CN108661607A - 一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，包括：（1）对水合物储层进行降压作业，将储层压力降到天然气水合物相平衡压力以上1‑2MPa，开采出储层中的游离气和孔隙水；（2）对水合物储层进行破碎作业，在储层中形成多条破碎通道或破碎区域，破碎通道或破碎区域之上仍保留一定厚度的水合物‑沉积物胶结层；（3）从注入井将含水合物阻聚剂的油溶液注入到破碎通道或破碎区域中，水合物阻聚剂使水合物储层砂粒表面胶结的水合物、砂粒之间的水合物脱落并分散在油中形成水合物/油浆液；（4）从开采井将水合物/油浆液采出并进行固‑液分离。本发明原理可靠，对实现天然气水合物资源高效、安全开采具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及开采天然气水合物藏的方法，特别是涉及一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法。
背景技术
天然气水合物是在一定条件下由天然气和水分子形成的笼形晶状固体物质，广泛分布于世界各大洋边缘海域的大路坡、盆地以及陆地冻土环境。天然气水合物作为一种储量丰富的清洁能源，其巨大的开采价值已经引起了越来越多的关注。
基于实验室研究结果，研究者们提出了一系列水合物开采技术，包括降压法、热激发法、化学抑制剂法、CO2置换法等。这些方法均表现出了各自的局限性，如降压法可能会导致储层不稳定，热激发法热效率低，注化学剂法成本高、易污染，且这三种方法均存在水合物分解气在沉积层中逸散的风险。CO2置换法开采速率很低。对现有天然气水合物开采技术进行优化或开发出新型、经济的天然气水合物开采技术是目前的一个研究热点。
相对于自然界中丰富的天然气水合物资源，在油气运输领域气体水合物的生成会造成油气运输管道的堵塞，当往被水合物堵塞的油气运输管道中注入含水合物阻聚剂的油溶液后，经过一段时间，聚集的水合物会从管道壁上脱落并分散在油溶液中形成具有良好流动性的水合物/油浆液。其中水合物阻聚剂的作用是利用其亲水基团把水合物从管壁上置换下来，同时弱化水合物颗粒之间的作用力，使得水合物以颗粒形式分散在油溶液中形成浆液。与常规管道一致，水合物储层中的沉积砂粒也是亲水的，也能够采用合适溶液将储集层中天然气水合物清洗下来。针对目前天然气水合物开采技术开采速率慢、水合物分解气易逸散等问题，本发明提出一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，旨在解决目前海洋天然气水合物开采所面临的重大技术难题, 对促进实现天然气水合物资源高效、安全开采具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，该方法原理可靠，既能在水合物储层压力下保压开采，又能让大部分沉积砂粒保留在储层原位，有效保证了储层稳定性；同时，水合物以固体颗粒采出后，可对分离出的固体水合物进行直接运输，具有广阔的应用前景。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，依次包括以下步骤：
（1）对海洋天然气水合物储层进行降压作业，将储层压力降到储层温度下天然气水合物相平衡压力以上1-2MPa，开采出储层中的部分游离气和孔隙水；
（2）采用破碎装置对水合物储层进行破碎作业，在储层中形成多条破碎通道或破碎区域，破碎通道或破碎区域之上，即水合物储层顶部仍保留一定厚度的水合物-沉积物胶结层；
（3）从注入井将含水合物阻聚剂的油溶液注入到破碎通道或破碎区域中，焖井一段时间，水合物阻聚剂的存在会促使水合物储层砂粒表面胶结的水合物、砂粒之间的水合物脱落并分散在油中形成水合物/油浆液；
（4）从开采井将水合物/油浆液采出并进行固-液分离，对分离出的固态水合物直接运输。
本发明首先勘探确定天然气水合物储集丰富的海洋天然气水合物储层，然后采用破碎装置对天然气水合物丰度高的储层进行破碎作业，形成破碎通道或破碎区域以上的水合物储层顶部仍保留一定厚度的水合物-沉积物胶结层（起隔离海水和油清洗液作用）；然后将含少量水合物阻聚剂的油溶液注入到破碎通道或区域中，置换出储层中孔隙水后焖井一段时间，水合物阻聚剂的存在会促使水合物储层砂粒表面胶结的水合物、颗粒之间的水合物脱落并分散在油中形成水合物/油浆液，然后利用水合物/油浆液良好的流动性以及浆液与沉积砂粒之间的密度差异，通过控制生产速率将浆液体系采出，分离水合物/油浆液，对天然气水合物进行固体直接储运，含水合物阻聚剂油溶液可重复使用。
对水合物储层进行破碎作业时，在确保破碎区域顶部保留一定厚度的水合物-沉积物胶结层条件下，可以只形成多条破碎通道，也可以进行大面积破碎，为了提高开采效率，优选大面积破碎。
在海洋水合物储层形成破碎通道或破碎区域，是为了提高流体在储层中的渗流能力，同时提高油溶液与水合物颗粒的接触面积。
