[發明專利]一種深海天然氣水合物開采控制方法

在審

• 申請號: 201710151504.7
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106837338A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 侯朋朋;潘振;商麗艷;李萍;劉培勝;文江波
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: E21C50/00
• 分類號: E21C50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種深海天然氣水合物開采方法，屬于天然氣水合物開采領域。

背景技術

從1810年英國Davy在實驗室首次發現氣水合物和1888年Villard人工合成天然氣水合物后，人類就再也沒有停止對天然氣水合物的研究和探索。在這近200年的時間內，全世界對天然氣水合物的研究大致經歷了3個階段。第一階段是從1810年Davy合成氯氣水合物和此年對氣水合物正式命名并著書立說到20世紀30年代初。在這120年中，對氣水合物的研究僅停留在實驗室，且爭議頗多。自1934年美國的Hammerschmidt發表了關于水合物造成輸氣管帶堵塞的有關數據后，人們注意到氣水合物的工業重要性，從負面加深了對氣水合物及其性質的研究。這就是起水合物研究室上的第二個階段。在這個階段，研究主題是工業條件下水合物的預報和清除、水合物生成阻化劑的研究和應用。20世紀60年代特洛費姆克等發現了天然氣具有這樣一個特性，即他可以以固態形式存在于地殼中。特洛費姆克等的研究工作作為世界上第一座天然氣水合物礦田——麥鎖亞哈氣田的發現、勘探與開發前期的準備工作提供了重要的理論依據，大大拓寬了天然氣地質學的研究領域。1971年前后，美國學者開始重視其水合物研究。1972年在阿拉斯加獲得世界上首次確認的冰膠結永凍層中的氣水合物實物。對氣水合物藏成功的理論預測、氣水合物形成帶內樣品的成功檢出和測試，被認為是20世紀最重大發現之一。可以說，從20世紀60年代至今，全球氣水合物研究跨入了一個嶄新的第三階段——把氣水合物作為一種能源進行全面研究和實踐開發。世界各地科學家對氣水合物的類型和物化性質、自然賦存和成藏條、資源評價、勘探開發手段，以及氣水合物與全球變化和海洋地質災害的關系等進行了廣泛而卓有成效的研究。

在全世界的邊緣海、深海槽區及大洋盆地中，目前已發現的水深3000m以內沉積物中天然氣水合物中甲烷資源量為2.1×10¹⁶km³。水合物中甲烷的碳總量相當于全世界已知煤、石油和天然氣總量的2倍，可滿足人類1000年的需求，其儲量之大，分布面積廣，是人類未來不可多得的能源。以上儲量的估算尚不包括天然氣水合物層之下的游離氣體。

我國南海路坡和陸隆區可能含有豐富的天然氣水合物礦藏，估算其總資源量達(643.5～772.2)×10⁸t油當量，大約相當于我國陸上和近海石油天然氣總資源量的1/2。

盡管對天然氣水合物的研究已經取得了一定的效果；但是就目前的情況而言，天然氣水合物資源尚處于普查階段，側重于調查天然氣水合物的身材更哼地區和水合物穩定層的形成、成因，以及地球物理化學性質、資源量及工業上經濟開采的可能性等。開采水合物的基本原理是現將水合物分為氣和水，然后收集天然氣。目前開采天然氣有3種方法可用，即降壓開采法，注入化學劑開采法和熱力開采法。天然氣水合物的降壓開采法就是利用鉆井經驗的壓力降來干擾水合物的穩定性，如果天然氣水合物氣藏與常規天然氣藏相鄰，降壓開采水合物物氣的效果特別好。開采水合物氣藏的化學劑是那些能降低水合物儲藏溫度的“水合物阻化劑”，主要由甲醇、乙二醇和氯化鈣等。室內試驗表明，天然氣水合物的溶解速率與阻化劑濃度、注入排量、壓力、阻化劑的界面面積有關。熱力開采法是研究最多、最深入的天然氣水合物開采方法。現已提出的熱力開采法有蒸汽注入、火驅、熱鹽水注入和電磁加熱法。

除了以上常見的開發思路，根據有關研究結果，可能還有另一種利用天然氣水合物聲場能源的方法。科學家們指出，對于在深海中的傳統氣體礦床通過鉆井手段獲取應該是可行的，但是想因為大陸斜坡的不穩定和需要鋪設的管道又很長的那個原因所產生的技術和經濟方面的問題，有可能使得人們難以利用這種手段來開采天然氣水合物資源。所以，試圖在不使天然氣水合物分解的情況下即不用長距離管道，又能把天然氣水合物運送到陸地上來。一個新的天然氣水合物開發方法是在深海中使天然氣水合物顆粒化，或將天然氣水合物輸送到一種可測控壓力溫度的管道中，使其內部保持天然氣水合物穩定所需的溫壓條件，再把天然氣水合物提升至海平面的分解平臺上，在那里天然氣水合物能夠緩慢分解，產出燃料和水。或許今后能研制出一種添加劑，使天然氣水合物在天然氣水合物在較低的壓力和較高的溫度下能夠穩定。如果能做到這些，天然氣水合物在傳統的船舶上運輸起來可能比液化的天然氣還要安全。

發明內容

針對現有的技術存在的問題，本發明的目的是提供于深海天然氣水合物礦藏開采的一種控制開采系統，以避免天然氣水合物在開采管道分解在管道中造成的潛在危險發生。