CN107420083B - 一种利用地热能开发水合物藏的井组结构与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用地热能开发水合物藏的井组结构与方法,主要是包括一口水平注入井和一口综合井,其中水平注入井注入冷流体经干热岩储层加热后流入上方综合井的定向连通井段并上返至水合物藏,加热流体通过射孔段流入水合物藏后为水合物的分解提供能量,分解产生的天然气和注入流体组成的混合流体在重力及压力作用下被上方综合井的水平生产井段采出。本发明通过载热流体将干热岩储层的热量传递给水合物藏,同时选用多处水平井段增加换热效率,弥补了传统热激发法热利用率低、开发成本高等不足,其设备简单、操作方便,经济性强,可为水合物藏增产措施的实施提供指导。

Description

一种利用地热能开发水合物藏的井组结构与方法
技术领域
本发明涉及一种开采海底水合物藏的方法,尤指设计一个由水平注入井和综合井组成的井组系统就地利用干热岩储层开发水合物藏的井组结构与方法。
背景技术
地热能和水合物作为储量丰富的清洁能源,已经引起了各国的广泛关注。其中地热能泛指地球释放出的热能,按热储体的属性可将地热能分为水热型、增强型和浅层地温能资源。其中,增强型地热资源即干热岩储层,指温度达150~350℃、深度在3000~5000m的结晶质岩石热源,内部不存在或者仅有少量流体,拥有极小的孔隙度和渗透率,流体流动系数极小。目前常用人工压裂形成热储结构的方法来开发干热岩储层。水合物是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。目前海洋天然气水合物设想的开采方法主要有热激发开采法、降压开采法、化学剂注入法等。但热激发开采法热损失大、利用效率低;降压开采法只有当水合物藏位于温压平衡边界附近时,才有经济可行性;化学剂注入法对水合物层的作用缓慢,而且费用很高。
目前尚没有提出一种利用干热岩储层开发水合物藏的方法,很大程度上制约了水合物藏的开发利用。本发明提出设计一个由水平注入井和综合井组成的井组系统就地利用干热岩储层开发水合物藏的井组结构与方法,通过载热流体将干热岩储层的热量传递给水合物藏,促进水合物的分解,同时选用多处水平井段增加换热效率,弥补了传统热激发法热利用率低、开发成本高等不足,其设备简单、操作方便,经济性强,可为水合物藏增产措施的实施提供指导。
发明内容
本发明涉及一种利用地热能开发水合物藏的井组结构与方法,主要包括以下步骤:
(1)根据地质构造条件,选择存在水合物藏且水合物藏下部发育有干热岩储层的海域作为措施区域,其中水合物藏的厚度不低于15m,干热岩储层的平均温度不低于150℃;
(2)在海平面打两口井组成一个水平注入井及综合井井组系统,其中所述水平注入井贯穿水合物藏并延伸至下部干热岩储层距离干热岩储层顶部位置处造斜生成一段长度为800~1000m的水平井段,所述综合井包括从海平面延伸至水合物藏距离水合物藏顶部位置处的长度为500~800m的水平生产井段,从水合物藏延伸至下方干热岩储层的定向连通井段和连通所述水平生产井段及所述定向连通井段的垂直井段,其中所述定向连通井段又包括位于距离水合物藏顶部位置处的长度为500~800m的水平井段1、位于干热岩储层距离干热岩储层顶部位置处的长度为500~800m的水平井段2以及连通所述水平井段1和水平井段2的垂直井段,所述定向连通井段中连通所述水平井段1和水平井段2的垂直井段外加一层井筒保温层以减少所述加热流体输送过程中热量的损失,所述井筒保温层材料为聚氯乙烯,所述水平注入井的水平井段、所述综合井水平生产井段、所述综合井的水平井段1和所述综合井的水平井段2相互平行;
