CN102704902A - 一种天然气水合物的开采方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气水合物的开采方法，是在水合物储层中钻连通井，用筛管对水平段完井并在完井管柱中下入节流装置，从注入井中注入热水或水合物分解促进剂。开采初期，在节流装置下游产生的局部低压同注入井注入流体的热能或水合物分解促进剂的双重激励作用下，水合物分解启动，分解产生的天然气进入连通井中，随着井筒流体流动从生产井中流出；经过一段时间的开采，节流装置附近的水合物分解，在水合物储层中形成新的流动通道，增大了流体对水合物储层的作用面积，提高了传热传质效率和水合物的开采效率。随着分解的天然气不断增多，减少注入排量，使井筒内气体份额增加，压力不断降低，进而实现降压开采，提高水合物的开采效率。

Description

一种天然气水合物的开采方法
技术领域：
本发明涉及一种天然气水合物的开采方法，属于能源开采技术领域。
背景技术：
随着全球经济的不断发展，对于能源的需求也在不断增加，然而由于常规石油资源的减少，天然气水合物的开采开始受到人们的关注。天然气水合物，又称可燃冰，它是在水和气同时存在并且在一定的温度压力条件下形成的一种结晶状固体，是一种储量巨大的、洁净的新型替代能源。目前在自然界中发现的天然气水合物大量分布在高纬度地区的极地冻土带及全球范围内的深海海底、陆坡、陆基及海沟中，海洋中的天然气水合物开采是个很大的难题，通用的方法是设法使水合物进行分解再回收游离的天然气。目前理论上开采海洋天然气水合物的方法主要包括热激法、降压法、化学剂法以及CO2置换法。
热激法是将蒸汽、热水或者其他热流体通过地面泵入到天然气水合物储层中，或者采用火驱等井下加热方法，促使水合物的分解。
降压法是通过降低压力引起水合物相平衡的移动，达到分解水合物的目的。
化学剂法是通过注入甲醇类的化学剂，促使水合物的相平衡曲线想低温高压方向移动，实现水合物的分解。
CO2置换法是通过向储层中注入一定压力、温度下的CO2气体，置换出水合物中的甲烷气体，实现水合物的开采。
与常规油气资源不同，天然气水合物具有较低的传热传质效率，且水合物储层的导流能力极低。而实现天然气水合物的高效开采必须解决上述两个问题。上述的四种方法固然可以实现水合物的开采，但受限于水合物储层的导流能力，其开采效率不容乐观。
鉴于以上的原因，本发明提出了一种高效开采天然气水合物方法，为实现水合物的高效、大规模开采开辟了一条新的途径。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种天然气水合物的开采方法，以解决水合物开采中由于水合物储层低传热传质特性以及低导流能力所带来的开采效率低的问题。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
在水合物储层中钻连通井，水平段的长度为200～500m，用筛管对水平段完井，在筛管中距注入井1/5～2/5井距的位置安装节流装置，从注入井中以60～300m3/天的注入速度注入温度为60～95℃的热水或水合物分解促进剂，水合物分解促进剂选自质量浓度为5%～25%的盐水或质量浓度为60%～80%的甲醇。
注入初期，在节流装置下游产生的局部低压与注入流体的热能或水合物分解促进剂的双重激励作用下，水合物分解启动，分解产生的天然气进入连通井中，随着井筒流体流动从生产井中流出；经过一段时间的开采，节流装置附近的水合物分解，在水合物储层中形成新的流动通道，该流动通道的形成增大了流体对水合物储层的作用面积，提高了传热传质效率和水合物的开采效率。随着分解不断进行，产气量缓慢上升，当流动通道打开后，产气量突然增大后，以每天减少5%热水注入量的降低速度调节泵的排量，直至当日产气不再上升时停止排量的降低，即以当前排量稳定注入；或者当水平段注满水合物分解促进剂后关井2-4天，再开井注入量比上次减少5%，再关井2-4天，再开井，逐次减少分解促进剂注入量5%，直至日产气量不再上升时停止促进剂注入量的减少，即以后每次开井均以当前注入量注入。这个过程中由于井筒内气体份额的增加，压力不断降低，进而实现了降压开采，提高了水合物的开采效率；随着分解的不断进行，水合物的分解区域不断扩大，逐步实现整个储层的水合物高效分解。
本发明的有益效果是：采用连通井的开采方式，增大了水合物储层中的导流能力，且随着水合物的不断分解，在节流装置周围产生流动通道，注热流体时，在热激法和降压法的联合作用下，增大了注入的热流体与水合物储层的接触面积；注水合物分解促进剂时，在化学剂法和降压法的联合作用下，扩大了化学品分解剂的作用面积，有效地解决了水合物低传热传质特性所带来的水合物开采的低效问题。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。
