[发明专利]一种泥质粉砂天然气水合物储层开采的多级防砂方法

说明书

本发明涉及一种泥质粉砂天然气水合物储层开采的多级防砂装置方法，包括下列步骤：在泥质粉砂天然气水合物储层置入套管；在套管内放入基管筛管，将生产管道与基管筛管连通，在套管上方放置环形分隔器；在粗细砾石层之间设置金属纤维层，金属纤维层的顶部连接到环形分隔器；在套管与金属纤维层之间泵入含有细砾石的携砂液，使得细砾石充填于套管和金属纤维层之间；形成细砾石层；在金属纤维层与基管筛管之间泵入含有粗砾石的携砂液，使得粗砾石充填于金属纤维层和基管筛管之间；从生产管道向基管筛管中通入絮凝剂。

技术领域

本发明涉及天然气水合物储层开采的防砂方法的技术领域。

背景技术

天然气水合物被公认为是具有良好前景的重要后续清洁能源，因此天然气水合物的开采受到全世界的高度重视。天然气水合物储层一般位于海底浅层区域，成藏沉积物疏松。降压开采时，储层内部随着水合物的分解形成气、液、固三相后，液体会携带储层中的颗粒进入套管，如不对其进行适当的防控，随着开采时间增加，储层出砂问题还会变严重，储层稳定性也将大大降低，甚至造成地层坍塌、海底滑坡和海啸等地质灾害。目前已开展短期降压试采工作的地区包括加拿大麦肯齐、美国阿拉斯加北坡、日本爱之海和南海海槽以及中国南海神狐海域，其中日本水合物试采由于出砂被迫终止，其他大部分地区的开采过程中均出现不同程度的出砂现象。因此，降压开采中的出砂问题是目前制约水合物商业化生产的关键障碍，开采过程中的出砂防砂问题亟待解决。

我国南海的天然气水合物储层是非成岩泥质粉砂沉积物，储层颗粒较细，中值粒径大多在20μm以下，若按照适度出砂理论:40μm以下的颗粒不防，出砂量可能会很大。且储层泥质含量高达30％以上，而泥质细颗粒正是造成滤网、充填砾石等防砂充填层堵塞的主要原因。因此，泥质粉砂储层的防砂更为困难，既要使大部分泥质细颗粒能够通过防砂充填层，又要清除天然气输送管道中的黏粒。

目前应用于泥质粉砂储层开采的防砂方法为砾石充填+筛管复合防砂，但其无法完全阻挡细小颗粒的通过。普通的多级砾石充填中，外层的粗砂砾层或金属纤维层只能过滤粒径较大的颗粒，无法阻止中等粒径以下颗粒会进入，从而会导致内部细砾石层发生堵塞，且储层砂粒流失会引起地层坍塌。在油气井中的实验中发现，反滤砾石充填层可以实现外层挡砂、内层疏导，同时具有良好的防砂效果和渗透率，其渗透率和抗堵塞性能优于细砾石充填层，挡砂性能高于粗砾石充填层。

发明内容

本发明提供一种能够有效解决砾石充填层防砂过程中的堵塞问题，并能完全清除储层砂中的泥质细颗粒，减少出砂量，并能提高开采效率的泥质粉砂天然气水合物储层开采的多级防砂方法，采用反滤砾石充填+筛管+絮凝剂的复合防砂方案。技术方案如下：

一种泥质粉砂天然气水合物储层开采的多级防砂装置方法，包括下列步骤：

1)准备带有射孔的套管、金属纤维层、生产管道、絮凝剂、分隔器、细砾石和粗砾石，方法如下：

絮凝剂用于静电吸附表面带有负电荷的黏粒并形成絮团沉降，基管筛管的挡砂精度根据表面带有负电荷的黏粒的尺寸而确定；

根据泥质粉砂储层的粒径分布曲线，确定细砾石层的挡砂精度D₁＝d₈₅/0.8，即，粒径小于D1的颗粒质量占颗粒总质量的85％；

对剩余15％颗粒重新绘制粒径分布曲线，确定金属纤维层挡砂精度D₂＝d₈₅’/0.8，即粒径小于D2的颗粒质量占剩余颗粒总质量的85％；

确定粗砾石层的挡砂精度D₃＝6d₅₀’，即粒径小于D3的颗粒质量占剩余颗粒总质量的50％。

2)在泥质粉砂天然气水合物储层置入套管；

3)在套管内放入基管筛管，将生产管道与基管筛管连通，在套管上方放置环形分隔器；