一种深海海底表层天然气水合物开采方法技术

本发明专利技术涉及一种深海海底表层天然气水合物开采方法，包括以下步骤：S1、喷射导管钻井；S2、连接井口装置与完井作业：采气树通过立管下放至海底，并与海底井口头进行连接，连续油管携带喷砂工具进入井筒内部，向连续油管内部注入高速携砂流体，通过砂对导管的冲蚀作用在导管上形成小孔，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管；S3、注化学试剂升温；S4、生产天然气水合物：天然气水合物分解后在岩层中渗流，在压差作用下进入周围生产井井眼中，集输系统统一通过生产立管输送至生产平台，完成天然气水合物的生产工作。本发明专利技术的优点在于：安全可靠、破岩效率高、作业简单，适用于海底非成岩区域天然气水合物开采。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天然气开采
，特别是一种深海海底表层天然气水合物开采方法。
技术介绍
天然气水合物具备能量密度高、资源储量大等优点，水合物的勘探和开发已成为科学界的研究热点。以细粒裂隙型、分散型形态存在的海底非成岩水合物占整体水合物资源的80%以上，埋深浅、胶结性差等特点使其不能通过常规方法进行开采作业。现有的海底天然气开采大多采用热开采、降压开采、注化学剂开采、CO2置换开采等常规开采方法，但是对于海底非成岩水合物层的开采，这些常规开采方法都存在开采效率低、难度大、成本高等缺点，因为海底非成岩层大多为在海底表层形成几十至一百米长度的井眼，采用正常开采方法无法造斜，致使开采区域受到限制。另外，海底浅层地层不稳定，地层松软，开采过程中震动较大容易造成地层垮塌。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种安全可靠、破岩效率高、作业简单的深海海底表层天然气水合物开采方法，适用于海底非成岩区域天然气水合物开采。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种深海海底表层天然气水合物开采方法，包括以下步骤：S1、喷射导管钻井：采用喷射导管钻井技术将导管下入设计的地层深度，利用钻头喷射水射流和导管以及钻具自身的重力开孔，钻头底部连接井下动力钻具，钻头边喷射开孔边下入，导管套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，分别得到生产井和注入井；S2、连接井口装置与完井作业：导管下入设计深度后，采气树通过立管下放至海底，并分别与海底的生产井和注入井的井口头进行连接，连续油管携带喷砂工具进入井筒内部，向连续油管内部注入高速携砂流体，通过砂对导管的冲蚀作用在导管上形成小孔，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管；S3、注化学试剂升温：注入井井眼通过立管连接至生产平台，将连续油管通过立管从生产平台进入注入井井眼中，在连续油管内部注入化学升温剂，加热注入井井眼周围岩层，使注入井周围的天然气水合物分解；S4、生产天然气水合物：天然气水合物分解后在岩层中渗流，在压差作用下进入周围生产井井眼中，进入井眼后，继续在压差作用下，向上流动，输气管线将生产井井眼生产的天然气在海底汇集至集输系统，集输系统统一通过生产立管输送至生产平台，完成天然气水合物的生产工作。所述导管下入地层深度在200米以内。所述注入井的井眼导管喷砂作业孔形成于井筒底部，所述生产井的导管喷射作业孔形成于底部到井筒中部位置。所述生产井为至少三个，且等间距的分布在注入井的周围。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术适用于海底表层几十米至一百米以内的天然气水合物开采，通过喷射导管钻井技术采用喷射方式将导管下入设计的地层深度，不会因地层松软而坍塌，能有效避免相关事故的发生，安全可靠。2、利用钻头喷射水射流和导管以及钻具自身的重力开孔，钻头边喷射开孔边下入，导管套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，钻头底部连接井下动力钻具，能够提高钻头的破岩效率。3、本专利技术采用钻具开孔，同时将导管下入设计地层深度，利用喷射导管钻井技术分别得到具有小孔的注入井和生产井，其中注入井井眼导管喷砂作业孔形成于井筒底部，生产井导管喷射作业孔形成于底部到井筒中部位置，开采时，向注入井注入化学升温剂，化学升温剂从注入井底部的作业孔流出，使其周围的天然气水合物分解，并渗流至生产井，在压差作用下，进入生产井，通过集输系统输送至生产平台，整个开采过程作业简单。附图说明图1为本专利技术下入导管的示意图；图2为图1中地层以下的局部示意图；图3为本专利技术通过喷砂作业开孔的示意图；图4为本专利技术的开采系统结构示意图；图中：1-生产平台，2-导管，3-钻头，4-井下动力钻具，5-立管，6-井口头，7-连续油管，8-喷砂工具，9-注入井，10-生产井，11-输气管线，12-集输系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。