[發明專利]一種天然氣水合物安全開采方式

有效

• 申請號: 202110100310.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112796713B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 閆傳梁;李振琦;程遠方;姜傳祥;李淑霞;陸程
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/26;E21B43/22;E21B43/08;E21B43/30
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 趙春利

本發明公開了一種天然氣水合物安全開采方式，其技術方案是包括如下步驟：預開發區塊地質調查；預開發區塊井位部署；井眼軌跡優選；間隔鉆第一批井并進行降壓生產；生產結束后棄井，向井底注入水泥填充空洞；在第一批井井間鉆第二批井并進行降壓開采；生產結束。根據海底斜坡的地質特征及天然氣水合物儲層分布特征，通過優化井位部署、分批鉆井生產和填充開采空洞，有效防止海底斜坡出現塑性區貫通現象，避免了井噴、海底滑坡、甲烷泄漏等工程災害、地質災害和環境問題，確保海底斜坡下天然氣水合物儲層的穩定開采。

技術領域

本發明涉及天然氣水合物開采技術領域，特別涉及一種天然氣水合物安全開采方式。

背景技術

天然氣水合物俗稱可燃冰，是天然氣和水分子在低溫高壓環境下形成的籠形化合物。中國是世界上最大的能源消費國，近年來我國能源進口依存度不斷攀升，因此亟需尋找一種接替傳統化石能源的新能源。天然氣水合物以其資源儲量大、能量密度高和污染低等優點被公認為最具良好前景的重要接替能源，因此實現天然氣水合物資源的開發利用對推進我國能源工業發展、改善能源消費結構、保障能源安全供應、促進生態文明建設、保持經濟社會可持續發展具有重要意義。

天然氣水合物主要分布在海洋沉積物和永久凍土帶中，97%的天然氣水合物儲量分布在海洋。天然氣水合物是一種不穩定的能源，當前天然氣水合物開采主要通過降壓法、注熱法等方法促進水合物分解進而開采天然氣。天然氣水合物分解后，一方面由于水合物在沉積層中的膠結作用和支撐作用減弱，沉積層的強度會降低；另一方面由于水合物分解產生的游離氣不能及時從地層排出，孔隙內形成異常高壓，進一步降低沉積層的強度，所以水合物分解會破壞沉積層結構，影響地層穩定性。海洋天然氣水合物主要存在于被動大陸邊緣陸坡區，水合物的分解引發含水合物海底邊坡的不穩定，引發井噴、海底滑坡、海底坍塌、海嘯等災害，由此可能產生巨大的工程災害、地質災害和環境問題。以上問題是海底邊坡中天然氣水合物儲層勘探開采過程所要面臨的困難和危險，通過對國內外現有技術專利文獻的檢索，發現目前還沒有完全解決該問題的鉆完井技術相關的專利。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種天然氣水合物安全開采方式，根據海底斜坡的地質特征及天然氣水合物儲層分布特點，通過優化井位部署、分批鉆井生產和填充開采空洞，有效防止海底斜坡出現塑性區貫通的現象，避免了井噴、海底滑坡、甲烷泄漏等工程災害、地質災害和環境問題，確保海底斜坡下天然氣水合物儲層的穩定開采。

本發明提到的一種天然氣水合物安全開采方式，其技術方案是包括如下步驟：

（1）預開發區塊地質調查：在海床（2）上調查預開發區塊的地質背景、礦體儲集特征、鄰井資料，以確定水合物儲層參數、生產井波及半徑；

（2）預開發區塊井位部署：井組的開發井數量根據預開發區塊水合物儲層（3）的面積和單井控制有效半徑共同確定，相鄰的井間隔100-150米；

（3）進行井眼軌跡優選：基于預開發區塊的儲層特征，進行井眼軌跡優選，確定井身結構，開發井的井型可以是直井、水平井、定向井或叢式井；

（4）根據井位部署間隔鉆第一批生產井（4-1、4-3、4-5），對開發區塊進行儲層改造，采用降壓法進行生產；

（5）生產結束，填充井底空洞；

（6）根據井位部署在第一批生產井的井間位置鉆第二批生產井（4-2、4-4），對開發區塊進行儲層改造，采用降壓法進行生產；

（7）當天然氣產量遞減至無經濟效益時停止生產。

優選的，上述的步驟（4）、（6）中儲層改造采用液氮輔助增脆壓裂技術，通過壓裂管柱將高壓液氮注入到天然氣水合物儲層，利用液氮的低溫特性增加水合物儲層脆性，高壓液氮使天然氣水合物儲層產生破裂，注入的液氮攜帶支撐劑，以進一步提高滲透性。