[發明專利]粉砂質海洋天然氣水合物礫石吞吐開采方法及開采裝置

有效

• 申請號: 201710940908.4
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107869331B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 李彥龍;吳能友;胡高偉;劉昌嶺;孫建業;李承峰
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/04
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

1.粉砂質海洋天然氣水合物礫石吞吐開采方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)鉆井至目標層位，對水合物儲層進行裸眼篩管完井；

(2)安裝并下入井筒管柱組合；

(3)進行篩管外礫石循環充填，觀察充填壓力變化，并及時停止充填；

(4)不起出原有管柱組合，調整閥門流程，開井生產，并實時觀察地層出砂情況及井底生產壓差變化；

步驟(3)和步驟(4)根據時間節點及時切換、交替進行，使注入的礫石不斷填充置換地層虧空，維持海洋粉砂質天然氣水合物的長效生產。

2.根據權利要求1所述的開采方法，其特征在于：所述步驟(1)通過以下方式實現：打開水合物儲層，利用生產套管封固水合物儲層上覆地層，下入機械篩管，對水合物儲層進行裸眼下獨立篩管完井，打人工井底；機械篩管與其上部生產套管之間預留礫石充填工具安裝接口。

3.根據權利要求1所述的開采方法，其特征在于：所述步驟(2)中，管柱組合的安裝方式為：下入礫石充填工具、生產油管和充填管柱，生產油管和充填管柱位于生產套管內，且充填管柱分別與生產油管和礫石充填工具連通，礫石充填工具位于水合物儲層的頂界，且在生產油管的入口端安裝有控制閥及氣體分離器，礫石充填工具與生產油管的連通處還設置有單向控制閥，礫石充填工具上還設置有充填轉換閥。

4.根據權利要求1所述的開采方法，其特征在于：步驟(3)礫石充填過程中，關閉礫石充填工具下側的單向控制閥，打開砂礫充填轉換閥，關閉生產油管下端的控制閥，通過充填管柱和礫石充填工具形成的通道向機械篩管外部注入砂礫，形成砂礫充填層，砂礫注入過程中攜砂液透過機械篩管，由井筒環空上返至平臺井口，井筒環空為生產油管和充填管柱的外壁與生產套管的內壁形成的環空；觀察砂礫注入過程中的砂漿注入泵出口壓力變化，當砂礫注入壓力由P₀逐漸增大到P₁，停止砂礫注入，轉入下一個生產階段，所述P₀為砂礫注入啟動壓力，P₁為砂礫注入最大壓力。

5.根據權利要求1所述的開采方法，其特征在于：

步驟(3)向步驟(4)轉換的過程中：打開礫石充填工具下側的單向控制閥，關閉砂礫充填轉換閥，打開生產油管下端的控制閥，啟動舉升泵抽取地層流體，開始降壓生產；

步驟(4)過程中從水合物儲層產出的氣液固三相，流入井筒后，經過氣體分離器的分離，液固兩相通過生產油管流至井口，氣體則通過井筒環空產出；

步驟(4)實施過程中，實時監測井口含砂濃度參數、井底流動壓力變化情況，若出現含砂濃度突然增大或者井底流動壓差的突然增大，則停止進一步降壓生產，轉入步驟(3)。

6.根據權利要求5所述的開采方法，其特征在于：步驟(4)過程中，還包括由充填管柱不斷向生產油管內部注入水或含有水合物抑制劑的液體的過程。

7.根據權利要求1所述的開采方法，其特征在于：由步驟(4)水合物降壓生產過程轉步驟(3)砂礫注入的時間節點根據井筒出砂異常進行判斷；由步驟(3)砂礫注入轉步驟(4)水合物降壓生產的時間節點是砂礫注入壓力迅速抬升，無法繼續注入；其中，井筒出砂異常的判斷依據包括平穩生產條件下井底壓力波動、舉升泵砂磨升溫和井口監測砂濃度增大現象出現。

8.根據權利要求2所述的開采方法，其特征在于：所述步驟(3)中充填所用的砂礫粒徑大于在相同地層條件下采用Saucier法設計結果的1級-2級；步驟(1)中機械篩管的擋砂精度大于在相同地層條件下所采用的常規油氣井裸眼礫石充填所用機械篩管精度的2級-3級。

9.粉砂質海洋天然氣水合物礫石吞吐開采裝置，其特征在于，包括生產套管，設置在生產套管內的生產油管和充填管柱，生產油管內還設置有舉升管柱，舉升管柱與舉升泵相連，生產油管和充填管柱的外壁與生產套管的內壁之間形成的空隙為井筒環空；

所述生產套管下端連接有機械篩管，且在生產套管和機械篩管之間還設置有礫石充填工具，生產套管下入至水合物儲層的上方位置處，且礫石充填工具位于水合物儲層的頂界，而機械篩管位于其下方水合物儲層段，另外在生產油管的下端還設置有氣體分離器及控制閥；

所述充填管柱的出口端分別與礫石充填工具及生產油管連通，礫石充填工具與生產油管的連通處設置有單向控制閥，礫石充填工具上還設置有充填轉換閥，且充填管柱在礫石充填工具的下方與生產油管連通。