本发明专利技术公开了一种环空钻采联合的天然气水合物开采方法及装置，建立大直径的井身结构作为生产井，内部设立可下入钻杆的井身结构作为增产井；生产井垂直方向，在水合物储层区域下入扩口的集气结构，并注入大量可固结覆膜砂建立高渗导流区域；内部增产井持续多方位下入钻杆进行水合物储层连通改造，建立多个促分解分支井，并注入支撑陶粒进行连通通道支撑；实现外部生产井持续开采的同时，内部增产井持续进行储层改造，钻出的连通通道配合高渗导流区域为生产井提供足够的水合物分解甲烷气。本装置可实现规模效益开发，降低水合物开采的成本，实现产能的大幅提升，提高经济效益从而推动天然气水合物的产业化开发进程。动天然气水合物的产业化开发进程。动天然气水合物的产业化开发进程。
【技术实现步骤摘要】
一种环空钻采联合的天然气水合物开采方法及装置
[0001]本专利技术涉及天然气水合物开采设备
，尤其涉及一种环空钻采联合的天然气水合物开采方法及装置。
技术介绍
[0002]目前，我国面临能源短缺、双碳减排和复杂国际环境的多重发展阻碍，加快清洁能源的开采利用，保障自供能源的稳定性。现阶段，我国天然气对外依存度达到45％，并存在持续增加的趋势，产业化开发天然气水合物有利于增加我国天然气的出产量，缓解国内天然气资源的供应紧张局面，降低天然气进口需求，减少污染严重的煤炭使用，促进能源结构优化。
[0003]作为大力开展天然气水合物资源开采技术研究的国家之一，我国已成功实现两轮天然气水合物的试采工程实施项目，验证了天然气水合物储层开采在技术上是可行的，下一步研究旨在推进天然气水合物的产业化开采进程，早日实现能源应用。对于天然气水合物的产业化开发技术的研究目标，应实现规模效益开发，降低产业化开采的成本，提高经济效益。造成天然气水合物储层开采的高成本低效益的原因，主要由于钻采平台运作、长水平井建井、储改等工序措施的高成本投入，以及水合物采收率较低，无法实现连续稳定产气，导致目前水合物开采不具备经济性。因此，如何完善天然气水合物开采技术，在简化开采工序的同时，实现产能的大幅提升，是天然气水合物产业化开采急需突破的关键问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种环空钻采联合的天然气水合物开采方法及装置。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种环空钻采联合的天然气水合物开采方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：选取合适的天然气水合物储层作为开采对象，在海上区域搭建建设开采平台，建设开采平台上放置钻探建井所需的钻井设备、套管，并放置开采水合物储层所需的降压设备、分离储集设备；在海水区域搭建生产井套管结构与建设开采平台之间的多个采气管路；在海底地层区域下入生产井套管结构；在水合物储层区域下入扩口的集气结构，建立可固结覆膜砂组成的高渗导流区域；由多个采气管路、密封盖板结构、生产井套管结构、集气结构构成生产井；此外，内部增产井套管结构构成增产井，增产井自上而下贯穿海上区域、海水区域、海底地层区域和水合物储层区域四个区域，在增产井套管结构内部从建设开采平台下入钻杆至水合物储层区域进行多方位的水合物储层连通改造；
[0007]步骤二：进行生产井的建井工序，采用旋喷钻井方式钻出生产井套管结构的井身结构，该井身深度至水合物储层的三分之二处，并下入扩口的集气结构和生产井套管结构；
[0008]步骤三：在生产井套管结构中下入防砂结构，下入深度至水合物储层顶部区域；
[0009]步骤四：进行增产井的建井工序，在生产井套管结构内部的中间位置，穿越过防砂
结构的中空通道，下入增产井套管结构并固紧；
[0010]步骤五：进行水合物储层区域的高渗导流区域建设工序，从增产井内部下入带喷嘴的连续油管至底部，向水合物储层区域的高渗导流区域注入可固结覆膜砂，并充填整个生产井内部的水合物储层区域；可固结覆膜砂注入完毕后，从增产井内部取出连续油管；
[0011]步骤六：在生产井套管结构顶部下入密封盖板结构，与生产井套管结构顶部密封连接，位于海底地层区域泥面位置；密封盖板结构顶部按需环形连接多个采气管路，在水合物开采期间实现多通道同时采气；
[0012]步骤七：同时进行增产井的多个促分解分支井建设工序和生产井开采工序；在增产井套管结构内部下入钻杆，钻杆底部连接有钻头，根据储层实际和工程实施设计向水合物储层底部区域进行多方位连通改造，钻出多个促分解分支井，分别向促分解分支井中注入支撑陶粒，建立导流沟通通道，增大水合物储层的分解范围，同时生产井的采气管路开启，持续抽吸生产井套管结构环空区域水合物分解形成的天然气，经由平台的分离储集设备，实现水合物的开采。
[0013]一种环空钻采联合的天然气水合物开采装置，包括建设开采平台、分离储集设备、采气管路、密封盖板结构、生产井套管结构、增产井套管结构、防砂结构和集气结构；所述建设开采平台搭建在勘探出有天然气水合物储层的海上区域，在海水区域，所述建设开采平台与所述生产井套管结构之间搭建有若干个所述采气管路，所述采气管路下端与所述生产井套管结构内部相通，所述分离储集设备安装在所述建设开采平台上并与所述采气管路连接；所述生产井套管结构位于海底地层区域内，所述集气结构位于水合物储层区域内；所述生产井套管结构下部与所述集气结构顶部连接，所述防砂结构位于所述生产井套管结构内侧底部；所述集气结构内部充填有可固结覆膜砂组成的高渗导流区域；所述生产井套管结构顶部设有与其密封连接的密封盖板结构，所述密封盖板结构位于海底地层区域泥面位置；所述增产井套管结构自上而下贯穿海上区域、海水区域、海底地层区域和水合物储层区域四个区域，所述增产井套管结构连接固定在所述建设开采平台上；装置外设有钻杆、安装在钻杆末端的钻头、以及带喷嘴的连续油管，所述连续油管、钻杆和钻头在应用工序下从所述增产井套管结构内下入至水合物储层区域，所述带喷嘴的连续油管向水合物储层区域内注入可固结覆膜砂形成高渗导流区域，所述钻杆和钻头对水合物储层区域内进行多方位联通改造形成若干个促分解分支井，所述促分解分支井内注入有用于建立导流沟通通道的支撑陶粒。
