[发明专利]一种定向钻进降压抽采天然气水合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及开采海底天然气水合物技术领域，尤其涉及一种定向钻进降压抽采天然气水合物的方法。

背景技术

天然气水合物资源主要存在于世界范围内的沟盆体系、陆坡体系、边缘海盆陆缘，迄今已在全球发现天然气水合物产地超过230处，水合物含量约是2.1×10¹⁶m³，其中的总有机碳(TOC)总量是煤炭、石油和天然气总和的两倍。因此，在全球常规油气能源日趋枯竭的情况下，天然气水合物的开采与利用显得更加急迫。

当前天然气水合物开采主要包括注热开采、降压开采、注化学剂开采、置换开采及固体开采五种，其中降压开采是应用最广泛、并取得试采成功的开采方法。目前降压开采方法多是选择水合物层下覆有天然气层或便于人为制造气囊的条件下，将开采井直接钻至气体层或气囊中，打破水合物赋存稳定条件，利用其自身分解性进行水合物开采。这种方法一方面需要选择合适的天然气水合物赋存地层，开采区域受到限制；另一方面，开采井布置限制了采出范围，还容易导致出砂堵塞开采井等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种定向钻进降压抽采天然气水合物的方法，在技术操作简单可靠的前提下，实现了适应不同水合物层地质条件、增大水合物开采面积、提高了产量和采出率的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

1.本发明提供一种定向钻进降压抽采天然气水合物的方法，包括以下步骤：

a.在海平面上建设海上开采平台，开采平台上布置有抽采设备、混合物分离设备、控制平台和海洋地球物理探测装置，从开采平台向海底布置开采井，开采井直径以能够放置定向钻机并预留一定作业空间，井底与海底接触后不再向下延伸；

b.下放定向钻机及辅助设备至开采井底，将泥浆泵和钻进监视器布置在海上开采平台上，利用钻机向海底地层倾斜钻孔，并保证底孔倾角小于60°，钻杆安装有测量探管和连续造斜装置，能够根据预定轨迹进行造斜钻孔；

c.钻杆倾斜钻入水合物层后，钻孔转为水平钻进，继续钻孔至设定长度，钻孔完成后，及时向钻孔内安装高强防砂筛管，保证钻孔的完整性，采用密封装置将孔口暂时密封，完成一个抽采孔的打设；

d.完成一个抽采孔后，在圆周方向每隔45°重复步骤b、c多次，钻出多个钻孔直至完成开采井内所有抽采孔，之后撤出定向钻机及辅助设备；

e.在所有钻孔口安装抽采管道，连接海上开采平台上的抽采设备，抽采到开采平台的是气、水掺杂少量细砂的混合物，混合物进入分离设备后将天然气、水、细砂分离开来，分别从天然气出口和砂、水出口排出完成抽采工作；

f.抽采过程中，采用海洋地球物理探测装置观测水合物层变化情况，达到一定的抽采限度后，将所有钻孔永久封闭，撤出抽采设备，封闭开采井，完成整个水合物开采工作。

进一步的，所述步骤a中开采井的直径为10m。

进一步的，所述步骤e中的抽采管道下端钻入到水合物层。

进一步的，所述步骤e中，抽采设备、天然气出口、砂、水出口均设置有泵装置。

本发明的有益效果：

本发明通过钻孔破坏天然气水合物赋存条件，促进其自身发生分解，借助钻孔通道将气、水、细砂混合物抽采出来进行分离，达到开采天然气的目的；与传统降压开采法相比，对水合物赋存地质条件适应性更强，不需要专门天然气层或预制气囊的存在；开采井与水合物层不直接接触，通过钻孔降压能够大大减少对水合物层的破坏，便于开采的控制；由于防砂筛管的存在，既能够保证天然气的持续开采，又能够避免因出砂过多导致的堵管现象；钻孔采用圆周布置，能够增大水合物开采面积，提高产量和采出率。

附图说明

图1为本发明的整体布井图；

图2为本发明的单个钻孔钻进工作方式剖面图；

图3为本发明的钻孔布置平面图；

图4为本发明的海上开采平台工作简图。

附图标记说明：1—海上开采平台，2—海水层，3—上覆岩层，4—天然气水合物层，5—下覆岩层，6—高强防砂筛管，7—抽采孔，8—开采井，9—抽采管道，10—密封装置，11—钻头，12—钻头马达，13—测量探管，14—连续造斜装置，15—高压水管，16—定向钻机，17—钻杆，18—泥浆泵，19—钻进监视器，20—抽采设备，21—混合物分离设备，22—泵装置，23—海洋地球物理探测装置，24—控制平台，25—天然气出口，26—砂、水出口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。