发明内容
本发明的目的是提供一种天然气水合物降压开采井及天然气水合物降压开采方法,以缓解天然气水合物的降压法开采中所存在的出砂与防砂问题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
本发明提供一种天然气水合物降压开采井,包括:
采气井,其具有从井口往下依次连接的采气垂直段、第一采气造斜段和第一采气水平段;
第一排水井,其具有从井口往下依次连接的第一排水垂直段、第一排水上造斜段、第一排水上水平段、第一排水下造斜段和第一排水下水平段,所述第一排水上水平段通过所述第一排水上造斜段连接于所述第一排水垂直段,所述第一排水下水平段通过所述第一排水下造斜段连接于所述第一排水垂直段,并且,所述第一排水上水平段和第一排水下水平段均指向所述采气井延伸,所述第一采气水平段指向所述第一排水井延伸;
所述第一排水上水平段位于所述第一采气水平段的上方,所述第一排水下水平段位于所述第一采气水平段的下方。
在优选的实施方式中,所述第一排水上水平段的轴线、所述第一排水下水平段的轴线与所述第一采气水平段的轴线,均位于同一平面。
在优选的实施方式中,所述第一排水上水平段的轴线与所述第一排水下水平段的轴线,关于所述第一采气水平段的轴线对称。
在优选的实施方式中,所述天然气水合物降压开采井包括第二排水井,所述第二排水井具有从井口往下依次连接的第二排水垂直段、第二排水上造斜段、第二排水上水平段、第二排水下造斜段和第二排水下水平段,所述第二排水垂直段与所述第一排水垂直段分别位于所述采气垂直段的两侧;所述第二排水上水平段通过所述第二排水上造斜段连接于所述第二排水垂直段,所述第二排水下水平段通过所述第二排水下造斜段连接于所述第二排水垂直段,并且,所述第二排水上水平段和第二排水下水平段均指向所述采气井延伸;所述采气井具有第二采气造斜段和第二采气水平段,所述第一采气造斜段和所述第一采气水平段所组成的井段、与所述第二采气造斜段和所述第二采气水平段所组成的井段,分别位于所述采气垂直段的两侧,所述第二采气水平段指向所述第二排水井延伸。
在优选的实施方式中,所述第一排水上水平段的轴线、所述第一排水下水平段的轴线、所述第一采气水平段的轴线、所述第二排水上水平段的轴线、所述第二排水下水平段的轴线、所述第二采气水平段的轴线,均位于同一平面。
在优选的实施方式中,所述第一排水井与所述第二排水井,关于所述采气垂直段的轴线对称;所述第一采气水平段与所述第二采气水平段,关于所述采气垂直段的轴线对称。
在优选的实施方式中,所述采气井的井身结构包括采气表层套管和采气技术套管,所述采气表层套管设置于所述采气垂直段,所述采气技术套管设置于所述第一采气造斜段、所述第一采气水平段、所述第二采气造斜段和所述第二采气水平段;所述第一排水井的井身结构包括第一排水表层套管和第一排水技术套管,所述第一排水表层套管设置于所述第一排水垂直段,所述第一排水技术套管设置于所述第一排水上造斜段、所述第一排水上水平段、所述第一排水下造斜段和所述第一排水下水平段;所述第二排水井的井身结构包括第二排水表层套管和第二排水技术套管,所述第二排水表层套管设置于所述第二排水垂直段,所述第二排水技术套管设置于所述第二排水上造斜段、所述第二排水上水平段、所述第二排水下造斜段和所述第二排水下水平段。
在优选的实施方式中,所述采气井中设有采气油管和采气连续管,所述采气油管设置于所述采气垂直段、所述第一采气造斜段和所述第二采气造斜段,所述采气连续管设置于所述第一采气水平段和所述第二采气水平段;所述第一排水井中设有第一排水油管和第一排水连续管,所述第一排水油管设置于所述第一排水垂直段、所述第一排水上造斜段和所述第一排水下造斜段,所述第一排水连续管设置于所述第一排水上水平段和所述第一排水下水平段;所述第二排水井中设有第二排水油管和第二排水连续管,所述第二排水油管设置于所述第二排水垂直段、所述第二排水上造斜段和所述第二排水下造斜段,所述第二排水连续管设置于所述第二排水上水平段和所述第二排水下水平段。
