CN101672177B - 一种海底天然气水合物开采方法 - Google Patents
一种海底天然气水合物开采方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101672177B CN101672177B CN200910235236A CN200910235236A CN101672177B CN 101672177 B CN101672177 B CN 101672177B CN 200910235236 A CN200910235236 A CN 200910235236A CN 200910235236 A CN200910235236 A CN 200910235236A CN 101672177 B CN101672177 B CN 101672177B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- warm water
- gas hydrates
- well
- sea surface
- exploitation
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0099—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates
Abstract
本发明涉及一种海底天然气水合物开采方法，它包括降压分解阶段和海洋表层温水注入阶段，降压分解阶段中，将两开发井的底部钻入天然气水合物层，两开发井均通过井下泵抽吸天然气水合物层中的流体，通过控制井下泵的排量控制井底生产压力，在两开发井的底部井筒周围形成高渗透区域；降压分解阶段达到预设的降压生产时间后，进行海洋表层温水注入阶段；海洋表层温水注入阶段中，启动注水泵将海洋表层温水注入第一口开发井中，对天然气水合物进行分解，分解后得到的天然气在压力的驱动下从压力较低的第二口井中产出。本发明的方法可广泛用于海底天然气水合物的开采，尤其是热带海域、亚热带海域、温带及其它具有海洋表层温水的海域的天然气水合物的开采。
Description
技术领域
本发明涉及一种海底新能源开采方法，特别是涉及一种海底天然气水合物开采方法。
背景技术
天然气水合物储量巨大，分布广泛，清洁而被认为是一种很有前景的潜在能源。天然气水合物是由天然气和水在低温、高压条件下形成的似冰状的固态物质。由于天然气水合物中含有大量甲烷等烃类气体，因此极易燃烧，被称为“可燃冰”。保守估计，全球天然气水合物中含碳量是煤、石油、天然气等化石能源总含碳量的两倍。水合物具有很高的储能密度，其在燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物，污染比煤、石油和天然气等燃料要小得多。
天然气水合物的开采方法大体上分为降压法、注化学剂法和注热法等。降压法就是通过直达天然气水合物层的生产井对天然气水合物藏进行降压，从而破坏天然气水合物的相平衡关系，使其发生分解产生天然气和水，这样天然气通过井开采出来。但降压法开采仅仅依靠天然气水合物层本身的能量，没有外来能量的供给，因此在开采的初期还会有较高的产气速度。但一段时间之后由于天然气水合物分解吸热，导致地层能量降低，天然气水合物分解速度减慢，甚至会因地层水结冰和天然气水合物的二次生成迫使生产中断。此外，天然气水合物分解也会使得天然气水合物地层亏空、地层发生沉陷、威胁海洋工程设施，从而存在较大的安全隐患。
注化学剂法则是通过向天然气水合物层中注入一些化学溶液，这些化学物质能够使得天然气水合物不稳定发生分解。但是注入化学剂法成本太高，且会对海洋环境造成一定程度的污染。目前的注热法主要是向天然气水合物层内注入在生产平台上或地面上加热的高温热水、高温蒸汽。而在生产平台上或地面上加热热水、蒸汽需要大量的能量，这导致注热法成本高、设备复杂，使得天然气水合物开采成本高，经济性差。综上所述，针对天然气水合物的巨大储量及诱人前景，亟需一种安全、高效、经济的天然气水合物开采技术。
发明内容
针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种可利用海洋表层的温水进行天然气水合物的开采，并能够较好地保证天然气水合物开采的安全性问题，能够实现天然气水合物低成本和较高效率开采的海底天然气水合物开采方法。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海底天然气水合物开采方法，它包括降压分解阶段和海洋表层温水注入阶段，所述降压分解阶段中，将相邻的两开发井的底部钻入天然气水合物层，所述两开发井均通过井下泵抽吸所述天然气水合物层中的流体，通过控制所述井下泵的排量控制井底生产压力，在所述两开发井的底部井筒周围形成高渗透区域；所述降压分解阶段达到预设的降压生产时间后，进行所述海洋表层温水注入阶段；所述海洋表层温水注入阶段中，启动所述注水泵将海洋表层温水注入第一口开发井中，在高压力驱动下所述海洋表层温水在所述天然气水合物层中由井筒开始向周围流动，对所述天然气水合物进行分解，分解后得到的天然气在压力的驱动下从压力较低的所述第二口井中产出。
所述降压生产时间根据地球物理测量方法确定。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的方法由于在天然气水合物层中注入海洋表层温水，使海洋表层温水填补了由于天然气水合物分解开采产生的压降，因此能够维持地层压力，减小或者消除地层沉陷，从而保障海洋生产设施的安全。2、本发明的方法能够利用海洋表层温水自身的热能和盐类物质的分解作用，使得本发明的方法中能量来源为无穷无尽的海洋表层温水，从而可以大幅度降低了天然气水合物的开采成本。3、本发明的方法充分利用了降压、注热和化学抑制剂的联合作用，因而能够促进水合物高效分解，保证经济有效地生产。本发明的方法利用原有的海洋油气开采设施开采海底的天然气水合物，尤其是热带海域、亚热带海域、温带及其它具有海洋表层温水的海域的天然气水合物的开采。
附图说明
图1是本发明方法降压分解阶段技术方案示意图
图2是本发明方法海洋表层温水注入阶段技术方案示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
