[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

本發明公開了一種海洋天然氣水合物儲層改造器具及使用方法，屬于海洋鉆井技術領域，改造器包括導向靴、造斜鉆桿、液壓封隔器、高壓注漿短節、無線隨鉆測斜短節、單彎螺桿和鉆頭，該器具首先通過定向鉆井技術在海洋天然氣水合物儲層中進行定向鉆井，鉆至目標區域后由液壓封隔器和高壓注漿短節進行儲層改造劑的高壓注漿，從而實現水合物儲層強度和滲透率的改善，防止水合物儲層因水合物開采而出現坍塌、沉降，該方法結合了定向鉆井和高壓注漿技術，可有效減少提下鉆次數，實現一次下井即可完成一片區域地層的改造，提高了儲層改造的工作效率。

技術領域

本發明涉及海洋鉆井技術領域，特別涉及一種海洋天然氣水合物地儲層改造器具及使用方法。

背景技術

天然氣水合物俗稱“可燃冰”、“固體瓦斯”等，其特點是分布范圍廣、儲量豐富、能量密度大和清潔高效。研究表明，世界大洋中天然氣水合物的總量換算成甲烷氣體高達2×1016立方米，其含碳量要比迄今為止世界上所有已知石油、天然氣、煤炭礦產總和的2倍。經過近幾年的勘探，在我國南海發現了儲量巨大的天然氣水合物資源，并分別于2017年和2020年進行了兩次試開采，取得了巨大的成功。

但是在天然氣水合物試開采過程中，發現隨著水合物的不斷分解，原來由水合物填充的空間在水合物分解成水和天然氣后逐漸失去支撐，在上部海水的壓力作用下，地層不斷沉降，如果水合物分解規模大的話，甚至會產生地層滑塌、滑坡等海底地質災害，同時隨著地層的不斷沉降，水合物儲層內的孔隙率也在不斷減少，導致天然氣和分解水的運移通道越來越少，嚴重制約了水合物的開采效率。

發明內容

本發明的目的是針對海洋天然氣水合物在開采過程中可能出現的地層滑塌、沉降及分解天然氣、水運移通道堵塞等難題，提出了一種海洋天然氣水合物地儲層改造器具及使用方法，通過定向鉆井和高壓注漿技術的結合，將研制的儲層改造劑注入到儲層中，充填水合物分解后留下的空腔，避免地層沉降、滑塌，著重提升儲層的強度和滲透性能，助力水合物的安全、高效開采。

一種海洋天然氣水合物儲層改造器具，包括導向靴、造斜鉆桿、液壓封隔器、高壓注漿短節、無線隨鉆測斜短節、單彎螺桿馬達和鉆頭，導向靴固定設置在預定造斜部位的套管內，造斜鉆桿、液壓封隔器、高壓注漿短節、無線隨鉆測斜短節、單彎螺桿馬達和鉆頭順次通過螺紋連接；

所述高壓注漿短節由剪切銷、滑套、注漿孔、鋼球座組成，通過井口投放鋼球，鋼球坐落到鋼球座上進行憋壓，將剪切銷剪斷，并在注漿壓力的作用下推動滑套滑動，露出注漿孔；

所述鉆頭上安裝水力噴嘴，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，并且在鉆頭左端安裝單向閥，確保鉆井液能夠從鉆頭左端順利流向右端，在注漿過程中高壓漿液無法從鉆頭右端倒流回改造器內部；

一種海洋天然氣水合物儲層改造器具的使用方法，包括以下步驟：

S1、先將導向靴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、液壓封隔器、高壓注漿短節、無線隨鉆測斜短節、單彎螺桿馬達和鉆頭順次組裝起來，并通過造斜鉆桿下放到導向靴處；

S3、然后向造斜鉆桿內孔泵入鉆井液，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未充壓膨脹；