[發明專利]利用底層產氣清除水合物井中出砂出水的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710095548.2
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106869871B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 王志遠;張劍波;孫寶江;趙陽;潘少偉;付瑋琪
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/12;E21B43/02;E21B47/06;E21B47/07;E21B34/04
• 代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635
• 代理人: 潘珺

本發明涉及一種利用底層產氣清除水合物井中出砂出水的裝置。利用底層產氣清除水合物井中出砂出水的裝置包括：數據監測傳輸系統、數據分析處理系統和自動反應調節系統；數據監測傳輸系統實時監測傳輸井下和井口的溫度、壓力及流量數據；數據分析處理系統計算攜帶井底出砂出水所需的氣體流量及抑制水合物在生產管柱中生成所需抑制劑的量，并發出相應的氣體流量調節指令和水合物抑制劑注入指令；自動反應調節系統根據數據分析處理系統的指令，自動調節井下流量控制閥，并向套管環空注入適量的水合物抑制劑。本發明能在不影響正常生產的情況下清除水合物井中的出砂和出水，并能實現同時開采天然氣水合物儲層和底部的天然氣藏。

技術領域

本發明屬于天然氣水合物勘探開發領域，具體地，涉及一種利用底層產氣清除水合物井中出砂出水的裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物是一種燃燒能量高的清潔能源，被各國視為石油天然氣的替代能源，主要分布于深海沉積物和陸地永久凍土中。我國的天然氣水合物儲量十分豐富，特別是南海海域存在大量天然氣水合物。我國的天然氣水合物開發走在世界前沿，目前已經在南海北部的神狐海域和青海祁連山地區取得了天然氣水合物樣品，并即將在南海海域開展天然氣水合物試采工程。

現有的天然氣水合物開采方法主要有熱激法、降壓法、注化學藥劑法和二氧化碳置換法等。在開采天然氣水合物的過程中，采用這幾種開采方法均會不可避免地導致出砂和出水問題，由此在很大程度上限制了天然氣水合物進一步的商業開采。在天然氣水合物開采過程中，天然氣水合物會分解為天然氣和水，導致儲層中砂粒間的膠結力減小，使得大量細小砂粒脫離原始狀態，并隨分解產生的氣體和水進入生產管柱，因此造成生產管柱中發生出砂和出水情況。當進入到生產管柱中的砂粒和水達到一定量時就會影響天然氣產量，嚴重時甚至可能堵塞生產管柱，造成停產。

出水和出砂問題也是常規油氣開采面臨的重要問題。針對井底出水問題，一種應用廣泛的解決方法是氣舉排水采氣法，氣舉排水采氣就是通過在地面向井筒注入適量氣體以達到氣體攜帶液體的最低流量，然后通過氣體對水的攜帶作用將井底積水攜帶出生產管柱。針對井底出砂問題，現在有多種比較成熟的防砂方法，如：防砂管柱擋砂、充填防砂、膠固地層、人工井壁、砂拱防砂等，但經過這些防砂措施，并不能完全阻擋細小砂粒進入生產管柱，生產管柱中還是會不可避免地發生出砂現象。對于進入到生產管柱中的砂粒，同樣可以利用氣體的攜帶作用將其攜帶出生產管柱，只要氣體流量達到了攜帶砂粒的最低流量，砂粒就會隨氣體運動而被攜帶出生產管柱。

在天然氣水合物開采過程中，可以借鑒常規油氣開發中采用的攜水和攜砂方法，利用氣體對水和細小砂粒的攜帶作用清除生產管柱中的出砂和出水，以此避免天然氣水合物開發過程中發生生產管柱堵塞的情況。當天然氣水合物儲層下方存在天然氣藏時，可以將此天然氣藏作為攜水和攜砂的氣體來源。利用天然氣藏產出的天然氣清除生產管柱中的出水和出砂，可以實現同時開采天然氣水合物儲層和底部的天然氣藏，可以提高天然氣產量，確保天然氣水合物開采的長期安全高效地進行。

發明內容

針對天然氣水合物儲層下方存在天然氣藏的情況，本發明提供了一種利用底層產氣清除水合物井中出砂出水的裝置及方法；根據天然氣水合物開采過程中的出砂速率和出水速率，結合本發明所提出的利用底層產氣清除水合物井中出砂出水的方法，可以分別對攜帶井底出砂和出水所需的最小氣流量進行計算。通過調節底層天然氣藏產出的天然氣速率，利用氣體的攜帶作用，可以將天然氣水合物開采過程中進入到生產管柱中的砂粒和水攜帶出生產管柱，以此達到清除天然氣水合物開采過程中出砂和出水的目的，確保天然氣水合物儲層安全高效地開發。

為了實現上述功能，本發明采用的技術方案如下：