在优选的实施方式中,所述采气油管、所述采气连续管、所述第一排水油管、所述第一排水连续管、所述第二排水油管和所述第二排水连续管的内外壁均设有隔热层。
在优选的实施方式中,所述采气连续管底端的外壁开有采气孔眼,所述采气连续管的外壁与所述采气技术套管之间形成采气环空,所述采气孔眼的面积为所述采气环空截面积的2/3;所述第一排水连续管底端的外壁开有第一排水孔眼,所述第一排水连续管的外壁与所述第一排水技术套管之间形成第一排水环空,所述第一排水孔眼的面积为所述第一排水环空截面积的2/3;所述第二排水连续管底端的外壁开有第二排水孔眼,所述第二排水连续管的外壁与所述第二排水技术套管之间形成第二排水环空,所述第二排水孔眼的面积为所述第二排水环空截面积的2/3。
本发明提供一种天然气水合物降压开采方法,采用上述的天然气水合物降压开采井,所述降压开采方法包括:开采步骤;所述开采步骤包括:
步骤S11,所述第一排水井中下入电潜泵;
步骤S12,通过所述电潜泵使所述第一排水井排水,所述采气井采气。
在优选的实施方式中,所述降压开采方法包括设于所述开采步骤之前的压裂步骤;所述压裂步骤包括:步骤S21,通过所述第一排水井注压裂液进行压裂。
本发明的特点及优点是:
该天然气水合物降压开采井中,第一排水井的第一排水上水平段和第一排水下水平段,均指向采气井延伸,采气井的第一采气水平段指向第一排水井延伸,并且第一排水上水平段和第一排水下水平段分别位于第一采气水平段的上下两侧,通过第一排水井排水,实现地层压力降,促使天然气水合物以较快地速度分解;第一排水井进行排水,采气井进行采气,排水和采气实现分工,减少了一个井既排水又采气的情况,从而有效缓解出砂与防砂问题;同时,提高了排水采气效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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,本领域普通技术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。
实施例一
本发明提供了一种天然气水合物降压开采井,如图1所示,该降压开采井包括:采气井10和第一排水井20;采气井10具有从井口往下依次连接的采气垂直段11、第一采气造斜段12和第一采气水平段13;第一排水井20具有从井口往下依次连接的第一排水垂直段21、第一排水上造斜段22、第一排水上水平段23、第一排水下造斜段24和第一排水下水平段25,第一排水上水平段23通过第一排水上造斜段22连接于第一排水垂直段21,第一排水下水平段25通过第一排水下造斜段24连接于第一排水垂直段21,并且,第一排水上水平段23和第一排水下水平段25均指向采气井10延伸,第一采气水平段13指向第一排水井20延伸;第一排水上水平段23位于第一采气水平段13的上方,第一排水下水平段25位于第一采气水平段13的下方。
该天然气水合物降压开采井中,第一排水井20的第一排水上水平段23和第一排水下水平段25,均指向采气井10延伸,采气井10的第一采气水平段13指向第一排水井20延伸,并且第一排水上水平段23和第一排水下水平段25分别位于第一采气水平段13的上下两侧,通过第一排水井20排水,实现地层压力降,促使天然气水合物以较快地速度分解;第一排水井20进行排水,采气井10进行采气,排水和采气实现分工,减少了一个井既排水又采气的情况,从而有效缓解出砂与防砂问题;同时,提高了排水采气效率。
该天然气水合物降压开采井打完井后,在开采步骤前可以实施压裂步骤,通过第一排水井20注入压裂液,第一排水上造斜段22、第一排水上水平段23、第一排水下造斜段24和第一排水下水平段25形成压裂区域,采气井10的第一采气水平段13延伸至该压裂区域内,有利于提高开采效率。