(3)对所述水平注入井、所述综合井的水平生产井段、所述综合井的水平井段1和所述综合井的水平井段2进行射孔作业,各射孔点间隔5~10m,在所述综合井定向连通井段上方2~5m处的所述综合井垂直井段中安装封隔器;
(4)通过所述水平注入井对干热岩储层进行水力压裂作业,所述水力压裂作业所采用的水力压裂液为稠化油;
(5)在所述水平注入井的井口以50~500m3/d的速度注入冷流体,所述综合井采用定压开采,井底压力为所述水合物藏原始压力的0.3~0.7倍,冷流体经所述水平注入井的水平井段进入干热岩储层并发生热交换,在压力的作用下经水力压裂缝通过所述定向连通井段的水平井段2进入所述综合井,在所述封隔器的作用下,加热流体经所述定向连通井段的水平井段1流入水合物藏并促使水合物分解,分解生成的天然气、水和注入流体组成的混合流体在重力及压力作用下被所述综合井的水平生产井段采出;
(6)持续记录所述综合井的水平生产井段的产气速度,当日产气量递减至500~1000m3/d后,所述水平注入井停止注入,所述综合井停止开采。
本发明的有益效果是:
其就地利用海底深部干热岩储层的地热能开发水合物藏,同时选用多处水平井段增加换热效率,可以极大地减少开采过程中的注热成本,大幅提高采收率。本发明设备简单、操作方便,可为水合物开采开辟一条新的途径。
附图说明
图1为一种利用地热能开发水合物藏的井组结构示意图。
图中相关符号为:1、水合物藏上部地层;2、水合物藏;3、裂缝;4、干热岩储层;5、水平注入井;6、综合井;7、封隔器;8、射孔点;9、流体流动方向;10、水合物藏和干热岩储层间地层;11、井筒保温层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明,但不限定本发明的实施范围。
如图1所示,根据地质构造条件,选择存在水合物藏2且水合物藏2下部发育有干热岩储层4的海域作为措施区域,其中水合物藏2的厚度为15m,干热岩储层4的平均温度为160℃;
如图1所示,在海平面打一口水平注入井5及一口综合井6,其中水平注入井5贯穿水合物藏2并延伸至下部干热岩储层4距离干热岩储层顶部位置处造斜生成一段长度为800m的水平井段,综合井6包括从海平面延伸至水合物藏2距离水合物藏顶部位置处的长度为600m的水平生产井段,从水合物藏2延伸至下方干热岩储层4的定向连通井段和连通水平生产井段及定向连通井段的垂直井段,其中定向连通井段又包括位于距离水合物藏2顶部位置处的长度为600m的水平井段1、位于干热岩储层4距离干热岩储层顶部位置处的长度为600m的水平井段2以及连通水平井段1和水平井段2的垂直井段,在定向连通井段中连通所述水平井段1和水平井段2的垂直井段外加一层井筒保温层11以减少加热流体输送过程中热量的损失,井筒保温层11的材料为聚氯乙烯,水平注入井5的水平井段、综合井6的水平生产井段、综合井6的水平井段1和综合井6的水平井段2相互平行;
如图1所示,对水平注入井5、综合井6的水平生产井段、综合井6定向连通井段的水平井段1和水平井段2进行射孔作业,各射孔点间隔5m,在综合井6定向连通井段上方3m处的综合井6垂直井段中安装封隔器7;
如图1所示,通过水平注入井5对干热岩储层4进行水力压裂作业,所述水力压裂作业所采用的水力压裂液为稠化油;
如图1所示,在水平注入井5的井口以300m3/d的速度注入冷流体,综合井6采用定压开采,井底压力为水合物藏2原始压力的0.5倍,冷流体经水平注入井5的水平井段进入干热岩储层4并发生热交换,在压力的作用下经水力压裂缝通过定向连通井段的水平井段2进入综合井6,在封隔器7的作用下,加热流体经定向连通井段的水平井段1流入水合物藏2并促使水合物分解,分解生成的天然气、水和注入流体组成的混合流体在重力及压力作用下被所述水平生产井采出;
