一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法
【专利摘要】本发明公开了一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，在上、下两个水平井上分别安装电极，以天然气水合物藏作为电阻，将电能直接转化为开采天然气水合物的热能，对天然气水合物藏进行电加热开采，具体为：在上方水平井和下方水平井的水平段安装电极，电极分别通过电缆与地面控制柜相连；上、下水平井电极通过降压开采阶段天然气水合物分解得到的水形成电流回路，以天然气水合物藏作为电阻，将电能转化为热能，从而实现了天然气水合物藏的电加热开采。该方法结构简单，节能环保，容易控制，为天然气水合物藏的开发提供有效措施。
【专利说明】
一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法
技术领域
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[0001]本发明涉及一种天然气水合物开发领域的方法，特别是一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法。
【背景技术】
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[0002]天然气水合物是赋存于海底和陆上永久冻土区地层中的一种可燃烧的冰状结晶物质，由水和甲烷等小分子气体在低温高压条件下形成，其分布广，能量密度高，是未来潜在的高效清洁能源。
[0003]目前常用降压开采法、抑制剂注入法和注热法开采天然气水合物。其中降压法开发速度慢，开发效果差，适用范围较窄;抑制剂注入法主要向地层中注入甲醇和合成聚胺基等化学剂，该方法成本高且易造成地层和环境的破坏，应用较为局限；注热法需要利用特殊的设备向地层中注入蒸汽或热水，开发成本高，且容易造成储层破坏。利用双水平井电加热开采天然气水合物，可将电能转化为开发天然气水合物藏的热能，其开发速度快，能量利用率高，受到越来越多的关注，但目前尚没有一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，严重制约了天然气水合物藏开发的研究进展。
【发明内容】
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[0004]本发明的主要目的在于提供一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，该方法可以大幅提高天然气水合物藏的采收率。
[0005]本发明的目的主要通过以下方法实现:在上、下水平井的水平段安装电极，电极分别通过电缆与控制柜相连，以降压开采部分分解的天然气水合物作为电阻，直接将电能转换为加热水合物藏的热能，实现了双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏，包括如下步骤:
[0006](I)根据天然气水合物藏的地质资料，优选平均有效厚度大于20m的天然气水合物藏，钻取上、下两口水平井，水平井段长度为300?500m，使用绝缘套管完井;为改善开发效果，提高开发效率，上、下两口水平井都通过套管射孔连通天然气水合物藏;水平井内油管为绝缘油管，垂直井段的油套环空在跟部都利用封隔器进行封隔，油管与气液分离器连接，天然气水合物分解产生的水和气通过气液分离器进行分离处理；
[0007](2)安装地面控制柜，地面控制柜由电源，电力调节设备和电闸构成，其中电源用来提供天然气水合物藏开采所需的电能，所使用的电源电压为480V，电流频率范围为50?60Hz，电力调节设备用来控制电力输出功率为100?120kW，在电源与电力调节设备之间安装电闸进行连通控制；
[0008](3)在上方水平井和下方水平井的水平段均匀安装10?20个电极，为增强电加热效果，上方水平井的电极与所述下方水平井的电极采用交错排列的方式，电极通过电缆与所述地面控制柜相连；
[0009](4)根据天然气水合物藏的地质条件，对水平井降压开采天然气水合物藏的压力参数及电加热开采天然气水合物藏的临界参数进行设计，包括降压开采时水平井井底压力为1.5?4.5MPa，降压开采时临界日采气量为1000m3/d?2000m3/d，电加热开发的临界日产气量为 2500m3/d ?3500m3/d ；
[0010](5)根据所述的水平井降压开采天然气水合物藏的压力参数，采用所述两口水平井对天然气水合物藏进行降压开采，当两口水平井日采气量均低于降压开采的临界日采气量时，降压开米结束；
[0011](6)将所述地面控制柜中的电闸闭合，开始进行电加热开采天然气水合物藏，当两口水平井日采气量均低于电加热开采的临界日采气量时，将所述电闸断开，停止开采。
[0012]本发明首先对天然气水合物藏进行降压开采，使天然气水合物部分分解，在日产气量降低到临界日产气量之后，对天然气水合物藏进行电加热辅助开采，能量利用率高，结构简单，易于控制，为天然气水合物藏的开采提供了有效方法。
【附图说明】
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[0013]图1为双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的示意图。
[0014]其中，1、地面控制柜;2、电缆;3、电缆;4、气液分离器;5、绝缘套管;6、封隔器;7、电极;8、射孔;9、天然气藏；10、绝缘油管；11、电力调节设备；12、电源；13、电闸；14、三通；15电极。
【具体实施方式】
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[0015]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。
