[發(fā)明專利]天然氣水合物排水采氣開(kāi)采裝置及其開(kāi)采方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310398998.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103410488A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振波;劉強(qiáng);陳阿強(qiáng);孫治謙;金有海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(華東)
• 主分類號(hào): E21B43/24
• 分類號(hào): E21B43/24;E21B43/38
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務(wù)所 37223
• 代理人: 張?chǎng)?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

天然氣水合物排水采氣開(kāi)采裝置及其開(kāi)采方法，屬于天然氣水合物的開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種綜合利用加熱法和排水降壓法開(kāi)采天然氣水合物的裝置及使用此裝置的開(kāi)采方法。

背景技術(shù)

天然氣水合物（natural?gas?hydrate，簡(jiǎn)稱NGH），是天然氣在一定的低溫、高壓下與水形成的非化學(xué)計(jì)量籠形化合物，也被稱為“可燃冰”。1m³天然氣水合物可含164m³甲烷氣和0.8m³的水。“可燃冰”是天然氣的附生產(chǎn)品，應(yīng)用范圍與天然氣大致相同，是一種典型的石油替代品。“可燃冰”極易燃燒，在同等條件下，“可燃冰”燃燒產(chǎn)生的能量比煤、石油、天然氣要高出數(shù)十倍，被譽(yù)為“屬于未來(lái)的超級(jí)能源”。

我國(guó)的可燃冰儲(chǔ)量十分豐富，根據(jù)調(diào)查研究，我國(guó)的天然氣水合物主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶。

人為地打破天然氣水合物穩(wěn)定存在的相平衡條件，促使其分解，是目前開(kāi)發(fā)天然氣水合物的主要方法。根據(jù)天然氣水合物的平衡相圖，大體上可分為加熱法、化學(xué)法、降壓法三類。

加熱法：此方法主要是將蒸汽、熱水、熱鹽水或其它熱流體介質(zhì)從地面泵入天然氣水合物儲(chǔ)層，也可采用開(kāi)采重油時(shí)使用的火驅(qū)法或利用鉆柱加熱器。熱開(kāi)采技術(shù)的主要不足是會(huì)造成大量的熱損失，效率很低。

添加化學(xué)劑：某些化學(xué)劑，諸如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化學(xué)劑可以改變水合物形成的相平衡條件，降低水合物穩(wěn)定溫度。添加化學(xué)劑最大的缺點(diǎn)是費(fèi)用太昂貴。由于大洋中天然氣水合物的壓力較高，因而不宜采用此方法。

降壓法：通過(guò)降低壓力而引起天然氣水合物穩(wěn)定的相平衡曲線的移動(dòng)，從而達(dá)到促使天然氣水合物分解的目的。開(kāi)采水合物層之下的游離氣是降低儲(chǔ)層壓力的一種有效方法，另外通過(guò)調(diào)節(jié)天然氣的提取速度可以達(dá)到控制儲(chǔ)層壓力的目的，進(jìn)而達(dá)到控制水合物分解的效果。降壓法最大的特點(diǎn)是不需要昂貴的連續(xù)激發(fā)，因而其可能成為今后大規(guī)模開(kāi)采天然氣水合物的有效方法之一。

CN?200910059321.8公開(kāi)了一種通過(guò)水泵向天然氣水合物開(kāi)采井外排水的裝置和方法，通過(guò)排水降低天然氣水合物層的壓力，促進(jìn)天然氣水合物層的分解。但是單純采用降壓法提供的分解推動(dòng)力小，且天然氣水合物分解造成溫度降低，當(dāng)溫度降低到0℃以下，還會(huì)造成冰堵塞和天然氣水合物分解的停滯，CN?20111048906.4公開(kāi)了一種排水降壓的同時(shí)加熱的方法開(kāi)采天然氣水合物，連續(xù)促進(jìn)水合物的分解，上述兩種方法都是利用水合物分解后氣體上逸，水由于自重下落，水泵將水排出天然氣水合物開(kāi)采井外，但實(shí)際上分解氣體上逸時(shí)攜帶大量的水汽，上逸速度很慢，開(kāi)采效率很低，而且實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)分解氣體中的水汽在到達(dá)地面之前凝結(jié)成為水或凝析液滯留在天然氣水合物開(kāi)采井內(nèi)，在采氣套管內(nèi)容易形成液柱，很容易對(duì)氣藏造成額外的靜水回壓，此時(shí)水泵抽的只是天然氣水合物開(kāi)采井底部存液腔內(nèi)的水，無(wú)法抽出采氣套管內(nèi)的水柱，聚集的液柱終將會(huì)把氣壓死，造成天然氣水合物開(kāi)采井積液，導(dǎo)致天然氣水合物開(kāi)采井停產(chǎn)。而且CN?20111048906.4中利用水平井燃燒加熱，首先鉆水平井的成本非常高，而且隨著開(kāi)采的逐漸深入一個(gè)水平井肯定是不夠的，其次在天然氣水合物開(kāi)采井內(nèi)燃燒加熱不安全，天然氣水合物開(kāi)采井內(nèi)外都有可燃?xì)怏w，使用明火直接加熱非常危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采氣效率高、有效防止天然氣水合物開(kāi)采井積液的天然氣水合物排水采氣開(kāi)采裝置及其開(kāi)采方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該天然氣水合物排水采氣開(kāi)采裝置，包括加熱裝置、排水裝置和氣體收集裝置，加熱裝置固定在天然氣水合物開(kāi)采井內(nèi)對(duì)天然氣水合物層進(jìn)行加熱，排水裝置包括電潛泵和液位監(jiān)控裝置，電潛泵固定在天然氣水合物開(kāi)采井底部的存液腔內(nèi)，液位監(jiān)控裝置與電潛泵連接并實(shí)時(shí)監(jiān)控存液腔內(nèi)的液位，氣體收集裝置通過(guò)采氣套管連通天然氣水合物開(kāi)采井內(nèi)部，其特征在于：所述天然氣水合物開(kāi)采井在存液腔的上方設(shè)有與天然氣水合物層連通的進(jìn)料腔，進(jìn)料腔連接有井內(nèi)氣液分離器，井內(nèi)氣液分離器的排氣腔連通采氣套管，井內(nèi)氣液分離器的排水口連通下部的存液腔。井內(nèi)氣液分離器在天然氣水合物開(kāi)采井內(nèi)對(duì)氣水混合物進(jìn)行快速實(shí)時(shí)分離，有效防止氣水混合物在直接上升過(guò)程中水汽凝結(jié)造成天然氣水合物開(kāi)采井積液，同時(shí)氣體經(jīng)過(guò)井內(nèi)氣液分離器分離后含水量明顯降低，密度減小，氣體上逸的速度加快，提高了采氣效率。