[发明专利]CO2

说明书

本发明公开了一种CO₂乳液及注入其对天然气水合物藏储层改造开采方法。CO₂乳液包括如下成分：液态CO₂、至少两种表面活性剂、水合物生成促进剂和水；所述表面活性剂中至少包括二(2‑乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠；其中，二(2‑乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠的质量百分比浓度为0.5％‑3％，其他表面活性剂的质量百分比浓度为1％‑3％；水合物促进剂的质量浓度为0.05％‑1％；乳液中水的体积百分数为10％‑70％，CO₂以液态CO₂计其占乳液体积的30％‑90％。本发明的开采方法利用了CO₂乳液在多孔介质中良好的扩散性以及生成的水合物具有超低渗的特点，对天然气水合物的开采具有明显的增产作用，同时能够强化海底CO₂封存效果以及提高天然气水合物开采安全系数。

技术领域

本发明属于天然气水合物开采领域；具体涉及一种CO₂乳液及注入其对天然气水合物藏储层改造开采方法。

背景技术

天然气水合物是由水与天然气在低温高压条件下生成的一种固态晶状非计量型化合物。天然气主要由甲烷组成，故也被称为甲烷水合物。在标准状况下，一立方米的甲烷水合物分解，最多可产生164立方米的甲烷气体与0.8立方米的水。甲烷水合物的能量密度很高，是常规天然气能量能量密度的2-5倍，而且其燃烧值很高，燃烧后几乎不产生任何残渣，是一种难得的清洁能源。

虽然天然气水合物资源储量巨大，具有广阔的应用前景，但是由于其赋存区域环境的复杂性以及开发过程中可能带来的环境安全问题，世界范围内针对天然气水合物大规模商业开发仍持谨慎态度。目前该领域研究工作仍处于机理探讨、开采技术论证以及小规模试验开采的阶段，天然气水合物资源的安全高效利用将依赖理论以及工程技术的创新和突破。

与常规油气资源不同，自然界中尤其是海底环境下的天然水合物储层上方盖层通常为不成岩沉积物，具有渗透性高的特点。天然气水合物开采过程中可能出现游离气与分解气大面积逸散而导致严重的环境灾害。水合物以固态形式与沉积物颗粒相互作用维持沉积物的稳定性，所以开采过程中水合物相态的转变将破坏这种稳定性，引发坍塌、滑坡、海啸等地质灾害。此外，多数水合物储层存在渗透率低的特点，分解过程产生大量的水，会进一步降低气体的相对渗透率，影响采气效率和稳定性。水合物分解常需要一些激发措施，如降压、注热水、注抑制剂等，这些作业同样受制于水合物储层的低渗透性和没有封闭的盖层。因此，为应对可能的环境和地质风险以及提高水合物开采效率，水合物开采前及开采过程中需要进行储层改造和保护作业。

二氧化碳或超临界二氧化碳压裂技术是页岩气高效开发的一种途径，其不会使页岩产生黏土膨胀、水锁效应，对储层无伤害。在水合物方面，液态二氧化碳被提出用于天然气水合物储层改造(参照专利CN 106761589A)。基于注二氧化碳进行天然气水合物藏改造的目的在于通过生成低渗CO₂水合物盖层，降低水合物开采导致的环境和地质风险，提高产气速度、延长高效产气的周期。而注纯液态二氧化碳进行储层改造时，会存在以下几点问题：1、由于其扩散性较差，导致注入至沉积物时不能有效的覆盖天然气水合物储层，不利于生成低渗盖层；2、由于储层条件极为苛刻，二氧化碳在注入过程中极易由于生成水合物而使井筒堵塞；3、基于液态二氧化碳生成的水合物在热力学上不稳定，且由于水合物生成过程中周围剩余水饱和度低，导致 CO₂水合物饱和度低，在对储层进行降压作业过程中，二氧化碳水合物盖层易出现失稳坍塌情况。CO₂乳液由于其在多孔介质中良好的扩散性，也被用于置换天然气水合物(参照专利CN 103174407B)，乳液在置换过程中对提高置换反应的速率起到了重要作用。然而，由于开采方式不同，所述乳液无法直接应用于储层改造降压开采中，所以需要制备新型CO₂乳液，替代现有注纯CO₂改造工艺。

综上所述，优化CO₂注入工艺，降低CO₂盖层渗透性，提高CO₂盖层稳定性及储层保护效果是本领域亟待解决的问题。