CN111155973B

CN111155973B - 一种底水水合物藏射孔方式优选的方法

Info

Publication number: CN111155973B
Application number: CN202010182075.1A
Authority: CN
Inventors: 李淑霞; 郑如意; 李爽; 李清平; 郝永卯
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2040-03-16
Also published as: CN111155973A

Abstract

本发明涉及一种底水水合物藏射孔方式优选的方法。底水水合物藏分为水合物层和水层，水合物层位于水层的上方，确定底水水合物藏的水合物层的厚度、水层的厚度，沿着底水水合物藏纵向进行射孔，射孔的起点和终点之间的长短为射孔段长度；分别选取射孔段长度、射孔方式的起点、射孔方式的终点、绝对渗透率、水层厚度为研究因素，研究对底水水合物藏产能影响，得到优选的射孔方式。相比于现有的射孔方式，能够达到更优的开采效果。

Description

一种底水水合物藏射孔方式优选的方法

技术领域

本发明属于天然气水合物藏开采的技术领域，具体涉及一种底水水合物藏射孔方式优选的方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

天然气水合物是由水分子和气体分子在高压、低温的条件下形成的笼型晶体冰状物，相比于其他化石能源，天然气水合物具有储量丰富、分布广泛、能量密度高等特点，被公认为最有前途的新型高效清洁能源之一，具有巨大的开采潜力。

底水油藏与底水水合物藏储层结构相似，都具有可流动性底水层。对于底水油藏，开采过程主要受到生产压差、底水能量以及重力等因素的共同作用，射孔时必须具有一定的避射厚度。对于底水水合物藏，由于水合物分解是一个吸热过程，除了水合物的分解驱动力，水合物藏热焓大小也是一个重要影响因素，相对于水合物层，底水层具有更高的温度(地温梯度的存在)、更大的有效渗透率(不存在水合物)，所以射开底水层具有一定的优势。现有的底水水合物的开采研究中，没有这么针对射孔方式进行优选的研究报道。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种底水水合物藏射孔方式优选的方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种底水水合物藏射孔方式优选的方法，具体步骤为：

底水水合物藏分为水合物层和水层，水合物层位于水层的上方，确定底水水合物藏的水合物层的厚度、水层的厚度，沿着底水水合物藏纵向进行射孔，射孔的起点和终点之间的长短为射孔段长度；

分别选取射孔段长度、射孔层位的起点、射孔层位的终点、绝对渗透率、水层厚度为研究因素，研究对底水水合物藏产能影响，得到优选的射孔方式。

在本发明的一些实施方式中，射孔位置的起点相同，取不同的射孔段长度进行模拟生产，并将累产气情况进行对比分析，从而研究射孔段长度对底水水合物藏产能的影响。

在本发明的一些实施方式中，在底水水合物藏的总厚度为10m，水合物层的厚度为8m，水层的厚度为2m的条件下，射孔段长度分别选择6m、7m、8m、9m、10m。

在本发明的一些实施方式中，射孔段长度取相同值，选取不同的射孔位置(射孔的起点和终点)，并将累产气及累产水情况进行对比，从而研究不同射孔位置对底水水合物藏产能的影响。

在本发明的一些实施方式中，在射孔段长度为6m的条件下，射孔位置的起点位于水合物层，射孔位置的终点位于水合物层的下部和水层的范围内。

在本发明的一些实施方式中，选取绝对渗透率为研究因素，研究对底水水合物藏产能影响，得到优选的射孔方式。

在本发明的一些实施方式中，射孔段长度相同的条件下，选取不同的绝对渗透率，选取不同的射孔位置，并将累产气及累产水情况进行对比，从而研究不同绝对渗透率对底水水合物藏产能影响规律。

在本发明的一些实施方式中，选择两种天然气水合物藏的绝对渗透率为研究因素，分别为10-20×10^-3μm²和740-780×10^-3μm²。

在本发明的一些实施方式中，射孔段长度相同的条件下，选取不同厚度的水体，选取不同的射孔位置，并将累产气情况进行对比，从而研究水体大小对底水水合物藏产能影响规律。

在本发明的一些实施方式中，射孔段长度选择6m，水体厚度分别选择2m、4m、6m。

发明人发现水合物藏的开采效果主要由压降传播和盖层传热两方面决定的。

本发明中主要以射孔段长度、射孔层位的起点、射孔层位的终点、绝对渗透率、水层厚度为研究的因素，研究射孔方式对开采效果的影响。

本发明的有益效果：

本发明的底水水合物藏的射孔方式的确定方法综合了射孔段长度、射孔层位的起点、射孔层位的终点、绝对渗透率、水层厚度，可以得到根据不同底水水合物藏条件下的最佳射孔方式，达到最佳的开采效果。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1的底水水合物藏模型剖面图；

