主动激发式海底水合物储层垂向含量分布精准评估方法技术

本发明专利技术涉及海底水合物的含量测定，特别是一种主动激发式海底水合物储层垂向含量分布精准评估方法。包括以下步骤，S1.将整个装置装配成整体并旋入海底钻井中；S2.激发指定层位的天然气水合物产生气态物质，打开与处于工作状态的热激发机构对应的定向导向通道，使该层位产生的气态天然气水合物进入旋入式长套管内；S3.循环转动箱体对气态天然气水合物进行收集，通过光学测距单元和电阻率单元，对箱体内的成分及含量进行分析并记录；S4.重复S1至S3，得到其他各层位的激发储层内的天然气水合物含量，从而完成对任意储层天然气水合物的赋存与含量的精确统计和评估。其实现了对海底水合物垂向含量分布的精准评估。合物垂向含量分布的精准评估。合物垂向含量分布的精准评估。

【技术实现步骤摘要】
主动激发式海底水合物储层垂向含量分布精准评估方法


[0001]本专利技术涉及海底水合物的含量测定，特别是一种主动激发式海底水合物储层垂向含量分布精准评估方法。

技术介绍

[0002]水合物是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，又被称作"可燃冰"。现阶段世界各国对水合物的开发与钻探都处于水深火热之中，水合物也越来越成为人类可利用的能源重点。
[0003]洞悉天然气水合物的位置与分布特征至关重要，也是后续一切工作的首要前提。当前世界上所流行的探测技术主要包含声学探测技术、时域反射技术、阻抗探测技术、TDR和其他测试联合探测技术。现阶段最主要的一种有效的探测手段是利用对冷泉羽状流在海水中分布的探测，进一步完成对水合物分布区域的判定与水合物的开发。
[0004]理论和实践证明，水深大于300米的海域沉积层存在满足水合物形成的温压条件，即水合物“稳定域”，是寻找天然气水合物矿藏的有利地区，但由于地下热液活动，大地构造运动、全球气候变暖等因素的影响，会导致天然气水合物“稳定域”的温度或压力发生变化，保持水合物稳定的条件将不满足，从而使水合物分解成游离气和水；如果存在合适的运移通道，游离气就会运移泄漏到海水中形成羽状流。而含游离气的海水(冷泉)与周边海水在物理特性上也会存在差异。冷泉、羽状流、水合物三者密切相关，海底羽状流通常发育于活动冷泉上覆水体中，羽状流是海底气体渗漏的直接表现形式，而冷泉区域下伏海底地层常富含天然气水合物。水合物可以与羽状流甲烷气泡共存于海水中，或是独立的水合物薄片，或是包裹在甲烷气泡外面；羽状流的气体来源可能是地层中水合物分解的甲烷气体以及未形成水合物的游离气。
[0005]现阶段探测海底天然气水合物储层分布及含量主流的方式主要是依靠地球物理对冷泉羽状流的监测，首先敲定水合物分布范围，随后采用海洋物探手段进行大尺度评估，在完成评估之后，由于地球物理探测的方式存在不准确、依赖人工经验、无法对水合物储层进行详细的勘测等缺点，需要依据专家的判断针对某一点位进行测井钻探取样从而实现对该区域水合物储层分布的界定。
[0006]然而在测井钻探取样工作完成后，由于钻探过程中对土体的扰动不可避免、钻孔遗留后造成的海水与土体的交互、上覆土层压载保护作用的消减，将直接导致超孔隙水压力、温度、盐度、PH等发生较大的变化，而其中储层的温度场、压力场对天然气水合物的赋存形态与分布状况影响较大，将直接导致天然气水合物的二次分布，进而影响海底水合物垂向含量分布的精准评估。综上所述，现有技术无法对钻井造成的天然气水合物二次分布的状况进行精准评估。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种主动激发式海底水
合物储层垂向含量分布精准评估方法，其实现了对海底水合物垂向含量分布的精准评估。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种主动激发式海底水合物储层垂向含量分布精准评估方法，其中，包括以下步骤，
