CN112392445A - 一种水合物藏与常规油气藏联合开采系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水合物开采系统及方法，该系统包括水合物开采水平井，用于以水平井的方式开采浅层水合物赋存区；采油采气系统，用于开采常规油气藏；注水注气系统，用于给常规油藏补充能量，并为持续加热所述浅层水合物赋存区供给流体；水合物储层加热系统，包括从所述水合物开采水平井的下部水平横穿过的一段加热水平井，用于加热所述浅层水合物赋存区；气体处理系统，用于对开采自所述浅层水合物赋存区的天然气进行气液分离并收集气体；气举采油系统，通过将收集压缩后的天然气注入到井筒内，用于举升原油。本发明开采系统使水合物藏的开发和常规油气藏的联合开发互惠互利，优势互补，大大降低了开采成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种水合物藏与常规油气藏联合开采系统及方法，属于油气开采技术领域。
背景技术
天然气水合物是天然气和水在低温高压条件下形成的类冰状结晶物质，俗称可燃冰，是一种非常规的、清洁的天然气资源，其分布面广、资源量大，具有极大的开发价值，对缓解未来能源危机，优化能源结构具有重要意义。同时，天然气水合物与常规油气资源的成藏在时空上存在密切联系，在一定条件下可以共生成藏，如中国珠江口盆地白云深水区、墨西哥湾斜坡、加拿大博福特-麦肯齐盆地、中国台湾西南海域等地。针对天然气水合物的理化性质以及所在的地质条件，目前所提出的开采方法主要有注热法、抑制剂注入法、固态流化法、降压法、CO2置换开采法等，但这些方法出于成本和开发价值方面的考虑，都很难进行大规模的商业化开采。因此针对水合物藏与常规油气藏共生成藏系统，亟需寻找出一种满足基本的商业化需求的开采方式。
发明内容
针对上述突出问题，本发明提供一种水合物藏与常规油气藏联合开采系统及方法，本发明的开采系统及方法通过深部油气藏开采流体所携带的热量来加热水合物层，产出的天然气还可以作为气驱的气源注入油藏，或注入井筒举升原油，实现了油气藏和水合物藏的综合利用，优势互补，使得高效开采水合物的成本得到了大幅降低，为未来水合物藏与常规油气藏共生成藏系统商业化开采提供了较高的借鉴意义。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种水合物与常规油气藏联合开采系统，包括：
水合物开采系统，包括水合物开采水平井，用于以水平井的方式开采浅层水合物赋存区；
采油采气系统，用于开采常规油气藏；
注水注气系统，用于给常规油藏补充能量，并为持续加热所述浅层水合物赋存区供给流体；
水合物储层加热系统，包括从所述水合物开采水平井的下部水平横穿过的一段加热水平井，用于加热所述浅层水合物赋存区；
气体处理系统，用于对开采自所述浅层水合物赋存区的天然气进行气液分离并收集气体；
气举采油系统，通过将收集压缩后的天然气注入到井筒内，用于举升原油。
所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，优选地，所述水合物开采系统还包括浅层天然气生产井，所述浅层天然气生产井与所述水合物开采水平井相连通。
所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，优选地，所述气体处理系统包括联合处理站，用于对所述水合物开采水平井开采的天然气进行气液分离并收集气体。
所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，优选地，所述采油采气系统包括油气处理站、采气系统和采油系统，当深部地层储藏类别为深部气藏区时，所述采气系统与所述水合物储层加热系统连通；当深部地层储藏类别为深部油藏区时，所述采油系统与所述水合物储层加热系统、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通。
所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，优选地，所述采油采气系统包括深层天然气生产井、采油井和油气处理站，当深部地层储藏类别为所述深部气藏区时，所述深层天然气生产井与所述加热水平井相连通；当深部地层储藏类别为所述深部油藏区时，所述采油井与所述加热水平井、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通。
