[發明專利]一種CO₂開采天然氣水合物的實驗模擬系統無效

申請號：	201010605631.8	申請日：	2010-12-24
公開（公告）號：	CN102094610A	公開（公告）日：	2011-06-15
發明（設計）人：	梁德青;查麗	申請（專利權）人：	中國科學院廣州能源研究所
主分類號：	E21B43/22	分類號：	E21B43/22;E21B49/00
代理公司：	廣州科粵專利商標代理有限公司 44001	代理人：	黃培智;莫瑤江
地址：	510640 廣***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 co sub 開采天然氣水合物實驗模擬系統
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種CO₂有效開采天然氣水合物的裝置，屬于天然氣水合物開采領域。

背景技術

天然氣水合物是由天然氣與水在一定條件下(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等)生成的一種非化學計量的籠型晶體化合物。形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷，當其中甲烷含量超過氣體總量的99.9％時可稱為甲烷水合物。標準狀態下1m³水合物可儲存150～180m³天然氣。天然氣水合物多呈白色或淺灰色外貌類似冰雪、遇火可燃燒，故俗稱“可燃冰”。

天然氣水合物的形成與分布主要受烴類氣體來源和溫度、壓力條件控制。從目前來看，天然氣水合物主要分布在地球上兩類地區：一類地區是水深為300m～4000m的海洋，此處的天然氣水合物基本是在高壓條件下形成的，主要分布于泥質海底，賦存于海底以下0～1500米的松散沉積層中；另一類地區是高緯度地區的永久凍土帶及水深100～250米以下的極地陸架海，此處的天然氣水合物主要是在低海面時期的低溫條件下形成。據保守估算，世界上天然氣水合物所含天然氣的總資源量約為(1.8～2.1)×1016m³，水合物中碳的總量(約為11×1018g)是地球已知化石燃料(煤、石油和天然氣)中碳總量的兩倍。天然氣水合物分解釋放的天然氣主要是甲烷，它比常規天然氣含有的雜質更少，燃燒后幾乎不產生環境污染物質，因而是未來理想的潔凈能源。

人為破壞水合物穩定存在的溫度、壓力條件造成水合物分解，是目前天然氣水合物開采的主要思路?，F在已提出的天然氣水合物開采方法主要有熱激發法、減壓法和化學試劑法。

熱激發法，主要是將蒸汽、熱水或其它載熱流體泵入天然氣水合物儲層，或者采用火驅法、電磁加熱法等法使儲層溫度升高，破壞天然氣水合物相平衡從而使之分解，達到水合物開采的目的。這種開采方法能提供水合物分解時的熱量，但是熱效率很低。

降壓法，是通過降低水合物儲層的壓力，使其低于水合物平衡壓力從而使之分解，以達到水合物開采的目的。該方法中，水合物分解所需要的熱量由地層本身供給，由于地層傳熱速率很小，水合物分解速率很低。因此，此法開采速度慢，效率低。

化學試劑法，是通過向水合物儲層注入鹽水、甲醇、乙二醇、丙三醇等化學試劑以改變水合物的相平衡條件，使水合物分解。該法的經濟成本較高，還存在環境問題。

過去幾百年來，大氣中CO₂濃度大幅上升，導致全球溫度逐漸上升，地球生態系統受到嚴重破壞。人們開始嘗試通過控制CO₂排放來減緩全球溫度上升?？刂艭O₂排放的一種有效方法就是收集CO₂，將其合成CO₂水合物儲存在深海地層，這種處置方法被認為是減少CO₂排向大氣的有效手段。人們設想，若將CO₂注入天然氣水合物聚集層，既能將其中的CH₄置換出來，又能有效減少CO₂向大氣排放。由此，20世紀90年代中期，Ebinuma及Ohgaki等提出了CO₂置換開采天然氣水合物的設想。CH₄水合物分解熱為54.49kJ/mol，CO₂水合物生成熱為57.98kJ/mol。此方法可以由形成CO₂水合物所放出的熱量提供CH₄水合物分解所需的熱量；可以避免水合物開采時對海底環境造成破壞；而且在得到CH₄的同時還可以將CO₂以水合物的形式存儲于海底，減少了溫室氣體CO₂的排放，具有經濟和環境上的雙重意義，與傳統的水合物開采方法相比具有無法比擬的優勢。