在夏季的热带及亚热带和温带海域中，海洋表层水温可以高达三十摄氏度以上，而同时海底天然气水合物层的温度却很低，与海洋表层的水温之差有二十多摄氏度。根据以上自然规律，本发明的海底天然气水合物开采方法把海洋表层温水注入到天然气水合物层中，利用海洋表层温水的天然能量加热水合物层，促使天然气水合物分解。一方面，海水是盐水，其自身含有的盐类物质能够作为水合物抑制剂促进水合物分解；另一方面，海底天然气水合物层的温度相对海洋表层水温较低，一般约为几度。因此可以采用海洋表层低成本的温水注入天然气水合物层，在海水自身的盐抑制剂与热能的共同作用下，既可以大幅度降低天然气水合物开采的成本，又可以提高水合物分解的效率。同时，这些注入的海水还能够维持天然气水合物地层的压力，减小天然气水合物地层的变形，从而维护海洋生产设施的安全。
本发明的海底天然气水合物开采方法利用钻井船在天然气水合物区域钻一系列开发井，利用这些开发井结合生产平台对天然气水合物层进行降压生产，开发天然气水合物并进行气、水处理。以其中一组开发井为例，一组开发井包括两口井，两口井在本发明的第一阶段均为降压生产井；而在本发明的第二阶段，其中一口井由降压生产井转变为海水注入井，另一口井仍然为降压生产井进行降压生产。
如图1所示，第一口井1和第二口井2均为开发井，天然气水合物层3位于上、下两个非渗透层4之间。本发明方法分为降压分解阶段和海洋表层温水注入阶段。在降压分解阶段中，将相邻的第一口井1和第二口井2的底部钻入天然气水合物层3中，第一口井1和第二口井2均为降压生产井，通过井下泵抽吸天然气水合物层3中的流体，实现天然气水合物层3的降压。在降压过程中通过控制井下泵的排量控制井底生产压力，以保证天然气水合物层3的稳定性和天然气水合物初期有效分解。在第一口井1和第二口井2底部井筒的周围，天然气水合物由于降压作用分解为产生气体和水，从而形成了高渗透区域5，有助于第二阶段中海洋表层温水的注入。在降压分解阶段需要注意控制生产井底与天然气水合物层3之间的压差，对于第一口井1而言，既要保证在周围形成较大范围的高渗透区域5，为第二阶段的海洋表层温水注入提供基础，又要防止非渗透层4及天然气水合物层3的胶结强度降低而引起的地层大范围、不可控的变形，还要防止天然气水合物吸热引起的天然气水合物层3中水结冰，及水合物二次生成可能引起的地层堵塞；对于第二口井2而言，应尽量防止井筒周围结冰及水合物二次生成而造成的地层及井筒堵塞。本发明通过地球物理及其他测量方法，确定高渗透区域5大小，从而确定降压生产时间。
如图2所示，当降压生产时间达到预设的确定值后，即进入海洋表层温水注入阶段，其中第一口井1转为海水注入井，而第二口井2仍然作为降压生产井将降压分解后得到的天然气6收集起来。依据天然气水合物的饱和度、地层渗透率、地层力学特性、海水温度、注水泵特性和储层温度等参数，确定第一口井1中海洋表层温水的注入量。启动平台上的注水泵，直接把海洋表层温水按照确定的注入量泵入第一口井1中，在高压力驱动下，海洋表层温水在天然气水合物层3中由井筒开始向周围流动。在海洋表层温水的流动过程中，海洋表层温水所携带的热量通过热传导和热对流传递给天然气水合物层3，促使天然气水合物层3升温；同时海洋表层温水中的盐类也充当了水合物抑制剂的作用。在热量和盐类抑制剂的联合作用下，天然气水合物的相平衡遭到破坏发生分解，产生气体状态的天然气和水，并在压力驱动下从压力较低的第二口井2产出。本阶段需要控制第一口井1的海洋表层温水注入量，海洋表层温水注入量根据天然气水合物层3的温度、压力、天然气水合物的饱和度和热传导系数等热力学、力学参数等进行确定，既要保证第一口井1中有一定的海洋表层温水注入量，又要保证不压裂地层。第二口井2收集分解后的天然气，其中的生产压力也应根据的第一口井1中实际的海水注入情况进行调整，通过调节第二口井2中井下泵的排量或者油嘴的大小实现产量控制，调整的标准是保证水合物能够在温海水的作用下能够有效分解。
本发明的实施例中，第一口井1和第二口井2为直井，但本发明的方法不仅适用于直井，也适应于第一口井1和第二口井2均为水平井、大斜度井等复杂结构井的情况；或者第一口井1和第二口井2分别为直井和水平井、大斜度井等复杂结构井的情况。
由于海洋表层温水总量巨大且为天然热能，从而可以大大降低开采成本，且海洋表层温水中的热能和盐类物质共同对水合物分解的促进作用，再加上第二口井2的降压作用，可以促使天然气水合物高效分解。海洋表层温水注入非渗透层4之间的天然气水合物层，又可以保持了天然气水合物层3的压力，有效防止或者减小了地层的变形及沉陷，保障了海洋平台等生产设施的安全运行。
Claims (2)
1.一种海底天然气水合物开采方法，它包括降压分解阶段和海洋表层温水注入阶段，所述降压分解阶段中，将相邻的两开发井的底部钻入天然气水合物层，所述两开发井均通过井下泵抽吸所述天然气水合物层中的流体，通过控制所述井下泵的排量控制井底生产压力，在所述两开发井的底部井筒周围形成高渗透区域；所述降压分解阶段达到预设的降压生产时间后，进行所述海洋表层温水注入阶段；所述海洋表层温水注入阶段中，启动注水泵将海洋表层温水注入第一口开发井中，在高压力驱动下所述海洋表层温水在所述天然气水合物层中由井筒开始向周围流动，对所述天然气水合物进行分解，分解后得到的天然气在压力的驱动下从压力较低的所述第二口井中产出。
2.如权利要求1所述的一种海底天然气水合物开采方法，其特征在于：所述降压生产时间根据地球物理测量方法确定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910235236A CN101672177B (zh) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | 一种海底天然气水合物开采方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910235236A CN101672177B (zh) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | 一种海底天然气水合物开采方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101672177A CN101672177A (zh) | 2010-03-17 |
| CN101672177B true CN101672177B (zh) | 2012-09-26 |
Family