水合物储层顶部保留一定厚度的水合物-沉积物胶结层不被破碎，一是防止初期降压过程上部海水的下渗，同时也防止后期注油溶液开采水合物过程油的上浮渗出。
所述海洋天然气水合物储层破碎装置，可以是机械破碎装置，也可以是射流破碎装置。
所述含水合物阻聚剂的油溶液，可以是添加了油溶性水合物阻聚剂的油溶液，也可以是添加了水溶性水合物阻聚剂的水-油混合溶液；油溶液或水-油混合溶液所使用的油为轻质油，如煤油、柴油或其混合物。
所述水合物/油浆液采出分离后，所得油溶液可重复使用。
所述含水合物阻聚剂的油溶液注入井与水合物/油浆液开采井可以共用，也可分开打井。
所述水合物/油浆液采出过程中，可以同时往储层中注入添加了清油剂的海水溶液，该海水溶液一方面用以保持储层的压力稳定，同时清洗出储层中残留的油溶液。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明将破碎技术与溶液清洗结合起来开采海洋天然气水合物，破碎技术的应用大幅提高了流体在储层中的渗流能力，有利于溶液注入和浆液采出；
（2）溶液清洗在水合物相平衡压力以上进行，水合物脱落后颗粒仍保留在储层中，有效保证了储层的稳定性；
（3）水合物以固体状态采出和运输，消除了分解气在海底逸散的风险，并降低了气体运输成本，对促进实现天然气水合物资源高效、安全开采具有十分重要的意义。
附图说明
图1是对海洋天然气水合物储层进行破碎作业的流程示意图。
图2是注入含水合物阻聚剂的油溶液，对水合物/油浆液进行采出的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1、图2为本发明耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法流程示意图。
本发明的实施方法包括以下步骤：
（1）如图1所示，对水合物丰度高的海洋水合物藏进行降压作业，将水合物储层中的部分下覆游离气和孔隙水采出，开采压力控制在储层温度所对应水合物相平衡压力以上1-2MPa（如果水合物储层不存在下覆游离气，该步骤可以省去）；从开采井放入破碎装置对水合物储层进行破碎作业；破碎作业时，在确保破碎区域顶部保留一定厚度的水合物-沉积物胶结层条件下，可以只在储层中形成数条破碎通道，或进行大面积破碎；
（2）如图2所示，向进行了破碎作业的水合物藏中注入溶解水合物阻聚剂的油溶液将孔隙水替换出；浸泡一段时间后，天然气水合物以颗粒形式分散在油溶液中形成油包水合物浆液，然后将水合物/油浆液采出；
在海平面对水合物/油浆液进行分离处理，分离出的固体水合物直接运输，油溶液经过调制后再重复利用。
Claims (6)
1.一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，依次包括以下步骤：
（1）对海洋天然气水合物储层进行降压作业，将储层压力降到储层温度下天然气水合物相平衡压力以上1-2MPa，开采出储层中的部分游离气和孔隙水；
（2）采用破碎装置对水合物储层进行破碎作业，在储层中形成多条破碎通道或破碎区域，破碎通道或破碎区域之上，即水合物储层顶部仍保留一定厚度的水合物-沉积物胶结层；
（3）从注入井将含水合物阻聚剂的油溶液注入到破碎通道或破碎区域中，焖井一段时间，水合物阻聚剂使水合物储层砂粒表面胶结的水合物、砂粒之间的水合物脱落并分散在油中形成水合物/油浆液；
（4）从开采井将水合物/油浆液采出并进行固-液分离，对分离出的固态水合物直接运输。
2.如权利要求1所述的一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述海洋天然气水合物储层破碎装置，是机械破碎装置或射流破碎装置。
3.如权利要求1所述的一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述含水合物阻聚剂的油溶液，是添加了油溶性水合物阻聚剂的油溶液或添加了水溶性水合物阻聚剂的水-油混合溶液；油溶液或水-油混合溶液所使用的油为煤油、柴油或其混合物。
4.如权利要求1所述的一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述水合物/油浆液采出分离后，所得油溶液重复使用。
5.如权利要求1所述的一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述含水合物阻聚剂的油溶液注入井与水合物/油浆液开采井可以共用，也可分开打井。
6.如权利要求1所述的一种耦合破碎溶液冲洗开采海洋天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述水合物/油浆液采出过程中，往储层中注入添加了清油剂的海水溶液，该海水溶液一方面保持储层的压力稳定，同时清洗出储层中残留的油溶液。
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