一种深海天然气水合物充填开采方法技术

本发明专利技术公开一种深海天然气水合物充填开采方法，采用水平井和立井联合布置方式，以主力井为中心建立条带回采区；采用立井和水平井组合方式对天然气水合物进行开采，利用注浆工艺对开采完成的分段进行注浆充填，该深海天然气水合物充填开采方法可以有效减少因天然气水合物储层中天然气水合物分解引起的所述储层强度降低而引起的海底地层变形沉降及海底滑坡等地质灾害的发生。滑坡等地质灾害的发生。滑坡等地质灾害的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种深海天然气水合物充填开采方法


[0001]本专利技术涉及了一种深海水合物开采方法，尤其涉及一种深海天然气水合物充填开采方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物是一种由天然气和水在低温和高压条件下形成的似冰状笼型结晶化合物，广泛分布于高纬度极地冻土地层和海洋湖泊等深水地层中，具有储量大和能量密度高等特点，被认为是一种潜在能源。其中，甲烷的能源密度(在标准状况下每单位岩石体积中的甲烷体积)很大，是煤和黑色页岩的10倍，天然气的2.5倍。
[0003]天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。天然气水合物的形成条件：低温，温度一般低于10℃；高压，压力一般高于10MPa；充足的天然气(烃类，以甲烷为主)气体来源；有利的水合物赋存空间。
[0004]由于天然气水合物主要分布在海底弱胶结未成岩的渗透系数较小的松散颗粒孔隙中，通过已有的试开采报道可以得出，目前已有的开采方法开采效率过低，尚不能达到商业化开采的生产条件，开采效率的提高需要改变已有的开采井的布置，同时，还要考虑尽量降低井网布置的费用并尽量减小由于孔隙中天然气水合物分解对上覆地层的影响。因此，亟需一种行之有效的可以提高深海天然气水合物开采效率并能有效控制由于天然气水合物开采引起的海底地层变形的工业开采方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种深海天然气水合物充填开采方法，以解决解决海域天然气水合物开采过程中地层变形问题，提高深海天然气水合物开采安全性及开采效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种深海天然气水合物充填开采方法，包括以下步骤：
[0008]S1：确定天然气水合物所在区域，分析所述区域内天然气水合物地层渗透系数、地层温度及颗粒级配地质参数；
[0009]S2：确定所述区域内的钻井位置，并搭设海上开采平台；所述海上开采平台通过主立井贯穿覆盖层并伸入所述区域内；
[0010]S3：确定回采区块及回采区块的布置顺序，以所述主立井为中心向周边施工回采井；所述回采井是指除所述主立井以外的开采井；
[0011]S4：在所述回采区块中完成工序并安装开采装置和钻孔孔底封堵设备；
[0012]S5：确定所述回采区块天然气水合物开采方式；
[0013]S6：当所述回采区块内先开采区域产气量降低时，切换所述回采区块内进行未开采所述回采区块区域开采工作；
[0014]S7：利用劈裂注浆和压力注浆相结合的注浆方式向已开采完成的所述回采区块地
层中注入浆液提高已开采完成区域地层的力学强度；
[0015]S8：交替进行上述开采和充填首轮交替作业，实现开采区域的稳定生产，同时提高已开采所述回采区块地层强度。
[0016]步骤二中所述覆盖层处于海水层下方；所述主立井贯穿所述覆盖层并置于所述设计层位。
[0017]所述设计层位为所述天然气水合物储层上下边界位置。
[0018]所述回采区块包括上回收水平井、下供能水平井和开采立井；所述上回收水平井和下供能水平井分别置于所述天然气水合物储层上下边界。
[0019]步骤五中所述开采方式为降压开采或注热开采。
[0020]所述降压开采具体为通过所述下供能水平井对所述开采立井周围进行降压，分解产生的天然气通过所述上回收水平井及主立井输送到所述海上开采平台。
[0021]所述注热开采方式具体为过所述下供能水平井向所述开采立井进行注入高温流体，进行闷井；分解产生的天然气通过所述上回收水平井及主立井输送到所述海上开采平台。
[0022]所述回采区块开采方式为长臂增效开采方法、条带分区开采方法或分层开采方法。
