[发明专利]一种自生热高效开采水合物的系统及方法

说明书

一种自生热高效开采水合物的系统及方法，采用生热量高、可控性好自生热体系，结合其优点及水合物开采难点，与地面设备配套系统以及井下管串工具系统构建出具有注剂、排采、监控一体化功能的天然气水合物高效开采系统，该系统能够根据井下流体温度、压力、甲烷有效含量等参数来优化自生热体系加量以及注剂流程，分别实现水合物储层原位激发分解或储层井筒解堵，有效解决单纯降压开采时水合物二次生成及储层结冰问题，促进水合物开采向深部进发，最终实现天然气水合物的自生热原位激发、化学抑制、降压分解等复合式的多轮次循环开采，该系统可以满足直井、斜井、水平井试采天然气水合物的工艺要求，提高开采效率，节约生产成本，可操作性强。

技术领域

本发明涉及油田化学及天然气水合物开采领域，特别涉及一种自生热高效开采水合物的系统及方法。

背景技术

天然气水合物是一种新型潜在能源，主要分布于海底沉积物和陆上永久冻土带中。根据相关文献报道，全球天然气水合物资源量约为煤炭、石油和天然气资源总量的2倍。因此，天然气水合物开采的产业化发展意义重大。现阶段天然气水合物的开发还处于研究和试采阶段，经验表明，降压开采、热激化法、化学试剂法开采是比较好的天然气水合物开发方式。目前常规的注热水、注热蒸汽方法都存在一个非常普遍的问题，那就是热流体的大部分热量都消耗在近井区域，导致储层深部的水合物分解所需的热量供应不足，最终影响水合物的整体开采效果。为了提高水合物开采过程中的热量供应，提出了利用化学生热剂将热量以化学能的形式携带至地层远端，化学生热剂在地层深部释放出热量，减少热量在近井端的消耗而提高储层深部的热量供应。

在天然气水合物试采化学剂、开采系统以及方法上，各个国家针对不同开采条件进行了设备和工艺方法的研究，但还没有形成一种公认技术可靠经济的试采系统。针对自生热体系，现有技术CN109281643A公开了一种延缓自生热体系，所述体系是由氯化铵水溶液和油包水型亚硝酸钠组成，通过将亚硝酸钠制备出油包水型乳液，达到减缓二者接触的目的，但这对于水合物的高效激发分解作用较小；针对开采装置；CN212898449U公开了一种井下加热开采装置，通过连续油管送到井底，加热分解水促使水合物分解；在开采系统方面，公开号CN115370324 A公开了一种天然气水合物注热开采系统及方法，采用热流体(淡水或海水)来循环开采水合物；公开号CN 110273666 A公开了一种深水天然气水合物开采系统，单纯通过CO₂置换方法来进行水合物开采，即使投入很大成本去布置径向井、多套管柱等，该系统开采效率也并不高。

通过对文献、专利报道的调研，目前的水合物开采装置或开采系统都存在一定的应用局限性，单独使用效果都不理想，并且开采效率有待提高：如加热法热损失大、能耗高，难以适应直井、斜井试采天然气水合物的工艺要求；降压开采速率较慢，效率低；CO₂置换法开采时其置换效率低，难以大规模开采使用。

自生热体系由于其特殊的性能优势，在石油天然气开发上主要用于解决压裂液对地层的冷伤害问题，但近几年来，国内学者逐渐把自生热体系应用面向天然气水合物开采领域拓展，尝试进行自生热体系开采天然气水合物的研究。利用该体系与配套设备构建天然气水合物注、采一体化系统，解决天然气水合物开采时的水合物二次生成、储层病堵以及深部开发难题等，将自生热体系开采与降压开采结合，可以实现天然气水合物的高效、复合开采，但目前这些设想基本都还在实验研究阶段，也没有具有针对性的利用自生热体系开采天然气水合物的装置、系统和方法的报道。

发明内容

本发明要克服现有技术的不足，提供一种自生热高效开采水合物的系统及方法，应用于天然气水合物开采试采工程领域，可满足直井、斜井、水平井开采天然气水合物的工艺要求。能够在施工现场根据相关参数来优化自生热体系配方、优化注剂、排采流程，提高排采效率，并且相关设备等进行远程精准控制，节约人员成本和场地，提高施工效率。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种自生热体系，其特征在于：由总质量份数为100的如下组分构成：