[發明專利]一種結合降壓法的天然氣水合物CO2置換開采方法

有效

• 申請號: 201310574236.1
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103603638A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 趙佳飛;樊震;宋永臣;劉衛國;楊明軍;王佳琪;楊磊;吳迪;劉瑜;王大勇;張毅
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術領域

本發明屬于石油開采技術領域，涉及一種基于CO₂置換法的天然氣水合物的開采方法。?

背景技術

隨著傳統化石能源的儲量急劇減少，世界各國對新能源的利用與發展給予了特別的重視。其中，天然氣水合物作為一種新型高效、儲量大的能源，被世界普遍認為具有廣闊的開發前景。而且美國、日本等國均已經在各自海域發現并開采出天然氣水合物。目前傳統的天然氣水合物開采方法主要有熱激法、降壓法、抑制劑法等。但均處于實驗研究和試開采階段。?

降壓法是一種通過降低壓力促使天然氣水合物分解的開采方法。減壓途徑主要有兩種：1）采用低密度泥漿鉆井達到減壓目的；2）通過泵出天然氣水合物層下方的游離氣或者其他流體來降低天然氣水合物層的壓力。降壓開采方法不需要連續激發，成本較低。然而甲烷氣體作為一種重要的溫室氣體，開采過程中任何因素誘發的水合物大規模失穩分解，都將有可能給全球氣候環境帶來嚴重破壞，且天然氣水合物分解將使沉積層強度降低，有可能引起地質結構失穩，造成嚴重的地質災害，破壞周邊生態環境。?

CO₂置換開采方法是近期比較熱門的研究對象，其依據是天然氣是水合物穩定帶的壓力條件。在一定溫度條件下，天然氣水合物保持穩定需要的壓力比二氧化碳水合物更高。因此在某一特定的壓力范圍內，天然氣水合物會分解，而二氧化碳水合物則易于形成并保持穩定。這種作用釋放的熱量可是天然氣水合物的分解反應得以持續地進行下去。?

CO₂置換法開采天然氣水合物的研究具有非常重要的意義。一方面，把空氣中或者工業生產產生的二氧化碳氣體注入到天然氣水合物儲層中，可以把二氧化碳?以水合物的形式儲存在海底，這樣可以有效減緩二氧化碳的溫室效應；另一方面，CO₂置換CH₄過程中可以完整地保存水合物沉積層，避免因為水合物的開采而引起的海洋地質災害。?

沉積層中CO₂置換天然氣水合物的過程受CO₂在含水合物沉積層中的擴散作用的重要影響。使用氣態或液態CO₂置換天然氣水合物，置換過程中外層首先生成的CO₂水合物將起到屏蔽作用，阻礙CO₂向含水合物相擴散，致使置換過程緩慢，置換速率隨著時間的增加和生成CO₂水合物層厚度的增長迅速降低。CO₂乳化液可以增強分子擴散作用與置換過程中的熱傳導，強化置換過程，提高置換速率。然而由于天然氣水合物的存在，儲層多孔介質的滲透特性對CO₂乳化液的注入有很大影響。多孔介質中天然氣水合物的部分分解有助于打開孔隙通道，增進CO₂乳化液的擴散。?

發明內容

本發明針對已有技術的不足，根據降壓開采方CO₂置換開采方法的特點和原理，提出一種結合降壓法的天然氣水合物CO₂置換開采方法。通過先降壓使部分天然氣水合物分解生成CH₄，打開孔隙通道，增進CO₂乳化液在儲層中的擴散。本方法易于實現，適用于天然氣水合物CO₂置換開采方法的后續研究。?

為達到以上述目的，本發明采用下述技術方案：?

一種結合降壓法的天然氣水合物CO₂置換開采方法，包括以下步驟:?

（1）選取降壓口位置，采用低密度泥漿鉆井對天然氣水合物儲層降壓，使部分天然氣水合物分解，打開孔隙通道，提高滲透率，增進CO₂乳化液在儲層中的擴散；?

（2）制取CO₂乳化液，在高壓容器中控制壓力與溫度選用異構醇乙氧基化物（TMN-6）為乳化劑，以液態CO₂為分散相水為連續介質，制備CO₂乳化液；?

（3）鉆取CO₂乳化液注入通道，將CO₂與水的乳化液從乳化液注入口注入天然氣水合物儲層；?

（4）通過乳化液注入口控制儲層壓力，控制其壓力在對應于儲層溫度的二氧化碳水合物相平衡壓力范圍內，促進CO₂與天然氣水合物發生置換反應，生成二氧化碳水合物和CH₄氣體；?

（5）在氣體排出口收集CH₄氣體，進行CH₄氣體的儲藏與運輸。?