CN108194055B - 可燃冰的开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可燃冰的开采方法，包括以下步骤：步骤1，钻井，在可燃冰层的顶部钻由上至下延伸的第一井，在可燃冰层中钻至少一口沿横向延伸的与所述第一井连通的第二井；步骤2，固井，在所述第一、二井中设置导管，然后在导管的外壁面与第一、二井的内壁面之间灌筑混凝土形成混凝土层；步骤3，射孔，至少在可燃冰层所对应的第二井内的套管的侧壁、混凝土层、干层设置连通套管的内孔、可燃冰层及干层的孔；步骤4，开采，将干层中的天然气开采出来得到含水量较低天然气。它能防止可燃冰层垮塌及钻更多的第二井，且勘探、开采周期短，施工安全性好，生产成本低，经济性好，且开采出来的天然气含水量较低，能够降低后续处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及天然气开采技术，具体涉及可燃冰的开采方法。
背景技术
在20-30年以后，全世界将会出现能源荒。根据研究与调查勘探表明，在海洋里发现了可燃冰(天然气水合物)，能够人类使用约1000年。在我国青藏高原发现了可燃冰，存储量约350亿吨，可供全世界使用20-30年。
前述可燃冰，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中的天然气水合物(NaturalGas Hydrate，简称Gas Hydrate)，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。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以被称作“可燃冰”、“固体瓦斯”或者“气冰”。
如何开采这些可燃冰，全世界都进行了这方面的研究，但一直没有较好的方法。现在主要存在的问题是，例如，在开采过程中，可能造成可燃冰层垮塌，而造成海啸，给人类造成很大威胁，可燃冰挥发到空气中，造成温室效应，使全球气候变暖，故不敢贸然开采。即使开采出来，气态的天然气中含水量较大，除去其中水分会增加成本。
为此，期望寻求一种技术方案，以至少减轻上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种能开采出含水量较低气态天然气和/或液化天然气的可燃冰的开采方法。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。
一种可燃冰的开采方法，包括以下步骤：
步骤1，钻井，在可燃冰层的顶部钻由上至下延伸的第一井，在所述可燃冰层中钻至少一口沿横向延伸的与所述第一井连通的第二井；
步骤2，固井，在所述第一、二井中设置套管，然后在该套管的外壁面与该第一、二井的内壁面之间灌筑混凝土形成混凝土层；
步骤3，射孔，至少在可燃冰层所对应的所述第二井内的套管的侧壁、混凝土层、干层设置连通该套管的内孔、可燃冰层及干层的孔；
步骤4，开采，通过所述第一井向其中一口第二井中注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时再次封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，如此循环数次；然后将干层中的天然气开采出来得到含水量较低的气态天然气和/或液化天然气。
还包括按照所述步骤4开采其余第二井所对应的可燃冰层的步骤。
所述步骤1中，所述第二井由上至下分层布置。
每层设置1-10口所述第二井。
最上层距可燃冰层的顶面的距离为可燃冰层厚度的三分之一至二分之一。
所述第二井以所述第一井为中心呈放射状布置。
所述步骤4中，所注入的空气的温度为200-2000℃。
所述步骤4中，采用安装于移动钻井平台的空气压缩机向该第二井注入空气。
在所述第二井井口安装超高压井口装置封闭该井口。
本发明具有下述有益技术效果。
本发明在在可燃冰层的顶部钻由上至下延伸的第一井，在可燃冰层中钻至少一口沿横向延伸的与第一井连通的第二井；在第一、二井中设置套管，然后在该套管的外壁面与该第一、二井的内壁面之间灌筑混凝土形成混凝土层；至少在可燃冰层所对应的所述第二井内的套管的侧壁、混凝土层、干层设置连通该套管的内孔、可燃冰层及干层的孔，如采用射孔枪设置该孔；开采，通过所述第一井向其中一口第二井中注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时再次封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，如此循环数次，迫使气态的含大量水的可燃冰天然气进入干层，干层能够吸收该可燃冰天然气中的水并降温，将气态的可燃冰天然气转换成液化天然气并存储在干层中；然后将干层中的液化天然气开采出来，进而得到含水量较低的气态天然气和/或液化天然气。前述注入高温高压空气并点火燃烧能使可燃冰变为可燃冰天气。对于干层中的液化天然，采用现有常规方法即可开采。采用上述技术方案，能够防止可燃冰层垮塌及钻更多的第二井，并且勘探、开采周期短，施工安全性好，生产成本低，经济性好，并且开采出来的天然气含水量较低，能够降低后续处理成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容做进一步详细说明，但本发明的实施例不限于此。
实施例1
本发明的一种可燃冰的开采方法，包括以下步骤：
步骤1，钻井，在可燃冰层的顶部钻由上至下延伸的第一井，在所述可燃冰层中钻1口沿横向延伸的与所述第一井连通的第二井；
步骤2，固井，在所述第一、二井中设置套管，然后在该套管的外壁面与该第一、二井的内壁面之间灌筑混凝土形成混凝土层；
步骤3，射孔，至少在可燃冰层所对应的所述第二井内的套管的侧壁、混凝土层、干层采用射孔枪设置连通该套管的内孔、可燃冰层及干层的孔；
步骤4，开采，通过所述第一井向其中一口第二井中注入温度为200℃的压力为10兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度为200℃的压力为10兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时再次封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度为200℃的压力为10兆帕的空气，如此循环5次；然后将干层中的天然气开采出来得到含水量较低的气态天然气和/或液化天然气。
实施例2
本发明的一种可燃冰的开采方法，包括以下步骤：
步骤1，钻井，在可燃冰层的顶部钻由上至下延伸的第一井，在所述可燃冰层中钻5口沿横向延伸的与所述第一井连通的第二井；
步骤2，固井，在所述第一、二井中设置套管，然后在该套管的外壁面与该第一、二井的内壁面之间灌筑混凝土形成混凝土层；
步骤3，射孔，至少在可燃冰层所对应的所述第二井内的套管的侧壁、混凝土层、干层采用射孔枪设置连通该套管的内孔、可燃冰层及干层的孔；