[0009]S1.将整个装置装配成整体并旋入海底钻井中：
[0010]所述装置包括气体收集机构和旋入式长套管，气体收集机构固定于旋入式长套管的上方，旋入式长套管呈管状，旋入式长套管的侧壁沿其轴向间隔固定有数组热激发机构，每组热激发机构包括位于同一水平方向且沿长套管的环向均匀间隔设置的数个热激发器；
[0011]所述旋入式长套管的侧壁上还设有温度传感器和数组组定向导向通道，数组定向导向通道沿旋入式长套管的轴向间隔设置，且在每组热激发机构的上方均设有温度传感器和一组定向导向通道，每组定向导向通道包括沿位于同一水平方向且沿长套管的圆周方向均匀间隔设置的数个定向导向通道；
[0012]所述气体收集机构包括上部固定外壳、转轴、以及固定在转轴上的数个循环转动箱体，上部固定外壳与旋入式长套管的顶部固定连接，转轴与上部固定外壳转动连接，循环转动箱体内设有收集腔，循环转动箱体的一侧设有开口，数个循环转动箱体沿转轴的环形外侧均匀间隔设置，且各循环转动箱体之间通过底部对应的一侧侧边固定连接，当某个循环转动箱体转动至最底部时，循环转动箱体的开口位于旋入式长套管的顶部开口的正上方，此时该该循环转动箱体呈倒扣状，转轴位于数个循环转动箱体的连接处，循环转动箱体内设有光学测距单元和电阻率单元；
[0013]所述装置旋入钻井中，旋入式长套管的外侧壁与钻井贴合，热激发机构从旋入式长套管内旋出，插入外侧的土壤中；
[0014]S2.激发指定层位的天然气水合物产生气态物质，打开与处于工作状态的热激发机构对应的定向导向通道，使该层位产生的气态天然气水合物进入旋入式长套管内:
[0015]将地层由海底边界层设定为N1层，依次向下按照旋入式长套管的轴向依次设定为N2，N3，N4……
,将位于第N
n
层位的定向导向通道打开，其余层位的定向导向通道全部关闭,经过指定时间后，经气体收集机构测出该段时间内的气体泄漏量，从而得到该层位单位时间内的气体泄漏量V0；
[0016]在保持不同激发部分温度相同的情况下，依次启动轴向各层位的热激发机构，在热激发机构的不断加热过程中，邻近土体中的固液态天然气水合物部分不断转化为气态天然气水合物；
[0017]由该层位的热激发机构作用产生的气态天然气水合物由于自身的扩散作用，通过定向导向通道，进入旋入式长套管内部，气态天然气水合物会在套管内不断上升，直到上升至顶部的气体收集机构；
[0018]S3.循环转动箱体对气态天然气水合物进行收集，通过光学测距单元和电阻率单元，对箱体内的成分及含量进行分析并记录:
[0019]设单个循环转动箱体的自重为G，当气体不断进入循环转动箱体后，未转化为晶体颗粒物的气态天然气水合物不断在箱体内累积，设循环转动箱体受气体作用所产生的浮力为F
浮
，单个箱体的总承载体积为V
总
，气体部分所占体积为V
气
，则
[0020]F
浮
＝ρ
气
gV
气
+ρ
液
g(V
总
‑
V
气
)，
[0021]其中，ρ
气
、ρ
液
均为固定值，当F
浮
＝G时，循环转动箱体在浮力作用下迅速自动翻转；
[0022]在箱体翻转的非最终阶段，设电阻率单元给出的晶体颗粒物的所占高度为h
固
，气体部分所占高度为h
气
，单个循环转动箱体的总高度为h，在此过程中，晶体颗粒物所占的含量为M
固
，
[0023][0024]其中，ρ
固
为固定值，设气体所占含量为M
气
，
[0025][0026]将其中的气态物质含量按照164:1的比例进行换算，得出原储层内含有的天然气水合物的晶体的量，设储层内未激发时原有的天然气水合物的量为M，