[0016](I)根据天然气水合物藏的地质资料，优选平均有效厚度为40m的天然气水合物藏，钻取上、下两口水平井，水平井段长度为500m，使用绝缘套管5完井;为改善开发效果，提高开发效率，上、下两口水平井都通过套管射孔8连通天然气水合物藏;水平井内油管为绝缘油管10，垂直井段的油套环空都利用封隔器6进行封隔，油管10与气液分离器4连接，天然气水合物分解产生的水和气通过气液分离器4进行分离处理；
[0017](2)安装地面控制柜I，地面控制柜I由电源12，电力调节设备11和电闸13构成，其中电源12用来提供天然气水合物藏开采所需的电能，所使用的电源电压为480V，电流频率范围为60Hz，利用电力调节设备11控制电力输出功率为10kW，在电源与电力调节设备之间安装电闸13进行连通控制；
[0018](3)在上方水平井的水平井段均匀安装10个电极7，下方水平井的水平井段均匀安装10个电极15，为增强电加热效果，上方水平井的电极7与所述下方水平井的电极15采用交错排列的方式，电极7和电极15分别通过电缆3和电缆2与所述地面控制柜I相连；
[0019](4)根据天然气水合物藏的地质条件，对水平井降压开采天然气水合物藏的压力参数及电加热开采天然气水合物藏的临界参数进行设计，包括降压开采时水平井井底压力为4MPa，降压开采时临界日采气量为1000m3/d，电加热开发的临界日产气量为3000m3/d ；
[0020](5)根据所述的水平井降压开采天然气水合物藏的压力参数，采用所述两口水平井对天然气水合物藏进行降压开采，当两口水平井日采气量均低于1000m3/d时，降压开采结束；
[0021](6)将所述地面控制柜I中的电闸13闭合，开始进行电加热开采天然气水合物藏，当两口水平井日采气量均低于3000m3/d时，将所述电闸断开，停止开采。
【主权项】
1.一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，其特征在于在上方水平井和下方水平井的水平段分别安装电极，电极分别通过电缆与地面控制柜相连，上、下水平井通过降压开采阶段天然气水合物分解得到的水形成电流回路，以天然气水合物藏作为电阻，将电能转化为热能，从而实现天然气水合物藏的电加热开采，包括如下步骤: (1)根据天然气水合物藏的地质资料，优选平均有效厚度大于20m的天然气水合物藏，钻取上、下两口水平井，两口水平井使用套管完井，并通过套管射孔连通天然气水合物藏； (2)安装地面控制柜，地面控制柜由电源，电力调节设备和电闸构成，其中电源用来提供天然气水合物藏开采所需的电能，电力调节设备用来控制电力输出功率，在电源与电力调节设备之间安装电闸进行连通控制； (3)在上方水平井和下方水平井的水平井段分别均匀安装10?20个电极，电极通过电缆与所述地面控制柜相连； (4)根据天然气水合物藏的地质条件，对水平井降压开采天然气水合物藏的压力参数及电加热开采天然气水合物藏的临界参数进行设计，包括降压开采时的水平井井底压力，降压开采时的临界日采气量以及电加热开采时的临界日采气量； (5)根据所述的水平井降压开采天然气水合物藏的压力参数，采用所述两口水平井对天然气水合物藏进行降压开采，当两口水平井日采气量均低于降压开采的临界日采气量时，降压开米结束； (6)将所述地面控制柜中的电闸闭合，开始进行电加热开采天然气水合物藏，当两口水平井日采气量均低于电加热开采的临界日采气量时，将所述电闸断开，停止开采。2.根据权利要求1所述的一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述水平井设计在300m?500m之间，套管为绝缘套管，水平井内油管为绝缘油管。3.根据权利要求1所述的一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，其特征在于，为改善开发效果，提高开采效率，上、下两口水平井的水平段都进行射孔完井。4.根据权利要求1所述的一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述水平井内油管与气液分离器连接，天然气水合物分解产生的水和气通过气液分离器进行分离处理。5.根据权利要求1所述的一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，其特征在于，为加强电加热的效果，所述上方水平井的电极与所述下方水平井的电极采用交错排列的方式。6.根据权利要求1所述的一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述上方水平井和下方水平井垂直井段的跟部都利用封隔器封隔油套环空。7.根据权利要求1所述的一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，其特征在于，所使用的电源电压为480V，电流频率范围为50?60Hz，输出功率范围为100?120kffo8.根据权利要求1所述的一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法，其特征在于，所述降压开采时的水平井井底压力范围为1.5?4.5MPa，所述降压开采时的临界日采气量为1000m3/d?2000m3/d，所述电加热开采时的临界日采气量为2500m3/d?3500m3/do
【文档编号】E21B43/24GK105909223SQ201610286797
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】侯健, 刘永革, 于波, 王元银, 杜庆军, 王玉斗, 陆努, 夏志增, 刘璟垚
【申请人】中国石油大学(华东)