本發(fā)明涉及天然氣開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種深海海底表層天然氣水合物開采方法。

背景技術(shù)：

天然氣水合物具備能量密度高、資源儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn)，水合物的勘探和開發(fā)已成為科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。以細(xì)粒裂隙型、分散型形態(tài)存在的海底非成巖水合物占整體水合物資源的80%以上，埋深淺、膠結(jié)性差等特點(diǎn)使其不能通過常規(guī)方法進(jìn)行開采作業(yè)。

現(xiàn)有的海底天然氣開采大多采用熱開采、降壓開采、注化學(xué)劑開采、CO₂置換開采等常規(guī)開采方法，但是對(duì)于海底非成巖水合物層的開采，這些常規(guī)開采方法都存在開采效率低、難度大、成本高等缺點(diǎn)，因?yàn)楹５追浅蓭r層大多為在海底表層形成幾十至一百米長度的井眼，采用正常開采方法無法造斜，致使開采區(qū)域受到限制。另外，海底淺層地層不穩(wěn)定，地層松軟，開采過程中震動(dòng)較大容易造成地層垮塌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種安全可靠、破巖效率高、作業(yè)簡單的深海海底表層天然氣水合物開采方法，適用于海底非成巖區(qū)域天然氣水合物開采。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種深海海底表層天然氣水合物開采方法，包括以下步驟：

S1、噴射導(dǎo)管鉆井：采用噴射導(dǎo)管鉆井技術(shù)將導(dǎo)管下入設(shè)計(jì)的地層深度，利用鉆頭噴射水射流和導(dǎo)管以及鉆具自身的重力開孔，鉆頭底部連接井下動(dòng)力鉆具，鉆頭邊噴射開孔邊下入，導(dǎo)管套在鉆頭及鉆具外面，隨著鉆頭和鉆具下入，分別得到生產(chǎn)井和注入井；

S2、連接井口裝置與完井作業(yè)：導(dǎo)管下入設(shè)計(jì)深度后，采氣樹通過立管下放至海底，并分別與海底的生產(chǎn)井和注入井的井口頭進(jìn)行連接，連續(xù)油管攜帶噴砂工具進(jìn)入井筒內(nèi)部，向連續(xù)油管內(nèi)部注入高速攜砂流體，通過砂對(duì)導(dǎo)管的沖蝕作用在導(dǎo)管上形成小孔，建立井筒與地層的連通通道，完成噴砂射孔之后，取回完井工具并收回連續(xù)油管；

S3、注化學(xué)試劑升溫：注入井井眼通過立管連接至生產(chǎn)平臺(tái)，將連續(xù)油管通過立管從生產(chǎn)平臺(tái)進(jìn)入注入井井眼中，在連續(xù)油管內(nèi)部注入化學(xué)升溫劑，加熱注入井井眼周圍巖層，使注入井周圍的天然氣水合物分解；

S4、生產(chǎn)天然氣水合物：天然氣水合物分解后在巖層中滲流，在壓差作用下進(jìn)入周圍生產(chǎn)井井眼中，進(jìn)入井眼后，繼續(xù)在壓差作用下，向上流動(dòng)，輸氣管線將生產(chǎn)井井眼生產(chǎn)的天然氣在海底匯集至集輸系統(tǒng)，集輸系統(tǒng)統(tǒng)一通過生產(chǎn)立管輸送至生產(chǎn)平臺(tái)，完成天然氣水合物的生產(chǎn)工作。

所述導(dǎo)管下入地層深度在200米以內(nèi)。

所述注入井的井眼導(dǎo)管噴砂作業(yè)孔形成于井筒底部，所述生產(chǎn)井的導(dǎo)管噴射作業(yè)孔形成于底部到井筒中部位置。

所述生產(chǎn)井為至少三個(gè)，且等間距的分布在注入井的周圍。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明適用于海底表層幾十米至一百米以內(nèi)的天然氣水合物開采，通過噴射導(dǎo)管鉆井技術(shù)采用噴射方式將導(dǎo)管下入設(shè)計(jì)的地層深度，不會(huì)因地層松軟而坍塌，能有效避免相關(guān)事故的發(fā)生，安全可靠。

2、利用鉆頭噴射水射流和導(dǎo)管以及鉆具自身的重力開孔，鉆頭邊噴射開孔邊下入，導(dǎo)管套在鉆頭及鉆具外面，隨著鉆頭和鉆具下入，鉆頭底部連接井下動(dòng)力鉆具，能夠提高鉆頭的破巖效率。

