[发明专利]一种浅层天然气水合物钻井装置、开采系统及方法

说明书

本发明公开了一种浅层天然气水合物钻井装置、开采系统及方法。所述装置包括：管柱、工具组合及喷射钻头；所述管柱为扁形管柱，管柱内部空间从上至下分隔成三层，上层为生产层、中层为海水注入层、下层为冷冻层；上层设置有抽水排砂泵，上层对应的管柱侧壁设置有单向排砂孔，管柱顶面外部设置有精细防砂层；工具组合为动力工具、测量工具、推进器、导向工具、近钻头信息传输及储存中的一种或组合；工具组合设置在管柱外壁靠近喷射钻头的位置；喷射钻头与管柱的海水注入层固定连接，喷射钻头上设置有喷嘴。本发明通过创新的钻井及开采形式进行浅层天然气水合物资源开采。避免常规油气钻井的常规作业流程，降低作业成本、提高作业效率。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开发技术领域，进一步地说，是涉及一种浅层天然气水合物钻井装置、开采系统及方法。

背景技术

当前，石油天然气资源量不断减少，天然气水合物资源作为一种资源量巨大的战略储备资源，其开发利用成为各国、各大能源公司追逐的热点。

目前的天然气水合物资源开发工程技术主要依赖于不断发展进步的油气资源开发工程技术。针对海洋天然气水合物资源开发，当前试采均利用深水作业平台，常规钻井技术钻达储层。然后利用天然气水合物资源特性，利用降低储层压力、增加储层温度和注入水合物抑制剂等方式，使得水合物资源分解从而达到开采的目的。

开采方法方面，国外提出降压法、热激发法、抑制剂法。我国周守为院士提出了固态流化法。在这些方法的基础上，我国2017年连续在中国南海进行了两次天然气水合物试采，分别采用了降压法和固态流化法，取得了天然气水合物资源开发利用的巨大进步，跨出了结实的一步。

周守为院士的固态流化法针对海洋浅层水合物资源利用常规油气钻井在海底将水合物资源造浆后分解采气。但是由于海底浅层压实程度不足，对钻井工程技术包括固井、钻进、定向等过程均造成了巨大挑战，还需要进一步完善整套水合物资源开发利用工程技术及装备，提高对水合物资源的适应性。

中国专利CN109751017A，公开了一种天然气水合物多井合采开发系统,包括浮式平台、海底多相泵泵站、井口多相泵、控制管汇、第一管路、第二管路和多口天然气井,所述浮式平台连接所述海底多相泵泵站,所述海底多相泵泵站通过所述第一管路连接有多个控制管汇,所述控制管汇通过所述第二管路连接有多口天然气井,所述天然气井的井口设置有井口多相泵。

中国专利CN109736769A公开了一种冻土层天然气水合物水平分支井网开采系统与方法,包括主钻井、生产区域、生产井、区域多分支井、生产区域边界、充填体、分解增强区域、主钻井水平段、主钻井垂直段、分支井、分解圆和拱结构。本发明的有益效果是：多分支井网可以提高地层流体压力敏感性,也为天然气水合物提供更多的分解自由面；开采结束后进行注浆作业充填开采后形成的空洞和贯通裂隙,加强岩层拱结构,减少潜在的环境破坏风险,并拟定了长期生产过程中生产区域的划分和生产区域间的接替次序。

中国专利CN109695441A一种平行水平井微波加热开采天然气水合物的方法,属于天然气水合物的开采技术领域。所述方法包括：结合地质资料,对目标储藏布置平行水平井网及配套完井作业,完井后通过水平井实施降压开采直至无经济效益,随后在供热井布置地面供给系统及井下微波加热系统,通过微波加热器对天然气水合物层进行加热,并从生产井对天然气及采出水进行收集；本发明通过向目标储藏布置平行分布的水平井提高可动用天然气水合物储量,使用连续油管及微波加热器实现可移动式加热储藏,通过改变加热位置、热量输出功率及排水采气的速度,可实现天然气水合物储藏最优化开采,可提高采气效率,增加经济效益。

文献《天然气水合物开采技术研发进展及思考》(中国石油勘探2016.09)该文章调研分析了当前主要的天然气水合物开采方法，包括降压法、热激发法、抑制剂法等常规天然气水合物开采方法。

文献《海洋天然气水合物试采关键技术》(中国石油勘探201609)该文章分析研究了当前试采过程中采用的依赖于油气钻采的常规试采方法。