section of a shale deposit, which within the entire mine field or part of it has sufficiently low and insufficiently reliable information support for constructing detailed geological and filtration models of the reservoir that are necessary for effective management of the hydrocarbon extraction process. Moreover [8, 9], the use of seismic data (GIS) and even exploratory drilling to build detailed geological and filtration models of a productive formation often leads to erroneous and unreliable results. It is this circumstance that can explain the fact that over several decades of hard work and efforts to produce “shale” oil from the Bazhenov Formation in Western Siberia, cumulative production amounted to a little more than 5 million tons. Over the past 30 years, Surgutneftegas alone has drilled more than 600 wells in the Bazhenov Formation, of which 37% were dry. And this despite the fact that domestic scientists placed the main emphasis in their research on the forecast and search for highly productive zones in shale deposits. The experience of developing the Bazhenov Formation using existing technologies (methods) for oil production revealed a number of features and disadvantages, such as a low oil recovery factor (CIN), which, for example, at the Salym field, according to some data, is only 7%, and the distribution of wells with a high initial production rate (the difference in production rates can be several orders of magnitude, from a few tons per day to several hundred), a significant increase in oil recovery after hydraulic fracturing (Fracturing), a sharp decline well productivity - during the year, the production rate may decrease by an order of magnitude, etc.

Предлагаемый способ и комплекс оборудования позволяют осуществить эффективное управление извлечением углеводородов путем формирования активной скважинной дренирующей системы продуктивного пласта в виде горизонтальных участков добывающих скважин 13 (фиг. 5) и одновременного использования подземных скважин-шпуров 11 (фиг. 4) в качестве нагнетательных скважин для подачи в пласт рабочего агента (например, воды) для повышения полноты и интенсивности продвижения углеводородов к забою добывающей скважины по системе вертикальных и горизонтальных трещин, создаваемых в процессе разбуривания добычного (выемочного) блока и осуществления в них операций гидроразрыва пласта, как описывалось выше в примерах 1-3.The proposed method and complex of equipment allows for efficient management of hydrocarbon recovery by forming an active borehole drainage system of the reservoir in the form of horizontal sections of producing wells 13 (Fig. 5) and the simultaneous use of underground boreholes 11 (Fig. 4) as injection wells into the reservoir of the working agent (for example, water) to increase the completeness and intensity of the movement of hydrocarbons to the bottom of the producing well through a system of vertical and horizontal GOVERNMENTAL cracks created during drilling mining (excavation) block and implementing them fracturing operations such as described above in Examples 1-3.

Пример 5Example 5

Предлагаемые способ и комплекс оборудования для добычи углеводородов из сланцевых залежей могут быть использованы (реализованы) помимо описанных выше случаев (Примеры 1-4) и в других реальных ситуациях, имеющих место в практике добычи горючих ископаемых. Пусть, например, имеется сланцевая нефтегазосодержащая залежь (или какая-то ее часть), на дневной поверхности над которой выполнение каких-либо работ по строительству производственных объектов, а тем более бурение скважин и добыча сланцевых углеводородов с использованием существующих технологий гидроразрыва пласта невозможно даже физически (густонаселенные места проживания людей, важные районы ведения сельскохозяйственной деятельности и пр.). Но пусть при этом над сланцевой залежью уже имеется та или иная сеть (совокупность) подземных горнодобывающих предприятий - шахт с теми или иными стволами и капитальными горно-подготовительными выработками по вскрытию и подготовке шахтного поля, в пределах которого велись или даже еще и ведутся работы по добыче того или иного полезного ископаемого, например твердого топлива - угля.The proposed method and complex of equipment for the production of hydrocarbons from shale deposits can be used (implemented) in addition to the cases described above (Examples 1-4) and in other real situations that occur in the practice of extraction of fossil fuels. Suppose, for example, that there is a shale oil and gas containing reservoir (or some part of it), on the surface of which it is impossible to carry out any work on the construction of production facilities, let alone drilling wells and produce shale hydrocarbons using existing hydraulic fracturing technologies (densely populated places of residence of people, important areas of agricultural activity, etc.). But even if there is already one or another network (set) of underground mining enterprises - mines with various shafts and major mining and preparatory workings for opening and preparing a mine field, within which work has been carried out or even is underway, over the shale deposit mining a particular mineral, for example, solid fuel - coal.

