[發(fā)明專利]一種煙氣輔熱置換開采天然氣水合物的方法及裝置在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710091250.4 | 申請日: | 2017-02-20 |
| 公開(公告)號: | CN106761607A | 公開(公告)日: | 2017-05-31 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 王燕鴻;操原;樊栓獅;郎雪梅 | 申請(專利權(quán))人: | 華南理工大學(xué) |
| 主分類號: | E21B43/16 | 分類號: | E21B43/16;E21B43/24;E21B43/34;E21B47/06;E21B47/07 |
| 代理公司: | 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102 | 代理人: | 何淑珍 |
| 地址: | 510640 廣東*** | 國省代碼: | 廣東;44 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 煙氣 置換 開采 天然氣 水合物 方法 裝置 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種天然氣水合物開采領(lǐng)域,尤其涉及一種利用電廠煙氣置換開采天然氣水合物的方法及裝置。
背景技術(shù)
天然氣水合物是地球上最豐富非傳統(tǒng)能源資源之一,作為一種在高壓低溫條件下形成的籠型晶體水合物,普遍存在于深海地層和永久凍土層中。目前天然氣水合物的單一開采方法主要有注熱法、降壓法、化學(xué)試劑法以及置換法。其中置換法作為一種新型的開采天然氣水合物的方法,其封存氣體的同時(shí)穩(wěn)定低層的優(yōu)勢倍受研究,一般選擇的置換氣體多為CO2,研究表明,相同條件下,CO2與N2的混合氣比CO2氣體置換開采天然氣水合物的效果好。
工業(yè)上電廠產(chǎn)生的煙氣主要成分為CO2和N2,將煙氣尾氣經(jīng)過換熱和分離,將CO2提濃后,注入熱的混合氣到水合物層置換開采天然氣水合物,較單純注入煙氣置換開采天然氣水合物,能夠減少煙氣與水合物層的接觸阻力,提高天然氣水合物的置換率。
針對傳統(tǒng)煙氣置換開采天然氣水合物置換效率低及成本問題,本發(fā)明提出了用電廠煙氣輔熱置換開采天然氣水合物的方法,整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)原料氣及能效的循環(huán)利用,經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
發(fā)明內(nèi)容
針對傳統(tǒng)煙氣置換開采天然氣水合物置換效率低及成本問題,本發(fā)明提出了用煙氣輔熱置換開采天然氣水合物的方法及裝置。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種煙氣輔熱置換開采天然氣水合物的方法,將電廠煙氣尾氣進(jìn)入水合物分離塔進(jìn)行水合分離,對CO2進(jìn)行提濃,然后將經(jīng)水合分離后得到的CO2與N2混合氣體進(jìn)行多級壓縮后,再在換熱器內(nèi)換熱,換熱后的CO2與N2混合氣注入開采井內(nèi),在一定壓力和溫度下在水合物層中置換開采天然氣水合物,置換開采出的CO2、N2與CH4的混合氣體從采出井出來進(jìn)入膜分離塔,分離出高濃度的N2,同時(shí)分離出CO2、N2與CH4的混合氣體直接進(jìn)入電站燃燒,進(jìn)行發(fā)電,產(chǎn)生的煙氣尾氣用于下一循環(huán);所述壓力為5~16MPa,所述溫度為200~250℃。
上述方法中,所述水合分離包括水合和分解兩個(gè)過程,大量易水合的氣體形成水合物,同時(shí)分離難水合的氣體,然后將形成的水合物分解,釋放出較易形成水合物的氣體。
上述方法中,所述的水合物分離塔為船載式水合物塔,便捷。
上述方法中,所述的膜分離塔為多級膜分離塔,且為船載式膜分離塔,便捷。
上述方法中,所述的多級壓縮為三級壓縮,包括第一級壓縮機(jī)、第二級壓縮機(jī)和第三級壓縮機(jī)。
上述方法中,所述的分離出的N2直接收集到儲罐。
上述方法中,所述的開采井和采出井均為水平井,且在水合物層內(nèi)的開采井位于采出井的下方。
上述方法中,所述天然氣水合物儲層處于上下地層之間。
上述方法中,包括以下步驟:
(1)鉆井階段:將開采井和采出井打入天然氣水合物儲層,并在井內(nèi)安置溫度和壓力的檢測裝置;
(2)水合分離階段:將換熱后的電廠煙氣進(jìn)入到水合物分離塔,在相同的條件下CO2比N2更易形成水合物,即CO2水合物生成的更多。待水合物生成后,排出N2,分解所生成的混合CO2與N2水合物,得到高濃度CO2與低濃度N2混合氣體;所述電廠煙氣為CO2與N2的混合氣;
(3)壓縮階段:將水合分離后的CO2與N2混合氣體經(jīng)過多級壓縮壓縮后,得到高溫高壓的CO2與N2混合氣;
(4)換熱階段:將壓縮后的CO2與N2混合氣經(jīng)第一換熱器進(jìn)行換熱;
(5)輔熱置換開采水合物階段:將換熱后得到的CO2與N2的混合熱氣注入到天然氣水合物儲層,封閉開采井和采出井井口,控制井內(nèi)的溫度和壓力,置換開采天然氣水合物;
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