[发明专利]基于多分支井的二次水合物形成监测与抑制系统及其方法

说明书

本发明公开一种基于多分支井的二次水合物形成监测与抑制系统及其方法，所述系统包括多分支井开发系统、注入模块、温控模块、水合物反应釜、监测模块以及数据采集单元等，多分支井开发系统设置在水合物反应釜内，注入模块、监测模块及产物收集模块均与数据采集单元相连。该系统设计不仅可以实现监测不同分支水平井组合条件下开采水合物过程中水平井内二次水合物生成情况，而且还能够研究分支水平井开采过程中形成二次水合物后，分支水平井外壁水浴夹套最佳升温幅度，实现有效抑制分支水平井堵塞、提高生产效率的目的，进而实现对二次水合物形成的监测与抑制，对水合物高效率开采及安全开采具有重要指导意义。

技术领域

本发明属于水合物藏开发技术及其流动安全保障技术领域，具体涉及一种基于多分支井的二次水合物形成监测与抑制系统及其方法。

背景技术

海域水合物储藏是由天然气与水在低温、高压条件下经过漫长地质环境形成的，通常赋存于海底以下300米深度范围内沉积物中。天然气水合物开采已经成为非常规油气藏工程的研究热点，由于水合物自身低温、高压赋存条件，现阶段对水合物藏的开发主要是通过降压法、注热法、抑制剂法以及新型开采法(如CO₂置换法等)实现。所有开采方法中，降压法由于其技术可行、且经济有效，是目前海域水合物开发采用的主要手段。

由于天然气水合物开采的风险性和技术性均较高，并且需要高额的开支和长期的准备，水合物开采技术研究仍以室内实验为主。在天然气水合物开采现场试验过程中，由于现有的气液分离技术的限制，产水管道中不可能完全不含甲烷；如果水合物试开采长时间进行，产水管道中未分离的甲烷和海水有可能再次生成水合物，待水合物含量增加至一定程度时就会堵塞管道，引起开采井的井底压力降低失效，进而会引起水合物试开采的被迫停止。目前，针对水合物二次生成堵塞开采井管风险评估而设计的实验装置鲜有报道，严重限制了水合物二次生成堵塞开采井管风险评估实验模拟工作，水合物开采仍然存在着开采井管堵塞的威胁。

截止目前，仅日本与中国两个国家进行了海域水合物试开采，且均是采用垂直井降压法开采，但相对于海域开采的高投入而言，该种垂直井降压开采法产气效益仍较低，而且当前对天然气水合物的开采机理仍然缺乏足够的认识，特别是在开采过程中水合物二次生成而堵塞开采井管的风险评估方面无法满足工程实际需求。如何设计新型开采方式，并且在采用新型开采方式同时，如何有效保障安全开采是目前研究人员关注的重点。

发明内容

本发明提出一种基于多分支井的二次水合物形成监测与抑制系统及其方法，不仅能够对不同分支水平井组合条件下的二次水合物生成情况进行监测，并且对研究分支井外壁水浴夹套最佳升温幅度，有效抑制分支水平井堵塞、提高生产效率具有重要意义。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种基于多分支井的二次水合物形成监测与抑制系统，包括多分支井开发系统、注入模块、温控模块、水合物反应釜、监测模块、产物收集模块以及数据采集单元；所述多分支井开发系统设置在水合物反应釜内，注入模块、监测模块及产物收集模块均与数据采集单元相连；

所述多分支井开发系统包括中间主井眼以及与主井眼轴向垂直设置的多排分支水平井，且每一排分支水平井沿主井眼圆周方向均匀分布，在分支水平井的外壁上均匀紧密排列有多个井孔，所述井孔由仅能让气体和水两种流体通过的烧结滤芯封堵，而将沉积物砂砾封堵在分支水平井外，更为有效的实现水合物开发过程中的增产；各个分支水平井的外壁上对应的设有水浴夹套，水浴夹套为一封闭系统，且在水浴夹套上与井孔相对应的位置镂空(即与分支水平井上、下井壁井孔一致)，水浴夹套与一热水循环系统相连，所述热水循环系统包括顺次连接的水箱、恒温箱和液体循环泵，水浴夹套本身为一完整封闭系统，此夹套设计不影响水合物产物流体流向井筒，且后期在监测井内水合物生成时，可以通过向此夹套内注入热水循环的方式促使水合物发生分解，防止分支水平井由于二次水合物生成而导致井孔堵塞；