Именно такая ситуация имеется сегодня в известном Донецком угольном бассейне (Донбассе) на Украине, ряд угольных шахт которого расположены над сланцевой залежью Юзовская и которые за многие годы эксплуатации выработали промышленные запасы угля или уже находятся в завершающей стадии работ. При этом глубина многих из этих шахт достигает иногда 1000 и даже более метров, а продуктивный слой Юзовской площади, как известно, находится на глубине 2000-3000 метров и более. Причем по имеющимся геологическим данным в районе Донбасса на Юзовской сланцевой площади имеются в основном газовые месторождения.It is precisely this situation that exists today in the well-known Donetsk coal basin (Donbass) in Ukraine, a number of coal mines of which are located above the Yuzovskaya shale deposit and which over the years of operation have developed industrial coal reserves or are already at the final stage of work. Moreover, the depth of many of these mines sometimes reaches 1000 and even more meters, and the productive layer of Yuzovskaya Square, as you know, is at a depth of 2000-3000 meters and more. Moreover, according to the available geological data in the Donbass region on the Yuzovskaya shale area, there are mainly gas fields.

В такой ситуации реализация предлагаемого способа добычи углеводородного сырья - сланцевого газа из нижележащего массива сланцевых горных пород, путем использования уже имеющихся вскрывающих выработок (шахтных стволов) и подземных капитальных горно-подготовительных выработок, а также действующей инфраструктуры шахт (энергоснабжение, подъемно-транспортные комплексы, вентиляция, водоотлив и т.д.) фактически дает таким шахтам Донбасса как бы вторую жизнь, превращая их в подземные комплексы по добыче сланцевого газа, со всеми вытекающими отсюда последствиями.In such a situation, the implementation of the proposed method for the extraction of hydrocarbon raw materials - shale gas from the underlying shale rock mass using existing open-cut mines (mine shafts) and underground capital mining workings, as well as the existing mine infrastructure (power supply, hoisting-and-transport complexes, ventilation, drainage, etc.) actually gives such mines of Donbass a second life, turning them into underground shale gas production complexes, with all the ensuing hence the consequences.

При этом формирование выемочных блоков по добыче сланцевого газа, сооружение добывающих скважин, проведение мероприятий по гидроразрыву пласта сланцевой залежи или выполнению других типов воздействий на пласт, обеспечивающих извлечение (добычу) сланцевого газа, его очистка и подготовка для выдачи на дневную поверхность по стволовому газопроводу (вместо стволового нефтепровода) согласно предлагаемому способу будут осуществляться точно так же, как и в описанных выше Примерах 1-4. Поэтому угольные шахты (и Донбасс в целом) в результате определенной их реконструкции и модернизации согласно предлагаемым изобретениям, могут явиться крупномасштабной опытно-промышленной площадкой - базой для решения такой уникальной технико-экономической проблемы, как промышленное освоение добычи нефти из сланцевых отложений Баженовской свиты Западной Сибири. В заключение также необходимо указать, что вскрытие и подготовка продуктивных пластов сланцевых нефтегазоносных залежей к отработке подземными добычными скважинами может осуществляться не только с помощью центрально сдвоенных шахтных стволов, как это было принято при описании вышеизложенных примеров реализации предлагаемого способа, но и с применением центрально-отнесенной схемы вскрытия и проветривания, при которой вспомогательный - вентиляционный - ствол шахты размещается у одной из границ шахтного поля. Такое решение может оказаться более предпочтительным при отработке участков (шахтных полей) сланцевой залежи с аномально повышенными внутрипластовыми давлениями и температурами, что, как известно, имеет место и в случае горных пород Баженовской свиты Западной Сибири.At the same time, the formation of extraction blocks for shale gas production, the construction of production wells, hydraulic fracturing of shale deposits or other types of impacts on the reservoir, ensuring the extraction (production) of shale gas, its purification and preparation for delivery to the day surface via a trunk gas pipeline ( instead of a trunk oil pipeline) according to the proposed method will be carried out in exactly the same way as in the above Examples 1-4. Therefore, coal mines (and the Donbass as a whole) as a result of their certain reconstruction and modernization according to the proposed inventions, can be a large-scale experimental industrial platform - the basis for solving such a unique technical and economic problem as the industrial development of oil production from shale deposits of the Bazhenov Formation of Western Siberia . In conclusion, it is also necessary to indicate that the opening and preparation of productive formations of shale oil and gas deposits for underground mining can be carried out not only using centrally double shaft shafts, as was the case in the description of the above examples of the implementation of the proposed method, but also using a centrally-related opening and ventilation schemes, in which the auxiliary - ventilation - shaft of the mine is located at one of the boundaries of the mine field. Such a solution may turn out to be more preferable when mining sections (mine fields) of shale deposits with abnormally increased in-situ pressures and temperatures, which, as is known, also occurs in the case of rocks of the Bazhenov Formation of Western Siberia.