ID=42019557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910235236A Active CN101672177B (zh) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | 一种海底天然气水合物开采方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101672177B (zh) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101806206A (zh) * | 2010-03-29 | 2010-08-18 | 中国科学院力学研究所 | 利用表层热海水高效开采天然气水合物的装置及方法 |
| CN102337895B (zh) * | 2010-07-22 | 2013-11-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种开采海洋天然气水合物的方法与装置 |
| CN102213090B (zh) * | 2011-06-03 | 2014-08-06 | 中国科学院广州能源研究所 | 冻土区天然气水合物开采方法及装置 |
| CN102704902B (zh) * | 2012-05-30 | 2013-04-10 | 中国石油大学(华东) | 一种天然气水合物的开采方法 |
| CN103277072A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-09-04 | 李贤明 | 海底天然气水合物的开采办法及系统 |
| CN103982163B (zh) * | 2014-05-06 | 2017-01-04 | 大连理工大学 | 一种海洋天然气水合物单井降压开采系统及方法 |
| CN104632163A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-20 | 辽宁石油化工大学 | 一种防止井喷井蹋沉降事故的天然气水合物开采方法 |
| CN107701151A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-02-16 | 中国矿业大学 | 一种定向钻进降压抽采天然气水合物的方法 |
| CN108086961A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-29 | 大连理工大学 | 一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法 |
| CN108086959B (zh) * | 2017-12-12 | 2020-04-24 | 大连理工大学 | 一种水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法 |
| CN108590594A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-09-28 | 齐鲁工业大学 | 一种利用海洋表层温水开采天然气的方法和装置系统 |
| CN109488259B (zh) * | 2018-12-12 | 2019-08-06 | 青岛海洋地质研究所 | 基于温海水-砾石吞吐置换开采i类水合物系统的方法 |
| CN111502604B (zh) * | 2020-04-26 | 2023-02-24 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种天然气水合物分解产生的压力的获取方法 |
| CN111878045A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-03 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种海洋天然气水合物开采装置及开采方法 |
| CN112253057B (zh) * | 2020-10-09 | 2021-08-10 | 青岛海洋地质研究所 | 孔隙充填型天然气水合物高效率开采方法 |
| CN112282707B (zh) * | 2020-12-18 | 2021-11-19 | 福州大学 | 海域天然气水合物筒式开采装置及其方法 |
| CN112343557B (zh) * | 2020-12-18 | 2021-11-23 | 福州大学 | 海域天然气水合物自入式开采装置及开采方法 |
| CN115263248A (zh) * | 2021-04-30 | 2022-11-01 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种双水平井开采海洋水合物的方法 |
| CN114718520B (zh) * | 2022-03-18 | 2024-03-29 | 中国石油大学(华东) | 一种钻采海洋天然气水合物的方法和装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5713416A (en) * | 1996-10-02 | 1998-02-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of decomposing gas hydrates |
| CN1587640A (zh) * | 2004-09-21 | 2005-03-02 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种海洋天然气水合物开采钻进方法和装置 |
-
2009
- 2009-09-28 CN CN200910235236A patent/CN101672177B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5713416A (en) * | 1996-10-02 | 1998-02-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of decomposing gas hydrates |
