[发明专利]海洋粉砂质储层天然气水合物多分支孔有限防砂开采方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物资源开发工程技术领域，具体涉及一种海洋粉砂质储层天然气水合物多分支孔有限防砂开采方法。

背景技术

天然气水合物资源是一种潜在的能源，具有分布广、能源密度高等特点，水合物资源开采研究已成为国际热点问题。然而目前全球水合物资源开发仍处于部分区域的试开采阶段，距离工业化开采还有很长的路要走。

我国目前已经加快研究步伐，加快对海洋天然气水合物资源的勘探开发工作。根据前期国际试开采经验，对常规砂质储层而言，降压法是最行之有效的开采方法。但降压开采势必涉及井底压力向水合物储层的扩散过程，只有当井底低压传播到水合物分解前缘位置，才能促进该区域的水合物进一步分解。因此从工程的角度分析，井底压力降低幅度越大，越有利于天然气水合物的分解产出；从地质条件的角度分析，地层砂粒越粗，沉积物堆积形成的孔隙尺寸越大，越有利于压力波的传导，越有利于水合物的分解产出。但是，过大的生产压降势必造成井筒的坍塌、地层大量出砂等工程问题，特别是加拿大Mallik2007～2008项目和日本Nankai Trough 2013项目经历均表明，出砂现象是制约天然气水合物资源长效开采的关键因素。因此，要实现水合物资源的高效开采，必须攻克地层中压力波的高效传递问题和出砂问题带来的困扰。

特别地，目前我国海洋天然气水合物试采初步优选靶区储层沉积物构成以粘土质粉砂和粉砂质粘土为主，储层砂粒径总体低于20μm，是典型的孔隙充填型水合物储层。原位测试渗透率和水流导压系数极低，因此只有当井底压力降低幅度较大时，才有可能加快水合物分解区的扩展，提高产气速率；但由于储层综合强度较低，盲目加大生产压差不仅无法提高产能，而且可能导致井壁整体垮塌或地层破坏性大量出砂，造成井筒砂埋。对Nankai Trough 2013 项目所面临的中粗砂水合物储层尚且如此，对于我国南海试开采所面临的粉砂质储层，地层出砂与产能提高之间的矛盾会更加突出。

因此，为满足我国粉砂质储层天然气水合物资源的开发，必须从地质角度和工程角度两方面对现有降压开采方法做完善或改造，建立新的粉砂质储层水合物开采模式。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋粉砂质储层天然气水合物多分支孔有限防砂开采方法，通过主井眼周围多分支孔和有限防砂、控砂技术的结合，实现天然气水合物储层的有效降压开采，为我国南海天然气水合物开采提供新思路。

本发明采用的技术方案如下：

一种海洋粉砂质储层天然气水合物多分支孔有限防砂开采方法，包括以下步骤：

(1)主井眼钻开并采用预留分支孔套管完井；

(2)钻开多分支孔，其均匀分布在主井眼周围，与主井眼呈一定夹角并定向排列；

(3)在主井眼套管外围和多分支孔中充填砾石层，进行有限防砂；

(4)反洗井，投产，进入分步降压阶段。

所述主井眼钻开方式与常规钻井方式一致，具体为钻开水合物储层上部地层后固井，在打开水合物储层时用大尺寸钻头钻进；所述主井眼穿越储层，人工井底在储层底界以下，留足一定的沉砂口袋。

所述主井眼完井方式具体为套管完成，所述套管上根据优化结果有一定的预留孔，每一个预留孔即为多分支孔的开口，储层底界以下套管与地层之间用水泥固井，储层段不注水泥。

为防止底水或下部地层流体进入井筒，以及降压开采过程中可能导致的下部异常压力进入井筒，所述主井眼套管底部设置为盲孔。

所述多分支孔利用柔性管技术或其他小井眼径向井技术钻开，钻开多分支孔后，利用大排量进行管外砾石充填。

所述砾石层为石英砂或人工陶粒、核桃壳等，挡砂精度设计按照有限防砂、防排结合的基本思想进行设计。

多分支孔有限防砂所充填的砾石层尺寸比常规砾石尺寸设计方法设计(如Saucier法、 Smith法、Deprister法等)结果粗1～2级，在保证充填压力小于地层破裂压力条件下，尽量提高充填密实程度。所述主井眼管外充填的评价指标有充填厚度、充填密实程度、砂砾比；多分支孔有限防砂充填层的评价指标有充填密实程度、砂砾比、充填强度等。

可通过数值模拟方法确定适合于特定水合物储层的最佳分支孔几何参数组合，其中分支孔几何参数包括分支孔相位角、分支孔倾角、分支孔密度、分支孔孔径和分支孔水平位移等。

所述分支孔相位角类比于常规油气井射孔完井中的射孔相位角，具体是指相邻两个分支孔轴线在平面上的投影线之间的夹角。