Использованные источникиUsed sources

1. Ильюша А.В. Атомная электрическая станция. - Авторское свидетельство №1828710 (1989 г. ).1. Ilyusha A.V. Nuclear power plant. - Copyright certificate No. 1828710 (1989).

2. Ильюша А.В. Гидроаккумулирующая электрическая станция. - Патент №1828711 (1990 г. ).2. Ilyusha A.V. Hydroaccumulative power station. - Patent No. 1828711 (1990).

3. Ильюша А.В. и др. Способ разработки угольных месторождений и комплекс оборудования для его осуществления. - Патент РФ №2027854 (1995 г.).3. Ilyusha A.V. etc. A method of developing coal deposits and a set of equipment for its implementation. - RF patent No. 2027854 (1995).

4. Коршак А.А., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела. - Уфа, Изд. «ДизайнПолиграфСервис». 2002, 543 с.4. Korshak A.A., Shammazov A.M. Basics of oil and gas business. - Ufa, Ed. "DesignPolygraphService". 2002, 543 p.

5. Нефтегазовое строительство: Учебное пособие. Под ред. И.И. Мазура и В.Д. Шапиро. - М.: Изд. ОМЕГА-Л, 2005. - 744 с.5. Oil and gas construction: Textbook. Ed. I.I. Mazur and V.D. Shapiro. - M.: Publishing. OMEGA-L, 2005 .-- 744 p.

6. Тетельмин В.В., Язев В.А. Основы нефтегазовой инженерии. - М.: Изд. САЙНС-ПРЕСС, 2009. - 344 с. 6. Tetelmin VV, Yazev V.A. Fundamentals of oil and gas engineering. - M.: Publishing. SAYNS-PRESS, 2009 .-- 344 p.

7. Тетельмин В.В., Язев В.А. Энергия нефти и газа. Энергия нефти и газа. - Долгопрудный. Издательский Дом «Интеллект», 2009. - 352 с.7. Tetelmin VV, Yazev V.A. The energy of oil and gas. The energy of oil and gas. - Dolgoprudny. Intellect Publishing House, 2009. - 352 p.

8. Халимов Э.М. Инновационное развитие технологии разработки нефтяных месторождений. - Нефтегазовая технология. Теория и практика. Т.3 №18, 2008.8. Halimov E.M. Innovative development of oilfield development technology. - Oil and gas technology. Theory and practice. T.3 No. 18, 2008.

9. Морариу Д., Аверьянова О.Ю. Некоторые аспекты нефтегазоносности сланцев: Понятийная база, возможности оценки и поиск технологий извлечения нефти. - Нефтегазовая технология. Теория и практика. Т.8 №1, 2013.9. Morariu D., Averyanova O.Yu. Some aspects of the oil and gas potential of oil shale: Conceptual framework, evaluation capabilities and search for oil recovery technologies. - Oil and gas technology. Theory and practice. T.8 No. 1, 2013.