[0014]所述生产井的井身深度至水合物储层区域深度的三分之二处，采用旋喷钻井方式进行井眼的扩大；所述防砂结构下入深度至水合物储层区域的顶部。
[0015]所述集气结构为一个倒置且向下扩口的漏斗结构，所述集气结构从水合物储层区域顶部置入至水合物储层区域深度的三分之一处。
[0016]所述生产井套管结构内部形成生产环空区域，所述防砂结构将所述生产环空区域和高渗导流区域相分隔开；所述防砂结构为环形结构，套设在所述增产井套管结构外周；所述防砂结构与所述生产井套管结构的接触区域设有膨胀密封材料层，所述防砂结构与所述增产井套管结构的接触区域设有膨胀密封材料层。
[0017]所述增产井套管结构下入至水合物储层区域的二分之一深度处，其底部位置深过所述集气结构的底部深度且位于所述高渗导流区域内部；所述促分解分支井与所述高渗导
流区域具有结构重叠区域。
[0018]所述高渗导流区域的范围为从水合物储层区域顶部至水合物储层区域三分之二深度处。
[0019]所述可固结覆膜砂为采用在低温环境下可黏结固化并形成既有流通通道又能相互连接的有机整体的覆膜砂。
[0020]所述密封盖板结构为具有中空通道的环形结构，所述增产井套管结构穿设在所述密封盖板结构的中空通道内；所述密封盖板结构中空通道与所述增产井套管结构的接触区域设有膨胀密封材料层；所述密封盖板结构设有若干个用于连接所述采气管路至所述建设开采平台的通孔。
[0021]与现有技术对比，本专利技术的优点在于：本申请环空钻采联合的天然气水合物开采方法，创新提出环空井型结构实现钻采联合的开采模式，将促分解分支井直接作为水合物储层的储改措施，一方面简化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环空钻采联合的天然气水合物开采方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：选取合适的天然气水合物储层作为开采对象，在海上区域搭建建设开采平台，建设开采平台上放置钻探建井所需的钻井设备、套管，并放置开采水合物储层所需的降压设备、分离储集设备；在海水区域搭建生产井套管结构与建设开采平台之间的多个采气管路；在海底地层区域下入生产井套管结构；在水合物储层区域下入扩口的集气结构，建立可固结覆膜砂组成的高渗导流区域；由多个采气管路、密封盖板结构、生产井套管结构、集气结构构成生产井；此外，内部增产井套管结构构成增产井，增产井自上而下贯穿海上区域、海水区域、海底地层区域和水合物储层区域四个区域，在增产井套管结构内部从建设开采平台下入钻杆至水合物储层区域进行多方位的水合物储层连通改造；步骤二：进行生产井的建井工序，采用旋喷钻井方式钻出生产井的井身结构，该井身深度至水合物储层的三分之二处，并下入扩口的集气结构和生产井套管结构；步骤三：在生产井套管结构中下入防砂结构，下入深度至水合物储层顶部区域；步骤四：进行增产井的建井工序，在生产井套管结构内部的中间位置，穿越过防砂结构的中空通道，下入增产井套管结构并固紧；步骤五：进行水合物储层区域的高渗导流区域建设工序，从增产井内部下入带喷嘴的连续油管至底部，向水合物储层区域的高渗导流区域注入可固结覆膜砂，并充填整个生产井内部的水合物储层区域；可固结覆膜砂注入完毕后，从增产井内部取出连续油管；步骤六：在生产井套管结构顶部下入密封盖板结构，与生产井套管结构顶部密封连接，位于海底地层区域泥面位置；密封盖板结构顶部按需环形连接多个采气管路，在水合物开采期间实现多通道同时采气；步骤七：同时进行增产井的多个促分解分支井建设工序和生产井的开采工序；在增产井套管结构内部下入钻杆，钻杆底部连接有钻头，根据储层实际和工程实施设计向水合物储层底部区域进行多方位连通改造，钻出多个促分解分支井，分别向促分解分支井中注入支撑陶粒，建立导流沟通通道，增大水合物储层的分解范围，同时生产井的采气管路开启，持续抽吸生产井套管结构环空区域水合物分解形成的天然气，经由平台的分离储集设备，实现水合物的开采。2.一种环空钻采联合的天然气水合物开采装置，其特征在于：包括建设开采平台、分离储集设备、采气管路、密封盖板结构、生产井套管结构、增产井套管结构、防砂结构和集气结构；所述建设开采平台搭建在勘探出有天然气水合物储层的海上区域，在海水区域，所述建设开采平台与所述生产井套管结构之间搭建有若干个所述采气管路，所述采气管路下端与所述生产井套管结构内部相通，所述分离储集设备安装在所述建设开采平台上并与所述采气管路连接；所述生产井套管结构位于海底地层区域内，所述集气结构位于水合物储层区域内；所述生产井套管结构下部与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧芬兰，宁波，申凯翔，李晶，耿澜涛，仇德智，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：
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