所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，优选地，所述注水注气系统包括抽水管线、注水注汽站和注水井，所述抽水管线的入口连接海水，所述抽水管线的出口与所述注水注汽站第一入口连接，所述注水注汽站的出口与所述注水井的入口连接，所述注水井的出口位于所述深部油藏区，用于为所述深部油藏区内的油藏提供驱动力量。
所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，优选地，所述气举采油系统包括天然气压缩机和输气管线，所述天然气压缩机的入口与所述联合处理站的出口连接，所述天然气压缩机的出口与所述注水注气站的第二入口连接，所述输气管线的两端分别与所述油气处理站和所述注水注气站的第二入口连接，用于将气体输送至所述注水注气站。
所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，优选地，所述采油井从所述深部油藏区上升至所述浅层水合物赋存区段的井筒外壁包裹有一层井筒保温层，用于减少流体上升时携带热量的损耗，所述流体为所述深部气藏区和所述深部油藏区开采的油气以及注入的海水。
本发明第二方面提供一种采用上述开采系统实现水合物与常规油气藏联合开采方法，包括如下步骤：
a当深部地层储藏类别为所述深部气藏区时，所述深层天然气生产井与所述加热水平井相连通；所述深层天然气生产井开采出的天然气通过所述加热水平井并对位于所述浅层水合物赋存区中的水合物进行加热，用于为所述水合物开采水平井提供驱动力量，进而开采出天然气水合物；
b当深部地层储藏类别为深部油藏区时，所述采油井与所述加热水平井、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通，所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通，用于将海水、压缩天然气注入所述深部油藏区或所述采油井，为油藏提供驱动能量或举升原油；所述采油井开采出的原油通过所述加热水平井并对位于所述浅层水合物赋存区中的水合物进行加热，用于为所述水合物开采水平井提供驱动力量，进而开采出天然气水合物。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明开采深部地层油气时，流体所携带的热量可以用于水合物藏的开采，持续加热水合物储层，为水合物分解提供能源，且不需要进行外部加热，极大的节约了加热成本。
2、本发明的开采方法无需对天然气水合物储层有外部流体的注入，没有增加水合物储层的压力，从而不会降低生产压差，影响水合物正常的降压分解。
3、本发明开采系统及方法在实现水合物藏开采的同时，可将开采的一部分气体压缩后注入油藏补充油层能量，有利于稠油开采；同时，可以注入到井筒内，用于举升原油，使水合物藏的开发和常规油气藏的联合开发互惠互利，优势互补，大大降低了开采成本，其设备简单、操作方便，经济性强，加速了水合物资源的商业化开采。
4、本发明开采系统及方法利用廉价且源源不断的海水，可以补充油层能量，同时注入海水可在后期开发中为持续加热水合物储层供给流体。
附图说明
图1为水合物藏与深部气藏区联合开采示意图；
图2为水合物藏与深部油藏区联合开采示意图；
图中附图标记如下：
1-海平面；2-海底泥线；3-浅层水合物赋存区；4-深部气藏区；5-深层天然气生产井；6-浅层天然气生产井；7-水合物开采水平井；8-加热水平井；9-井筒保温层；10- 联合处理站；11-深部油藏区；12-注水井；13-采油井；14-天然气压缩机；15-输气管线；16-注水注气站；17-抽水管线；18-油气处理站。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本具体实施方式涉及一种水合物与常规油气藏联合开采系统，，包括：
水合物开采系统，包括水合物开采水平井7，用于以水平井的方式降压开采浅层水合物赋存区3；
采油采气系统，用于开采常规油气藏；
注水注气系统，用于给常规油藏补充能量，并为持续加热所述浅层水合物赋存区3供给流体；
水合物储层加热系统，包括从所述水合物开采水平井7的下部水平横穿过的一段加热水平井8，用于加热所述浅层水合物赋存区3，且水合物开采水平井7与浅层水合物赋存区3接触良好；
气体处理系统，用于对开采自所述浅层水合物赋存区3的天然气进行气液分离并收集气体；
气举采油系统，通过将收集压缩后的天然气注入到井筒内，用于举升原油。
