[發(fā)明專利]泡沫注漿法改造海洋泥質粉砂型天然氣水合物儲層的方法

有效

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• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108180001B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 孫友宏;馬曉龍;郭威;李冰;賈瑞;曲莉莉;王秋雯
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B43/22
• 分類號: E21B43/22;E21B43/01;E21B43/267;C09K8/518
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

泡沫注漿法改造海洋泥質粉砂型天然氣水合物儲層的方法，屬于天然氣水合物開采領域，該方法通過向天然氣水合物層中注入含有泡沫水泥砂漿，可在天然氣水合物層中形成比原有天然氣水合物層強度和滲透率更高的網狀骨架結構。與現有技術相比，本發(fā)明一方面通過網狀骨架結構增加天然氣水合物層穩(wěn)定性，另一方面通過網狀骨架結構中的孔隙提高天然氣水合物層的滲透率，從而達到提高單井開采效率，延長開采周期，降低水合物開采過程中地質災害發(fā)生的效果。

技術領域

本發(fā)明屬于天然氣水合物開采領域，涉及一種儲層改造方法，尤其涉及一種海洋泥質粉砂型天然氣水合物的儲層改造方法。

背景技術

天然氣水合物是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質，廣泛分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，其有機碳儲量相當于全球已探明的煤、石油、天然氣的兩倍，被公認為21世紀的重要后續(xù)能源。

由于海洋中的天然氣水合物儲量遠遠地大于陸地上天然氣水合物的儲量，海洋將成為未來天然氣水合物資源開發(fā)的主要區(qū)域。日本的兩次海上天然氣水合物開采均為海底砂巖型天然氣水合物，該類型天然氣水合物具有滲透性好、飽和度高的特點，開采難度相對較小。但90％以上的天然氣水合物分散的分布于海底泥質粉砂巖中，海底泥質粉砂巖滲透性差，開采難度極大。天然氣水合物開采會出現很多的問題，一方面，天然氣水合物分解會導致原先由天然氣水合物固結的沉積層變得松散，產生海底滑坡等事故；另一方面，由于泥質粉砂巖的滲透性差，水合物分解產生的水不能及時排除，降低了產氣效率。

2017年5月10日至7月9日，我國在神狐海域實現全球首次泥質粉砂型天然氣水合物開采。該次開采連續(xù)試氣點火60天，累計產氣量超過30萬立方米，平均日產5000立方米以上，最高產量達3.5萬立方米每天。針對我國南海神狐海域主要賦存泥質粉砂型水合物，并且滲透率低的情況，此次試采，采用了水力割縫的方法進行儲層改造。通過測試表明，割縫效果良好，大大提高了地層滲透性。然而本次海洋天然氣水合物開采遠未達到商業(yè)化開采的程度。

為實現海洋天然氣水合物的商業(yè)化開采，需要通過進一步的儲層改造的方法提高單井開采效率，延長開采周期，降低天然氣水合物開采過程中地質災害發(fā)生的可能性。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：為了提高單井開采效率，延長開采周期，降低天然氣水合物開采過程中地質災害發(fā)生的可能性，提供一種泡沫注漿法改造海洋泥質粉砂型天然氣水合物儲層的方法。

本發(fā)明采用如下的技術方案：泡沫注漿法改造海洋泥質粉砂型天然氣水合物儲層的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、利用鉆進裝置從海底表面鉆進至設計深度形成井眼，對井眼進行固井和完井作業(yè)；

步驟二、配置泡沫液和水泥砂漿，并將兩者混合均勻形成泡沫水泥砂漿，泡沫水泥砂漿中的泡沫占總體積的10％～60％；

步驟三、下入注漿管，從注漿管內部泵送所述泡沫水泥砂漿進入到天然氣水合物層中，注漿壓力大于天然氣水合物層的初始應力和抗剪強度使得天然氣水合物層產生劈裂裂隙；

步驟四、注漿結束后，水化的水泥將砂漿膠結在一起形成網狀骨架結構，泡沫在網狀骨架結構中形成孔隙，孔隙率為10％～60％；

步驟五、天然氣水合物層改造完成后，對天然氣水合物層進行開采。

進一步，步驟一中，從海底表面鉆進至設計深度過程，采用直井時鉆進至天然氣水合物層底部以下5米～20米；采用水平井時，水平井位于天然氣水合物層的中間位置。

進一步，步驟一中，固井作業(yè)是在鉆井完成后，在井眼中完成下套管和注水泥漿的過程。

進一步，步驟一中，完井作業(yè)是在固井作業(yè)完成后，采用射孔或下入花管方式使井眼與天然氣水合物層連通。