如图1所示,持续记录综合井6水平生产井段的产气速度,当产气速度低于800m3/d时,水平注入井5停止注入,综合井6停止开采。
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 (6)

1.一种利用地热能开发水合物藏的方法,其设计一个由水平注入井和综合井组成的井组系统,综合井包括水平生产井段、定向连通井段以及连通所述水平生产井段和定向连通井段的垂直井段,注入的冷流体经所述水平注入井进入干热岩储层并发生热交换,加热后的流体在压力作用下通过所述定向连通井段上返至水合物藏,促使水合物分解,分解产生的天然气、水和注入流体组成的混合流体在重力及压力作用下被所述综合井的水平生产井段采出,其特征在于包括以下工艺步骤:
步骤(1):根据地质构造条件,选择存在水合物藏且水合物藏下部发育有干热岩储层的海域作为措施区域,其中水合物藏的厚度不低于15m,干热岩储层的平均温度不低于150℃;
步骤(2):打两口井组成一个水平注入井及综合井井组系统,其中所述水平注入井贯穿水合物藏并延伸至下部干热岩储层距离干热岩储层顶部位置处,所述综合井包括从海平面延伸至水合物藏距离水合物藏顶部位置处的水平生产井段,从水合物藏延伸至下方干热岩储层的定向连通井段和连通所述水平生产井段及所述定向连通井段的垂直井段,其中所述定向连通井段又包括位于距离水合物藏顶部位置处的水平井段1、位于干热岩储层距离干热岩储层顶部位置处的水平井段2以及连通所述水平井段1和水平井段2的垂直井段,所述水平注入井的水平井段、所述综合井水平生产井段、所述综合井的水平井段1和所述综合井的水平井段2相互平行;
步骤(3):对所述水平注入井、所述综合井的水平生产井段、所述综合井的水平井段1和所述综合井的水平井段2进行射孔作业,在所述综合井定向连通井段上方2~5m处的所述综合井垂直井段中安装封隔器;
步骤(4):通过所述水平注入井对干热岩储层进行水力压裂作业;
步骤(5):在所述水平注入井的井口以50~500m3/d的速度注入冷流体,所述综合井采用定压开采,井底压力为所述水合物藏原始压力的0.3~0.7倍,所述冷流体经所述水平注入井的水平井段进入干热岩储层并发生热交换,在压力的作用下经水力压裂缝通过所述定向连通井段的水平井段2进入所述综合井,在所述封隔器的作用下,加热流体经所述定向连通井段的水平井段1流入水合物藏并促使水合物分解,分解生成的天然气、水和注入流体组成的混合流体在重力及压力作用下被所述综合井的水平生产井段采出;
步骤(6):持续记录所述综合井的水平生产井段的产气速度,当日产气量递减至500~1000m3/d后,所述水平注入井停止注入,所述综合井停止开采。
2.如权利要求1所述的一种利用地热能开发水合物藏的方法,其特征在于,所述水平注入井的水平井段长度为800~1000m并采用射孔完井,各射孔点间隔5~10m。
3.如权利要求1所述的一种利用地热能开发水合物藏的方法,其特征在于,所述综合井的水平生产井段、所述综合井定向连通井段的水平井段1和水平井段2长度均为500~800m并采用射孔完井,各射孔点间隔5~10m。
4.如权利要求1所述的一种利用地热能开发水合物藏的方法,其特征在于,在所述定向连通井段中连通所述水平井段1和水平井段2的垂直井段外加一层井筒保温层以减少所述加热流体输送过程中热量的损失。
5.如权利要求4所述的一种利用地热能开发水合物藏的方法,其特征在于,所述定向连通井段中连通所述水平井段1和水平井段2的垂直井段的井筒保温层材料为聚氯乙烯。
6.如权利要求1所述的一种利用地热能开发水合物藏的方法,其特征在于,所述水力压裂作业所采用的水力压裂液为稠化油。
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