本具体实施方式中，优选地，所述水合物开采系统位于浅层水合物赋存区3，还包括浅层天然气生产井6，所述浅层天然气生产井6与所述水合物开采水平井7相连通。
本具体实施方式中，优选地，所述气体处理系统包括联合处理站10，用于对所述水合物开采水平井7开采的天然气进行气液分离并收集气体，一部分气体可外输，另一部气体回收压缩注入油藏，为油藏提供驱动能量，或注入井筒内，用于举升原油。水合物开采水平井7水平横穿浅层水合物赋存区3，并连接联合处理站10，通过降压法开采天然气水合物。
本具体实施方式中，优选地，所述采油采气系统包括油气处理站18、采气系统和采油系统，当深部地层储藏类别为深部气藏区4时，所述采气系统与所述水合物储层加热系统连通；当深部地层储藏类别为深部油藏区11时，所述采油系统与所述水合物储层加热系统、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通。
本具体实施方式中，优选地，所述采油采气系统包括深层天然气生产井5、采油井13和油气处理站18，当深部地层储藏类别为所述深部气藏区4时，所述深层天然气生产井5与所述加热水平井8相连通；当深部地层储藏类别为所述深部油藏区11 时，所述采油井13与所述加热水平井8、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通。
本具体实施方式中，优选地，所述注水注气系统包括抽水管线17、注水注汽站16和注水井12，所述抽水管线17的入口连接海水，所述抽水管线17的出口与所述注水注汽站16第一入口连接，所述注水注汽站16的出口与所述注水井12的入口连接，所述注水井12的出口位于所述深部油藏区11，用于为所述深部油藏区11内的油藏提供驱动力量。注水注汽系统的水源来自海水，气源来自天然气水合物分解的天然气和油藏自带的凝析气，与采油系统相连，根据开采情况注入相应流体给油层补充能量，注气有利于稠油开采，注入海水可在后期开发中为持续加热浅层水合物赋存区3供给流体。
本具体实施方式中，优选地，所述气举采油系统包括天然气压缩机14和输气管线15，所述天然气压缩机14的入口与所述联合处理站10的出口连接，所述天然气压缩机14的出口与所述注水注气站16的第二入口连接，所述输气管线15的两端分别与所述油气处理站18和所述注水注气站16的第二入口连接，用于将气体输送至所述注水注气站16。本发明通过气举采油系统将收集压缩后的天然气注入到井筒内，用于举升原油。
本具体实施方式中，优选地，所述采油井13从所述深部油藏区11上升至所述浅层水合物赋存区3段的井筒外壁包裹有一层井筒保温层9，用于减少流体上升时携带热量的损耗，所述流体为所述深部气藏区4和所述深部油藏区11开采的油气以及注入的海水。
本具体实施方式还涉及一种采用上述开采系统实现水合物与常规油气藏联合开采方法，包括如下步骤：
a当深部地层储藏类别为所述深部气藏区4时，所述深层天然气生产井5与所述加热水平井8相连通；所述深层天然气生产井5开采出的天然气通过所述加热水平井8并对位于所述浅层水合物赋存区3中的水合物进行加热，用于为所述水合物开采水平井7提供驱动力量，进而开采出天然气水合物；
b当深部地层储藏类别为深部油藏区11时，所述采油井13与所述加热水平井8、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通，所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通，用于将海水、压缩天然气注入所述深部油藏区11或所述采油井13，为油藏提供驱动能量或举升原油；所述采油井13开采出的原油通过所述加热水平井8 并对位于所述浅层水合物赋存区3中的水合物进行加热，用于为所述水合物开采水平井7提供驱动力量，进而开采出天然气水合物。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种水合物与常规油气藏联合开采系统，其特征在于，包括：
水合物开采系统，包括水合物开采水平井(7)，用于以水平井的方式开采浅层水合物赋存区(3)；
采油采气系统，用于开采常规油气藏；
注水注气系统，用于给常规油藏补充能量，并为持续加热所述浅层水合物赋存区(3)供给流体；
水合物储层加热系统，包括从所述水合物开采水平井(7)的下部水平横穿过的一段加热水平井(8)，用于加热所述浅层水合物赋存区(3)；
气体处理系统，用于对开采自所述浅层水合物赋存区(3)的天然气进行气液分离并收集气体；
