[發明專利]一種海洋天然氣水合物儲層改造器具及使用方法

有效

• 申請號: 202010400349.X
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111535743B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 李小洋;李寬;王志剛;施山山;王文;張永勤
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院勘探技術研究所
• 主分類號: E21B7/06
• 分類號: E21B7/06;E21B7/08;E21B7/12;E21B33/13;E21B43/01
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張冉昕

1.一種海洋天然氣水合物儲層改造器具，其特征在于：包括導向靴(1)、造斜鉆桿(2)、液壓封隔器(3)、高壓注漿短節(4)、無線隨鉆測斜短節(5)、單彎螺桿馬達(6)和鉆頭(7)，導向靴(1)固定設置在預定造斜部位的套管內，造斜鉆桿(2)、液壓封隔器(3)、高壓注漿短節(4)、無線隨鉆測斜短節(5)、單彎螺桿馬達(6)和鉆頭(7)順次通過螺紋連接。

2.根據權利要求1所述的一種海洋天然氣水合物儲層改造器具，其特征在于：所述高壓注漿短節(4)由剪切銷(4-1)、滑套(4-2)、注漿孔(4-3)、鋼球座(4-4)組成，通過井口投放鋼球，鋼球坐落到鋼球座(4-4)上進行憋壓，將剪切銷(4-1)剪斷，并在注漿壓力的作用下推動滑套(4-2)滑動，露出注漿孔(4-3)。

3.根據權利要求2所述的一種海洋天然氣水合物儲層改造器具，其特征在于：所述鉆頭(7)上安裝水力噴嘴，在鉆井過程中主要通過高壓水射流切割儲層，加快鉆進速度，并且在鉆頭(7)左端安裝單向閥，確保鉆井液能夠從鉆頭(7)左端順利流向右端，在注漿過程中高壓漿液無法從鉆頭(7)右端倒流回改造器內部。

4.一種海洋天然氣水合物儲層改造器具的使用方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、先將導向靴(1)隨著鉆桿下放到預定的深度，設置好傾斜方向并固定；

S2、然后將造斜鉆桿(2)、液壓封隔器(3)、高壓注漿短節(4)、無線隨鉆測斜短節(5)、單彎螺桿馬達(6)和鉆頭(7)順次組裝起來，并通過造斜鉆桿下放到導向靴(1)處；

S3、然后向造斜鉆桿(2)內孔泵入鉆井液，開始實施定向造斜鉆井，通過無線隨鉆測斜短節(5)將鉆孔軌跡實時傳遞到鉆井船上，并采用“造斜鉆桿+單彎螺桿馬達”復合鉆進的方式來調整井斜和方位角，在此過程中液壓封隔器(3)未充壓膨脹；

S4、當儲層改造器具鉆進至目標儲層后，停止回轉鉆具和泵送鉆井液，并將儲層改造器具回拉一段距離，確保高壓注漿短節(4)的滑套(4-2)伸出時有足夠的距離，然后向孔內注入前置液替換孔內的泥漿，接著從井口投入鋼球，并泵送注漿液，加速推動鋼球落入高壓注漿短節(4)內，當鋼球落入高壓注漿短節(4)的鋼球座(4-4)，并封堵通道后，注漿液的壓力逐步升高，當達到液壓封隔器(3)的啟動壓力時，液壓封隔器(3)膨脹，并與井壁緊密貼合，形成一個從液壓封隔器(3)到鉆頭(7)的封閉空間，此時隨著注漿的繼續進行，漿液壓力持續升高，直到剪斷高壓注漿短節(4)的剪切銷(4-1)，并推動高壓注漿短節(4)內的滑套(4-2)伸出，促使滑套上的注漿孔(4-3)露出，高壓注漿液涌入改造器與井壁之間的間隙，最終在持續升高的壓力下注入到儲層中，實現儲層強度和滲透性的改善；

S5、注漿完成后，從井口的注漿泵卸去壓力，液壓封隔器恢復原來的外徑，將儲層改造器具從定向井中提出，這就完成了一片區域的地層改造，如此往復即可完成大片區域的地層改造，實現海洋水合物儲層強度和滲透性的提升。

5.根據權利要求4所述的一種海洋天然氣水合物儲層改造器具的使用方法，其特征在于：步驟S3所述的鉆井液的特定流道為：造斜鉆桿(2)中心孔→液壓封隔器(3)中心孔→高壓注漿短節(4)中心孔→無線隨鉆測量短節(5)內孔→單彎螺桿馬達(6)→鉆頭(7)中心孔流出→儲層改造器具與井壁之間的環狀間隙→造斜鉆桿與套管內孔之間的間隙→井口。

6.根據權利要求4所述的一種海洋天然氣水合物儲層改造器具的使用方法，其特征在于：步驟S4所述的注漿液的特定流道為：造斜鉆桿(2)中心孔→液壓封隔器(3)中心孔→高壓注漿短節(4)中心孔→高壓注漿短節(4)注漿孔→儲層改造器具與井壁之間的環狀間隙即從液壓封隔器到鉆頭部分→水合物儲層。