图1是连通井开采天然气水合物的示意图。
图2是图1中A区域的放大图。
图3是注热水开采节流装置周围形成流动通道时的水合物开采示意图。
图4是图2中B区域的放大图。
图5是注热水形成高效开采后的水合物开采示意图。
图6是注水合物分解促进剂时水合物开采示意图。
图中：1—注入井井口；2—注入井；3—水合物盖层；4—水合物储层；5—水合物储层以下地层；6—节流装置；7—筛管；8—生产井；9—生产井井口；10—注入流体流动方向；11—投送接头；12—卡瓦13—胶筒；14—节流嘴；15—楔形体；16—分解产生的天然气；17—水合物分解区域。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1，注热水开采天然气水合物的方法：
（1）如图1所示，在水合物储层中钻连通井，水平段的长度为200～500m，用筛管7对整个水平段进行完井。
（2）在筛管内下入节流装置6（如图2所示），节流装置6安装在距注入井1/5-2/5井距的位置，坐封卡瓦12，推动楔形体15移动，进而使得胶筒13密封节流装置6与筛管7之间的环形空间。
（3）从注入井1以60-300m3/天的注入速度注入60～95℃的热水，流经节流装置6时，在节流嘴14后产生低压，在低压和注入热流体的双重激励作用下水合物分解启动，分解产生的气体进入筛管7，随着井筒中流体的流动进入生产井8，从生产井井口9中流出。
（4）如图3所示，经过一段时间，在节流装置周围的水合物分解，在水合物储层中形成新的流动通道（如图4所示）。该流动通道的形成增大了热流体对水合物储层的作用面积，提高了传热传质效率和水合物的开采效率。
（5）如图5所示，随着分解的进行，产气量缓慢上升，当产气量突然增大后按照每天减少注入量5%的降低速度调节泵的排量，逐渐减少热水的注入量，直至日产气量不再上升时停止排量的降低，即以当前排量稳定注入，在这个过程中生产井井筒内由于气体份额的增加，压力不断降低，实现了降压开采，提高了水合物的开采效率。
实施例2，注水合物分解促进剂开采水合物的方法：
（1）如图1所示，在水合物储层中钻连通井，水平段的长度为200～500m，用筛管7对整个水平段进行完井。
（2）在筛管内下入节流装置6，节流装置6安装在距注入井1/5-2/5井距的位置，封卡瓦12，推动楔形体15移动，进而使得胶筒13密封节流装置6与筛管7之间的环形空间。
（3）从注入井1注入质量浓度为5%～25%的盐水或质量浓度为60%～80%的甲醇，并充满整个水平段，流经节流装置6时，在节流嘴14后产生低压，在低压以及盐水或甲醇的双重激励作用下水合物分解启动。
（4）关井2～4天，在水合物分解促进剂作用下，水合物分解。
（5）再开井，从注入井1中再注入质量浓度为5%～25%的盐水或质量浓度为60%～80%的甲醇，在循环出已经分解的天然气的同时，筛管附近形成新的流动通道也增大了水合物分解促进剂的作用面积；另外，由于节流装置6的节流降压作用，也使得节流嘴14附近的水合物分解速度加快。
（6）重复步骤（4）（5），但每次开井再注盐水或甲醇的注入量为上次的95%，直至日产气量不再上升时停止排量降低，即以后每次开井均以当前注入量注入。在这个过程中生产井井筒内由于气体份额的增加，压力不断降低以逐步实现降压开采，完成对整个水合物储层的开发。
以上未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识，本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种天然气水合物的开采方法，其特征是，在水合物储层中钻连通井，水平段的长度为200～500m，用筛管对水平段完井，在筛管中距注入井1/5～2/5井距的位置安装节流装置，从注入井中以60～300m3/天的注入速度注入温度为60～95℃的热水或水合物分解促进剂；所述水合物分解促进剂选自质量浓度为5%～25%的盐水或质量浓度为60%～80%的甲醇。
2.根据权利要求1所述的天然气水合物的开采方法，其特征是当产气量突然增大后以每天减少热水注入量5%的降低速度调节泵的排量，逐渐减少热流体的注入量，直至当日产气量不再上升时停止排量的降低，即以当前排量稳定注入。
3.根据权利要求1所述的天然气水合物的开采方法，其特征是当所述水平段注满水合物分解促进剂后关井2-4天，再开井注入水合物分解促进剂的量比上次减少5%，再关井2-4天，再开井，逐次减少水合物分解促进剂5%的注入量，直至当日产气量不再上升时停止注入量的减少，即以后每次开井均以当前注入量注入。
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