3、本發(fā)明采用鉆具開孔，同時(shí)將導(dǎo)管下入設(shè)計(jì)地層深度，利用噴射導(dǎo)管鉆井技術(shù)分別得到具有小孔的注入井和生產(chǎn)井，其中注入井井眼導(dǎo)管噴砂作業(yè)孔形成于井筒底部，生產(chǎn)井導(dǎo)管噴射作業(yè)孔形成于底部到井筒中部位置，開采時(shí)，向注入井注入化學(xué)升溫劑，化學(xué)升溫劑從注入井底部的作業(yè)孔流出，使其周圍的天然氣水合物分解，并滲流至生產(chǎn)井，在壓差作用下，進(jìn)入生產(chǎn)井，通過集輸系統(tǒng)輸送至生產(chǎn)平臺(tái)，整個(gè)開采過程作業(yè)簡單。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明下入導(dǎo)管的示意圖；

圖2 為圖1中地層以下的局部示意圖；

圖3 為本發(fā)明通過噴砂作業(yè)開孔的示意圖；

圖4 為本發(fā)明的開采系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-生產(chǎn)平臺(tái)，2-導(dǎo)管，3-鉆頭，4-井下動(dòng)力鉆具，5-立管，6-井口頭，7-連續(xù)油管，8-噴砂工具，9-注入井，10-生產(chǎn)井，11-輸氣管線，12-集輸系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

一種深海海底表層天然氣水合物開采方法，包括以下步驟：

S1、噴射導(dǎo)管鉆井：如圖1和圖2所示，采用噴射導(dǎo)管鉆井技術(shù)將導(dǎo)管2下入設(shè)計(jì)的地層深度，導(dǎo)管2下入地層深度在200米以內(nèi)，利用鉆頭噴射水射流和導(dǎo)管2以及鉆具自身的重力開孔，鉆頭3底部連接井下動(dòng)力鉆具4，鉆頭3邊噴射開孔邊下入，導(dǎo)管2套在鉆頭及鉆具外面，隨著鉆頭和鉆具下入，分別得到生產(chǎn)井10和注入井9，噴射導(dǎo)管至泥線以下20m時(shí)，鉆壓控制在138～180kN，如果鉆壓超出設(shè)計(jì)的范圍，就降低噴射導(dǎo)管鉆井速度，增大排量并替入稠膨潤土漿清洗，或者上下活動(dòng)導(dǎo)管2，直至鉆壓在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)后繼續(xù)噴射導(dǎo)管鉆井，對(duì)于噴射導(dǎo)管鉆井來說，導(dǎo)管最終到位時(shí)的鉆壓十分重要，不能低于最大鉆壓的80%，既可避免管串過分受壓發(fā)生彎曲，又可使得導(dǎo)管2所能承受的總載荷趨于最大；

S2、連接井口裝置與完井作業(yè)：如圖3和圖4所示，導(dǎo)管2下入設(shè)計(jì)深度后，采氣樹通過立管5下放至海底，并分別與海底的生產(chǎn)井10和注入井9的井口頭6進(jìn)行連接，連續(xù)油管7攜帶噴砂工具8進(jìn)入井筒內(nèi)部，向連續(xù)油管7內(nèi)部注入高速攜砂流體，通過砂對(duì)導(dǎo)管2的沖蝕作用在導(dǎo)管2上形成小孔，所述采氣樹包括注入井9和生產(chǎn)井10，其中注入井9井眼導(dǎo)管噴砂作業(yè)孔形成于井筒底部，生產(chǎn)井10導(dǎo)管噴射作業(yè)孔形成于底部到井筒中部位置，所述生產(chǎn)井10為至少三個(gè)，且等間距的分布在注入井9的周圍，建立井筒與地層的連通通道，完成噴砂射孔之后，取回完井工具并收回連續(xù)油管7；

S3、注化學(xué)試劑升溫：如圖4所示，注入井9井眼通過立管5連接至生產(chǎn)平臺(tái)1，將連續(xù)油管7通過立管5從生產(chǎn)平臺(tái)1進(jìn)入注入井9井眼中，在連續(xù)油管7內(nèi)部注入化學(xué)升溫劑，加熱注入井9井眼周圍巖層，使注入井9周圍的天然氣水合物分解；

S4、生產(chǎn)天然氣水合物：天然氣水合物分解后在巖層中滲流，在壓差作用下進(jìn)入周圍生產(chǎn)井10井眼中，進(jìn)入井眼后，繼續(xù)在壓差作用下，向上流動(dòng)，輸氣管線11將生產(chǎn)井10井眼生產(chǎn)的天然氣在海底匯集至集輸系統(tǒng)12，集輸系統(tǒng)12統(tǒng)一通過立管5輸送至生產(chǎn)平臺(tái)1，完成天然氣水合物的生產(chǎn)工作。