10. Виллберг Д., Елисеева К.Е. Способ улучшения обработки подземного пласта и способ гидроразрыва пласта через скважину. - Патент РФ №2496977. Патентообладатель: Шлюмберже Технолоджи Б.В. (NL) - прототип. Опубликовано 27.10.2013 г.10. Willberg D., Eliseeva K.E. A method of improving the treatment of an underground formation and a method of hydraulic fracturing through a well. - RF patent No. 2496977. Patent holder: Schlumberger Technology B.V. (NL) is a prototype. Published October 10, 2013

Claims (2)

1. Способ разработки сланцевых нефтегазоносных залежей, включающий капитальные горные работы по вскрытию и созданию каналов доступа к продуктивному пласту залежи, подземные горно-подготовительные и эксплуатационные работы по скважинной добыче сланцевых нефти и газа с использованием многоступенчатого гидроразрыва пласта или теплового воздействия на пласт, отличающийся тем, что вскрытие сланцевой нефтегазосодержащей залежи осуществляют вертикальными шахтными стволами, подготовку продуктивного пласта к добыче углеводородов осуществляют подземными горно-подготовительными выработками, размещенными ниже водоносных горизонтов покрывающих горных пород над сланцевыми породами залежи, добычу углеводородов осуществляют выемочными блоками подземных добычных скважин с протяженными в пласте горизонтальными участками, добычные скважины бурят из подземных камер, сооружаемых в основных горно-подготовительных выработках, перед полным гидроразрывом пласта в добычных скважинах осуществляют малый диагностический гидроразрыв пласта в скважинах малого диаметра, буримых из основных горноподготовительных выработок на всю мощность продуктивного пласта вкрест его простирания, продукцию добычных скважин в околоствольном дворе разделяют на сланцевый газ и сланцевую нефть, сланцевую нефть выдают на поверхность для дальнейшей подготовки к отправке потребителям, а сланцевый газ сжигают в котле околоствольной теплогенерирующей установки для производства водяного пара или горячей воды, используемых для выработки электрической энергии или теплового воздействия на продуктивный пласт залежи для повышения интенсивности и величины нефтеотдачи.1. A method of developing shale oil and gas deposits, including capital mining to open and create access channels to the productive formation of the reservoir, underground mining and operational work on the borehole production of shale oil and gas using multi-stage hydraulic fracturing or thermal stimulation, characterized in that the opening of shale oil and gas deposits is carried out by vertical shaft shafts, the preparation of the reservoir for hydrocarbon production is carried out underground mining and preparation workings located below the aquifers of the covering rocks above the shale rocks of the deposit, hydrocarbon production is carried out by extraction blocks of underground production wells with horizontal sections extended in the formation, production wells are drilled from underground chambers constructed in the main mining workings before full hydraulic fracturing in production wells carry out small diagnostic hydraulic fracturing in small diameter wells drilled from main mine workings for the entire capacity of the productive formation across its strike, the production of production wells in the near-barrel yard is divided into shale gas and shale oil, shale oil is supplied to the surface for further preparation for shipment to consumers, and shale gas is burned in the boiler of a barrel-shaped heat generating unit for the production of water steam or hot water used to generate electrical energy or heat on the reservoir reservoir to increase the intensity Evidence and magnitude of oil recovery. 2. Технологический комплекс оборудования для разработки сланцевых нефтегазоносных залежей, включающий вертикальные шахтные стволы, подземные горноподготовительные выработки, оборудование для бурения подземных добычных скважин с горизонтальными участками, пройденными по пласту, и их эксплуатации с использованием многоступенчатого гидроразрыва пласта или теплового воздействия на пласт, а также технические средства очистки и сепарации сланцевой нефти, отличающийся тем, что комплекс снабжен паросиловой электростанцией с размещенным под землей в околоствольном дворе парогенерирующим отделением и расположенным на дневной поверхности паротурбинным отделением, которые соединены между собой стволовым термоизолированным паропроводом и стволовым трубопроводным водосбросом с подземным электрогидрогенератором, а также подземной установкой очистки и сепарации продукции добычных скважин, выход по нефти которой стволовым нефтепроводом соединен со входом поверхностной установки подготовки сланцевой нефти, а газовый выход подземной установки очистки и сепарации продукции скважин подан на вход котла парогенерирующего отделения с отводом продуктов сгорания сланцевого газа в котле по стволовому трубопроводу дымовых газов на поверхностные очистные фильтры и выброса в атмосферу, устьевое оборудование добычных скважин соединено с подземной установкой очистки и сепарации продукции скважин, а также с подземными аккумулирующими бассейнами обратного притока рабочей жидкости гидроразрыва пласта, причем контур теплового воздействия на продуктивный пласт выполнен в виде, по меньшей мере, одной пары нагревательной и отводящей скважин, вертикальные участки которых пройдены по боковым границам выемочного блока добычных скважин, а их горизонтальные участки размещены непосредственно в пласте максимально близко друг от друга с возможностью создания гидравлической связи между ними, причем в качестве теплогенерирующей установки контура теплового воздействия на продуктивный пласт использован котел парогенерирующего отделения электростанции технологического комплекса либо автономный теплогенератор, установленный в отдельной камере основной подготовительной выработки. 2. The technological complex of equipment for the development of shale oil and gas deposits, including vertical mine shafts, underground mine workings, equipment for drilling underground production wells with horizontal sections, passed through the reservoir, and their operation using multi-stage hydraulic fracturing or thermal impact on the reservoir, as well as technical means of cleaning and separating shale oil, characterized in that the complex is equipped with a steam power plant with The ground is located in a near-barrel yard with a steam generating compartment and a steam turbine compartment located on the day surface, which are interconnected by a thermally insulated steam pipeline and a spillway with an underground electrohydrogen generator, as well as an underground cleaning and separation unit for production of production wells, the oil output of which is connected to the input via a trunk surface installation for the preparation of shale oil, and the gas outlet of an underground installation for purification and separation of products wells was fed to the boiler inlet of the steam generating compartment with the removal of shale gas combustion products in the boiler through the flue gas trunk pipe to surface treatment filters and air emissions, wellhead equipment for production wells is connected to an underground installation for cleaning and separation of well products, as well as to underground storage pools the return flow of the working fluid of the hydraulic fracturing, and the circuit of the thermal effect on the reservoir is made in the form of at least one pair of heat water and diverging wells, the vertical sections of which are traversed along the lateral boundaries of the extraction block of production wells, and their horizontal sections are located directly in the formation as close as possible to each other with the possibility of creating a hydraulic connection between them, and used as a heat-generating installation for the heat treatment circuit on the productive formation boiler of the steam generating branch of the power plant of the technological complex or an autonomous heat generator installed in a separate chamber mainly th preparatory development.
RU2014106152/03A 2014-02-20 2014-02-20 Method for development of shale oil and gas bearing deposits and process system of equipment for its application RU2547847C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106152/03A RU2547847C1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Method for development of shale oil and gas bearing deposits and process system of equipment for its application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106152/03A RU2547847C1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Method for development of shale oil and gas bearing deposits and process system of equipment for its application

