本發(fā)明涉及一種開采海底水合物藏的方法，尤指在海上鉆井平臺打一口定向注入井和一口定向生產(chǎn)井利用co2同時開發(fā)地?zé)崮芎退衔锊氐木M結(jié)構(gòu)與方法。

背景技術(shù)：

由于傳統(tǒng)化石能源儲量的不斷減少，地?zé)崮?、天然氣水合物等可再生清潔新能源越來越受到世界各國的重視。水合物分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)。目前開采天然氣水合物主要通過破壞其相平衡條件，使固態(tài)的天然氣水合物分解成氣態(tài)的天然氣和液態(tài)的水，開采方法主要有降壓法、熱激發(fā)法、注化學(xué)劑法和co2置換法。然而采用單一的開采方法進(jìn)行開發(fā)利用的效果有限且存在許多缺點(diǎn)，如降壓法容易造成水合物的二次生成堵塞流動通道；熱激發(fā)法熱損失大；co2置換法利用效率低等。

地?zé)崮芊褐傅厍蜥尫懦龅臒崮埽蔁釒r儲層屬于地?zé)崮艿囊环N，其具有極小的孔隙度和滲透率，內(nèi)部流體含量極少，流體流動系數(shù)較低。干熱巖儲層的開采通過注入井將高壓流體注入到深部巖體中,用以增大巖石中的裂隙體積,形成人工滲流通道,之后通過生產(chǎn)井將被高溫巖體加熱過的流體采至井口。co2是一種較好的載熱流體，在地層中不會發(fā)生結(jié)垢和沉淀現(xiàn)象，對地層有一定的保護(hù)作用，有利于干熱巖儲層的開發(fā)，同時co2的壓縮系數(shù)、熱膨脹系數(shù)和整體浮力均較大，且其粘度和密度較低，故在儲層中的流動性較好。

目前尚沒有提出一種注入co2動用地?zé)崮荛_發(fā)天然氣水合物藏的方法，很大程度上制約了水合物藏的開發(fā)利用。本發(fā)明選用co2作為載熱流體，提出一個由定向注入井和定向生產(chǎn)井就地利用干熱巖儲層開發(fā)水合物藏的井組結(jié)構(gòu)與方法，較好實(shí)現(xiàn)了熱激發(fā)法和co2置換法的優(yōu)勢組合，大幅減少了開采過程的注熱成本，在改善水合物藏開采效果的同時實(shí)現(xiàn)了co2的地下埋存。本發(fā)明設(shè)備簡單、操作方便，可為水合物藏增產(chǎn)措施的實(shí)施提供指導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種注入co2動用地?zé)崮荛_發(fā)天然氣水合物藏的方法，主要包括以下步驟：

(1)選擇海底存在水合物藏且水合物藏下部發(fā)育有干熱巖儲層的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域作為施工區(qū)域，其中水合物藏的厚度不低于20m，干熱巖儲層的平均溫度不低于120℃；

(2)在海上鉆井平臺打兩口井組成一個定向注入井和定向生產(chǎn)井井組系統(tǒng)，其中所述定向注入井貫穿水合物藏并延伸至下部干熱巖儲層距離頂部位置處，所述定向生產(chǎn)井包括從海平面延伸至水合物藏距離頂部位置處的長度為200～300m的水平生產(chǎn)井段和與所述水平生產(chǎn)井段連通的從水合物藏延伸至下方干熱巖儲層距離頂部位置處的定向連通井段，所述定向注入井與所述定向生產(chǎn)井定向連通井段的井眼軌跡方向相反，所述定向生產(chǎn)井的定向連通井段在水合物藏與干熱巖儲層間的地層外加一層井筒保溫層以減少輸送過程中熱量的損失，所述井筒保溫層材料為聚氯乙烯；

(3)對位于干熱巖儲層的所述定向注入井和對位于水合物藏的所述水平生產(chǎn)井段進(jìn)行射孔作業(yè)，位于干熱巖儲層的所述定向連通井段上存在射孔段1，位于水合物藏的所述定向連通井段上存在射孔段2，所述定向注入井的射孔段和所述定向生產(chǎn)井的定向連通井段射孔段1的深度保持一致、射孔段長度不低于10m、射孔點(diǎn)間隔為0.5～2m且在射孔段處所述定向注入井和所述定向生產(chǎn)井的井距為800～1000m，所述定向生產(chǎn)井的水平生產(chǎn)井段射孔段的長度為150～200m，射孔點(diǎn)間隔為5～20m，所述定向生產(chǎn)井的定向連通井段射孔段2的長度不低于5m，射孔點(diǎn)間隔為0.5～2m，所述水平生產(chǎn)井段下方3～5m處的所述定向連通井段中安裝有封隔器；

