[发明专利]用于开采天然气水合物的鱼骨型井结构及方法

说明书

本发明涉及能源开采领域，公开了一种用于开采天然气水合物的鱼骨型井结构及方法。本发明的鱼骨型井结构通过采用设置于水合物层内的压裂井向水合物层的位于压裂井四周的区域射入二氧化碳压裂流体，为水合物层造缝，形成的裂缝能够有效改善水合物层的渗透性，并使二氧化碳压裂流体渗入所述裂缝中，促进天然气水合物的分解；另外，本发明通过将生产井套设于注入井外，在开采过程中，生产井能够对注入井起到保温作用，减小注入流体在注入过程中的热量损失，同时注入井内的流体还能够传热给生产井中的分解产物，防止水合物二次生成而堵塞井筒。因此，本发明的鱼骨型井结构具有改善储层渗透性、开采速度快、能损小、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及能源开采领域，具体地涉及一种用于开采天然气水合物的鱼骨型井结构以及用于开采天然气水合物的方法。

背景技术

天然气水合物具有储量丰富、分布广泛、能量密度高、燃烧后较为清洁等特点，主要分布在高纬度地区的极地冻土带及全球范围内的深海海底、陆坡、陆基及海沟中，被世界各国视为一种未来传统化石能源的环保型替代能源。

根据水合物的相平衡性质，人们陆续提出了包括热激法、降压法、注化学剂法以及二氧化碳置换法在内的天然气水合物开采方法。但由于天然气水合物通常赋存于粉砂、细粉砂及泥页岩中，且本身的冰晶形态会堵塞流动孔道，因此天然气水合物藏的渗透性能往往较差，在使用传统的开采方法时传热、导流能力都受到了极大的限制，存在开采速度慢、周期长、能量损耗大、效率低等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种用于开采天然气水合物的鱼骨型井结构及方法，其具有改善水合物层渗透性、开采速度快、能损小、效率高等优点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于开采天然气水合物的鱼骨型井结构，所述鱼骨型井结构包括从地平面或海平面沿竖直方向延伸至水合物层的注入井和生产井，所述生产井套设于所述注入井外并与所述注入井之间形成径向间隙，所述生产井的长度大于所述注入井的长度，所述注入井用于注入二氧化碳压裂流体，所述生产井用于回收所述水合物层的分解产物；

所述鱼骨型井结构还包括位于所述水合物层的压裂井、第一收集井和第二收集井，其中，所述压裂井的入口端与所述注入井的出口端连通，所述压裂井用于将所述二氧化碳压裂流体射入位于所述压裂井四周的所述水合物层内，所述第一收集井间隔地位于所述压裂井的上方，所述第二收集井间隔地位于所述压裂井的下方，所述第一收集井和所述第二收集井用于收集所述分解产物，所述第一收集井和所述第二收集井的出口端与所述生产井的入口端连通。

优选地，所述鱼骨型井结构包括多个所述压裂井、多个所述第一收集井和多个所述第二收集井，多个所述压裂井沿所述注入井的周向间隔地设置，多个所述第一收集井和多个所述第二收集井分别沿所述生产井的周向间隔地设置，多个所述压裂井、多个所述第一收集井和多个所述第二收集井在竖直方向上一一对应。

优选地，所述压裂井的顶壁上设置有多个第一射孔，所述压裂井的底壁上设置有多个第二射孔，多个所述第一射孔和多个所述第二射孔分别沿所述压裂井的延伸方向间隔排布；和/或

所述第一收集井的底壁上设置有多个第一收集孔，该多个第一收集孔沿所述第一收集井的延伸方向间隔排布，所述第二收集井的顶壁上设置有多个第二收集孔，该多个第二收集孔沿所述第二收集井的延伸方向间隔排布。

优选地，所述第一射孔和所述第二射孔的喷射方向与所述压裂井内流体的流动方向之间的夹角α为钝角；和/或

所述第一收集孔的收集方向与所述第一收集井内流体的流动方向之间的夹角β为锐角，所述第二收集孔的收集方向与所述第二收集井内流体的流动方向之间的夹角γ为锐角。

优选地，所述压裂井、所述第一收集井和所述第二收集井均为水平井。

优选地，所述第一射孔与所述第二射孔上下对应，所述第一收集孔与所述第一射孔在水平方向上错位，所述第二收集孔与所述第二射孔在水平方向上错位。