步骤4，开采，通过所述第一井向其中一口第二井中注入温度为1000℃的压力为20兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度为1000℃的压力为20兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时再次封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度为1000℃的压力为20兆帕的空气，如此循环3次；然后将干层中的天然气开采出来得到含水量较低的气态天然气和/或液化天然气。
实施例3
本发明的一种可燃冰的开采方法，包括以下步骤：
步骤1，钻井，在可燃冰层的顶部钻由上至下延伸的第一井，在所述可燃冰层中钻10口沿横向延伸的与所述第一井连通的第二井；
步骤2，固井，在所述第一、二井中设置套管，然后在该套管的外壁面与该第一、二井的内壁面之间灌筑混凝土形成混凝土层；
步骤3，射孔，至少在可燃冰层所对应的所述第二井内的套管的侧壁、混凝土层、干层采用射孔枪设置连通该套管的内孔、可燃冰层及干层的孔；
步骤4，开采，通过所述第一井向其中一口第二井中注入温度为2000℃的压力为30兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度为2000℃的压力为30兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时再次封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度为2000℃的压力为30兆帕的空气，如此循环2次；然后将干层中的天然气开采出来得到含水量较的气态天然气和/或液化天然气。
实施例4
本实施例与前述实施例不同之处在于，步骤1中，第二井由上至下分层布置，以提高安全性和产量，除此之外，其他均与上述实施例相同。
实施例5
本实施例与前述实施例4不同之处在于，每层设置1-10口第二井，采用适量数量的第二井以提高产量，并能防止可燃冰层垮塌，提高开采的效率，降低成本，除此之外，其他均与前述实施例4相同。
实施例6
本实施例与前述实施例4、5不同之处在于，最上层距可燃冰层的顶面的距离为可燃冰层厚度的三分之一至二分之一，不容易引起可燃冰层垮塌，有利于钻第二井，除此之外，其他均与前述实施例4、5相同。
实施例7
本实施例与前述实施例不同之处在于，还包括按照所述步骤4开采其余第二井所对应的可燃冰层的步骤，以提高产量，降低生产成本，除此之外，其他均与前述实施例相同。
实施例8
本实施例与前述实施例不同之处在于，所述第二井以所述第一井为中心呈放射状布置，可更合理地钻第二井并防止垮塌，沿第一井周向均布较佳，除此之外，其他均与前述实施例相同。
步骤4中，所注入的空气的温度在200-2000℃之间选择较佳，温度过高，易引起套管膨胀，致使漏气。
步骤4中，可以但不限于采用空气压缩机向该第二井注入空气，空气压缩机安装于移动钻井平台较佳。
步骤4中，向第二井注入空气，当满足上述要求后将干层中的天然气开采出来得到含水量较低天然气，第二井不断排出的气体会引起第二井不满足上述要求，出现这种情况时可以再次向该第二井注入空气，当再次满足上述要求后将干层中的天然气开采出来得到含水量较低天然气，如此交替进行，以充分开采该第二井所对应的可燃冰层。
混凝土可以但不限于采用水泥制成。
套管可以但不限于采用石油套管。
第一、二井的数量不是特定值，根据实际需求，还可以是其他数量。
上述第二井井口安装超高压井口装置封闭该井口。
上述循环次数不是特定值，根据实际需求，还可以是其他数量。
需要说明的是，上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何适合的方式进行组合。不同具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，彼此之间也可以通过任何适合的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再进行描述。
上面参照实施例对本发明进行了详细描述，是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明总体构思下的变化和/或修改，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可燃冰的开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，钻井，在可燃冰层的顶部钻由上至下延伸的第一井，在所述可燃冰层中钻至少一口沿横向延伸的与所述第一井连通的第二井；
步骤2，固井，在所述第一、二井中设置套管，然后在该套管的外壁面与该第一、二井的内壁面之间灌筑混凝土形成混凝土层；
步骤3，射孔，至少在可燃冰层所对应的所述第二井内的套管的侧壁、混凝土层、干层设置连通该套管的内孔、可燃冰层及干层的孔；
步骤4，开采，通过所述第一井向其中一口第二井中注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，在该第二井内压力不超过50兆帕时再次封闭该第二井井口，然后通过事先置放于该第二井中的火烧油层点火装置点火燃烧，燃烧完毕后，待该第二井内压力低于20兆帕时再注入温度大于或等于200℃的压力大于或等于10兆帕的空气，如此循环数次；然后将干层中的天然气开采出来得到含水量较低的气态天然气和/或液化天然气。
2.根据权利要求1所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，还包括按照所述步骤4开采其余第二井所对应的可燃冰层的步骤。
3.根据权利要求1所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，所述步骤1中，所述第二井由上至下分层布置。
4.根据权利要求3所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，每层设置1-10口所述第二井。
5.根据权利要求3所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，最上层距可燃冰层的顶面的距离为可燃冰层厚度的三分之一至二分之一。
6.根据权利要求1所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，所述第二井以所述第一井为中心呈放射状布置。
7.根据权利要求1所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，所述步骤4中，所注入的空气的温度为200-2000℃。
8.根据权利要求1至7任一项所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，所述步骤4中，采用安装于移动钻井平台的空气压缩机向该第二井注入空气。
9.根据权利要求1至7任一项所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，在所述第二井井口安装超高压井口装置封闭该井口。
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