图2为实施例1的不同射孔段长度下底水水合物藏的累产气情况；

图3为实施例1的射孔段长度为6m时不同射孔位置下底水水合物藏的累产气情况；

图4为实施例1的射孔段长度为6m时不同射孔位置下底水水合物藏的累产水情况；

图5为实施例1的底水水合物藏绝对渗透率为16×10^-3μm²时不同射孔位置下的累产气情况；

图6为实施例1的底水水合物藏绝对渗透率为760×10^-3μm²时不同射孔位置下的累产气情况；

图7为实施例1的具有不同水体大小的底水水合物藏在不同射孔位置下的累产气情况。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

射开层位1-6，表示射孔位置的纵向起点为第一层，终点为第六层，射孔段长度为6m。

下面结合实施例对本发明进一步说明

设计长240m、宽240m、厚10m的底水水合物藏，进行中心一口井降压生产，利用模型的对称性，取模型的四分之一进行模拟，即120m×120m×10m，其中上部8m为水合物层，下部2m为水层。

(1)首先是不同射孔段长度对底水水合物藏开采的影响。受到地质、工程等因素的限制，某些情况下只能射开部分储层。为了研究井的射孔段长度对底水水合物藏产能的影响，将射孔段长度分别取6m(射开层位1～6)、7m(射开层位1～7)、8m(射开层位1～8)、9m(射开层位1～9)和10m(射开层位1～10)时的累产气进行对比，如图2所示。可以看出，随着射孔段长度的增大，累产气达到最大值所需要的时间越短，平均产气速率越快，当射开底水层时，平均产气速率显著增大，这是因为射孔段长度越大，水合物分解表面积越大，水和气的产出阻力越小，当射开底水层时，由于底水层有效渗透率大，压降传播范围更广，所以产气速率明显升高；然而对比曲线1～10和1～9可以看出，射开更多的底水层并不会对产气速率有明显的帮助。

(2)不同射孔位置对底水水合物藏产能的影响。为了研究不同射孔位置对底水水合物藏产能的影响，以下方案中射孔段长度取相同值，都为6m，分别射开储层的1～6、2～7、3～8、4～9、5～10(相应层位如图1所示)，对累产气及累产水情况进行对比。不同射孔位置下底水水合物藏累产气情况如图3所示，可以看出产气情况最佳的为射开底水层(4～9和5～10)，射开层位靠近水合物层上部边界的次之(1～6)，射开层位位于水合物藏中部的产气情况最差(2～7和3～8)。出现这种情况的原因是，一方面，底水层不含水合物，有效渗透率较高，射开底水层有利于压降的传播，增大水合物分解表面积，进而加快水合物分解速率；另一方面，水合物分解吸收大量的热量，造成上覆盖层附近形成逆地温梯度，在温度梯度的作用下热量由盖层传至水合物层，促进水合物进一步分解。所以当射孔位于水合物层中部时(2～7和3～8)，盖层传热以及降压的效果有限，产气速率最低。对比射开层位为4～9、5～10和1～6的累产气情况(图3所示)可以看出，在模型现有的参数条件下，压降的作用比盖层传热的作用更强。对比射开层位为4～9和5～10的累产气情况(图3所示)可以看出，当射孔段长度相同时，射开更多的底水层并不会对产气有明显的帮助，相反，由图4可以看出，射孔层位为5～10时的累产水明显高于射开层位为4～9的累产水，产水量的升高会导致开采成本的上升。

综上所述，底水水合物藏的开采情况主要由压降传播和盖层传热两方面决定，因此射开水合物层顶部和底水层对于水合物的分解具有很大的促进作用，但为了抑制产水量的增长，底水层只需射开上半部分，射开过多的底水层不仅不会对产气有太多的帮助，还会造成过多底水的产出，增加开采成本。

