[發明專利]一種煙氣輔熱置換開采天然氣水合物的方法及裝置在審
| 申請號: | 201710091250.4 | 申請日: | 2017-02-20 |
| 公開(公告)號: | CN106761607A | 公開(公告)日: | 2017-05-31 |
| 發明(設計)人: | 王燕鴻;操原;樊栓獅;郎雪梅 | 申請(專利權)人: | 華南理工大學 |
| 主分類號: | E21B43/16 | 分類號: | E21B43/16;E21B43/24;E21B43/34;E21B47/06;E21B47/07 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 煙氣 置換 開采 天然氣 水合物 方法 裝置 | ||
技術領域
本發明涉及一種天然氣水合物開采領域,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
天然氣水合物是地球上最豐富非傳統能源資源之一,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,其封存氣體的同時穩定低層的優勢倍受研究,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。
工業上電廠產生的煙氣主要成分為CO2和N2,將煙氣尾氣經過換熱和分離,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。
針對傳統煙氣置換開采天然氣水合物置換效率低及成本問題,本發明提出了用電廠煙氣輔熱置換開采天然氣水合物的方法,整個過程實現原料氣及能效的循環利用,經濟環保。
發明內容
針對傳統煙氣置換開采天然氣水合物置換效率低及成本問題,本發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。
本發明通過以下技術方案來實現:
一種煙氣輔熱置換開采天然氣水合物的方法,將電廠煙氣尾氣進入水合物分離塔進行水合分離,對CO2進行提濃,然后將經水合分離后得到的CO2與N2混合氣體進行多級壓縮后,再在換熱器內換熱,換熱后的CO2與N2混合氣注入開采井內,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入膜分離塔,分離出高濃度的N2,同時分離出CO2、N2與CH4的混合氣體直接進入電站燃燒,進行發電,產生的煙氣尾氣用于下一循環;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過程,大量易水合的氣體形成水合物,同時分離難水合的氣體,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、第二級壓縮機和第三級壓縮機。
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混合氣經第一換熱器進行換熱;
(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,控制井內的溫度和壓力,置換開采天然氣水合物;
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