进一步地,第一排水上水平段23的轴线、第一排水下水平段25的轴线与第一采气水平段13的轴线,均位于同一平面,可以对第一采气水平段13的附近区域以较高的效率进行排气,较好地实现采气与排水分工进行,减少出砂防砂问题,提高排水采气效率。
优选地,第一排水上水平段23的轴线与第一排水下水平段25的轴线,关于第一采气水平段13的轴线对称,可以实现较高的排水采气效率。
在本发明的一实施方式中,该天然气水合物降压开采井包括第二排水井30,如图1所示,第二排水井30具有从井口往下依次连接的第二排水垂直段31、第二排水上造斜段32、第二排水上水平段33、第二排水下造斜段34和第二排水下水平段35,第二排水垂直段31与第一排水垂直段21分别位于采气垂直段11的两侧;第二排水上水平段33通过第二排水上造斜段32连接于第二排水垂直段31,第二排水下水平段35通过第二排水下造斜段34连接于第二排水垂直段31,并且,第二排水上水平段33和第二排水下水平段35均指向采气井10延伸;采气井10具有第二采气造斜段14和第二采气水平段15,第一采气造斜段12和第一采气水平段13所组成的井段、与第二采气造斜段14和第二采气水平段15所组成的井段,分别位于采气垂直段11的两侧,第二采气水平段15指向第二排水井30延伸。
第二排水井30的第二排水上水平段33和第二排水下水平段35,均指向采气井10延伸,采气井10的第二采气水平段15指向第二排水井30延伸,并且第二排水上水平段33和第二排水下水平段35分别位于第二采气水平段15的上下两侧,通过第二排水井30排水,实现地层压力降,促使天然气水合物以较快地速度分解;第二排水井30进行排水,采气井10进行采气,排水和采气实现分工,减少了一个井既排水又采气的情况,从而有效缓解出砂与防砂问题。第一排水井20、第二排水井30与采气井10相协作,提高了排水采气效率,并且减少了出砂防砂问题。
该天然气水合物降压开采井打完井后,在开采步骤前可以实施压裂步骤,钻出采气井10,并在相邻两侧再钻出第一排水井20和第二排水井30,第一排水井20和第二排水井30可以同时进行压裂。第一排水井20和第二排水井30中下入电潜泵,通过排水降低地层压力,让天然气水合物分解,第一排水井20和第二排水井30井口可以根据产气量大小,选择安装气液分离装置,实现高效利用压降和开采。
进一步地,第一排水上水平段23的轴线、第一排水下水平段25的轴线、第一采气水平段13的轴线、第二排水上水平段33的轴线、第二排水下水平段35的轴线、第二采气水平段15的轴线,均位于同一平面,可以对第一采气水平段13和第二采气水平段15的附近区域以较高的效率进行排气,较好地实现采气与排水分工进行,减少出砂防砂问题,提高排水采气效率。
优选地,第一排水井20与第二排水井30,关于采气垂直段11的轴线对称;第一采气水平段13与第二采气水平段15,关于采气垂直段11的轴线对称,可以实现较高的排水采气效率。
如图2所示,采气井10的井身结构包括采气表层套管41和采气技术套管42,采气表层套管41设置于采气垂直段11,采气技术套管42设置于第一采气造斜段12、第一采气水平段13、第二采气造斜段14和第二采气水平段15。
具体地,采气垂直段11上固定有采气表层套管41和采气技术套管42,采气表层套管41套设于采气技术套管42的外侧;第一采气造斜段12、第一采气水平段13、第二采气造斜段14和第二采气水平段15均固定有采气技术套管42,第一采气水平段13的末端的采气技术套管42通过封隔器72进行封隔,第二采气水平段15的末端的采气技术套管42通过封隔器72进行封隔。优选地,第一采气造斜段12、第一采气水平段13、第二采气造斜段14和第二采气水平段15的采气技术套管42均采用耐高温技术套管。
优选地,采气表层套管41通过水泥浆层固定在采气垂直段11;采气技术套管42通过水泥浆层进行固定。
如图3所示,第一排水井20的井身结构包括第一排水表层套管51和第一排水技术套管52,第一排水表层套管51设置于第一排水垂直段21,第一排水技术套管52设置于第一排水上造斜段22、第一排水上水平段23、第一排水下造斜段24和第一排水下水平段25。