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2547847C1 true RU2547847C1 (en) 2015-04-10

Family

ID=53296496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106152/03A RU2547847C1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Method for development of shale oil and gas bearing deposits and process system of equipment for its application

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547847C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2593614C1 (en) * 2015-05-14 2016-08-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет управления" (ГУУ) Method for mining-well extraction scavenger oil and process equipment system therefor
RU2625661C1 (en) * 2016-01-12 2017-07-18 Андрей Владиславович Ковалев Device for collecting oil
RU2652909C1 (en) * 2017-08-28 2018-05-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническая и торгово-промышленная фирма "ТЕХНОПОДЗЕМЭНЕРГО" (ООО "Техноподземэнерго") Well gas-turbine-nuclear oil-and-gas producing complex (plant)
RU2694328C1 (en) * 2018-10-30 2019-07-11 Отто Гуйбер Method for intensification of extraction of gaseous hydrocarbons from nonconventional low-permeable gas-bearing formations of shale plays/formations and a technological complex for its implementation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005005763A2 (en) * 2003-06-09 2005-01-20 Precision Drilling Technology Services Group, Inc. Method for drilling with improved fluid collection pattern
RU99817U1 (en) * 2010-04-02 2010-11-27 Александр Илларионович Плугин TECHNICAL COMPLEX FOR THE DEVELOPMENT OF SMALL PRODUCTIVE STRESSES
RU2418944C1 (en) * 2010-04-16 2011-05-20 Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") Procedure for development of oil-kerogen containing deposits
RU2496977C2 (en) * 2008-02-27 2013-10-27 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method for improvement of treatment of underground formation through well, and method for hydraulic fracturing of formation through well
RU136484U1 (en) * 2013-07-23 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КГАСУ) SHALE DEPOSIT DEVELOPMENT MODULE
RU2503799C2 (en) * 2012-03-12 2014-01-10 Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" Method for shale gas production