| CN1587640A (zh) * | 2004-09-21 | 2005-03-02 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种海洋天然气水合物开采钻进方法和装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| J.Phirani et al..Warm water flooding of confined gas hydrate reservoirs.《chemical engineering science》.2009,2361-2369. * |
| Jyoti Phirani et al..warm water flooding of unconfined gas hydrate reservoirs.《energy & fuels》.2009,4507-4514. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101672177A (zh) | 2010-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101672177B (zh) | 一种海底天然气水合物开采方法 | |
| CN102587877B (zh) | 一种多元热流体驱替工艺 | |
| CN102272417B (zh) | 用于使用可得到的废热从水合物储层中生产烃的方法和系统 | |
| CN101666286B (zh) | 一种海洋能源一体化开发系统 | |
| CA2754356C (en) | Method for producing natural gas from hydrocarbon hydrates while simultaneously storing carbon dioxide in geological formations | |
| CN105003237B (zh) | 地热开采天然气水合物与co2废气回注处理一体化的装置及方法 | |
| CN102213090B (zh) | 冻土区天然气水合物开采方法及装置 | |
| CN102230372A (zh) | 一种稠油井多元热流体热采工艺 | |
| CN105625998A (zh) | 一种海底天然气水合物稳定层逆向开采方法及其开采设备 | |
| CN105971573B (zh) | 地下自生co2泡沫吞吐开采煤层气的系统及方法 | |
| US20110048005A1 (en) | Loop geothermal system | |
| WO2019134220A1 (zh) | 一种天然气水合物开采采气方法及系统 | |
| CN103061730A (zh) | 一种多元热流体泡沫驱替煤层气开采方法 | |
| CN104481467A (zh) | 一种开采海底可燃冰的方法与装置 | |
| CN107130944B (zh) | 一种利用流体循环方式动用地热能开采天然气水合物藏的方法 | |
| CN103122759A (zh) | 一种煤层气井多元热流体强化开采方法 | |
| CN106930740A (zh) | 一种注入饱和热盐水开采天然气水合物的方法 | |
| CN108729886A (zh) | 一种降温加压的海底可燃冰开采系统及方法 | |
| CN106837260A (zh) | 一种利用地层热盐水开采天然气水合物的方法及装置 | |
| CN103267662B (zh) | 一种天然气水合物样品的生成实验方法 | |
| CN107269254A (zh) | 一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构和方法 | |
| CN102587878A (zh) | 一种多元热流体辅助重力驱替工艺 | |
| EP2726701B1 (en) | A method for storing carbon dioxide compositions in subterranean geological formations and an arrangement for use in such methods | |
| Jain et al. | Optimal design of injection/extraction wells for the surface dissolution CO2 storage strategy | |
| CN112127852A (zh) | 一种高效泥质粉砂型天然气水合物开采系统及其开采方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Chinese CNOOC Building No. 25 Beijing 100010 Dongcheng District Chaoyangmen North Street Patentee after: China National Offshore Oil Corporation Patentee after: CNOOC Research Institute Address before: Chinese CNOOC Building No. 25 Beijing 100010 Dongcheng District Chaoyangmen North Street Patentee before: China National Offshore Oil Corporation Patentee before: CNOOC Research Center |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No. Co-patentee after: CNOOC research institute limited liability company Patentee after: China Offshore Oil Group Co., Ltd. Address before: Chinese CNOOC Building No. 25 Beijing 100010 Dongcheng District Chaoyangmen North Street Co-patentee before: CNOOC Research Institute Patentee before: China National Offshore Oil Corporation |
|
| CP03 | Change of name, title or address |