具体地,第一排水垂直段21上固定有第一排水表层套管51和第一排水技术套管52,第一排水表层套管51套设于第一排水技术套管52的外侧;第一排水上造斜段22、第一排水上水平段23、第一排水下造斜段24和第一排水下水平段25均固定有第一排水技术套管52,第一排水上水平段23的末端的第一排水技术套管52通过封隔器72进行封隔,第一排水下水平段25的末端的第一排水技术套管52通过封隔器72进行封隔。优选地,第一排水上造斜段22、第一排水上水平段23、第一排水下造斜段24和第一排水下水平段25的第一排水技术套管52均采用耐高温技术套管。
优选地,第一排水表层套管51通过水泥浆层固定在第一排水垂直段21;第一排水技术套管52通过水泥浆层进行固定。
如图4所示,第二排水井30的井身结构包括第二排水表层套管61和第二排水技术套管62,第二排水表层套管61设置于第二排水垂直段31,第二排水技术套管62设置于第二排水上造斜段32、第二排水上水平段33、第二排水下造斜段34和第二排水下水平段35。
具体地,第二排水垂直段31上固定有第二排水表层套管61和第二排水技术套管62,第二排水表层套管61套设于第二排水技术套管62的外侧;第二排水上造斜段32、第二排水上水平段33、第二排水下造斜段34和第二排水下水平段35均固定有第二排水技术套管62,第二排水上水平段33的末端的第二排水技术套管62通过封隔器72进行封隔,第二排水下水平段35的末端的第二排水技术套管62通过封隔器72进行封隔。优选地,第二排水上造斜段32、第二排水上水平段33、第二排水下造斜段34和第二排水下水平段35的第二排水技术套管62均采用耐高温技术套管。
优选地,第二排水表层套管61通过水泥浆层固定在第二排水垂直段31;第二排水技术套管62通过水泥浆层进行固定。
如图2所示,采气井10中设有采气油管43和采气连续管44,采气油管43与采气连续管44相连通,采气油管43设置于采气垂直段11、第一采气造斜段12和第二采气造斜段14,采气连续管44设置于第一采气水平段13和第二采气水平段15。
采气油管43和采气连续管44的外壁,与采气技术套管42之间形成环空。第一采气水平段13与第一采气水平段13分别采用采气连续管44,采气连续管44内液柱以较快速度流动,采气连续管44内液柱与环空液柱之间存在静压差,有利于降低地面工作压力,费用低,压裂简单,避免诱发事故,提高天然气水合物的开发效率。采气连续管44分别通过扶正器固定于第一采气水平段13与第一采气水平段13的内腔,扶正器有利于使采气连续管44达到较好的居中效果。
如图3所示,第一排水井20中设有第一排水油管53和第一排水连续管54,第一排水油管53与第一排水连续管54相连通,第一排水油管53设置于第一排水垂直段21、第一排水上造斜段22和第一排水下造斜段24,第一排水连续管54设置于第一排水上水平段23和第一排水下水平段25。
第一排水油管53和第一排水连续管54的外壁,与第一排水技术套管52之间形成环空。第一排水上水平段23与第一排水下水平段25分别采用第一排水连续管54,第一排水连续管54内液柱以较快速度流动,第一排水连续管54内液柱与环空液柱之间存在静压差,有利于降低地面工作压力,费用低,压裂简单,避免诱发事故,提高天然气水合物的开发效率。第一排水连续管54分别通过扶正器固定于第一排水上水平段23与第一排水下水平段25的内腔,扶正器有利于使第一排水连续管54达到较好的居中效果。
如图4所示,第二排水井30中设有第二排水油管63和第二排水连续管64,第二排水油管63与第二排水连续管64相连通,第二排水油管63设置于第二排水垂直段31、第二排水上造斜段32和第二排水下造斜段34,第二排水连续管64设置于第二排水上水平段33和第二排水下水平段35。
