[發(fā)明專利]射流破碎、反循環(huán)輸送漿態(tài)海洋天然氣水合物的開采方法及開采裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611203108.6
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106761588B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫友宏;賈瑞;李勝利;郭威;張鵬宇;王元;張國彪;陳光華;蘇凱
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/114
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務(wù)所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

本發(fā)明公開了一種射流破碎、反循環(huán)輸送漿態(tài)海洋天然氣水合物的開采方法及開采裝置，該方是用高壓水射流方法對海洋天然氣水合物地層進(jìn)行破碎，射流的水與破碎后的巖土、破碎的水合物共同形成多相漿態(tài)化混合物；用反循環(huán)的方法將漿態(tài)化混合物輸送至海平面上分解、分離裝置；海平面上分解、分離裝置對漿態(tài)化混合物進(jìn)行降壓分解、固液分離、氣液分離，分別得到氣體、固體和液體，并進(jìn)行相應(yīng)的利用和收集。所用的裝置包括射流碎巖漿化系統(tǒng)、反循環(huán)輸送系統(tǒng)、分解分離收集系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有的海洋天然氣水合物開采中開采效率低的缺點(diǎn)，提高了水合物礦藏利用率，降低了開采成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)快速、可持續(xù)化開采。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海洋天然氣水合物礦藏開采方法及開采裝置。

背景技術(shù)

天然氣水合物是由水分子和碳?xì)浞肿釉谝欢囟群蛪毫ο滦纬傻木哂谢\形結(jié)構(gòu)的似冰雪狀的結(jié)晶化合物，因其中氣體分子以甲烷(CH₄)為主(含量大于90％)，故也被稱為甲烷水合物。天然氣水合物是一種埋藏淺、能量密度高、儲(chǔ)量大的綠色能源，其有機(jī)碳含量相當(dāng)于全球已探明煤、石油和天然氣總和的兩倍，具有巨大的潛在開發(fā)價(jià)值。

我國于2007年和2013年分別在南海神狐海域和珠江口盆地鉆獲了天然氣水合物樣品，發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物樣品具有埋藏淺、厚度大、類型多、純度高四個(gè)主要特點(diǎn)。以珠江口盆地為例，天然氣水合物賦存于水深600-1100米的海底以下220米以內(nèi)的兩個(gè)礦層中，上層厚度15米，下層厚度30米，自然產(chǎn)狀呈層狀、塊狀、結(jié)核狀、脈狀等多種類型，肉眼可辨。巖芯中天然氣水合物含礦率平均為45％—55％，通過實(shí)施23口鉆探井，控制天然氣水合物分布面積55平方公里，將天然氣水合物折算成天然氣，控制儲(chǔ)量1000-1500億立方米，相當(dāng)于特大型常規(guī)天然氣規(guī)模，因此開展天然氣水合物開采技術(shù)研究勢在必行。

天然氣水合物賦存于低溫高壓的環(huán)境中，以固態(tài)成藏于海底沉積物之下，呈薄層狀與沉積物互層，具有高壓、低滲、分布不均勻等特點(diǎn)。目前，海洋天然氣水合物開采技術(shù)主要為降壓法，打破其相平衡條件，在原位促使其天然氣水合物分解，然后進(jìn)行天然氣收集。由于海域天然氣水合物通常賦存于尚未固結(jié)的地層中，水合物的分解可能會(huì)引起地層變形和破壞，對井和地層的巖土力學(xué)特性影響較大，可能會(huì)出現(xiàn)井壁失穩(wěn)和大量產(chǎn)砂，造成孔內(nèi)事故或降壓設(shè)備失效。另外，降壓開采過程中，顆粒運(yùn)移可能會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率變化，壓實(shí)作用引起地層破壞，成為影響產(chǎn)氣穩(wěn)定性和可持續(xù)性的重要因素。日本于2013年3月12日在愛知縣和三重縣近海的東部南海板塊海域采用降壓法進(jìn)行了首次海域天然氣水合物試采項(xiàng)目，雖然其對AT1-P井開采段布置了防砂裝置(礫石填充)，但在生產(chǎn)試驗(yàn)的第六天出現(xiàn)嚴(yán)重的出砂問題(總出砂量超過30立方米)，試采被迫終止，由于生產(chǎn)井填充有砂，無法回收井下生產(chǎn)設(shè)備，AT1-P井被廢棄。

結(jié)合日本海域開采試驗(yàn)可知，采用降壓法進(jìn)行海域天然氣水合物原位開采方法，開采周期較長，且需采取復(fù)雜的隔砂措施，但效果一般，無論從效率還是經(jīng)濟(jì)角度都不是行之有效的開采手段。我國水合物儲(chǔ)層泥質(zhì)含量較高，儲(chǔ)層滲透率較低，采用降壓法效率相對會(huì)更低，為此本專利提出一種一種射流破碎、反循環(huán)輸送漿態(tài)海洋天然氣水合物的開采方法，以提高開采效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對海洋天然氣水合物現(xiàn)有的開采方案中的不足，結(jié)合海洋天然氣水合物礦藏的賦存條件，從經(jīng)濟(jì)效益和安全性等角度出發(fā)，提供一種射流破碎、反循環(huán)輸送漿態(tài)海洋天然氣水合物的開采方法及裝置，實(shí)現(xiàn)海底天然氣水合物高效、經(jīng)濟(jì)、安全的大規(guī)模開采。

本發(fā)明之射流破碎、反循環(huán)輸送漿態(tài)海洋天然氣水合物的開采方法，其包括以下步驟：

(1)用高壓水射流方法對海洋天然氣水合物地層進(jìn)行破碎，射流的水與破碎后的巖土、破碎的水合物共同形成多相漿態(tài)化混合物；

(2)用反循環(huán)的方法將漿態(tài)化混合物輸送至海平面上分解裝置和分離裝置；