(4)通過所述定向注入井對干熱巖儲層進(jìn)行水力壓裂作業(yè)，所述水力壓裂液為油基泡沫；

(5)在所述定向注入井的井口以2000～5000m³/d的速度注入co2，所述定向生產(chǎn)井采用定壓開采，井底壓力為所述水合物藏原始壓力的0.3～0.7倍，所述co2經(jīng)所述定向注入井射孔段進(jìn)入干熱巖儲層并發(fā)生熱交換，在壓力的作用下經(jīng)水力壓裂縫通過所述射孔段1流入所述定向連通井段，在所述封隔器的作用下，co2經(jīng)所述射孔段2上返至水合物藏，co2與自身攜帶的熱量共同作用，促使水合物分解產(chǎn)生天然氣，注入的co2以及水合物分解產(chǎn)生的天然氣和水所組成的混合流體在重力及壓力作用下流入所述定向生產(chǎn)井的水平生產(chǎn)井段采出；

(6)持續(xù)記錄所述定向生產(chǎn)井的日產(chǎn)氣量，當(dāng)日產(chǎn)氣量小于1000m³/d時，所述定向注入井停止注入，所述定向生產(chǎn)井停止開采。

本發(fā)明的有益效果是：

其選用co2作為載熱流體，能夠?qū)崿F(xiàn)熱激發(fā)法和co2置換法的優(yōu)勢組合，大幅減少開采過程的注熱成本，在改善水合物藏開采效果的同時實(shí)現(xiàn)了co2的地下埋存，同時使用定向井增大co2在干熱巖儲層和水合物藏中的滯留時間，提高了采熱效率，增大了co2的地下埋存體積。本發(fā)明設(shè)備簡單、操作方便，可為水合物開采開辟一條新的途徑。

附圖說明

圖1為一種注入co2動用地?zé)崮荛_發(fā)天然氣水合物藏的井組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中相關(guān)符號為1、水合物藏上部地層；2、水合物藏；3、干熱巖儲層；4、裂縫；5、定向注入井；6、定向生產(chǎn)井；7、射孔點(diǎn)；8、封隔器；9、流體流動方向；10、水合物藏和干熱巖儲層間地層；11、井筒保溫層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。

如圖1所示，選擇海底存在水合物藏2且水合物藏2下部發(fā)育有干熱巖儲層3的區(qū)域作為施工區(qū)域，其中水合物藏2的厚度為25m，干熱巖儲層3的平均溫度為140℃；

如圖1所示，在鉆井平臺打一口定向注入井5和一口定向生產(chǎn)井6，其中定向注入井5貫穿水合物藏2并延伸至下部干熱巖儲層3距離頂部位置處，定向生產(chǎn)井6包括從海平面延伸至水合物藏距離頂部位置處的長度為200m的水平生產(chǎn)井段和與所述水平生產(chǎn)井段連通的從水合物藏2延伸至下方干熱巖儲層3距離頂部位置處的定向連通井段，定向注入井5與定向生產(chǎn)井6定向連通井段的井眼軌跡方向相反，定向生產(chǎn)井6定向連通井段在水合物藏2與干熱巖儲層3間的地層10外加一層井筒保溫層11以減少輸送過程中熱量的損失，井筒保溫層11的材料為聚氯乙烯；

如圖1所示，對位于干熱巖儲層3的定向注入井5和對位于水合物藏2的定向生產(chǎn)井6水平生產(chǎn)井段進(jìn)行射孔作業(yè)，位于干熱巖儲層3的定向生產(chǎn)井6定向連通井段上存在射孔段1，位于水合物藏2的定向生產(chǎn)井6定向連通井段上存在射孔段2，定向注入井5的射孔段和定向生產(chǎn)井6定向連通井段的射孔段1的深度保持一致、射孔段長度為15m、射孔點(diǎn)間隔為1m且在射孔段處定向注入井5和定向生產(chǎn)井6的井距為850m，定向生產(chǎn)井6水平生產(chǎn)井段的射孔段長度為150m，射孔點(diǎn)間隔為10m，定向生產(chǎn)井6定向連通井段的射孔段2長度為10m，射孔點(diǎn)間隔為1m，定向生產(chǎn)井6水平生產(chǎn)井段下方3～5m處的定向生產(chǎn)井6定向連通井段中裝有封隔器8；

如圖1所示，通過定向注入井5對干熱巖儲層3進(jìn)行水力壓裂作業(yè)，水力壓裂液為油基泡沫；

如圖1所示，在定向注入井5的井口以3000m³/d的速度注入co2，定向生產(chǎn)井6采用定壓開采，井底壓力為水合物藏2原始壓力的0.4倍，co2經(jīng)定向注入井5射孔段進(jìn)入干熱巖儲層3并發(fā)生熱交換，在壓力的作用下經(jīng)水力壓裂縫通過定向連通井段射孔段1流入定向生產(chǎn)井6，在封隔器8的作用下，co2經(jīng)定向連通井段射孔段2上返至水合物藏2，co2與自身攜帶的熱量共同作用，促使水合物分解產(chǎn)生天然氣，注入的co2以及水合物分解產(chǎn)生的天然氣和水組成混合流體在重力及壓力作用下流入定向生產(chǎn)井6水平生產(chǎn)井段采出；

如圖1所示，持續(xù)記錄定向生產(chǎn)井6的日產(chǎn)氣量，當(dāng)日產(chǎn)氣量為800m³/d時，定向注入井5停止注入，定向生產(chǎn)井6停止開采。

以上未詳細(xì)述及的部分均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的公知常識，本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。