[發明專利]一種海洋非成巖天然氣水合物藏開采系統及其開采工藝

有效

• 申請號: 201710179721.7
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106837257B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 伍開松;趙金洲;陳柯杰;周守為;王國榮;王雷振
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21C50/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種海洋非成巖天然氣水合物藏開采系統，包括依次相連的鉆采平臺、入井通道和生產主通道，在生產主通道的兩側開有與之連通的采掘巷道，生產主通道通過開采裝備開采，采掘巷道通過開采裝備開采后再通過回填裝備回填。本發明還公開了海洋非成巖天然氣水合物藏開采系統的開采工藝，建造入井通道，建造生產主通道；安裝開采裝備和回填裝備；分巷道開采水合物礦體，進行二次破碎與分解，分離的天然氣輸送至鉆采平臺；將剩余漿體與二氧化碳混合，制備固態二氧化碳水合物，并回填至已采空巷道；如此循環，至所有產層開采完畢。本發明的有益效果是：能保持海底地質構造穩定，避免了常規開采法可能出現的海床沉降，塌陷和地質滑坡等風險。

技術領域

本發明涉及非常規油氣資源開發技術領域，特別是一種海洋非成巖天然氣水合物藏開采系統及其開采工藝。

背景技術

天然氣水合物由于其能量密度高，效率高，屬于清潔能源，且海洋資源儲量特大，尤其是海洋非成巖天然氣水合物藏特別豐富，因此目前全世界已經將其作為能源開發的一個重要研究方向，并且投巨資在進行勘探與開發方面的科學與技術研究。這在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020）》的重點領域中已經有明確說明“天然氣水合物技術是前沿技術領域”。

所謂非成巖天然氣水合物是指：當固態的天然氣水合物礦體分解后，天然氣逸出，其剩余物沒有成形的巖石骨架（即非成巖），而是水和沉積物（多為松散的細沙）的混合體，常常表現為沙-水的混合漿體，可以流動?；蛘邠Q句話說，所謂非成巖天然氣水合物就是沙粒以分散形式賦存于天然氣水合物中。

所謂天然氣水合物藏的常規開采方法（如降壓法、注熱法和注劑法）是采用降壓、注熱、注劑等方式將具有一定密閉蓋層的天然氣水合物礦藏在地層中分解為氣體和水，分解后的氣體通過巖石骨架中的孔隙通道流入井筒，再輸送至地面儲氣設備進行收集。這種方法只能適應于成巖天然氣水合物（即儲藏于成形的巖石孔隙中的天然氣水合物）的開發。

如果采用降壓法、注熱法或注劑法等常規方法開采非成巖天然氣水合物藏，一旦天然氣采出后，因天然氣在地層中占有一定的空間體積，必然會導致地層虧空。如果采用降壓排水采氣，由于水的排出或漿體的排出，地層虧空會更大。所以，對于常規開采方法而言，大規模地商業化開采，必然導致地層虧空，極易出現海床沉降、或塌陷、或海底滑坡等地質災害，嚴重時甚至會導致海嘯。

此外，二氧化碳置換法，也只能開采與二氧化碳有接觸表面的非成巖天然氣水合物藏。由于接觸面上置換的深度很小，也不適合于大規模的商業化開采。

專利CN103628844A提出“深海海底中淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采方法”，該發明以固態形式采掘所述天然氣水合物藏，將含有天然氣水合物的固體物質進行收集并粉碎為顆粒物，將海水與顆粒物通過引射混合，形成氣液固多相混合物流，最后輸送到鉆采平臺進行分離，獲取天然氣。這種方法雖然能夠有效地避免深海海底淺層的弱膠結的天然氣水合物的大量分解、氣化和自由釋放，從一定程度上避免了海底滑坡等地質災害，但在長期的大規模開采中，特別是海底中淺層非成巖天然氣水合物藏的開采，在開采過程中所形成的通道，同樣會使地質結構變得疏散，導致海底地層不穩定，從而出現海床沉降、坍塌以及海底滑坡等地質災害。

為此，本發明提出了一種海底中淺層非成巖天然氣水合物藏的開采系統與工藝流程，比較實用、完美和方便地解決了上述問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種海洋非成巖天然氣水合物藏開采系統及其開采工藝，避免常規開采工藝所導致的地層虧空、海床沉降塌陷以及地質滑坡等風險。