[发明专利]一种冻土区可燃冰综合开采方法

说明书

本发明涉及一种冻土区可燃冰综合开采方法，通过将主力井布置到下伏煤层或泥页岩以下，可以通过同一口井开采多层位的天然气，并通过水平压裂增产，提高钻井和经济效率，降低施工成本采用主力井产出的天然气作为循环介质，克服了常规垂直钻井降压开采时，由于可燃冰富集的不均匀性导致的出气速率慢，开采效率低，将钻孔布置到可燃冰富集层下伏的煤层段和页岩段，可以提高主力井初始的产气量，增加初始加热循环介质的供应量，提高产气量和产气效率。

技术领域

本发明属于油气勘探领域，尤其涉及一种冻土区可燃冰综合开采方法。

背景技术

可燃冰又称天然气水合物，是由具有相对较低分子质量的气体(如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮气等)和水在低温高压条件(通常T为0-10℃，P10MPa)下形成的一种内含笼形结构的固态类冰状物质，主要赋存于海底沉积物、陆域永久冻土带以及一些深水湖泊底部沉积物中；因其能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件优越，被视为是21世纪最具潜力的代替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一。

我国曾于90年代末开始可燃冰调查，2007年在我国南海神狐海域首次钻获可燃冰实物样品，2017年我国南海天然气水合物试采成功。在2020年3月26日我国海域天然气水合物（可燃冰）第二轮试采再次迎来历史性突破——创造了“产气总量86.14万立方米，日均产气量2.87万立方米”两项新的世界纪录，攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术，实现了“探索性试采”向“试验性试采”的重大跨越，在产业化进程中，取得重大标志性成果。在我国，除海域具有潜力巨大的天然气水合物资源外，陆域天然气水合物资源前景亦为广阔。中国作为第三大冻土面积的国家，具备天然气水合物形成条件。我国曾于2008年首次在祁连山地区冻土带钻获了水合物实物样品，实现了我国陆域水合物研究的重大突破。

通过研究显示，陆地天然气水合物及其异常现象主要产出在冻土层下100-400米之间，在一个钻进回次内，只有少部分裂隙内可以观察水合物实物样品，即使两条相邻的裂缝，也很可能出现一个有水合物一个无水合物的现象，饱和度较低，在空间分布上具有非常强的非均质性，并且水合物产出的岩石类型具有低孔隙度，低渗透率和高力学的特征。因此在用降压开采时，钻孔进入到水合物层抽水泄压，地下水合物分解释放速度较慢，产气量太小，进而影响开采效率；此外，常规的降压法开采具有采气速度慢，且后期会在水合物表面形成一层冰膜，抑制水合物的分解，水合物分解吸热，使裂隙中的水结冰，进一步抑制天然气的溢出，经济效率差。针对上述问题，本申请提出一种全新的冻土区可燃冰综合开采方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种冻土带可燃冰综合开采方法，可以实现冻土区可燃冰开采效率的极大提升，增加强非均质性区域可燃冰开采的经济效率。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：本发明冻土区可燃冰综合开采方法包括以下步骤：

步骤一：根据区域地质资料、物探资料和可燃冰钻井资料，综合编制出开采区内可燃冰厚度和深度的分布图、冻土带厚度分布图以及工区内断裂分布图，并结合钻井采集可燃冰样品的情况评定出可燃冰甜点区；

步骤二：根据区域煤炭的勘探和开采资料，编制出工区内主力煤层及煤系地层泥页岩厚度、成熟度、瓦斯含量分布图，对于采掘过程中瓦斯突出较大的区域，需重点关注；

步骤三：根据步骤一与步骤二中编制的资料，综合评价圈定出可布置可燃冰开采主力井的位置；

步骤四：根据上述步骤确定的井位，采取三开的方式实施主力井的钻进，先采用安装有随钻测井装置的取心钻井工艺钻进到指定深度，终孔孔径为100mm，然后进行扩孔，并记录有气测显示层位的深度和长度，根据气测显示特征和钻出岩心判断气测段为水合物层段、页岩气层段和煤层气层段，下入相应直径的套管，其中所述钻孔的指定深度为钻进至下伏煤系地层底界以下2米；当存在多套下伏煤系地层时，需钻透最下层煤系地层；