一种利用直井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法

摘要

本发明公开了一种利用直井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法。主要在油管的下端安装电极，结合天然气水合物降压开采，迫使电流穿过天然气水合物藏，形成电流回路，实现天然气水合物的热开采，提高天然气水合物藏的采收率。其具体方法为：将电极安装在油管的下端，地面电力调节设备通过电缆将电流传输到井下电极，通过降压开采，使得天然气水合物部分分解，以天然气水合物分解产生的水作为导电体，以天然气水合物藏作为电阻进行加热，实现天然气水合物的热开采。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。

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气水合物藏的开采方法，尤其是指利用直井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的方法。

背景技术

天然气水合物是由天然气和水在高压低温的条件下生成的一种晶体物质，主要分布在海底沉积物和一些陆地永久冻土带。天然气水合物分布广、能量密度高，其有机碳含量是煤、石油、天然气三种燃料总碳量的2倍，被公认为最有前途的新型高效清洁能源之一，具有巨大的开采潜力。

天然气水合物的开采是通过破坏天然气水合物的相平衡，使其分解为天然气和水并进行开采。目前天然气水合物的开采方法主要分为以下四大类：降压开采法、注热法、注入抑制剂法和二氧化碳置换法。在上述开采方法中，降压开采法开采速度非常缓慢，是一种比较被动的开采方法；注热法需要向天然气水合物藏直接注入热水或蒸汽，经济花费大且容易造成储层伤害；注入抑制剂法环境污染严重且抑制剂价格昂贵；二氧化碳置换法的关键在于寻找合适的二氧化碳气源，其应用较为局限。利用电加热开采天然气水合物藏，可将电能转化为开采天然气水合物藏的热能，其设备简单，能量利用率高，受到越来越多的关注，但目前尚没有一种利用直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

本发明的主要目的在于提供一种利用直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。

本发明的目的主要通过以下方法实现：将电极安装在油管下端，以天然气水合物分解产生的水作为导电体，电流穿过天然气水合物藏，通过普通钢套管返回地面形成回路，以天然气水合物藏作为电阻进行加热，实现天然气水合物的热开采，具体包括以下步骤：

(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，钻取一口直井，使用套管完井，所述套管在天然气水合物藏段为不锈钢材质，在天然气水合物藏的上边界处有一段为玻璃钢材质，迫使所述天然气水合物藏段不锈钢套管上的电流穿过天然气水合物藏，从而起到加热天然气水合物藏的目的；

(2)地面安装控制柜，控制柜由电源，电力调节设备和电闸构成，其中电源用来提供加热天然气水合物藏所需的交流电，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，电力调节设备使用480V交流电，电流频率范围为50～60Hz，输出功率范围为100～120kW；

(3)在距离油管末端上方0.5～1m处安装电极，为防止电流直接通过油管形成回路，所述油管与井下电极间有一段玻璃钢油管，所述电极上安装一个接触器，所述接触器为不锈钢材质，用于将电极与天然气水合物藏处的套管连接起来，使电极上的电流传送到所述套管上，所述电极通过油套环空中的电缆与所述地面控制柜中电力调节设备连接，所述油管与地面分离器连接，天然气水合物分解产生的水和气通过所述地面分离器进行分离处理；

(4)根据天然气水合物藏的地质条件，对直井降压开采天然气水合物藏的压力参数及热开采天然气水合物藏的临界参数进行设计，包括降压开采时井筒压力范围为1.5～4.5MPa，所述合闸临界日采气量为500～1000m3/d，所述断闸临界日采气量为1500～2000m3/d；

(5)根据所述的直井降压开采天然气水合物藏的压力参数，对天然气水合物藏进行降压开采，直到日采气量低于所述合闸临界日采气量时，降压开采结束；

(6)将所述地面控制柜中的电闸闭合，以降压开采分解产出的水作为导电体，以天然气水合物藏作为电阻进行加热，实现天然气水合物的热开采，当日采气量低于断闸临界日采气量时，将所述电闸断开，停止开采。

本发明的有益效果：首先对天然气水合物藏进行降压开采，然后以天然气水合物分解产生的水作为导电体，通过电极迫使电流穿过天然气水合物藏，以天然气水合物藏作为电阻进行加热，实现天然气水合物的热开采，从而大幅提高天然气水合物的采收率。该方法适应各种类型的天然气水合物藏的开采，其节能环保，结构简单，容易控制，为天然气水合物藏的开采提供了有效措施。

附图说明

图1为一种利用直井电加热辅助降压开采天然气水合物藏的示意图。

图2为井筒放大图。

其中，1、地面控制柜；2、电闸；3、电力调节设备；4、电源；5、电缆；6、油管；7、玻璃钢油管；8、玻璃钢套管；9、射孔；10、套管；11、电极；12、接触器；13、天然气水合物藏；14、地面分离器。

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。

(1)根据天然气水合物藏的地质资料，优选平均有效厚度为30m的天然气水合物藏，钻取一口直井，使用套管10完井，套管10为不锈钢材质，在天然气水合物藏的上边界处隔有玻璃钢套管8，迫使天然气水合物藏段不锈钢套管上的电流穿过天然气水合物藏13，从而起到加热天然气水合物藏的目的，套管10通过射孔9连通天然气水合物藏13；

(2)安装地面控制柜1，控制柜由电源4，电力调节设备3和电闸2构成，其中电源4用来提供加热天然气水合物藏13所需的交流电，电力调节设备3用来控制电力输出功率，在电源4与电力调节设备3之间安装电闸2进行连通控制，电力调节设备3使用480V交流电，电流频率为55Hz，输出功率为110kW；

(3)在距离油管6末端上方0.5m处安装电极11，为防止电流直接通过油管6形成回路，所述油管6与井下电极11间有一段玻璃钢油管7，所述电极11上安装一个接触器12，所述接触器12为不锈钢材质，用于将电极11与天然气水合物藏13处的套管连接起来，使电极11上的电流传送到所述套管上，所述电极11通过油套环空中的电缆5与所述地面控制柜1中电力调节设备3连接，所述油管6与地面分离器14连接，天然气水合物分解产生的水和气通过所述地面分离器14进行分离处理；

(4)根据天然气水合物藏的地质条件，对直井降压开采天然气水合物藏的压力参数及热开采天然气水合物藏的临界参数进行设计，包括降压开采时井筒压力为3MPa，所述合闸临界日采气量800m3/d，所述断闸临界日采气量为1500m3/d；

(5)根据所述的直井降压开采天然气水合物藏的压力参数，对天然气水合物藏进行降压开采，直到 日采气量低于所述合闸临界日采气量时，降压开采结束；

(6)将所述地面控制柜1中的电闸2闭合，以降压开采分解产出的水作为导电体，以天然气水合物藏13作为电阻进行加热，实现天然气水合物的热开采，当日采气量低于断闸临界日采气量时，将所述电闸2断开，停止开采。