[发明专利]一种基于气水平衡的天然气水合物开采方法

说明书

本发明公开了一种基于气水平衡的天然气水合物开采方法，属于天然气水合物开采技术领域，该方法中采用气体维持开采井内压力代替常规降压开采时的液体压力维持开采井内压力。钻井至水合物下伏层，下入套管和开采井管。通过控制气体压力和液体压力使得开采井管内外形成液位差，实现气水平衡，并确保天然气水合物储层段无液体，以便于水合物分解水和气进入开采井。本发明可减少近井储层水饱和度，提高近井储层气相相对渗透率，同时可以减缓近井储层二次水合物形成，最终实现天然气水合物安全高效开采。

技术领域

本发明属于天然气水合物开采技术领域，尤其是涉及一种基于气水平衡的天然气水合物开采方法。

背景技术

天然气水合物是指天然气与水在特定温度和压力下生成的一种笼型晶体物质，似冰雪状，因其可以点燃，故俗称为“可燃冰”。天然气水合物具有能量密度大、分布广、储量大和埋藏浅等特征，被认为是成为21世纪理想的替代能源。初步预测我国海域天然气水合物资源量约800亿吨油当量。

2017年，我国采用降压法成功实现海域泥质粉砂天然气水合物安全可控开采，累计产气30.9×10⁴m³，创造了产气时长和总量的世界纪录，为天然气水合物商业开采奠定了坚实的基础。然而，本次试采井底压力由开采井内水压维持，开采井内水的存在将导致近井储层水饱和度较高，进而降低了近井储层气相相对渗透率，影响产气速率和开采效率；同时，近井储层高水饱和度将促进进行储层二次水合物形成，它会导致近井储层固有渗透性降低或发生井筒堵塞，进而导致产气速率和产气量降低。

发明内容

本发明的目的是针对天然气水合物降压开采过程中近井储层高水饱和度引起的低气相相对渗透率和低固有渗透率会导致产气速率和产气效率低，提供一种基于气水平衡的天然气水合物开采方法，通过采用高压气体维持开采井底压力，以降低近井储层水饱和度。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于气水平衡的天然气水合物开采方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、钻井与完井，钻至水合物下伏层预定深度，下入套管，并对处在天然气水合物储层中部的套管进行射孔；

步骤二、下入开采井管，在开采井管和套管之间的环空间隙内安装封隔器，并在所述开采井管、套管及封隔器形成的空间内下入气体管线，气体管线上设置有电磁阀，同时将单向阀安装在返气管线上，所述返气管线一端与开采井管内部连通，另一端与气体管线连通；

步骤三、通过输水管线向开采井管内下入气液分离器及潜水泵，潜水泵的进水端与气液分离器连接，潜水泵的出水端与输水管线连通；

步骤四、将步骤二中所述的气体管线露出地表的一端分别与空压机及储气罐连接，且气体管线与空压机连通的支路上设置有空压机阀门，气体管线与储气罐连通的支路上设置有储气罐阀门，同时将输水管线远离潜水泵的一端与地表气液处理装置连接；

步骤五、启动气液分离器和潜水泵，潜水泵抽取开采井管内的液体并排至地表，逐步降低开采井内液位，进行降压开采；

步骤六、启动空压机，打开空压机阀门和电磁阀向套管和开采井管之间的环空间隙内注入气体，使得开采井管内外形成液位差，且套管和开采井管之间的环空间隙内液位低于天然气水合物储层底界面，确保天然气水合物储层段无液体，关闭空压机，调整电磁阀控制套管和开采井管之间的环空间隙内气体压力，采用气压维持开采井内压力；

步骤七、天然气水合物储层产出的气体和水进入套管和开采井管之间的环空间隙内，气液混合物进入开采井管内，气液分离后的液体通过输水管线进入地表气液处理装置，开采井管和输水管线之间的环空间隙内气体经过单向阀进入气体管线，开启储气罐阀门，气体进入储气罐，实现天然气水合物开采。

优选地，所述水合物下伏层钻进深度为10m～30m。