[發(fā)明專利]海洋粉砂質(zhì)儲(chǔ)層天然氣水合物多分支孔有限防砂開(kāi)采方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611024784.7
• 申請(qǐng)日: 2016-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106761587B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彥龍;胡高偉;吳能友;劉昌嶺;陳強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島海洋地質(zhì)研究所
• 主分類號(hào): E21B43/01
• 分類號(hào): E21B43/01;E21B43/04
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37241
• 代理人: 萬(wàn)桂斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋天然氣水合物資源開(kāi)發(fā)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海洋粉砂質(zhì)儲(chǔ)層天然氣水合物多分支孔有限防砂開(kāi)采方法。

背景技術(shù)

天然氣水合物資源是一種潛在的能源，具有分布廣、能源密度高等特點(diǎn)，水合物資源開(kāi)采研究已成為國(guó)際熱點(diǎn)問(wèn)題。然而目前全球水合物資源開(kāi)發(fā)仍處于部分區(qū)域的試開(kāi)采階段，距離工業(yè)化開(kāi)采還有很長(zhǎng)的路要走。

我國(guó)目前已經(jīng)加快研究步伐，加快對(duì)海洋天然氣水合物資源的勘探開(kāi)發(fā)工作。根據(jù)前期國(guó)際試開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常規(guī)砂質(zhì)儲(chǔ)層而言，降壓法是最行之有效的開(kāi)采方法。但降壓開(kāi)采勢(shì)必涉及井底壓力向水合物儲(chǔ)層的擴(kuò)散過(guò)程，只有當(dāng)井底低壓傳播到水合物分解前緣位置，才能促進(jìn)該區(qū)域的水合物進(jìn)一步分解。因此從工程的角度分析，井底壓力降低幅度越大，越有利于天然氣水合物的分解產(chǎn)出；從地質(zhì)條件的角度分析，地層砂粒越粗，沉積物堆積形成的孔隙尺寸越大，越有利于壓力波的傳導(dǎo)，越有利于水合物的分解產(chǎn)出。但是，過(guò)大的生產(chǎn)壓降勢(shì)必造成井筒的坍塌、地層大量出砂等工程問(wèn)題，特別是加拿大Mallik2007～2008項(xiàng)目和日本Nankai Trough 2013項(xiàng)目經(jīng)歷均表明，出砂現(xiàn)象是制約天然氣水合物資源長(zhǎng)效開(kāi)采的關(guān)鍵因素。因此，要實(shí)現(xiàn)水合物資源的高效開(kāi)采，必須攻克地層中壓力波的高效傳遞問(wèn)題和出砂問(wèn)題帶來(lái)的困擾。

特別地，目前我國(guó)海洋天然氣水合物試采初步優(yōu)選靶區(qū)儲(chǔ)層沉積物構(gòu)成以粘土質(zhì)粉砂和粉砂質(zhì)粘土為主，儲(chǔ)層砂粒徑總體低于20μm，是典型的孔隙充填型水合物儲(chǔ)層。原位測(cè)試滲透率和水流導(dǎo)壓系數(shù)極低，因此只有當(dāng)井底壓力降低幅度較大時(shí)，才有可能加快水合物分解區(qū)的擴(kuò)展，提高產(chǎn)氣速率；但由于儲(chǔ)層綜合強(qiáng)度較低，盲目加大生產(chǎn)壓差不僅無(wú)法提高產(chǎn)能，而且可能導(dǎo)致井壁整體垮塌或地層破壞性大量出砂，造成井筒砂埋。對(duì)Nankai Trough 2013 項(xiàng)目所面臨的中粗砂水合物儲(chǔ)層尚且如此，對(duì)于我國(guó)南海試開(kāi)采所面臨的粉砂質(zhì)儲(chǔ)層，地層出砂與產(chǎn)能提高之間的矛盾會(huì)更加突出。

因此，為滿足我國(guó)粉砂質(zhì)儲(chǔ)層天然氣水合物資源的開(kāi)發(fā)，必須從地質(zhì)角度和工程角度兩方面對(duì)現(xiàn)有降壓開(kāi)采方法做完善或改造，建立新的粉砂質(zhì)儲(chǔ)層水合物開(kāi)采模式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種海洋粉砂質(zhì)儲(chǔ)層天然氣水合物多分支孔有限防砂開(kāi)采方法，通過(guò)主井眼周圍多分支孔和有限防砂、控砂技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)天然氣水合物儲(chǔ)層的有效降壓開(kāi)采，為我國(guó)南海天然氣水合物開(kāi)采提供新思路。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種海洋粉砂質(zhì)儲(chǔ)層天然氣水合物多分支孔有限防砂開(kāi)采方法，包括以下步驟：

(1)主井眼鉆開(kāi)并采用預(yù)留分支孔套管完井；

(2)鉆開(kāi)多分支孔，其均勻分布在主井眼周圍，與主井眼呈一定夾角并定向排列；

(3)在主井眼套管外圍和多分支孔中充填礫石層，進(jìn)行有限防砂；

(4)反洗井，投產(chǎn)，進(jìn)入分步降壓階段。

所述主井眼鉆開(kāi)方式與常規(guī)鉆井方式一致，具體為鉆開(kāi)水合物儲(chǔ)層上部地層后固井，在打開(kāi)水合物儲(chǔ)層時(shí)用大尺寸鉆頭鉆進(jìn)；所述主井眼穿越儲(chǔ)層，人工井底在儲(chǔ)層底界以下，留足一定的沉砂口袋。

所述主井眼完井方式具體為套管完成，所述套管上根據(jù)優(yōu)化結(jié)果有一定的預(yù)留孔，每一個(gè)預(yù)留孔即為多分支孔的開(kāi)口，儲(chǔ)層底界以下套管與地層之間用水泥固井，儲(chǔ)層段不注水泥。

為防止底水或下部地層流體進(jìn)入井筒，以及降壓開(kāi)采過(guò)程中可能導(dǎo)致的下部異常壓力進(jìn)入井筒，所述主井眼套管底部設(shè)置為盲孔。

所述多分支孔利用柔性管技術(shù)或其他小井眼徑向井技術(shù)鉆開(kāi)，鉆開(kāi)多分支孔后，利用大排量進(jìn)行管外礫石充填。

所述礫石層為石英砂或人工陶粒、核桃殼等，擋砂精度設(shè)計(jì)按照有限防砂、防排結(jié)合的基本思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。

多分支孔有限防砂所充填的礫石層尺寸比常規(guī)礫石尺寸設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)(如Saucier法、 Smith法、Deprister法等)結(jié)果粗1～2級(jí)，在保證充填壓力小于地層破裂壓力條件下，盡量提高充填密實(shí)程度。所述主井眼管外充填的評(píng)價(jià)指標(biāo)有充填厚度、充填密實(shí)程度、砂礫比；多分支孔有限防砂充填層的評(píng)價(jià)指標(biāo)有充填密實(shí)程度、砂礫比、充填強(qiáng)度等。

可通過(guò)數(shù)值模擬方法確定適合于特定水合物儲(chǔ)層的最佳分支孔幾何參數(shù)組合，其中分支孔幾何參數(shù)包括分支孔相位角、分支孔傾角、分支孔密度、分支孔孔徑和分支孔水平位移等。

所述分支孔相位角類比于常規(guī)油氣井射孔完井中的射孔相位角，具體是指相鄰兩個(gè)分支孔軸線在平面上的投影線之間的夾角。