CN107269254A - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了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。所述井组结构由一口生产井和一口采热井组成。所述生产井为水平井，水平井段位于水合物层。所述采热井有两个水平分支井，分别位于水合物层和含有高温高压地层水的地压型地热层。所述采热井在水合物层内的水平分支跟端上部设有封隔器。所述生产井水平井段与采热井在水合物层内的水平分支互相平行且位于上部。利用本发明所述的井组结构，通过采热井使深部高温地层水上返进入水合物层，引起水合物受热分解并向上运移至水平生产井内，在节省水资源的同时解决了直接从地面注水所导致热流体在长管线中的大量热损失。本发明利用深部地压型地热能开采水合物藏，其设备简单，操作方便，开采成本低。
Description
技术领域
本发明属于非常规油气开采技术领域，涉及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。
背景技术
天然气水合物是一种晶体物质，由水分子形成的笼状格架包裹气体分子(通常为甲烷) 构成。与其他现存化石燃料相比，天然气水合物具有两大优点：其一，含烃量大，天然气水合物含有大量烃类有机质，其中含碳量约是全球其他化石燃料的两倍；其二，来源广泛，据估计，海底天然气水合物分布范围约占海洋总面积的10％。面对日益枯竭的石油、煤炭等化石燃料资源，天然气水合物藏将成为开发的重点。
地压型地热能是指地层中流体压力超过了静水压力的地热能，该种地热能除了是一种热能资源外，同时还是一种水能资源，具有高温高压的特征。目前，开采海底天然气水合物的热激发法主要是将蒸气、热水、热盐水或其他热流体从地面泵入天然气水合物地层，使其温度上升从而达到开采天然气水合物藏的目的。然而，因为绝大多数水合物分布在超过300m 水深的海底沉积物中，有的达几千米，容易导致管线中热损失过大。针对上述难题，本发明提出利用地压型地热能开采海底水合物藏，其利用地压型地热层本身的异常高压，将层内热水传输至水合物层，从而达到开发水合物，达到降低能耗和成本的目的。本发明利用深部地压型地热能开采水合物藏，其设备简单，操作方便，开采成本低。
发明内容
针对以上开采水合物的不足，本发明提供一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构。
本发明还提供一种利用上述井组结构通过地压型地热能开采海底水合物的方法。
本发明的技术方案如下：
一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构，其特征在于由一口生产井和一口采热井组成，其中，所述生产井为水平井，水平井段位于水合物层；所述采热井有两个水平分支井，分别位于水合物层和含有高温高压地层水的地压型地热层。所述采热井在水合物层内的水平分支跟端上部1～3m处设有封隔器；所述采热井在水合物层和地压型地热层之间的套管外覆盖有保温层；所述采热井在水合物层内的水平分支与所述生产井水平井段互相平行且位于下部；所述生产井和所述采热井在水合物层内的水平分支分别位于距离水合物层的顶部和底部3-5m处，且二者长度相同，其长度范围为600-1500m；所述采热井在所述地压型地热层内的水平分支长度在200-1000m范围内。
一种利用所述井组结构通过地压型地热能开采海底水合物的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)获取水合物层和地压型地热层的动静态参数；
(2)根据所获取参数，选定满足地压型地热能开采条件的海底水合物区块，所述开采条件包括：
水合物层厚度大于20m，地压型地热层厚度大于300m，地压型地热层温度大于80℃，地压型地热层压力梯度大于14.5KPa/m，地压型地热层渗透率大于500mD，地压型地热层深度小于2000m；
(3)利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构进行水合物开采，所述生产井以定压方式开采，井底压力范围为所述水合物层原始压力的0.3～0.7倍；
(4)当所述生产井的产气速度低于200m3/d时开采结束。
本发明具有以下有益效果及优点：
(1)解决了常规注热流体方法中，热流体在长管线的热能损失；
(2)解决了采热井采用垂直井时，垂直井与地层的接触面积小，水合物分解缓慢的问题；
(3)水合物分解能量来源于海底地压型地热水层，不需要配备热水和注入装置，利用地压型地热层自身压力就能将热水压入水合物层，设备简单，操作方便。
附图说明
图1为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的示意图；