第二排水油管63和第二排水连续管64的外壁,与第二排水技术套管62之间形成环空。第二排水上水平段33与第二排水下水平段35分别采用第二排水连续管64,第二排水连续管64内液柱以较快速度流动,第二排水连续管64内液柱与环空液柱之间存在静压差,有利于降低地面工作压力,费用低,压裂简单,避免诱发事故,提高天然气水合物的开发效率。第二排水连续管64分别通过扶正器固定于第二排水上水平段33与第二排水下水平段35的内腔,扶正器有利于使第二排水连续管64达到较好的居中效果。
进一步地,采气油管43、采气连续管44、第一排水油管53、第一排水连续管54、第二排水油管63和第二排水连续管64的内外壁均设有隔热层71。优选地,该隔热层71可以采用涂抹的方式设置。
如图2所示,采气连续管44的外壁靠近封隔器72的一端开有采气孔眼441。采气连续管44的外壁,与采气技术套管42之间形成采气环空45,采气孔眼441的面积为采气环空45截面积的2/3。采气孔眼441的面积为采气孔眼441的横截面的面积;在具有多个采气孔眼441的情况,则为多个采气孔眼441的面积之和为采气环空45截面积的2/3。
如图3所示,第一排水连续管54的外壁靠近封隔器72的一端开有第一排水孔眼541。第一排水连续管54的外壁,与第一排水技术套管52之间形成第一排水环空55,第一排水孔眼541的面积为第一排水环空55截面积的2/3。第一排水孔眼541的面积为第一排水孔眼541的横截面的面积;在具有多个第一排水孔眼541的情况,则为多个第一排水孔眼541的面积之和为第一排水环空55截面积的2/3。
如图4所示,第二排水连续管64的外壁靠近封隔器72的一端开有第二排水孔眼641。第二排水连续管64的外壁,与第二排水技术套管62之间形成第二排水环空65,第二排水孔眼641的面积为第二排水环空65截面积的2/3。第二排水孔眼641的面积为第二排水孔眼641的横截面的面积;在具有多个第二排水孔眼641的情况,则为多个第二排水孔眼641的面积之和为第二排水环空65截面积的2/3。
在本发明的一实施方式中,采气井10的排量大于第一排水井20的排量,且大于第二排水井30的排量。
实施例二
本发明提供了一种天然气水合物降压开采方法,采用上述的天然气水合物降压开采井,如图5所示,该降压开采方法包括:开采步骤;开采步骤包括:步骤S11,第一排水井20中下入电潜泵;步骤S12,通过电潜泵使第一排水井20排水,采气井10采气。
该天然气水合物降压开采井中,第一排水井20的第一排水上水平段23和第一排水下水平段25,均指向采气井10延伸,采气井10的第一采气水平段13指向第一排水井20延伸,并且第一排水上水平段23和第一排水下水平段25分别位于第一采气水平段13的上下两侧,通过第一排水井20排水,实现地层压力降,促使天然气水合物以较快地速度分解;第一排水井20进行排水,采气井10进行采气,排水和采气实现分工,减少了一个井既排水又采气的情况,从而有效缓解出砂与防砂问题;同时,提高了排水采气效率。
进一步地,该降压开采方法包括设于开采步骤之前的压裂步骤;压裂步骤包括:步骤S21,通过第一排水井20注压裂液进行压裂。
通过第一排水井20注入压裂液,第一排水上造斜段22、第一排水上水平段23、第一排水下造斜段24和第一排水下水平段25形成压裂区域,采气井10的第一采气水平段13延伸至该压裂区域内,有利于提高开采效率。
在天然气水合物降压开采井具有采气井10、第一排水井20和第二排水井30的情况下,第二排水井30的作业实施方法与第一排水井20的作业实施方法可以相同,第一排水井20和第二排水井30各自的造斜段和水平段,形成压裂区域,第一排水井20和第二排水井30各自的水平段均朝向采气井10,分别第一排水井20和第二排水井30进行压裂,减小了无效压裂区域范围,增大了采气井10的有效联通区域,提高了排水采气效率。第一排水井20和第二排水井30可以同时进行压裂,然后同时进行排采。
以上所述仅为本发明的几个实施例,本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。