[發(fā)明專利]一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層改造開采的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710001621.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN106761589B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫長(zhǎng)宇;顧金祥;陳光進(jìn);李楠;劉蓓;楊蘭英;孫振峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): E21B43/01
• 分類號(hào): E21B43/01;E21B43/22
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;沈金輝

本發(fā)明提供了一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層改造開采的方法。該方法包括：在天然氣水合物儲(chǔ)層部署生產(chǎn)井，在天然氣水合物儲(chǔ)層的上部蓋層部署注入井；向注入井中注入CO₂，當(dāng)CO₂覆蓋天然氣水合物儲(chǔ)層的上部蓋層時(shí)，停止注入CO₂；當(dāng)上部蓋層沉積物內(nèi)CO₂水合物生長(zhǎng)停止，或當(dāng)CO₂水合物平均飽和度大于30％后，采用降壓開采方式進(jìn)行開采；當(dāng)采出氣體組成中CO₂摩爾含量大于90％時(shí)，停止開采，關(guān)閉生產(chǎn)井，完成對(duì)海域天然氣水合物儲(chǔ)層的改造開采。該方法可以防止天然氣非可控逸散以及開采過程中海水對(duì)儲(chǔ)層的侵淹，降低水束縛效應(yīng)，提高產(chǎn)氣率，同時(shí)維持地層力學(xué)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)層改造開采的方法，尤其涉及一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層改造開采的方法，屬于天然氣水合物開采領(lǐng)域。

背景技術(shù)

天然氣水合物是由天然氣和水分子組成的類似冰狀的固態(tài)結(jié)晶體，天然氣主要由甲烷組成，故也稱為甲烷水合物。天然氣水合物的能量密度很高，據(jù)理論計(jì)算1立方米的飽和天然氣水合物在標(biāo)準(zhǔn)條件下可釋放出164立方米的甲烷氣體，是其它非常規(guī)氣源巖(諸如煤層氣、黑色頁(yè)巖)能量密度的10倍，為常規(guī)天然氣能量密度的2-5倍。

雖然水合物資源前景誘人，但是，由于天然氣水合物資源環(huán)境的復(fù)雜性以及開發(fā)過程中可能帶來(lái)的環(huán)境安全問題，世界范圍內(nèi)針對(duì)天然氣水合物大規(guī)模商業(yè)開發(fā)仍持謹(jǐn)慎態(tài)度。目前該領(lǐng)域研究工作仍處于機(jī)理探討、開采技術(shù)論證以及小規(guī)模試驗(yàn)開采的階段，天然氣水合物資源的安全高效利用將依賴?yán)碚撘约肮こ碳夹g(shù)的創(chuàng)新和突破。

與常規(guī)油氣資源不同，自然界中尤其是海底環(huán)境下的天然水合物儲(chǔ)層通常沒有發(fā)育成熟的上覆蓋層或封閉巖層。天然氣水合物開采過程中可能出現(xiàn)甲烷氣的大面積逸散導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)害。水合物以固態(tài)形式與沉積物顆粒相互作用維持沉積物的穩(wěn)定性，所以開采過程中水合物相態(tài)的轉(zhuǎn)變將破壞這種穩(wěn)定性，引發(fā)坍塌、滑坡、海嘯等地質(zhì)災(zāi)害。此外，多數(shù)水合物儲(chǔ)層存在滲透率低的特點(diǎn)，分解過程產(chǎn)生大量的水，會(huì)進(jìn)一步降低氣體的相對(duì)滲透率，影響采氣效率和穩(wěn)定性。水合物分解常需要一些激發(fā)措施，如降壓、注熱水、注抑制劑等，這些作業(yè)同樣受制于水合物儲(chǔ)層的低滲透性和沒有封閉的蓋層的影響。因此，為應(yīng)對(duì)可能的環(huán)境和地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)以及提高水合物開采效率，水合物開采前及開采過程中需要進(jìn)行儲(chǔ)層改造和保護(hù)作業(yè)。

雖然儲(chǔ)層改造在常規(guī)油氣以及頁(yè)巖氣開采中是一項(xiàng)常見的作業(yè)，但在水合物開采方面中還沒有明確提出這一概念。在天然氣水合物開采前后及開采過程中進(jìn)行儲(chǔ)層改造和保護(hù)的主要目標(biāo)是降低水合物開采導(dǎo)致的環(huán)境和地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)氣速度、延長(zhǎng)高效產(chǎn)氣的周期。真正意義上的天然氣水合物儲(chǔ)層改造和保護(hù)相關(guān)研究在國(guó)際上尚處于空白狀態(tài)。國(guó)際上已有的現(xiàn)場(chǎng)開采試驗(yàn)均未進(jìn)行儲(chǔ)層改造和保護(hù)作業(yè)，其結(jié)果是試開采獲得的單井產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣周期均很不理想，完全達(dá)不到商業(yè)開采的要求。

所以要實(shí)現(xiàn)水合物的商業(yè)開采，儲(chǔ)層改造和保護(hù)是必經(jīng)之路。而目前國(guó)內(nèi)外缺乏專門相關(guān)的研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層改造開采方法，該方法可以防止天然氣非可控逸散以及開采過程中海水對(duì)儲(chǔ)層的侵淹，降低水束縛效應(yīng)，提高產(chǎn)氣率，同時(shí)維持地層力學(xué)穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種海域天然氣水合物儲(chǔ)層改造開采的方法，該海域天然氣水合物儲(chǔ)層改造開采的方法包括以下步驟：

在天然氣水合物儲(chǔ)層部署生產(chǎn)井，在天然氣水合物儲(chǔ)層的上部蓋層部署注入井；

向注入井中注入CO₂，當(dāng)CO₂覆蓋天然氣水合物儲(chǔ)層的上部蓋層，且厚度達(dá)到上部蓋層內(nèi)二氧化碳水合物穩(wěn)定區(qū)厚度的50％-90％時(shí)，停止注入CO₂；