CN108086961A - 一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法 - Google Patents

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孙慧茹
李洋辉
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Abstract

本发明提供了一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法，属于海洋天然气水合物开采技术领域。首先在天然气水合物开采区域钻两开发井至天然气水合物储层内部，利用注水泵将海洋水注入到第一口开发井中对储层进行加热，使部分天然气水合物分解生成CH4，打开空隙通道，提高开采井周围渗透率，再通过控制天然气收集井的天然气收集速度控制两开采井间的压力差，利用压力差控制海洋水在储层内部的稳定流动，运用水流动过程中的驱替作用促进水合物持续逐步分解。本方法易于实现，效率较高且成本较低，可以用来天然气水合物工业化的大规模开采。

Description

一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法
技术领域
本发明属于海洋天然气水合物开采技术领域，具体涉及一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法。
背景技术
天然气水合物是在一定条件下由天然气和水相互作用形成的固态结晶物质。自然界存在的天然气水合物中天然气的主要成分为甲烷，所以又常称为甲烷水合物。据天然气水合物的形成条件分析，地球上的天然气水合物储量十分丰富，大约27％的陆地和90％的海域都含有天然气水合物。保守估计，天然气水合物中有机碳含量是煤、石油、天然气等化石能源中有机碳含量的两倍。由于天然气水合物具有高的能量密度、燃烧清洁、储量丰富和分布广泛等优点，被认为是一种重要的煤炭和石油的潜在替代能源。
天然气水合物的开采方法主要包括以下四种方法：
降压法：降压法因为不需要额外的能量来源、不需要连续激发以及成本较低等特点而被广泛使用。但其开采效率低，速度缓慢，对天然气水合物藏性质的特殊要求使降压开采法仍有待研究。
注热法：注热法可以实现循环注热且作用方式较快效果明显。但热利用效率较低且只能进行局部加热是该方法的主要弱点。因此注热法仍需进一步的完善。
抑制剂注入法：该方法需要大量昂贵的化学试剂来确保天然气的生产效率，大大提高了生产成本，而且注入的化学试剂可能会对环境造成负面影响。因此对抑制剂注入法投入的研究相对较少。
CO2置换法：该方法不仅可以作为一种从水合物中生产天然气的方法，还可以作为一种二氧化碳封存技术。然而，CO2置换法开采效率低，需要稳定的二氧化碳气源，使其应用受到了局限。
本发明针对目前水合物开采方法所存在的缺陷，结合注热法，提出了一种新的水合物开采方法。
发明内容
本发明针对已有技术的不足，基于水流动对水合物稳定存在的影响，利用水流动过程中引起的水合物相与环境水相之间的化学势差所导致的水合物的分解，以及水流动速度对水合物分解速度快慢的影响，结合注热法，提出了一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采技术。通过先注入海洋水对储层进行加热，使部分天然气水合物分解生成CH4，打开空隙通道，提高开采井周围渗透率，再通过控制天然气收集井的天然气收集速度来控制两开采井间的压力差，利用压力差控制海洋水在储层内部的持续稳定流动，运用水流动过程中的驱替作用促进水合物持续逐步分解。本方法易于实现，效率较高且成本较低，可以用来天然气水合物工业化的大规模开采。
本发明的技术方案：
一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法，步骤如下：
(1)选取合适的钻井位置，采用低密度泥浆钻井方法钻取两口开采井至天然气水合物储层内部，一口作为海洋水注入井，另一口作为天然气收集井；
