CN106499368B - 一种深海海底表层天然气水合物开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深海海底表层天然气水合物开采方法，包括以下步骤：S1、喷射导管钻井；S2、连接井口装置与完井作业：采气树通过立管下放至海底，并与海底井口头进行连接，连续油管携带喷砂工具进入井筒内部，向连续油管内部注入高速携砂流体，通过砂对导管的冲蚀作用在导管上形成小孔，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管；S3、注化学试剂升温；S4、生产天然气水合物：天然气水合物分解后在岩层中渗流，在压差作用下进入周围生产井井眼中，集输***统一通过生产立管输送至生产平台，完成天然气水合物的生产工作。本发明的优点在于：安全可靠、破岩效率高、作业简单，适用于海底非成岩区域天然气水合物开采。
Description
技术领域
本发明涉及天然气开采技术领域，特别是一种深海海底表层天然气水合物开采方法。
背景技术
天然气水合物具备能量密度高、资源储量大等优点，水合物的勘探和开发已成为科学界的研究热点。以细粒裂隙型、分散型形态存在的海底非成岩水合物占整体水合物资源的80%以上，埋深浅、胶结性差等特点使其不能通过常规方法进行开采作业。
现有的海底天然气开采大多采用热开采、降压开采、注化学剂开采、CO2置换开采等常规开采方法，但是对于海底非成岩水合物层的开采，这些常规开采方法都存在开采效率低、难度大、成本高等缺点，因为海底非成岩层大多为在海底表层形成几十至一百米长度的井眼，采用正常开采方法无法造斜，致使开采区域受到限制。另外，海底浅层地层不稳定，地层松软，开采过程中震动较大容易造成地层垮塌。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种安全可靠、破岩效率高、作业简单的深海海底表层天然气水合物开采方法，适用于海底非成岩区域天然气水合物开采。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种深海海底表层天然气水合物开采方法，包括以下步骤：
S1、喷射导管钻井：采用喷射导管钻井技术将导管下入设计的地层深度，利用钻头喷射水射流和导管以及钻具自身的重力开孔，钻头底部连接井下动力钻具，钻头边喷射开孔边下入，导管套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，分别得到生产井和注入井；
S2、连接井口装置与完井作业：导管下入设计深度后，采气树通过立管下放至海底，并分别与海底的生产井和注入井的井口头进行连接，连续油管携带喷砂工具进入井筒内部，向连续油管内部注入高速携砂流体，通过砂对导管的冲蚀作用在导管上形成小孔，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管；
S3、注化学试剂升温：注入井井眼通过立管连接至生产平台，将连续油管通过立管从生产平台进入注入井井眼中，在连续油管内部注入化学升温剂，加热注入井井眼周围岩层，使注入井周围的天然气水合物分解；
S4、生产天然气水合物：天然气水合物分解后在岩层中渗流，在压差作用下进入周围生产井井眼中，进入井眼后，继续在压差作用下，向上流动，输气管线将生产井井眼生产的天然气在海底汇集至集输***，集输***统一通过生产立管输送至生产平台，完成天然气水合物的生产工作。
所述导管下入地层深度在200米以内。
所述注入井的井眼导管喷砂作业孔形成于井筒底部，所述生产井的导管喷射作业孔形成于底部到井筒中部位置。
所述生产井为至少三个，且等间距的分布在注入井的周围。
本发明具有以下优点：
1、本发明适用于海底表层几十米至一百米以内的天然气水合物开采，通过喷射导管钻井技术采用喷射方式将导管下入设计的地层深度，不会因地层松软而坍塌，能有效避免相关事故的发生，安全可靠。
2、利用钻头喷射水射流和导管以及钻具自身的重力开孔，钻头边喷射开孔边下入，导管套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，钻头底部连接井下动力钻具，能够提高钻头的破岩效率。
3、本发明采用钻具开孔，同时将导管下入设计地层深度，利用喷射导管钻井技术分别得到具有小孔的注入井和生产井，其中注入井井眼导管喷砂作业孔形成于井筒底部，生产井导管喷射作业孔形成于底部到井筒中部位置，开采时，向注入井注入化学升温剂，化学升温剂从注入井底部的作业孔流出，使其周围的天然气水合物分解，并渗流至生产井，在压差作用下，进入生产井，通过集输***输送至生产平台，整个开采过程作业简单。
附图说明
图1 为本发明下入导管的示意图；
图2 为图1中地层以下的局部示意图；
图3 为本发明通过喷砂作业开孔的示意图；
图4 为本发明的开采***结构示意图；