其中，1.水合物层，2.地压型地热层，3.不渗透页岩层，4.生产井，5.采热井，6.水平分支1，7.水平分支2，8.封隔器，9.保温层，10.射孔。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明，但不限定本发明的实施范围。
一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构，由一口生产井4和一口采热井5组成，其中，所述生产井4为水平井，水平井段位于水合物层1；所述采热井5有两个水平分支井6、7，分别位于水合物层1和含有高温高压地层水的地压型地热层2；所述采热井5在水合物层1内的水平分支6跟端上部2m处设有封隔器8；所述采热井5在水合物层1和地压型地热层2之间的套管外覆盖有保温层9；所述采热井5在水合物层1内的水平分支6与所述生产井4水平井段互相平行且位于下部；所述生产井4位于距离水合物层1顶部5m处，所述采热井5在水合物层1内的水平分支6位于距离水合物层1底部5m处，且二者长度相同，其长度都为1200m；所述采热井5在所述地压型地热层2内的水平分支7长度为800m。
流体在井组结构中的流动过程包括：
(1)深部地层水通过所述水平井分支7上返，携带热量通过包含所述保温层9的垂直井段和所述水平分支6进入水合物层1，加热水合物，使其受热分解；
(2)分解产生的气体及水向上运移至所述生产井4内，通过所述生产井4开采至地面。
一种利用所述井组结构通过地压型地热能开采海底水合物的方法，包含以下步骤：
(1)获取水合物层和地压型地热层的动静态参数；
(2)根据所获取参数，选定满足地压型地热能开采条件的海底水合物区块，所述开采条件包括：
水合物层厚度50m，地压型地热层厚度400m，地压型地热层温度110℃，地压型地热层压力梯度15KPa/m，地压型地热层渗透率600mD，地压型地热层深度1800m；
(3)利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构进行水合物开采，所述生产井以定压方式开采，井底压力为所述水合物层原始压力的0.5倍；
(4)当所述生产井的产气速度为200m3/d时开采结束。
Claims (7)
1.一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构，其特征在于由一口生产井和一口采热井组成，其中，所述生产井为水平井，水平井段位于水合物层；所述采热井有两个水平分支井，分别位于水合物层和含有高温高压地层水的地压型地热层，所述采热井在水合物层内的水平分支与所述生产井水平井段互相平行且位于下部。
2.根据权利要求1所述的一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构，其特征在于，所述采热井在水合物层内的水平分支跟端上部1～3m处设有封隔器。
3.根据权利要求1所述的一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构，其特征在于，所述采热井在水合物层和地压型地热层之间的套管外覆盖有保温层。
4.根据权利要求1所述的一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构，其特征在于，所述生产井和所述采热井在水合物层内的水平分支分别位于距离水合物层的顶部和底部3-5m处。
5.根据权利要求1所述的一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构，其特征在于，所述生产井和所述采热井在水合物层内的水平分支长度相同，其长度范围为600-1500m。
6.根据权利要求1所述的一种利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构，其特征在于，所述采热井在所述地压型地热层内的水平分支长度在200-1000m范围内。
7.一种利用如权利要求1所述井组结构通过地压型地热能开采海底水合物的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)获取水合物层和地压型地热层的动静态参数；
(2)根据所获取参数，选定满足地压型地热能开采条件的海底水合物区块，所述开采条件包括：
水合物层厚度大于20m，地压型地热层厚度大于300m，地压型地热层温度大于80℃，地压型地热层压力梯度大于14.5KPa/m，地压型地热层渗透率大于500mD，地压型地热层深度小于2000m；
(3)利用地压型地热能开采海底水合物的井组结构进行水合物开采，所述生产井以定压方式开采，井底压力范围为所述水合物层原始压力的0.3～0.7倍；
(4)当所述生产井的产气速度低于200m3/d时开采结束。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20171020 |