[0027]M＝M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动激发式海底水合物储层垂向含量分布精准评估方法，其特征在于，包括以下步骤，S1.将整个装置装配成整体并旋入海底钻井中：所述装置包括气体收集机构和旋入式长套管，气体收集机构固定于旋入式长套管的上方，旋入式长套管呈管状，旋入式长套管的侧壁沿其轴向间隔固定有数组热激发机构，每组热激发机构包括位于同一水平方向且沿长套管的环向均匀间隔设置的数个热激发器；所述旋入式长套管的侧壁上还设有温度传感器和数组组定向导向通道，数组定向导向通道沿旋入式长套管的轴向间隔设置，且在每组热激发机构的上方均设有温度传感器和一组定向导向通道，每组定向导向通道包括沿位于同一水平方向且沿长套管的圆周方向均匀间隔设置的数个定向导向通道；所述气体收集机构包括上部固定外壳、转轴、以及固定在转轴上的数个循环转动箱体，上部固定外壳与旋入式长套管的顶部固定连接，转轴与上部固定外壳转动连接，循环转动箱体内设有收集腔，循环转动箱体的一侧设有开口，数个循环转动箱体沿转轴的环形外侧均匀间隔设置，且各循环转动箱体之间通过底部对应的一侧侧边固定连接，当某个循环转动箱体转动至最底部时，循环转动箱体的开口位于旋入式长套管的顶部开口的正上方，此时该该循环转动箱体呈倒扣状，转轴位于数个循环转动箱体的连接处，循环转动箱体内设有光学测距单元和电阻率单元；所述装置旋入钻井中，旋入式长套管的外侧壁与钻井贴合，热激发机构从旋入式长套管内旋出，插入外侧的土壤中；S2.激发指定层位的天然气水合物产生气态物质，打开与处于工作状态的热激发机构对应的定向导向通道，使该层位产生的气态天然气水合物进入旋入式长套管内:将地层由海底边界层设定为N1层，依次向下按照旋入式长套管的轴向依次设定为N2，N3，N4……
,将位于第N
n
层位的定向导向通道打开，其余层位的定向导向通道全部关闭,经过指定时间后，经气体收集机构测出该段时间内的气体泄漏量，从而得到该层位单位时间内的气体泄漏量V0；在保持不同激发部分温度相同的情况下，依次启动轴向各层位的热激发机构，在热激发机构的不断加热过程中，邻近土体中的固液态天然气水合物部分不断转化为气态天然气水合物；由该层位的热激发机构作用产生的气态天然气水合物由于自身的扩散作用，通过定向导向通道，进入旋入式长套管内部，气态天然气水合物会在套管内不断上升，直到上升至顶部的气体收集机构；S3.循环转动箱体对气态天然气水合物进行收集，通过光学测距单元和电阻率单元，对箱体内的成分及含量进行分析并记录:设单个循环转动箱体的自重为G，当气体不断进入循环转动箱体后，未转化为晶体颗粒物的气态天然气水合物不断在箱体内累积，设循环转动箱体受气体作用所产生的浮力为F
浮
，单个箱体的总承载体积为V
总
，气体部分所占体积为V
气
，则F
浮
＝ρ
气
gV
气
+ρ
液
g(V
总
‑
V
气
)，其中，ρ
气
、ρ
液
均为固定值，当F
浮
＝G时，循环转动箱体在浮力作用下迅速自动翻转；在箱体翻转的非最终阶段，设电阻率单元给出的晶体颗粒物的所占高度为h
固
，气体部
分所占高度为h
气
，单个循环转动箱体的总高度为h，在此过程中，晶体颗粒物所占的含量为M
固
，其中，ρ
固
为固定值，设气体所占含量为M
气
，将其中的气态物质含量按照164:1的比例进行换算，得出原储层内含有的天然气水合物的晶体的量，设储层内未激发时原有的天然气水合物的量为M，M＝M
固
+M
气
/164。设箱体翻转的最终阶段为第L次，除了晶体颗粒物与气态物质以外，箱体内还有大量的海水填充，通过光学测距单元测得的海水面高度为h
水
，此时箱体总充满了水、气、固三者的混合物，则h
总
＝h
水
+h
气
+h
固
，晶体颗粒物所占的含量为M
固
，气体所占含量为M
气
，M＝M
固
+M
气
/164，由于储层天然气水合物本身具有一定的泄漏量，将泄漏量扣除，第L
‑
1次收集的天然气水合物总量为M
′
L
‑1＝M
固
+(...

【专利技术属性】
技术研发人员：尉建功，谢志远，吴刚，谢瑞，李文静，程怀，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：