图中：1-生产平台，2-导管，3-钻头，4-井下动力钻具，5-立管，6-井口头，7-连续油管，8-喷砂工具，9-注入井，10-生产井，11-输气管线，12-集输***。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种深海海底表层天然气水合物开采方法，包括以下步骤：
S1、喷射导管钻井：如图1和图2所示，采用喷射导管钻井技术将导管2下入设计的地层深度，导管2下入地层深度在200米以内，利用钻头喷射水射流和导管2以及钻具自身的重力开孔，钻头3底部连接井下动力钻具4，钻头3边喷射开孔边下入，导管2套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，分别得到生产井10和注入井9，喷射导管至泥线以下20m时，钻压控制在138～180kN，如果钻压超出设计的范围，就降低喷射导管钻井速度，增大排量并替入稠膨润土浆清洗，或者上下活动导管2，直至钻压在设计的范围内后继续喷射导管钻井，对于喷射导管钻井来说，导管最终到位时的钻压十分重要，不能低于最大钻压的80%，既可避免管串过分受压发生弯曲，又可使得导管2所能承受的总载荷趋于最大；
S2、连接井口装置与完井作业：如图3和图4所示，导管2下入设计深度后，采气树通过立管5下放至海底，并分别与海底的生产井10和注入井9的井口头6进行连接，连续油管7携带喷砂工具8进入井筒内部，向连续油管7内部注入高速携砂流体，通过砂对导管2的冲蚀作用在导管2上形成小孔，所述采气树包括注入井9和生产井10，其中注入井9井眼导管喷砂作业孔形成于井筒底部，生产井10导管喷射作业孔形成于底部到井筒中部位置，所述生产井10为至少三个，且等间距的分布在注入井9的周围，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管7；
S3、注化学试剂升温：如图4所示，注入井9井眼通过立管5连接至生产平台1，将连续油管7通过立管5从生产平台1进入注入井9井眼中，在连续油管7内部注入化学升温剂，加热注入井9井眼周围岩层，使注入井9周围的天然气水合物分解；
S4、生产天然气水合物：天然气水合物分解后在岩层中渗流，在压差作用下进入周围生产井10井眼中，进入井眼后，继续在压差作用下，向上流动，输气管线11将生产井10井眼生产的天然气在海底汇集至集输***12，集输***12统一通过立管5输送至生产平台1，完成天然气水合物的生产工作。
Claims (4)
1.一种深海海底表层天然气水合物开采方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、喷射导管钻井：采用喷射导管钻井技术将导管下入设计的地层深度，利用钻头喷射水射流和导管以及钻具自身的重力开孔，钻头底部连接井下动力钻具，钻头边喷射开孔边下入，导管套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，分别得到生产井和注入井，所述喷射导管至泥线以下20m时，钻压控制在138～180kN，如果钻压超出设计的范围，就降低喷射导管钻井速度，增大排量并替入稠膨润土浆清洗，或者上下活动导管（2），直至钻压在设计的范围内后继续喷射导管钻井，对于喷射导管钻井来说，导管最终到位时的钻压十分重要，不能低于最大钻压的80%，既可避免管串过分受压发生弯曲，又可使得导管（2）所能承受的总载荷趋于最大；
S2、连接井口装置与完井作业：导管下入设计深度后，采气树通过立管下放至海底，并分别与海底的生产井和注入井的井口头进行连接，连续油管携带喷砂工具进入井筒内部，向连续油管内部注入高速携砂流体，通过砂对导管的冲蚀作用在导管上形成小孔，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管；
S3、注化学试剂升温：注入井井眼通过立管连接至生产平台，将连续油管通过立管从生产平台进入注入井井眼中，在连续油管内部注入化学升温剂，加热注入井井眼周围岩层，使注入井周围的天然气水合物分解；
S4、生产天然气水合物：天然气水合物分解后在岩层中渗流，在压差作用下进入周围生产井井眼中，进入井眼后，继续在压差作用下，向上流动，输气管线将生产井井眼生产的天然气在海底汇集至集输***，集输***统一通过生产立管输送至生产平台，完成天然气水合物的生产工作。
2.根据权利要求1所述一种深海海底表层天然气水合物开采方法，其特征在于：所述导管下入地层深度在200米以内。
3.根据权利要求1所述一种深海海底表层天然气水合物开采方法，其特征在于：所述注入井的井眼导管喷砂作业孔形成于井筒底部，所述生产井的导管喷射作业孔形成于底部到井筒中部位置。
4.根据权利要求1所述一种深海海底表层天然气水合物开采方法，其特征在于：所述生产井为至少三个，且等间距的分布在注入井的周围。
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