[发明专利]一种用于提高水合物藏采收率的储层改造装置与方法

说明书

本发明涉及一种提高采收率的水合物储层改造装置，包括：钻井液泵、井壁支撑剂泵、流体注入头、钻杆、胶塞组合、承托环、钻头；钻井液泵和井壁支撑剂泵分别连接钻井液储罐与井壁支撑剂储罐，并将钻井液以及井壁支撑剂注入进流体注入头内；流体注入头位于海洋平台上并连接在钻杆的顶端，钻杆底端安装有钻头，钻井液或者井壁支撑剂经由钻杆通过钻头进入到井眼内；钻杆内安装胶塞组合以及承托环，胶塞组合与流体注入头的距离应大于分支井眼的长度，承托环安装于距钻头50m以上的位置处。相对于现有技术，本发明具能够有效提高水合物开采的生产能力、注入能力以及波及效率；有效提高开采效率的同时提高井壁稳定性，降低开发风险。

技术领域

本发明属于天然气水合物开采领域，具体地，涉及一种提高采收率的水合物储层改造装置与方法。

背景技术

天然气水合物作为一种新能源，具有储量大、分布广、能量密度高和清洁无污染等优点。世界范围内约27％的陆地以及90％的海域分布着天然气水合物，其资源储量相当于常规化石资源量的2倍。我国初步探明的海域具有至少7×10¹⁰t当量的天然气水合物，相当于陆地上石油、天然气资源量的一半。单位体积的天然气水合物能够释放出160～180体积的天然气。因此，天然气水合物燃烧所释放出的热量远远大于煤等传统化石能源，具有能量密度高的特点。此外，天然气水合物主要成分为甲烷，燃烧后生成水和二氧化碳，是一种清洁能源。因此，作为一种潜力巨大的新能源，天然气水合物被认为是新世纪理想的替代能源。实现天然气水合物的商业开采，对于我国的能源安全以及能源结构的优化具有重大的意义。

目前对于天然气水合物的开采工艺中，大都是集中在运用垂直井开展不同的水合物开采方法。但垂直井普遍存在生产能力、注入能力以及波及效率低的缺点。相比于垂直井，水平井能够显著提高天然气水合物井产气速率和最终开采率。根据室内实验表明，利用水平井开采水合物的平均产气速率是垂直井的1.48倍。但在水平井开采水合物的过程中，由于水合物的不断分解导致井筒周围土体产生局部变形，加之水平井再水合物层内部延伸较长，会导致井筒周围土体更易失稳，诱发出砂、井壁坍塌等事故。

如图1所示，现有技术中，水平井开采水合物完井系统，包括：海洋平台1、隔水管4、钻杆5、水下井口6、套管头7、送入工具8、套管9、主井眼11、水泥浆12、天然气水合物沉积层13；水平井主要由垂直段、造斜段以及水平段组成，其中水平段位于水合物沉积层13中心位置处来增加水合物开采的波及效率；套管9位于主井眼11内部，套管9与主井眼11之间填充有水泥浆12，起到封固套管9与主井眼11环形空间的作用；水平井井筒海床3位置处设置有水下井口6，水下井口6上端通过隔水管4与海洋平台1联通；钻杆5位于隔水管4内部，钻杆5下端通过送入工具8与套管9连接，钻杆5上端连接到海洋平台1，套管头7焊接在套管顶端，并将套管9悬挂在水下井口6处；海洋平台1包括钻架1a、钻台1b、平台生活区1c、上层甲板1d、下层甲板1e、平台主体1f。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种提高采收率的水合物储层改造装置与方法，利用多分支水平井来提高水合物开采的生产能力、注入能力以及波及效率；同时利用下入分支井眼内具有孔隙结构的材料给井壁提供支撑，进而提高井壁的稳定性，保证产出气体能够从其内部孔隙结构内流出，最终达到既提高水合物采收率又同时提高井壁稳定性的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

多分支水平井分支井眼储层改造装置，包括：钻井液泵、井壁支撑剂泵、流体注入头、钻杆、胶塞组合、承托环、钻头；其中：钻井液泵和井壁支撑剂泵位于海洋平台上并通过管线分别与流体注入头上的钻井液注入口和井壁支撑剂注入口连接，钻井液泵和井壁支撑剂泵分别连接钻井液储罐与井壁支撑剂储罐，并将钻井液以及井壁支撑剂注入进流体注入头内；流体注入头位于海洋平台上并连接在钻杆的顶端，流体注入头可将钻井液以及井壁支撑剂注入进钻杆内；钻杆底端安装有钻头，钻井液或者井壁支撑剂经由钻杆通过钻头进入到井眼内；钻杆内安装胶塞组合以及承托环，胶塞组合与流体注入头的距离应大于分支井眼的长度，承托环安装于距钻头50m以上的位置处。