(2)启动注水泵将海洋水注入到海洋水注入井中，海洋水在天然气水合物储层中由井筒开始向周围储层流动，由于海洋水与天然气水合物储层存在温度差，在海洋水流动的过程中，热量通过热传导和热对流传递给周围的天然气水合物储层，促进水合物的部分分解，打开空隙通道，在井筒周围形成高渗透区域，高渗透区域的形成有利于海洋水在天然气水合物储层中的流动；
(3)海洋水的注入使天然气水合物部分分解而产生天然气，通过控制天然气收集井的天然气收集速度来调节海洋水注入井与天然气收集井之间的压力差，利用压力差促进海洋水在两个开采井之间的流动，通过控制两开采井之间压力差的稳定来控制海洋水的流动速度，进而实现对水合物稳定分解速度的控制，为了实现储层水合物高效、安全的持续分解；
(4)水合物分解得到的天然气和水从天然气收集井中收集，并对收集的天然气进行储藏与运输，对收集到的水重新注入到海洋水注入井中进行循环利用。
本发明的有益效果：结合天然气水合物注热开采的方法，促使天然气水合物部分分解，打开空隙通道，提高储层渗透率；利用水流动过程中的驱替作用促进水合物持续分解，解决了注热法只能进行局部加热、热利用效率不高、耗能的技术缺陷，降低了开采成本，为实现天然气水合物的大规模开采提供了可行的方法。同时，对于天然气水合物开采方法的后续研究具有重要的意义。
附图说明
图1是一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法的示意图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法，步骤如下：
(1)选取合适的钻井位置，采用低密度泥浆钻井技术钻取两口开采井至天然气水合物储层内部，一口作为海洋水注入井，一口作为天然气收集井；
(2)启动注水泵将海洋水注入到海洋水注入井中，海洋水在天然气水合物储层中会由井筒开始向周围储层流动，由于海洋水与天然气水合物储层存在温度差，在流动的过程中，海洋水的热量会通过热传导和热对流传递给周围的水合物储层，促进水合物的部分分解，打开空隙通道，在井筒周围形成高渗透区域，高渗透区域的形成有利于海洋水在储层中的流动。初始注入海洋水的量可以根据海洋水温度、储层温度、天然气水合物的饱和度、地层渗透率、热传导系数及注水泵特性等参数来确定；
(3)在注入海洋水时，天然气水合物的分解会产生大量天然气，通过控制天然气收集井的天然气收集速度来调节海洋水注入井与天然气收集井之间的压力差，利用压力差促进海洋水在两个开采井之间的流动；
(4)为了实现储层水合物高效、安全的持续分解，通过控制两开采井之间压力差的稳定来控制海洋水的流动速度，进而实现对水合物稳定分解速度的控制；
(5)水合物分解得到的天然气和水在压力的驱动下通过水合物分解后形成的流道或利用低密度泥浆钻井技术在两开采井之间钻取的水平通道流向压力较低的天然气收集井进行收集，并对收集的天然气进行储藏与运输，对收集的水重新注入到海洋水注入井中进行循环利用。
以上实施例是本发明具体实施方式的一种，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法，其特征在于，步骤如下：
(1)选取合适的钻井位置，采用低密度泥浆钻井方法钻取两口开采井至天然气水合物储层内部，一口作为海洋水注入井，另一口作为天然气收集井；
(2)启动注水泵将海洋水注入到海洋水注入井中，海洋水在天然气水合物储层中由井筒开始向周围储层流动，由于海洋水与天然气水合物储层存在温度差，在海洋水流动的过程中，热量通过热传导和热对流传递给周围的天然气水合物储层，促进水合物的部分分解，打开空隙通道，在井筒周围形成高渗透区域，高渗透区域的形成有利于海洋水在天然气水合物储层中的流动；
(3)海洋水的注入使天然气水合物部分分解而产生天然气，通过控制天然气收集井的天然气收集速度来调节海洋水注入井与天然气收集井之间的压力差，利用压力差促进海洋水在两个开采井之间的流动，通过控制两开采井之间压力差的稳定来控制海洋水的流动速度，进而实现对水合物稳定分解速度的控制，为了实现储层水合物高效、安全的持续分解；
(4)水合物分解得到的天然气和水从天然气收集井中收集，并对收集的天然气进行储藏与运输，对收集到的水重新注入到海洋水注入井中进行循环利用。
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