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005005763A2 (en) * 2003-06-09 2005-01-20 Precision Drilling Technology Services Group, Inc. Method for drilling with improved fluid collection pattern
RU2496977C2 (en) * 2008-02-27 2013-10-27 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method for improvement of treatment of underground formation through well, and method for hydraulic fracturing of formation through well
RU99817U1 (en) * 2010-04-02 2010-11-27 Александр Илларионович Плугин TECHNICAL COMPLEX FOR THE DEVELOPMENT OF SMALL PRODUCTIVE STRESSES
RU2418944C1 (en) * 2010-04-16 2011-05-20 Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") Procedure for development of oil-kerogen containing deposits
RU2503799C2 (en) * 2012-03-12 2014-01-10 Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" Method for shale gas production
RU136484U1 (en) * 2013-07-23 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КГАСУ) SHALE DEPOSIT DEVELOPMENT MODULE

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2593614C1 (en) * 2015-05-14 2016-08-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет управления" (ГУУ) Method for mining-well extraction scavenger oil and process equipment system therefor
RU2625661C1 (en) * 2016-01-12 2017-07-18 Андрей Владиславович Ковалев Device for collecting oil
RU2652909C1 (en) * 2017-08-28 2018-05-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническая и торгово-промышленная фирма "ТЕХНОПОДЗЕМЭНЕРГО" (ООО "Техноподземэнерго") Well gas-turbine-nuclear oil-and-gas producing complex (plant)
RU2694328C1 (en) * 2018-10-30 2019-07-11 Отто Гуйбер Method for intensification of extraction of gaseous hydrocarbons from nonconventional low-permeable gas-bearing formations of shale plays/formations and a technological complex for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Santos et al. Repurposing abandoned wells for geothermal energy: Current status and future prospects
CN105003237A (en) Apparatus and method for integrated processing of natural gas hydrate exploitation by geothermy and waste CO2 reinjection
RU2211311C2 (en) Method of simultaneous-separate development of several productive formations and well unit for method embodiment
CN106703780A (en) Slant well marine gas hydrate extracting method
CN103232852A (en) Method and process for extracting shale oil and gas by in-situ shaft fracturing chemical distillation of oil shale
CN103233713A (en) Method and process for extracting shale oil gas through oil shale in situ horizontal well fracture chemical destructive distillation
RU2547847C1 (en) Method for development of shale oil and gas bearing deposits and process system of equipment for its application
US11732929B2 (en) Optimized CO2 sequestration and enhanced geothermal system
Arnórsson et al. Utilization of geothermal resources
Rudakov et al. Effectiveness evaluation for geothermal heat recovery in closed mines of Donbas
Sadovenko et al. Actualization of prospects of thermal usage of groundwater of mines during liquidation
Fyk et al. Resource evaluation of geothermal power plant under the conditions of carboniferous deposits usage in the Dnipro-Donetsk depression
Ratov et al. Development of an effective technology for the construction of large-diameter water wells
RU2661513C1 (en) Method of processing low-drained areas of oil drawings
Smith Geothermal energy
RU2593614C1 (en) Method for mining-well extraction scavenger oil and process equipment system therefor
Jelgersma Redevelopment of the abandoned Dutch onshore Schoonebeek oilfield with gravity assisted steam flooding
RU2579061C1 (en) Method for mine production-wells of hard (bituminous) oil and system of equipment therefor
Muslimov Solving the Fundamental Problems of the Russian Oil Industry is the Basis for a Large-Scale Transition to Innovative Development
RU2652909C1 (en) Well gas-turbine-nuclear oil-and-gas producing complex (plant)
RU2534306C1 (en) Method of oil deposit development by thermal and water-gas simulation
Krivulya et al. Approval of the Technology of Carbon Dioxide Injection Into the V-16 Water Driven Reservoir of the Hadiach Field (Ukraine) Under the Conditions of the Water Pressure Mode
SU1719563A1 (en) Prospecting and development technique for subsurface water pools
RU2574434C1 (en) Method of mining-well tar production and process equipment system for its implementation
Fair et al. Cold Lake heavy oil development-A success story in technology application

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160221

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170802

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190221

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20220127