[发明专利]一种注空气开发天然气水合物的方法

说明书

本发明公开了一种注空气开发天然气水合物的方法。该方法通过高压注空气火烧的开发方式：注入井把空气注入目标储层，利用气驱效应、氧化生热效应，直接快速加热储层提高水合物稳定区内的温度，从而使可燃冰溶解，实现有效开采。该技术通过进行注气井高温点火，在储层内注气井附近点燃天然气水合物，合理利用空气氧化释放能量，形成具有一定面积的燃烧带，从而使燃烧前缘处的可燃冰溶解，并逐渐形成一个较为稳定的低压带，可燃冰不稳定分解为水和甲烷。实现低压环境的同时，持续提供热量，对实现天然气水合物在大规模开发具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术领域，具体涉及一种注空气开发天然气水合物的方法。

背景技术

固体状的天然气水合物往往分布于水深大于300m以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态，其分布可以从海底到海底之下1000m的范围以内，再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在。从目前已经从自然界获取的水合物样品分析来看，其形态、储层特性呈现多样性，有砂岩型、砂岩裂隙型、粉质泥岩或细粒型，还有一些分散型。水合物具有极强的储载气体能力，一个单位体积的天然气水合物可储载100～200倍于该体积的气体量。因此1m³的地下可燃冰分解后可释放出约0.8m³的水和164m³的天然气。可以看出，可燃冰最大的优势是高资源丰度。

根据可燃冰的形成条件(低温(-10℃～28℃)、高压(1～9MPa))，海底形成的可燃冰是深水浅层储层条件，海底下的砂岩型天然气水合物储层，开采方法应该主要有热激发法、减压法、化学试剂注入法、固体开采法、二氧化碳致换法以及多种开发模式组合，但这些方法还存在生产效率低、开采条件要求高、所有材料昂贵和环境风险大的问题，需要进一步完善。

细致分析可以得出，开采可燃冰的首要任务是降压或者是升温，如果地下有可动水，可以直接排水降压来开采可燃冰，但是有可动水也往往说明可燃冰饱和度不够，初始气源不充足，不是优质的可燃冰储层；如果没有可动水，全是纯可燃冰与泥砂储层结合在一起，单纯用降压法就无法有效开采，因为可燃冰为固体，储层中没有可流动的液态水，很难直接通过排水降压来开采可燃冰。没有可动水的情况下，如果应用普通升温法开采，能耗也太大，太不经济。目前试采技术是通过携砂开采(类似于出砂冷采)，通过出砂或者排出少量的水，来降低井筒周围储层压力，达到井筒周围小范围试采的目的。

发明内容

基于以上背景技术，本发明提供一种注空气开发天然气水合物的方法，通过注入井把空气注入目标储层，进行注气井高温点火，合理利用空气氧化释放的能量，直接快速加热储层提高水合物稳定区内的温度，从而使可燃冰溶解而采出。当注采体系一旦形成，逐渐形成一个较为稳定的低压带，可燃冰不稳定大量分解为水和甲烷，大幅度提高采出面积。该开发方法结合升温与降压，不仅实现低压环境，并且采用地下放热，具有热效率高、节能减排的优势，持续提供热量，解决了地层中的结冰现象，增大单井有效控制面积，增大累产量，节约了开发成本，实现经济有效开发。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种注空气开发天然气水合物的方法，包括以下步骤：

S100、选择砂岩可燃冰储层；

S200、在储层中部署作业井；

S300、通过作业井注入空气点燃可燃冰储层，然后吞吐回采；直到井筒周围形成一个高温低压区，地下可燃冰不断降压流向井筒周围采出。

该方法通过部署的作业井实现可燃冰就地回采，在井筒周围形成稳定的高温低压区，地下可燃冰能够通过不断降压，源源不断地流向井筒周围采出。

以下针对每一步骤进行详细说明：

步骤S100、选择砂岩可燃冰储层。

所选砂岩可燃冰储层具有一定的渗透性，渗透率大于5md。