[發(fā)明專利]一種注入飽和熱鹽水開采天然氣水合物的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710337821.8
• 申請日: 2017-05-13
• 公開（公告）號: CN106930740A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張杰;羅文;萬亭宇;唐旭;梅寶泰;李鑫;謝超;楊森
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B43/01
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種開采天然氣水合物的方法，特別涉及一種注入飽和熱鹽水開采天然氣水合物的方法。

背景技術(shù)

天然氣水合物是一種具有籠狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶化合物，每單位晶胞有兩個(gè)十二面體和六個(gè)十四面體，其端點(diǎn)都是水分子，這些十二面體和十四面體將碳烴化合物包合在籠內(nèi)，而90％以上的被包合碳烴化合物都是甲烷因此天然氣水合物也稱甲烷水合物，分子式為CH₄·8H₂O。

天然氣水合物廣泛賦存于海底或永凍土區(qū)地層，迄今為止，墨西哥灣、加勒比海、南美東部陸緣、沖繩海槽、日本海等海域證實(shí)天然氣水合物的存在。我國南海神狐海域、青藏凍土區(qū)、長白山凍土區(qū)等地也發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量巨大的天然氣水合物藏。由于天然氣水合物蘊(yùn)涵量巨大、燃燒潔凈，且1立方米天然氣水合物可分解出164立方米天然氣，天然氣水合物正成為21世紀(jì)替代傳統(tǒng)能源的新能源，具有非常好的發(fā)展前景。只要開采技術(shù)進(jìn)一步突破，天然氣水合物必將成為新世紀(jì)的主要能源。

目前，開采天然氣水合物的技術(shù)主要有四種，分別是：降壓開采法、熱分解法、注化學(xué)抑制劑法和CO₂置換法。本發(fā)明涉及前三種方法的綜合應(yīng)用。

降壓法主要是通過降低天然氣水合物層壓力促使其分解。一般通過抽取天然氣水合物層下部的游離氣層實(shí)現(xiàn)降低天然氣水合物的壓力，破壞天然氣水合物的平衡條件，使天然氣水合物分解。但是降壓法對天然氣水合物儲(chǔ)層有特殊要求，并且由于天然氣水合物分解吸熱釋放出水會(huì)形成冰，阻止天然氣水合物進(jìn)一步分解。故其普適性不太好，具有較大的局限性。

熱分解法主要是通過注入熱水或蒸汽、原位燃燒法等對天然氣水合物成進(jìn)行加熱，從而使地層溫度超過其平衡溫度，促進(jìn)天然氣水合物分解。但這種方法由于沿程熱損失而導(dǎo)致大量的熱能浪費(fèi)，從而大大增加了開采成本。

注化學(xué)抑制劑法是通過向天然氣水合物層注入化學(xué)試劑(如鹽水、甲醇、乙醇等)降低天然氣水合物穩(wěn)定溫度從而促使其在較低溫度時(shí)分解。其中，注入鹽水促使天然氣水合物分解是經(jīng)濟(jì)有效的。一方面，鹽度每提高5％，天然氣水合物分解速率將提高4％；另一方面，海水中鹽的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％，而常溫20攝氏度下飽和鹽水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.74％，所以用粗鹽和表層溫海水來配置飽和熱鹽水可以大大降低開采成本。

氣液重力分異現(xiàn)象被廣泛應(yīng)用于稠油及超稠油開采領(lǐng)域。由于氣體密度較小，液體密度較大，兩者在儲(chǔ)層內(nèi)會(huì)發(fā)生重力分異現(xiàn)象，即氣體聚集在儲(chǔ)層頂部，而液體下沉到儲(chǔ)層下部。利用這種現(xiàn)象，可以注入蒸汽開采稠油及超稠油，使蒸汽與稠油及超稠油換熱后聚集到油層頂部，而受熱后的稠油及超稠油粘度降低，并下沉到儲(chǔ)層底部與蒸汽分開，從而可以從儲(chǔ)層底部開采出稠油及超稠油。

本發(fā)明基于飽和熱鹽水輔助熱分解天然氣水合物以及氣液重力分異現(xiàn)象，提出了一種注入飽和熱鹽水開采天然氣水合物的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種注入飽和熱鹽水開采天然氣水合物的方法，其特點(diǎn)是將小體積飽和熱鹽水注入事先在天然氣水合物儲(chǔ)層頂部壓裂的水平縫網(wǎng)，利用其高鹽度和溫度使天然氣水合物快速分解，并在重力差異的作用下，一方面從儲(chǔ)層上部采出天然氣，另一方面熱鹽水與分解水混合繼續(xù)分解天然氣水合物；混合后熱鹽水的鹽度和溫度都會(huì)降低，天然氣水合物分解速度減緩，當(dāng)分解速度低于天然氣水合物經(jīng)濟(jì)開采速度時(shí)，通過改變井網(wǎng)，再次注入小體積飽和熱鹽水，從而持續(xù)分解天然氣水合物。本方法大幅減少注入量，減少熱能輸入，采出天然氣造成儲(chǔ)層體積虧空形成的壓力降也有助于加速天然氣水合物分解，且不用回注處理生產(chǎn)廢水，減少開采成本。本發(fā)明綜合應(yīng)用了熱分解和注化學(xué)抑制劑開采天然氣水合物的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種注入飽和熱鹽水開采天然氣水合物的方法，其方法包括以下步驟：

1、利用現(xiàn)有石油及天然氣鉆井技術(shù)在天然氣水合物擬開采區(qū)域按一定井網(wǎng)鉆一批井眼至天然氣水合物儲(chǔ)層頂部，并通過壓裂施工在天然氣水合物層頂部形成彼此溝通的水平縫網(wǎng)，用于注入飽和熱鹽水，增大與天然氣水合物的接觸面積，并作為天然氣產(chǎn)出的流動(dòng)通道；

2、將海平面溫海水泵入熱鹽水池，加入足量價(jià)格低廉的粗鹽，配制成飽和熱鹽水；

3、將小體積配制好的飽和熱鹽水注入天然氣水合物儲(chǔ)層的縫網(wǎng)內(nèi)；在飽和鹽水的高鹽度(20攝氏度時(shí)NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.94％)和熱度的共同作用下，天然氣水合物快速分解為天然氣和水；