[发明专利]一种多分支水合物置换开采方法

说明书

本发明公开了一种多分支水合物置换开采方法，通过在水合物储层中沿水平方向钻采出开采井，避免重复消耗大量资源去穿透水合物的致密上覆层，初期开采，利用降压手段对水平开采井进行降压开采，再利用置换物质对水平开采井进行压裂、焖井憋压，以使置换物质与水合物充分接触和反应，同时在水平开采井的同层偏转位置或上层位置钻采下一水平开采井，实现置换作业的同时其他位置可进行水合物开采，使得开采和置换同时进行，节约置换作业需要的时间成本，以使垂深方向和平面方向的多层分支井都可以同时存在，分支井的组合形式不受限制，只需充分考虑开采的水合物藏的厚度和范围、地质特征、钻采的工艺安全等因素，有效实现全储层的水合物置换开采。

技术领域

本发明涉及水合物开采技术领域，尤其涉及一种多分支水合物置换开采方法。

背景技术

水合物是天然气水在低温高压环境下形成的笼形晶胞化合物，其主要分布在陆地永久冻土带和海底沉积物中。当前水合物开采方法主要包括降压法、注热法、化学抑制剂注入法、置换法和固态流化法，其中降压法通过调节压力来控制水合物的分解效率，操作相对简便，不需要昂贵的激发工序，被公认为目前最具经济价值的开采方式；注热法通过注入热量进行地层加热的方式来提升储层温度，进而实现水合物分解，但是导热率很低，存在大量的热能浪费、供热设备复杂、开采效率低和经济效益低等问题；化学抑制剂注入法通过注入化学抑制剂来破坏储层的稳定体系，促使水合物平衡条件失稳而分解，但是具有价格昂贵、污染生态环境和抑制剂扩散范围窄等问题；固态流化法通过海底采矿设备对水合物储层直接进行开采，将沉积物进行颗粒粉碎会运送至海面进行分离，但是具有设备复杂、输送管道安全要求很高、甲烷泄漏控制要求高、破坏生态环境等问题；

置换法的工作原理通过注入比甲烷分子更容易生成水合物的气体分子到储层中(如CO₂、CO₂+N₂、CO₂+H₂等)，原位置换出甲烷水合物中的甲烷分子，并生成新的稳定的水合物。该方法最大的特点在于置换过程中不存在相变，置换作业可自发进行不需要外界注入激发能量，在开采过程中维护了水合物储层的稳定性、保持地层的物理力学性质稳定、降低开采的地质灾害风险、封存温室气体维持生态环境的平衡等，具有能源开采和环境保护的双重利益。但是置换作业速度慢、置换效率低以及传质障碍等问题导致置换法在工程实践中的应用受到严重阻碍。

目前，世界上开展的几次试采工程，主要考虑到工程操作的简便性和经济性，大多采用降压法的开采方式。但是，若未来要进行大面积的水合物商业化开采，就必须要关注水合物大面积分解后导致的地质坍塌、滑塌、甲烷气体泄漏等自然灾害和环境问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多分支水合物置换开采方法，其能解决现有的水合物开采方法成本高、单井产能受限并且容易造成大规模地层失稳等问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种多分支水合物置换开采方法，包括以下步骤：

S1：驱使钻机在水合物储层中沿水平方向钻采出水平开采井，并进行完井；

S2：将生产管柱下入到水平开采井中，并将水平开采井内的压力下降至预设压值，对水平开采井进行降压开采；

S3：判断水平开采井的生产参数是否低于目标值，若否，则继续开采该水平开采井，若是，则停止开采水平开采井，利用置换物质根据预设的压裂点对水平开采井进行压裂作业，并对水平开采井进行焖井憋压，并执行S4；

S4：判断是否存在井内温压值低于预设温压值的水平开采井，若否，继续进行焖井憋压，并执行S5，若是，则执行S6；

S5：根据开采储层厚度特征，判断水平开采井的同层可偏转的范围或顶端到盖层的距离是否等于或者大于可开采间隔，若是，则在水平开采井的同层偏转位置或上层位置沿水平方向钻采出下一水平开采井，以及进行完井，并执行S2，若否，执行S4；