[0023]步骤七中所述注浆液为水性液态缓凝材料，可注入颗粒孔隙并驱替其中的海水并凝固胶结周边颗粒。
[0024]注浆时注浆压力需满足为所述水平井内孔隙水压力的3
‑
5倍。
[0025]本专利技术具有如下技术效果：本专利技术通过采用水平井和立井联合布置方式，采用多分支井钻进施工工艺对开采区域天然气水合物储层进行分区或分段，采用立井和水平井组合方式对天然气水合物进行开采，利用注浆工艺对开采完成的分段进行注浆充填，该深海天然气水合物充填开采方法可以有效减少因天然气水合物储层中天然气水合物分解引起的所述储层强度降低而引起的海底地层变形沉降及海底滑坡等地质灾害的发生，该深海天然气水合物充填开采方法，设计思路明确，创新性强，可以有效提高深海天然气水合物开采过程海底地层稳定性，减轻开采产水造成的井筒破坏和海底地质灾害事故的发生，可以为提高深海水合物开采效率及安全性提供有益的技术指导，在本
具有广泛的推广和应用价值。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术条带分区开采方法施工示意图；
[0028]图2为本专利技术两侧开采区块同时间隔后退开采示意图；
[0029]图3为本专利技术两侧开采区块同时间隔前进开采示意图；
[0030]图4为本专利技术两侧开采区块同时依次后退开采示意图；
[0031]图5为本专利技术两侧开采区块同时依次前进开采示意图；
[0032]图6为本专利技术单侧交替顺次后退开采示意图；
[0033]图7为本专利技术单侧交替顺次前进开采示意图；
[0034]图8为本专利技术单侧交替间隔前进开采示意图；
[0035]图9为本专利技术单侧交替间隔后退开采示意图；
[0036]图10为本专利技术为分层开采方法施工示意图；
[0037]图11为水平分层对称下行间隔充填开采示意图；
[0038]图12为水平分层对称上行间隔充填开采示意图；
[0039]图13为水平分层对称下行顺序充填开采示意图；
[0040]图14为水平分层对称上行顺序充填开采示意图；
[0041]图15为水平分层单侧下行间隔充填开采示意图；
[0042]图16为水平分层单侧上行间隔充填开采示意图；
[0043]图17为水平分层单侧下行顺序充填开采示意图；
[0044]图18为水平分层单侧上行顺序充填开采示意图；
[0045]图19为本专利技术长臂充填开采井布置示意图；
[0046]图20为前进式开采井布置示意图；
[0047]图21为后退式开采井布置示意图；
[0048]图中，1
‑
海上开采平台；2
‑
海水层；3
‑
主立井；4
‑
覆盖层；5
‑
上回收水平井；6
‑
开采立井；6
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深海天然气水合物充填开采方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定天然气水合物所在区域，分析所述区域内天然气水合物地层渗透系数、地层温度及颗粒级配地质参数；S2：确定所述区域内的钻井位置，并搭设海上开采平台；所述海上开采平台通过主立井贯穿覆盖层并伸入所述区域内；S3：确定回采区块及回采区块的顺序，以所述主立井为中心向周边施工回采井；所述回采井是指除所述主立井以外的开采井；S4：在所述回采区块中完成工序并安装开采装置和钻孔孔底封堵设备；S5：确定所述回采区块开采方式；S6：当所述回采区块内先开采区域产气量降低时，切换所述回采区块内进行未开采所述回采区块区域开采工作；S7：利用劈裂注浆和压力注浆相结合的注浆方式向已开采完成的所述回采区块地层中注入浆液提高已开采完成区域地层的力学强度；S8：交替进行上述开采和充填首轮交替作业，实现开采区域的稳定生产，同时提高已开采所述回采区块地层强度。2.根据权利要求1所述的一种深海天然气水合物充填开采方法，其特征在于：步骤二中所述覆盖层处于海水层下方；所述主立井贯穿所述覆盖层并置于所述设计层位。3.根据权利要求2所述的一种深海天然气水合物充填开采方法，其特征在于：所述设计层位为所述天然气水合物储层上下边界位置。4.根据权利要求1所述的一种深海天然气水合物充填开采方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：公彬，蒋宇静，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：