气举采油系统，通过将收集压缩后的天然气注入到井筒内，用于举升原油。
2.根据权利要求1所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，其特征在于，所述水合物开采系统还包括浅层天然气生产井(6)，所述浅层天然气生产井(6)与所述水合物开采水平井(7)相连通。
3.根据权利要求1所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，其特征在于，所述气体处理系统包括联合处理站(10)，用于对所述水合物开采水平井(7)开采的天然气进行气液分离并收集气体。
4.根据权利要求1所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，其特征在于，所述采油采气系统包括油气处理站(18)、采气系统和采油系统，当深部地层储藏类别为深部气藏区(4)时，所述采气系统与所述水合物储层加热系统连通；当深部地层储藏类别为深部油藏区(11)时，所述采油系统与所述水合物储层加热系统、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通。
5.根据权利要求1所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，其特征在于，所述采油采气系统包括深层天然气生产井(5)、采油井(13)和油气处理站(18)，当深部地层储藏类别为所述深部气藏区(4)时，所述深层天然气生产井(5)与所述加热水平井(8)相连通；当深部地层储藏类别为所述深部油藏区(11)时，所述采油井(13)与所述加热水平井(8)、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通。
6.根据权利要求5所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，其特征在于，所述注水注气系统包括抽水管线(17)、注水注汽站(16)和注水井(12)，所述抽水管线(17)的入口连接海水，所述抽水管线(17)的出口与所述注水注汽站(16)第一入口连接，所述注水注汽站(16)的出口与所述注水井(12)的入口连接，所述注水井(12)的出口位于所述深部油藏区(11)，用于为所述深部油藏区(11)内的油藏提供驱动力量。
7.根据权利要求5所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，其特征在于，所述气举采油系统包括天然气压缩机(14)和输气管线(15)，所述天然气压缩机(14)的入口与所述联合处理站(10)的出口连接，所述天然气压缩机(14)的出口与所述注水注气站(16)的第二入口连接，所述输气管线(15)的两端分别与所述油气处理站(18)和所述注水注气站(16)的第二入口连接，用于将气体输送至所述注水注气站(16)。
8.根据权利要求4-7中任意一项所述的水合物与常规油气藏联合开采系统，其特征在于，所述采油井(13)从所述深部油藏区(11)上升至所述浅层水合物赋存区(3)段的井筒外壁包裹有一层井筒保温层(9)，用于减少流体上升时携带热量的损耗，所述流体为所述深部气藏区(4)和所述深部油藏区(11)开采的油气以及注入的海水。
9.一种采用如权利要求1-8任意一项所述开采系统实现水合物与常规油气藏联合开采方法，其特征在于，包括如下步骤：
a当深部地层储藏类别为所述深部气藏区(4)时，所述深层天然气生产井(5)与所述加热水平井(8)相连通；所述深层天然气生产井(5)开采出的天然气通过所述加热水平井(8)并对位于所述浅层水合物赋存区(3)中的水合物进行加热，用于为所述水合物开采水平井(7)提供驱动力量，进而开采出天然气水合物；
b当深部地层储藏类别为深部油藏区(11)时，所述采油井(13)与所述加热水平井(8)、所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通，所述注水注气系统以及所述气举采油系统相连通，用于将海水、压缩天然气注入所述深部油藏区(11)或所述采油井(13)，为油藏提供驱动能量或举升原油；所述采油井(13)开采出的原油通过所述加热水平井(8)并对位于所述浅层水合物赋存区(3)中的水合物进行加热，用于为所述水合物开采水平井(7)提供驱动力量，进而开采出天然气水合物。
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