[发明专利]一种利用温压协同分步降压开采天然气水合物的方法

说明书

本发明涉及天然气水合物开发技术领域，具体涉及一种用温压协同分步降压开采天然气水合物的方法，包括逐级设定每一降压步骤中井筒温度下限值及井筒温度升高值，根据井筒温度下限值及井筒温度升高值确定分步降压方式的每一降压步骤中的井口压力值及压力保持时间；当达到井筒温度下限值时停止该步降压；当井筒温度达到储层温度附近时开始下一步降压；本发明方法产气率均匀，多步降压过程中利用温度和压力协同变化，避免温度快速下降导致二次水合物的形成，从而防止堵塞井壁；而且，本发明方法中温度和压力变化较为缓慢，避免由于压力降低过快导致海底滑坡；同时分步降压步数增多，能够降低热损耗，提升开采效率。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开发技术领域，具体涉及一种利用温压协同分步降压开采天然气水合物的方法。

背景技术

天然气水合物是烃类气体小分子(主要成分为甲烷)和水在低温、高压条件下形成的非化学计量的结晶状固态络合物。天然气水合物必须同时具备三个条件:一是低温、二是高压、三是充足的气源。由于形成条件的制约，天然气水合物通常仅分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖底部的沉积层以及永久冰土区。据保守估计，世界上天然气水合物所含天然气的总资源量约为(118～211)×10¹⁶m³，其热当量相当于全球已知煤、石油和天然气总热当量的2倍。目前天然气水合物的开采方法主要有降压法、注热法和注化学抑制剂开采法。

降压法是通过泵吸作用使生产井的压力保持在储藏区温度相应的平衡压力之下，储藏区内自由流体在压差作用下流出井口，导致储藏区域内压力下降，当压力低于平衡压力时，水合物开始分解。但此方法的不足在于开采过程中产气速率不均且容易导致二次水合物生成，造成井壁堵塞。

注热法是通过向天然气水合物储层注入热水或蒸汽使将水合物藏的温度升高到水合物储藏压力相应的平衡温度之上，造成水合物的分解。但开采过程中造成大量的热量损失，降低了开采效率。

注化学抑制剂开采方法主要是通过注入抑制剂(如甲醇、乙二醇、氛化钙等)以改变储层温压平衡，造成部分水合物的分解，改变水合物稳定层的温压条件，使水合物失稳而分解。注化学试剂法使用方便，但缺陷是费用昂贵，作用缓慢，且可能对海底生态环境造成污染，因此不宜开采海底沉积层水合物。

目前许多国家对海底天然气水合物进行试开采，但由于开采过程中依然面临水合物二次生成堵塞、可能海底滑坡等困难，目前仍没有适用于商业运行的可靠开采方法。我国2017年在南海的天然气试开采虽然取得了巨大的成功，但还是存在着成本高，产气速率不稳定和能量消耗大等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用温压协同分步降压开采天然气水合物的方法，避免常规降压法一步将压力降至最终压力导致的产气率波动较大、温度快速下降形成二次水合物导致堵塞井壁及压力降低过快导致海底滑坡问题。

为实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用温压协同分步降压开采天然气水合物的方法，所述方法包括，在深海天然气水合物储层中心钻取开采井；

确定天然气水合物的原始储层温度和原始储层压力；

逐级设定每一降压步骤中井筒温度下限值及井筒温度升高值，根据井筒温度下限值及井筒温度升高值确定分步降压方式的每一降压步骤中的井口压力值及压力保持时间；

采用分步降压方式通过泵吸作用使井口压力逐级降低至设计生产压力。

优选地，所述方法包括，

通过泵吸作用将开采井出口的井口压力值降压至原始储层温度对应平衡压力的预设范围压力值；

继续降低压力，开采分解的天然气水合物，储层温度降低；