在射孔段长度一定的情况下，射开层位的起点为水合物层的中点，射开层位的终点为水层的一半位置处，为最优的选择。

(3)绝对渗透率对底水水合物藏产能的影响。选取两组不同的绝对渗透率，即k＝16×10^-3μm²(此时φ＝0.15)和k＝760×10^-3μm²(此时φ＝0.3)，进行不同绝对渗透率对底水水合物藏产能影响规律的研究，模型的其他参数与基础模型中相同。相应的累产气情况如图5和6所示。由图5可以看出，当绝对渗透率为16×10^-3μm²时，未射开底水层的三种情况(1～6、2～7和3～8)中累产气曲线基本重合，明显低于射开底水层的情况(4～9和5～10)，这说明当储层的绝对渗透率较低时，射开底水层对于底水水合物藏的产能有明显的提高，这是因为水合物层的有效渗透率更低，只射开水合物层时压降传播效率很低；但只需要射开底水层的上半部分，射开更多的底水层对于产气没有更大的帮助。由图6可以看出，当绝对渗透率为760×10^-3μm²时，是否射开底水层对底水水合物藏的产能影响不大，整体上看，累产气随着射孔位置的下移而减少。这是因为储层的绝对渗透率较大时，压降传播效率较高，此时水合物藏的产能不再受压降传播速率限制，控制因素变成了盖层传热，距离盖层越远，从盖层得到的热量越少，产气速率越低，而累产气也越低的原因是射孔位置越靠近水层，产出水量越高，最终滞留在孔隙中的气体也越多，所以累产气越低。

(4)基础模型中水体厚度为2m，为了研究水体大小对底水水合物藏产能的影响，选取厚度分别为4m和6m的水体进行研究，模型其他参数与基础模型相同。根据模拟结果，当水体厚度分别为4m和6m时，得到的不同射孔位置对于产气的影响规律与图3相同，为了方便对比，将具有不同厚度底水水合物藏的累产气情况绘制到一幅图中，如图7所示，w6、w4、w2分别代表水体厚度为6m、4m、2m。由图7可以看出，当水体大小相同时，射开层位越接近水体则产气速率越大；当射开层位相同时，水体越大则产气速率越小，这是因为水体越大，底水层能量供应越充足，压降传播效果越差，水合物分解速率降低。

综上所述，通过选优的方法，射孔段长度6m，得到射孔位置的起点为第4层，终点为第9层，能够得到更优的开采效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种底水水合物藏射孔方法，其特征在于：具体步骤为：

分别选取射孔段长度、射孔层位的起点、射孔层位的终点、绝对渗透率、水层厚度为研究因素，研究对底水水合物藏产能影响，得到优选的射孔方式；

射孔位置的起点位于水合物层，射孔位置的终点位于水层的范围内。

2.根据权利要求1所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：射孔位置的起点相同，取不同的射孔段长度进行模拟生产，并将累产气情况进行对比分析，从而研究射孔段长度对底水水合物藏产能的影响。

3.根据权利要求2所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：在底水水合物藏的厚度为10m，水合物层的厚度为8m，水层的厚度为2m的条件下，射孔段长度分别选择6m、7m、8m、9m、10m。

4.根据权利要求1所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：射孔段长度取相同值，选取不同的射孔位置，并将累产气及累产水情况进行对比，从而研究不同射孔位置对底水水合物藏产能的影响。

5.根据权利要求4所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：在射孔段长度为6m的条件下，射孔位置的起点位于水合物层，射孔位置的终点位于水层的范围内。

6.根据权利要求1所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：射孔段长度相同的条件下，选取不同的绝对渗透率，选取不同的射孔位置，并将累产气及累产水情况进行对比，从而研究不同绝对渗透率对底水水合物藏产能影响规律。

7.根据权利要求6所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：选择的绝对渗透率为10-20×10^-3μm²。

8.根据权利要求6所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：选择的绝对渗透率为740-780×10^-3μm²。

9.根据权利要求1所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：射孔段长度相同的条件下，选取不同厚度的水体，选取不同的射孔位置，并将累产气情况进行对比，从而研究水体大小对底水水合物藏产能影响规律。

10.根据权利要求9所述的底水水合物藏射孔方法，其特征在于：射孔段长度选择6m，水体厚度分别选择2m、4m、6m。