[发明专利]孔隙充填型天然气水合物高效率开采方法

说明书

本发明公开一种孔隙充填型天然气水合物高效率开采方法，通过人工喷射金属填充颗粒作为发热媒介，实现井下电磁加热，同时借助不同粒径金属填充颗粒实现对水合物储层的人工改造，既能提高开采过程中储层渗透率，还可在开采后期填补水合物分解流失后的孔洞，以维护储层稳定性；另外，井筒生产段安装的防砂工具为金属材质，在电磁波作用下升温，能够有效避免防砂筛网因水合物二次形成堵塞，进一步提高水合物开采产气产水效率。本方案通过电磁感应加热辅助降压开采海域孔隙充填型水合物藏，不仅能够提升储层内水合物分解速度，抑制井筒周围水合物二次形成，而且使用不同粒径金属填充颗粒改造储层，有效提高气‑水‑砂多相介质运移能力，增强储层力学稳定性。

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物开采领域，具体涉及一种孔隙充填型天然气水合物高效率开采方法。

背景技术

以甲烷等天然气为主要成分的天然气水合物在大陆边缘深海浅层沉积物中分布广、储量大，有巨大的资源开发潜力。近30年来，国内外科学家在开展大量的实验模拟与数值模拟的基础上，提出了降压法、注热法和化学试剂注入法等三类主流的水合物开采方法，并在此基础上进行了现场测试。在梳理加拿大Mallik、美国Alaska北坡、日本NankaiTrough、中国南海神狐海域等地多次试采结果的基础上，获得以下认识：

1.高渗透率的孔隙充填型水合物藏是目前开采的首选目标，能够兼顾水合物产气和储层安全等要求；2.降压法是相对经济有效的开采方法，特别是成功实现深水浅软地层水平井开采工艺之后，产气能力随泄流面积的增加而大幅提升；3.目前所有经过现场试采验证的水合物开采方法日均产气量都不能满足工业化气流要求，降压开采过程有明显的产气波动，可能与井筒周围水合物二次形成与筛管堵塞有关；4.水合物藏井下出砂规律与常规油气有明显不同，防砂失败是导致水合物开采中止的主要因素之一。水合物分解及沉积物颗粒运移可能导致储层失稳，短期试采难以摸清储层失稳规律，水合物资源仍不具备产业化开采的条件。

基于上述认识，为实现水合物开采产能突破，满足高效长期产气需求，需从水合物分解效率、储层渗流能力、井下防砂效果和地层安全稳定等角度设计优化开采方法。

为大幅提高采气效率，应设计辅助加热手段刺激水合物分解。但常规的热水注入方法一方面受储层渗透率制约，加热效果差；另一方面，注热过程是热水由井筒向四周扩散，并导致储层增压，而降压过程则需要将储层孔隙中的流体抽出，两者方向相反，不能同时进行。

现有技术中，也有提出一些可能的水合物藏加热方法，如申请公布号为【CN107269254A】的发明专利公开的“一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构和方法”，将海底深部热水引入水合物储层进行加热；申请公布号为【CN108005618A】的发明专利公开的“一种基于太阳能-海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采装置及方法”，利用太阳能和海水能进行供热。但是，上述技术依赖于水合物藏的实际自然环境条件，并且核心手段仍是热水注入，太阳能或者地热能仅用来提供热水。

电磁加热是一种感应加热手段，通过交变电流产生交变磁场，交变磁场中的金属表明产生涡流发热。因此，电磁加热不依赖物质热传导性质，避免了热水注入与储层抽水降压之间的矛盾，可更好的匹配降压开采工艺。如申请公布号为【CN108547600A】的发明专利公开“一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法”，通过注入均匀铁粉的方式对纯水合物储层进行电磁加热开采，虽然能够在一定程度上提高开采效率，但采用铁粉的方式不能解决储层失稳的问题，还有可能出现介质堵塞，实际应用中亦存在许多限制。

发明内容

本发明针对目前海域天然气水合物资源开采产气量低、开采时间短、储层易出砂失稳等问题，提出一种新的孔隙充填型水合物藏高效率开采方案，通过电磁感应加热辅助降压开采海域孔隙充填型水合物藏，不仅能够提升储层内水合物分解速度，抑制井筒周围水合物二次形成，而且使用不同粒径金属填充颗粒改造储层，有效提高气-水-砂多相介质运移能力，增强储层力学稳定性。