一种深海海底表层天然气水合物开采方法，包括以下步骤：S1、喷射导管钻井：如图1和图2所示，采用喷射导管钻井技术将导管2下入设计的地层深度，导管2下入地层深度在200米以内，利用钻头喷射水射流和导管2以及钻具自身的重力开孔，钻头3底部连接井下动力钻具4，钻头3边喷射开孔边下入，导管2套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，分别得到生产井10和注入井9，喷射导管至泥线以下20m时，钻压控制在138～180kN，如果钻压超出设计的范围，就降低喷射导管钻井速度，增大排量并替入稠膨润土浆清洗，或者上下活动导管2，直至钻压在设计的范围内后继续喷射导管钻井，对于喷射导管钻井来说，导管最终到位时的钻压十分重要，不能低于最大钻压的80%，既可避免管串过分受压发生弯曲，又可使得导管2所能承受的总载荷趋于最大；S2、连接井口装置与完井作业：如图3和图4所示，导管2下入设计深度后，采气树通过立管5下放至海底，并分别与海底的生产井10和注入井9的井口头6进行连接，连续油管7携带喷砂工具8进入井筒内部，向连续油管7内部注入高速携砂流体，通过砂对导管2的冲蚀作用在导管2上形成小孔，所述采气树包括注入井9和生产井10，其中注入井9井眼导管喷砂作业孔形成于井筒底部，生产井10导管喷射作业孔形成于底部到井筒中部位置，所述生产井10为至少三个，且等间距的分布在注入井9的周围，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管7；S3、注化学试剂升温：如图4所示，注入井9井眼通过立管5连接至生产平台1，将连续油管7通过立管5从生产平台1进入注入井9井眼中，在连续油管7内部注入化学升温剂，加热注入井9井眼周围岩层，使注入井9周围的天然气水合物分解；S4、生产天然气水合物：天然气水合物分解后在岩层中渗流，在压差作用下进入周围生产井10井眼中，进入井眼后，继续在压差作用下，向上流动，输气管线11将生产井10井眼生产的天然气在海底汇集至集输系统12，集输系统12统一通过立管5输送至生产平台1，完成天然气水合物的生产工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深海海底表层天然气水合物开采方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、喷射导管钻井：采用喷射导管钻井技术将导管下入设计的地层深度，利用钻头喷射水射流和导管以及钻具自身的重力开孔，钻头底部连接井下动力钻具，钻头边喷射开孔边下入，导管套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，分别得到生产井和注入井；S2、连接井口装置与完井作业：导管下入设计深度后，采气树通过立管下放至海底，并分别与海底的生产井和注入井的井口头进行连接，连续油管携带喷砂工具进入井筒内部，向连续油管内部注入高速携砂流体，通过砂对导管的冲蚀作用在导管上形成小孔，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管；S3、注化学试剂升温：注入井井眼通过立管连接至生产平台，将连续油管通过立管从生产平台进入注入井井眼中，在连续油管内部注入化学升温剂，加热注入井井眼周围岩层，使注入井周围的天然气水合物分解；S4、生产天然气水合物：天然气水合物分解后在岩层中渗流，在压差作用下进入周围生产井井眼中，进入井眼后，继续在压差作用下，向上流动，输气管线将生产井井眼生产的天然气在海底汇集至集输系统，集输系统统一通过生产立管输送至生产平台，完成天然气水合物的生产工作。...

【技术特征摘要】
1.一种深海海底表层天然气水合物开采方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、喷射导管钻井：采用喷射导管钻井技术将导管下入设计的地层深度，利用钻头喷射水射流和导管以及钻具自身的重力开孔，钻头底部连接井下动力钻具，钻头边喷射开孔边下入，导管套在钻头及钻具外面，随着钻头和钻具下入，分别得到生产井和注入井；S2、连接井口装置与完井作业：导管下入设计深度后，采气树通过立管下放至海底，并分别与海底的生产井和注入井的井口头进行连接，连续油管携带喷砂工具进入井筒内部，向连续油管内部注入高速携砂流体，通过砂对导管的冲蚀作用在导管上形成小孔，建立井筒与地层的连通通道，完成喷砂射孔之后，取回完井工具并收回连续油管；S3、注化学试剂升温：注入井井眼通过立管连接至生产平台，将连续油管通过立管从生产平台进入注入井井眼中，在连续油管内部注入化...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛良杰，刘清友，何俊江，王国荣，周守为，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51