[发明专利]一种分段水平井热CO2吞吐开采非均质水合物藏的方法

摘要

本发明公开了一种分段水平井热CO₂吞吐开采非均质水合物藏的方法，主要是打一口水平生产井，先进行常规热CO₂吞吐确定分段个数及其具体位置，然后更换水平生产井的油管管柱，协同控制各分段管柱的注入速度。其具体做法为：在非均质水合物藏中打一口水平生产井，注入热CO₂进行二至四周期的吞吐生产，分别记录各周期结束时水平井段的温度分布，使用有序样品的最优分割算法确定水平井段的个数及其具体位置，根据计算结果重新设计并更换水平生产井的油管管柱，通过调整各分段管柱的注采参数保证热CO₂的合理注入，吞吐开采非均质水合物藏。本发明设备简单、操作方便，可为非均质水合物藏增产措施的实施提供指导。

主权项

1.一种分段水平井热CO₂吞吐开采非均质水合物藏的方法，其打一口水平生产井，先进行常规热CO₂吞吐确定水平井段的分段个数及其具体位置，然后重新设计并更换水平生产井的油管管柱，通过调整各分段管柱的注采参数保证热CO₂的合理注入，实现热CO₂的均匀波及，从而显著改善非均质水合物藏的开发效果，大幅提高采收率，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)：根据区域地质资料，选取有较强非均质性的水合物藏进行施工作业；步骤(2)：在位于水合物藏距离顶部位置处打一口水平生产井，对所述水平生产井的水平井段进行射孔，在所述水平生产井垂直井段和水平井段的结合点上方2～5m处的油套环空中安装封隔器，位于所述垂直井段的油管采用绝热材料，位于所述水平井段的油管安装温度传感器；步骤(3)：注入热CO₂进行为期二至四个周期的常规吞吐生产，一个吞吐周期包括注入阶段和生产阶段两个过程，其中，注入阶段时，CO₂气源和燃料经热CO₂生成装置产生热CO₂，所述热CO₂从所述水平生产井的井口油管中注入，在所述油管的末端进入油套环空，在所述封隔器的阻隔下经所述射孔位置处进入水合物藏，水合物受热分解，同时所述热CO₂置换出水合物中的CH₄，生产阶段时，随着所述水平井段附近压力的降低，水合物进一步分解，分解生成的CH₄、水和CO₂组成混合流体经所述油管采出，经地面分离器分离成CH₄、水、及CO₂，其中CO₂可作为下一周期热CO₂的部分来源再次利用，持续记录所述水平生产井的产气速度，当产气速度低于3000～5000m³/d时，结束本周期并开始下一周期；步骤(4)：分别记录各周期结束时温度沿所述水平井段的分布数据，二至四个周期结束后，根据得到的温度分布数据，使用有序样品的最优分割算法确定所述水平井段的个数及其具体位置；其具体分段方法为：①根据所述温度分布数据构建数据矩阵，并正规化为[0,1]；②计算分段直径矩阵；③分别进行最优化2次分割，3次分割直至K次分割，分别记录相应的最优分割点及对应的组内离差平方和；K取5以上；④作出组内离差平方和随分割次数的变化曲线；⑤组内离差平方和随分割次数增加变化平稳时对应的分割次数确定为所述水平井段的分段个数，相应分割次数下的分割点为各分段的具体位置；步骤(5)：根据计算结果重新设计并更换所述水平生产井的油管管柱，在所述水平井段各分段位置处的油套环空中安装封隔器，所述水平生产井的油管管柱末端封闭且不与地层连通，所述各分段管柱安装有流量控制器，用以控制热CO₂的注入与产出；步骤(6)：协同控制所述各分段管柱热CO₂的注采参数，所述热CO₂的注入速度按所述各分段管柱的长度进行分配，单位水平井段长度的热CO₂的注入速度为0.5～2m³/d，周期注入时间为7～15d，吞吐开采水合物藏，其中，在所述注入阶段时，所述热CO₂从所述水平生产井的井口油管中注入，经所述流量控制器进入各分段的油套环空中，并在所述封隔器的阻隔下经所述射孔位置处进入水合物藏，在所述生产阶段时，随着所述水平井段附近压力的降低，水合物进一步分解，各分段分解生成的CH₄、水和CO₂组成混合流体经所述流量控制器进入所述油管中并被采出，所述混合流体经地面分离器分离成CH₄、水、及CO₂，持续记录所述水平生产井的产气速度，当产气速度低于3000～5000m³/d时，结束本周期并开始下一周期。