[发明专利]一种海域天然气水合物储层改造开采的方法

说明书

本发明提供了一种海域天然气水合物储层改造开采的方法。该方法包括：在天然气水合物储层部署生产井，在天然气水合物储层的上部盖层部署注入井；向注入井中注入CO₂，当CO₂覆盖天然气水合物储层的上部盖层时，停止注入CO₂；当上部盖层沉积物内CO₂水合物生长停止，或当CO₂水合物平均饱和度大于30％后，采用降压开采方式进行开采；当采出气体组成中CO₂摩尔含量大于90％时，停止开采，关闭生产井，完成对海域天然气水合物储层的改造开采。该方法可以防止天然气非可控逸散以及开采过程中海水对储层的侵淹，降低水束缚效应，提高产气率，同时维持地层力学稳定性。

技术领域

本发明涉及一种储层改造开采的方法，尤其涉及一种海域天然气水合物储层改造开采的方法，属于天然气水合物开采领域。

背景技术

天然气水合物是由天然气和水分子组成的类似冰状的固态结晶体，天然气主要由甲烷组成，故也称为甲烷水合物。天然气水合物的能量密度很高，据理论计算1立方米的饱和天然气水合物在标准条件下可释放出164立方米的甲烷气体，是其它非常规气源岩(诸如煤层气、黑色页岩)能量密度的10倍，为常规天然气能量密度的2-5倍。

虽然水合物资源前景诱人，但是，由于天然气水合物资源环境的复杂性以及开发过程中可能带来的环境安全问题，世界范围内针对天然气水合物大规模商业开发仍持谨慎态度。目前该领域研究工作仍处于机理探讨、开采技术论证以及小规模试验开采的阶段，天然气水合物资源的安全高效利用将依赖理论以及工程技术的创新和突破。

与常规油气资源不同，自然界中尤其是海底环境下的天然水合物储层通常没有发育成熟的上覆盖层或封闭岩层。天然气水合物开采过程中可能出现甲烷气的大面积逸散导致严重的环境灾害。水合物以固态形式与沉积物颗粒相互作用维持沉积物的稳定性，所以开采过程中水合物相态的转变将破坏这种稳定性，引发坍塌、滑坡、海啸等地质灾害。此外，多数水合物储层存在渗透率低的特点，分解过程产生大量的水，会进一步降低气体的相对渗透率，影响采气效率和稳定性。水合物分解常需要一些激发措施，如降压、注热水、注抑制剂等，这些作业同样受制于水合物储层的低渗透性和没有封闭的盖层的影响。因此，为应对可能的环境和地质风险以及提高水合物开采效率，水合物开采前及开采过程中需要进行储层改造和保护作业。

虽然储层改造在常规油气以及页岩气开采中是一项常见的作业，但在水合物开采方面中还没有明确提出这一概念。在天然气水合物开采前后及开采过程中进行储层改造和保护的主要目标是降低水合物开采导致的环境和地质风险，提高产气速度、延长高效产气的周期。真正意义上的天然气水合物储层改造和保护相关研究在国际上尚处于空白状态。国际上已有的现场开采试验均未进行储层改造和保护作业，其结果是试开采获得的单井产气量和产气周期均很不理想，完全达不到商业开采的要求。

所以要实现水合物的商业开采，储层改造和保护是必经之路。而目前国内外缺乏专门相关的研究。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种海域天然气水合物储层改造开采方法，该方法可以防止天然气非可控逸散以及开采过程中海水对储层的侵淹，降低水束缚效应，提高产气率，同时维持地层力学稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种海域天然气水合物储层改造开采的方法，该海域天然气水合物储层改造开采的方法包括以下步骤：

在天然气水合物储层部署生产井，在天然气水合物储层的上部盖层部署注入井；

向注入井中注入CO₂，当CO₂覆盖天然气水合物储层的上部盖层，且厚度达到上部盖层内二氧化碳水合物稳定区厚度的50％-90％时，停止注入CO₂；