[發明專利]低滲透儲層天然氣水合物開采壓裂與防砂聯作工藝方法

在審

• 申請號: 201910727327.1
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN112343560A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 葉成明;何計彬;李小杰;解偉;馮建月
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局水文地質環境地質調查中心
• 主分類號: E21B43/02
• 分類號: E21B43/02;E21B43/04;E21B43/114;E21B43/26;E21B37/00;E21B43/01
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

本發明涉及一種低滲透儲層天然氣水合物開采壓裂與防砂聯作工藝方法，包括下入水力噴砂射孔與壓裂管柱、正洗、下層水力噴砂射孔初步壓裂、下層防砂介質主壓裂、防砂介質充填作業、上層水力噴砂射孔、壓裂、沖砂作業等步驟。使用水力噴射工具，通過水擊作用在儲層形成一個或多個噴射孔道，在近井地帶產生微裂縫，再利用端部脫砂壓裂技術將微裂縫壓開并延伸，同時用防砂介質充填其中并實現端部脫砂，在低滲透儲層內部形成多條短寬的高導流能力縫帶。保證下層的有效改造增產及防砂，可實施泥質低滲透儲層水平井多段拖動壓裂，實現具有非均質性強及物性差異大儲層改造，改善滲流條件，達到增產?控砂合二為一目的。

技術領域

本發明涉及一種低滲透儲層天然氣水合物開采儲層水力噴砂射孔壓裂改造與防砂聯作工藝方法，屬于天然氣水合物開采增產-控砂技術領域。

背景技術

天然氣水合物，一種由甲烷等氣體和水分子在高壓低溫條件下形成的類冰狀固體，作為新世紀最理想的潛在替代能源正日益引起世界各國高度重視。天然氣水合物賦存于極地多年凍土帶以及水深500米或更深的海底以下數百米的沉積層中，其在低溫和高壓環境中呈穩定狀態。目前國內外基于天然氣水合物的合成、分解及開采工藝方法進行了較多研究，大部分的實驗研究還處于天然氣水合物相平衡和動力學的基礎理論領域。近年來，國內外實施了多次水合物試采工程，幾乎每一次天然氣水合物試采都因為出砂或產能問題而被迫終止，因此，水合物開采增產及控砂問題已成為制約天然氣水合物有效安全開發的關鍵因素。

目前，油氣井領域針對顆粒粒徑40μm以上中、粗砂儲層使用的防砂方式與開展的防砂工藝研究較多，主要分為三大類，機械防砂、化學防砂、以及兩種結合的復合防砂工藝；針對低滲、非均質性致密油氣藏開采低產問題，主要采用儲層水力壓裂改造增產工藝。但每種防砂方式或增產工藝技術都有各自的特點及其適應性，對于天然氣水合物開采儲層巖性為膠結強度較差的泥質粉細砂地層以及儲層非均質、超低滲特點，常規水力壓裂與防砂工藝應用于水合物儲層改造增產及防砂效果均不理想，尚無任何適用于天然氣水合物儲層地質、流體特性開采增產-防砂兼顧的有效工藝方法。天然氣水合物開采過程的出砂量與產能不僅與防砂方式、擋砂精度密切相關，還與砂粒粒徑、泥質含量、泥質中粘土礦物組份以及流體粘度、流速、生產壓差、壓差的變化程度等一系列因素相關，因此是非常復雜的一個過程。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低滲透儲層天然氣水合物儲層改造增產與防砂合二為一的工藝方法，以實現：①將儲層改造增產與開采控砂結合。使用壓裂技術將微裂縫壓開并延伸，大幅度增加滲流面積，同時用防砂介質充填其中在低滲透儲層內部形成多條短寬的高導流能力縫帶，改善滲流條件提高產能；裂縫中的防砂介質過濾體起到礫石充填的防砂效果。②水力噴射與壓裂技術結合。噴射水擊作用可以有效降低地層啟裂壓力、準確造縫，保證低滲透高破裂壓力儲層的啟裂，且無需機械封隔，可用于裸眼、套管完井的定向噴射造縫；壓裂技術將微裂縫壓開并延伸，攜砂液將防砂介質充填地層裂縫形成多條短寬的高導流能力縫帶，裂縫中的防砂介質過濾體既能滿足儲層改造增產要求，又能防止地層出砂。

本發明可以滿足低滲透儲層天然氣水合物開采壓裂增產與地層控砂一體化作業要求，改善滲流條件、提高產氣量、降低攜砂速度，從而達到增產與防止地層出砂的雙重目的。

低滲透儲層天然氣水合物本發明的技術原理：結合水力噴砂射孔與壓裂礫石充填工藝技術特點，使用水力噴砂射孔與壓裂工藝管柱作業，通過井下水力噴射工具水擊作用在儲層形成一個或多個噴射孔道，從而在近井地帶產生微裂縫，再利用端部脫砂壓裂技術將微裂縫壓開并延伸，同時用防砂介質充填其中并實現端部脫砂，在低滲透儲層內部形成多條短寬的高導流能力縫帶，裂縫中的防砂介質過濾體起到礫石充填的防砂效果。

一種低滲透儲層天然氣水合物開采壓裂與防砂聯作工藝方法，其具體工藝包括如下步驟：