[發明專利]一種開采天然氣水合物的方法

有效

• 申請號: 202110183562.4
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112901121B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 孫漪霏;陳道毅;陳光進;鐘瑾榮;曹博健
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/30;E21B43/16;E21B47/06
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 孟學英

1.一種開采天然氣水合物的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：在天然氣水合物待開采區域建立氣體注入井和生產井；

S2：依據所述天然氣水合物待開采區域的地層滲透率和所述氣體注入井與所述生產井之間的井距確定所述注入井的注入壓力；所述注入壓力高于天然氣水合物儲層初始壓力；所述注入井的注入壓力：

其中，μ是注入氣體的粘度，單位為MPa·s；P₀是大氣壓力，單位為MPa；Q₀是大氣壓力下的流量，單位為cm³/s；D_井是井間距，單位為m；k是氣體滲透率，單位為10^-3μm²；A是待開采區域有效截面積，單位為m²；P_產是生產井壓力，單位為MPa，注入壓力的單位為MPa；

S3：依據所述注入壓力，開啟所述氣體注入井向所述天然氣水合物待開采區域的天然氣水合物儲層中注入含有二氧化碳的氣體驅替所述天然氣水合物儲層孔隙流體，注入的所述氣體通過降低沉積物孔隙中的天然氣分壓激發天然氣水合物發生分解行為；通過調控注氣壓力、開采壓力和注入氣組成，對孔隙流體成分進行實時控制；所述氣體注入井、所述天然氣水合物儲層和所述生產井連通形成一定壓力的持續氣流；

S4：從所述生產井采集產出氣體并監測所述產出氣體的組成；

S5：待所述產出氣體的甲烷濃度低于設定值時或采集任務完成時關閉所述氣體注入井和所述生產井，完成采集；

所述含有二氧化碳的氣體是二氧化碳和氫氣的混合氣體，或二氧化碳和氮氣的混合氣體。

2.如權利要求1所述的開采天然氣水合物的方法，其特征在于，在開啟所述氣體注入井之前采用降壓開采方式抽取所述天然氣水合物儲層內孔隙流體，具體步驟如下：

在所述天然氣水合物待開采區域建立所述氣體注入井和所述生產井；

依據所述天然氣水合物待開采區域的地層滲透率和所述氣體注入井與所述生產井之間的井距確定所述注入井的注入壓力；

開啟所述生產井，采用降壓開采方式抽取所述天然氣水合物儲層內孔隙流體，降低天然氣水合物儲層中的壓力至設定壓力；

依據所述注入壓力，開啟所述氣體注入井向所述天然氣水合物待開采區域的天然氣水合物儲層中注入含有二氧化碳的氣體驅替所述天然氣水合物儲層孔隙流體，所述氣體注入井、所述天然氣水合物儲層和所述生產井連通從所述生產井采集產出氣體并監測所述產出氣體的組成；

待所述產出氣體低于設定值時或采集任務完成時關閉所述生產井；

當所述天然氣水合物儲層中的壓力達到初始壓力時，關閉所述氣體注入井，完成采集。

3.如權利要求2所述的開采天然氣水合物的方法，其特征在于，所述設定壓力在所述天然氣水合物儲層的分解壓力以上且比所述初始壓力低5 MPa以內。

4.如權利要求1或2所述的開采天然氣水合物的方法，其特征在于，監測所述生產井的所述產出氣體的組成異常時，關閉所述生產井，保持所述氣體注入井持續注入所述氣體，待所述天然氣水合物儲層中的壓力恢復到初始壓力時重新開啟所述生產井。

5.如權利要求1或2所述的開采天然氣水合物的方法，其特征在于，還包括如下步驟：

完成采集后，實時檢測所述天然氣水合物儲層的壓力，根據所述壓力與初始壓力的差值間斷式開啟所述氣體注入井對所述天然氣水合物儲層進行補氣。

6.如權利要求1所述的開采天然氣水合物的方法，其特征在于，所述注入井的注入壓力是12-18 MPa。

7.如權利要求1所述的開采天然氣水合物的方法，其特征在于，在所述天然氣水合物待開采區域建立1個所述氣體注入井和1~4個所述生產井；每個所述生產井可以單獨打開或關閉。