[發明專利]一種U型井微波加熱開采天然氣水合物的方法

在審

• 申請號: 201710973634.9
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107542440A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 袁鵬飛;張曉麗
• 申請（專利權）人: 大慶東油睿佳石油科技有限公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B43/30;E21B43/16
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技術領域

一種U型井微波加熱開采天然氣水合物的方法，屬于天然氣水合物的開采技術領域，具體涉及一種綜合利用加熱法和降壓法開采天然氣水合物的方法。

背景技術

天然氣水合物(natural gas hydrate，簡稱NGH)，是天然氣在一定的低溫、高壓下與水形成的非化學計量籠形化合物，也被稱為“可燃冰”。1m³天然氣水合物可含164m³甲烷氣和0.8m³的水。“可燃冰”是天然氣的附生產品，應用范圍與天然氣大致相同，是一種典型的石油替代品。“可燃冰”極易燃燒，在同等條件下，“可燃冰”燃燒產生的能量比煤、石油、天然氣要高出數十倍，被譽為“屬于末來的超級能源”。

我國的可燃冰儲量十分豐富，根據調查研究，我國的天然氣水合物主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶。

人為地打破天然氣水合物穩定存在的相平衡條件，促使其分解，是目前開發天然氣水合物的主要方法。根據天然氣水合物的平衡相圖，大體上可分為加熱法、化學法、降壓法三類。

加熱法：此方法主要是將蒸汽、熱水、熱鹽水或其它熱流體介質從地面泵入天然氣水合物儲層，也可采用開采重油時使用的火驅法或利用鉆柱加熱器。熱開采技術的主要不足是會造成大量的熱損失，效率很低。

添加化學劑：某些化學劑，諸如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化學劑可以改變水合物形成的相平衡條件，降低水合物穩定溫度。添加化學劑最大的缺點是費用太昂貴。由于大洋中天然氣水合物的壓力較高，因而不宜采用此方法。

降壓法：通過降低壓力而引起天然氣水合物穩定的相平衡曲線的移動，從而達到促使天然氣水合物分解的目的。開采水合物層之下的游離氣是降低儲層壓力的一種有效方法，另外通過調節天然氣的提取速度可以達到控制儲層壓力的目的，進而達到控制水合物分解的效果。降壓法最大的特點是不需要昂貴的連續激發，因而其可能成為今后大規模開采天然氣水合物的有效方法之一。

CN 200910059321.8公開了一種通過水泵向天然氣水合物開采井外排水的裝置和方法，通過排水降低天然氣水合物層的壓力，促進天然氣水合物層的分解。但是單純采用降壓法提供的分解推動力小，且天然氣水合物分解造成溫度降低，當溫度降低到0℃以下，還會造成冰堵塞和天然氣水合物分解的停滯，CN 20111048906.4公開了一種排水降壓的同時加熱的方法開采天然氣水合物，連續促進水合物的分解，上述兩種方法都是利用水合物分解后氣體上逸，水由于自重下落，水泵將水排出天然氣水合物開采井外，但實際上分解氣體上逸時攜帶大量的水汽，上逸速度很慢，開采效率很低。而且CN 20111048906.4中利用水平井燃燒加熱，天然氣水合物開采井內燃燒加熱不安全，天然氣水合物開采井內外都有可燃氣體，使用明火直接加熱非常危險。CN 201310398998.0中利用微波發生器加熱開采天然氣水合物，通過加熱促進天然氣水合物分解，但使用直井方式開采限制了被加熱的天然氣水合物的受熱體積，而將微波發生器固定于封隔器上部更加進一步限制了天然氣水合物的受熱體積。

發明內容

本發明涉及一種U型井微波加熱開采天然氣水合物的方法，所述方法包括：結合地質資料，對目標儲藏布置U型井及配套完井作業，完井后通過U型井實施降壓開采直至無經濟效益，隨后在水平井布置地面供給系統及井下微波加熱系統，通過微波加熱器對天然氣水合物層進行加熱，并從直井對天然氣及采出水進行收集；本發明通過向目標儲藏布置U型井提高可動用天然氣水合物儲量，使用連續油管及微波加熱器實現可移動式加熱儲藏，通過改變加熱位置、熱量輸出功率及排水采氣的速度，可實現天然氣水合物儲藏最優化開采，可提高采氣效率，增加經濟效益。

為了實現上述目的，本發明提供了一種U型井微波加熱開采天然氣水合物的方法，所述方法包括下述步驟：

步驟1、布置U型井，結合地質資料，對目標儲藏布置U型井，U型井中水平井作為供熱井，直井作為生產井，通過U型井來提高可動用天然氣水合物儲量；

步驟2、完井作業，U型井布置完成后進行配套完井作業；

步驟3、降壓開采，配套完井作業后，布置生產井配套地面系統，對供熱井及生產井實施降壓開采，直至無經濟效益；

步驟4、布置供熱系統，供熱系統包括地面供給系統和井下微波加熱系統；

步驟5、加熱開采，通過微波加熱系統對天然氣水合物層加熱，并從生產井收集天然氣及地層水。