[發(fā)明專利]一種海底天然氣水合物穩(wěn)定層逆向開采方法及其開采設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610071790.1
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105625998A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍開松;李孝艷;庹琪;霍祥洪;嚴才秀
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣水合物開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種海底天然氣水合物穩(wěn)定層逆向開采方法及其開采設(shè)備。

背景技術(shù)

天然氣水合物（NaturalGasHydrates，NGH）是在低溫高壓條件下由輕烴、CO₂及H₂S等小分子氣體與水相互作用過程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，因遇火可以燃燒，又稱可燃冰。1立方米天然氣水合物可轉(zhuǎn)化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水，是一種極為高效清潔的能源，其污染比煤、石油要小得多。

水合物的常規(guī)開采方法主要有四類：降壓法、注熱法、注化學(xué)試劑法與二氧化碳置換法。降壓法是通過抽取生產(chǎn)井內(nèi)的水或者以其他的方式，將水合物藏的壓力降低到水合物的相平衡壓力以下，從而使水合物發(fā)生分解。降壓法主要缺點是水合物分解相變所需熱量很大，可能導(dǎo)致水合物二次生成或產(chǎn)生大范圍結(jié)冰，堵塞滲透路徑，影響長期開采效率。

注熱法是通過向井底的水合物注入熱能，使水合物藏的溫度升高，當水合物的物藏壓力低于此種溫度下水合物的相平衡壓力時，水合物就會發(fā)生分解。注熱開采法存在的缺點是不僅要提供水合物分解相變的熱量，也要加熱沉積物、孔隙氣體和液體，同時上下邊界層存在散熱問題，導(dǎo)致熱量損失很大，開采費用較高。

注化學(xué)抑制劑法是通過向水合物藏注入化學(xué)試劑，如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，改變它的水合物藏平衡條件，使水合物的相平衡曲線向上移動。于是水合物在現(xiàn)有的條件下不能穩(wěn)定存在，從而發(fā)生分解。注化學(xué)試劑法的缺點是化學(xué)試劑價格高而且環(huán)境污染嚴重，化學(xué)試劑對水合物相平衡影響并不十分明顯，且很難單獨采用此方法開采海底天然氣水合物穩(wěn)定層。

二氧化碳置換法主要是通過向天然氣水合物穩(wěn)定層通入置換物二氧化碳，由于二氧化碳在同等條件下（如同等的壓力），它可以在更高的溫度下形成水合物，因此，二氧化碳能夠?qū)⑻烊粴馑衔镏械奶烊粴馓鎿Q出來。二氧化碳置換法開采存在的問題是置換過程持續(xù)的時間較長，置換效率較低，效果不明顯，且不適用于沒有封閉蓋層的海底天然氣水合物穩(wěn)定層的開采。綜上所述，若用常規(guī)方法直接順層開采這種海洋天然氣水合物穩(wěn)定層，容易導(dǎo)致沒有封閉蓋層的天然氣水合物藏分解失控，釋放大量天然氣造成環(huán)境的污染。所以目前探索沒有封閉蓋層的海底天然氣水合物礦體開發(fā)模式已成為全世界關(guān)注的焦點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種海底天然氣水合物穩(wěn)定層逆向開采方法及其開采設(shè)備，克服了海底天然氣水合物在開采過程中易泄漏的難題，提高了開采過程中的安全性與環(huán)保性。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種海底天然氣水合物穩(wěn)定層逆向開采方法，它包括以下步驟：

S1、降壓采氣：打一口生產(chǎn)井穿越海底沉積物層、天然氣水合物穩(wěn)定層，到達生產(chǎn)層，在生產(chǎn)井的井底安裝潛水泵，打開調(diào)節(jié)閥A，啟動降壓采氣模塊，通過潛水泵抽取生產(chǎn)井內(nèi)的液體，使生產(chǎn)井內(nèi)的壓力降低，天然氣水合物穩(wěn)定層下面的游離態(tài)氣體和天然氣水合物穩(wěn)定層下表面分解的天然氣在海底靜水高壓的作用下，流向低壓的生產(chǎn)井內(nèi)，采出的混合流體經(jīng)過除沙裝置、潛水泵和節(jié)流閥后，再經(jīng)過氣液固分離器，將混合流體中的氣體、水和泥沙進行分離，分離出的混合氣體進入氣體分離器，使混合氣體中的天然氣分離進入天然氣儲罐，二氧化碳氣體分離進入二氧化碳儲罐；

S2、注熱分解：打開調(diào)節(jié)閥C，啟動注熱分解模塊，熱介質(zhì)儲罐中的熱水或蒸汽由高壓泵通過控制井向生產(chǎn)層內(nèi)注入，天然氣水合物穩(wěn)定層的下表面獲得熱量后分解，分解后的氣體和注入的熱水或蒸汽通過潛水泵由生產(chǎn)井采出；

S3、二氧化碳固結(jié)：關(guān)閉調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)閥C，關(guān)閉降壓采氣模塊和注熱分解模塊，打開調(diào)節(jié)閥B，啟動二氧化碳固結(jié)模塊，將二氧化碳儲罐中的二氧化碳通過高壓泵加壓后由控制井通入生產(chǎn)層的底部，通入的二氧化碳在地層高壓、低溫環(huán)境的作用下，與生產(chǎn)層中的泥沙和水形成固態(tài)的二氧化碳水合物層，隨著二氧化碳水合物層形成過程的推進，二氧化碳水合物層上表面向上推移，生產(chǎn)層的厚度逐漸減少，當減少到生產(chǎn)層的最小厚度時，停止向生產(chǎn)層注二氧化碳；

S4、停止注入二氧化碳，待生產(chǎn)層內(nèi)的二氧化碳與泥沙、水充分形成固態(tài)的二氧化碳水合物層后，重復(fù)步驟S1、S2和S3，如此循環(huán)逆向開采天然氣水合物穩(wěn)定層，直至海底天然氣水合物穩(wěn)定層減薄到適宜厚度時，停止生產(chǎn)。