[发明专利]一种天然气水合物安全开采方式

说明书

本发明公开了一种天然气水合物安全开采方式，其技术方案是包括如下步骤：预开发区块地质调查；预开发区块井位部署；井眼轨迹优选；间隔钻第一批井并进行降压生产；生产结束后弃井，向井底注入水泥填充空洞；在第一批井井间钻第二批井并进行降压开采；生产结束。根据海底斜坡的地质特征及天然气水合物储层分布特征，通过优化井位部署、分批钻井生产和填充开采空洞，有效防止海底斜坡出现塑性区贯通现象，避免了井喷、海底滑坡、甲烷泄漏等工程灾害、地质灾害和环境问题，确保海底斜坡下天然气水合物储层的稳定开采。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术领域，特别涉及一种天然气水合物安全开采方式。

背景技术

天然气水合物俗称可燃冰，是天然气和水分子在低温高压环境下形成的笼形化合物。中国是世界上最大的能源消费国，近年来我国能源进口依存度不断攀升，因此亟需寻找一种接替传统化石能源的新能源。天然气水合物以其资源储量大、能量密度高和污染低等优点被公认为最具良好前景的重要接替能源，因此实现天然气水合物资源的开发利用对推进我国能源工业发展、改善能源消费结构、保障能源安全供应、促进生态文明建设、保持经济社会可持续发展具有重要意义。

天然气水合物主要分布在海洋沉积物和永久冻土带中，97%的天然气水合物储量分布在海洋。天然气水合物是一种不稳定的能源，当前天然气水合物开采主要通过降压法、注热法等方法促进水合物分解进而开采天然气。天然气水合物分解后，一方面由于水合物在沉积层中的胶结作用和支撑作用减弱，沉积层的强度会降低；另一方面由于水合物分解产生的游离气不能及时从地层排出，孔隙内形成异常高压，进一步降低沉积层的强度，所以水合物分解会破坏沉积层结构，影响地层稳定性。海洋天然气水合物主要存在于被动大陆边缘陆坡区，水合物的分解引发含水合物海底边坡的不稳定，引发井喷、海底滑坡、海底坍塌、海啸等灾害，由此可能产生巨大的工程灾害、地质灾害和环境问题。以上问题是海底边坡中天然气水合物储层勘探开采过程所要面临的困难和危险，通过对国内外现有技术专利文献的检索，发现目前还没有完全解决该问题的钻完井技术相关的专利。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种天然气水合物安全开采方式，根据海底斜坡的地质特征及天然气水合物储层分布特点，通过优化井位部署、分批钻井生产和填充开采空洞，有效防止海底斜坡出现塑性区贯通的现象，避免了井喷、海底滑坡、甲烷泄漏等工程灾害、地质灾害和环境问题，确保海底斜坡下天然气水合物储层的稳定开采。

本发明提到的一种天然气水合物安全开采方式，其技术方案是包括如下步骤：

（1）预开发区块地质调查：在海床（2）上调查预开发区块的地质背景、矿体储集特征、邻井资料，以确定水合物储层参数、生产井波及半径；

（2）预开发区块井位部署：井组的开发井数量根据预开发区块水合物储层（3）的面积和单井控制有效半径共同确定，相邻的井间隔100-150米；

（3）进行井眼轨迹优选：基于预开发区块的储层特征，进行井眼轨迹优选，确定井身结构，开发井的井型可以是直井、水平井、定向井或丛式井；

（4）根据井位部署间隔钻第一批生产井（4-1、4-3、4-5），对开发区块进行储层改造，采用降压法进行生产；

（5）生产结束，填充井底空洞；

（6）根据井位部署在第一批生产井的井间位置钻第二批生产井（4-2、4-4），对开发区块进行储层改造，采用降压法进行生产；

（7）当天然气产量递减至无经济效益时停止生产。

优选的，上述的步骤（4）、（6）中储层改造采用液氮辅助增脆压裂技术，通过压裂管柱将高压液氮注入到天然气水合物储层，利用液氮的低温特性增加水合物储层脆性，高压液氮使天然气水合物储层产生破裂，注入的液氮携带支撑剂，以进一步提高渗透性。