[發(fā)明專利]一種基于熱管技術(shù)的天然氣水合物開采裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711207166.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN108005626B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊栓獅;陳建標(biāo);郎雪梅;王燕鴻;李剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B43/24
• 分類號(hào): E21B43/24;E21B43/295;E21B43/30;E21B43/01
• 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

本發(fā)明公開了一種基于熱管技術(shù)的天然氣水合物開采裝置，包括若干延伸至天然氣水合物儲(chǔ)層的開采井和采出井，各開采井包括開采井豎直段和位于天然氣水合物儲(chǔ)層中的開采井水平段，所述采出井包括采出井豎直段和位于天然氣水合物儲(chǔ)層中的采出井水平段，位于采出井豎直段的采出井井口處連接設(shè)置有氣液分離器，所述開采井水平段的井壁上呈放射狀均勻設(shè)置有若干伸入天然氣水合物儲(chǔ)層的熱管。本發(fā)明還公開了一種基于熱管技術(shù)的天然氣水合物開采方法。本發(fā)明利用熱管將開采井內(nèi)的熱水熱量傳導(dǎo)至天然氣水合物儲(chǔ)層，將大部分熱量破壞水合物相平衡而非加熱孔隙氣體液體和沉積物，降低熱量在儲(chǔ)層中的損耗，有效強(qiáng)化熱量傳遞，可用于天然氣水合物的大規(guī)模開采。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種天然氣水合物的開采領(lǐng)域，特別涉及一種基于熱管技術(shù)的天然氣水合物開采裝置及方法。

背景技術(shù)

天然氣水合物是由天然氣(CH₄占多數(shù)，另有少量的C₂H₆、C₃H₈和C₄H₁₀)和水在較低溫度和較高壓力的條件下形成的一種籠型固體化合物。

天然氣水合物主要分布于永久凍土中或水深超過(guò)300米的海底沉積物中，是地球上最豐富的非傳統(tǒng)能源資源之一。

目前，天然氣水合物開采方法主要有注熱法、降壓法、注化學(xué)試劑法和CO₂置換法或聯(lián)合以上兩種方法。這些方法都是通過(guò)打破天然氣水合物在原有條件的熱力學(xué)穩(wěn)定性，以達(dá)到分解產(chǎn)生天然氣的目的。

其中，注熱法主要是將熱水、蒸汽、熱鹽水或其他熱的流體從地面利用高壓泵打入天然氣水合物儲(chǔ)層，使水合物儲(chǔ)層的溫度上升，從而達(dá)到天然氣水合物分解的目的。注熱法能有效地促進(jìn)水合物分解，適用范圍廣，但存在輸熱損失大、熱利用效率低、加熱區(qū)域小及傳熱方向不可控等缺點(diǎn)，致使大部分熱量用于加熱孔隙氣體液體和沉積物。

針對(duì)傳統(tǒng)注熱法開采天然氣水合物加熱區(qū)域少、傳熱方向不可控的問(wèn)題，本發(fā)明提出了利用熱管技術(shù)開采天然氣水合物的方法，實(shí)現(xiàn)熱量定向傳遞，顯著擴(kuò)大了加熱區(qū)域，使大部分熱量用于破壞水合物相平衡，從而極大提高了熱量的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)注熱法開采天然氣水合物加熱區(qū)域少、傳熱方向不可控的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于熱管技術(shù)開采天然氣水合物的裝置及方法。

本發(fā)明采用如下方法實(shí)現(xiàn)：

一種基于熱管技術(shù)的天然氣水合物開采裝置，包括若干延伸至天然氣水合物儲(chǔ)層的開采井和采出井，各個(gè)開采井包括開采井豎直段和位于天然氣水合物儲(chǔ)層中的開采井水平段，所述采出井包括采出井豎直段和位于天然氣水合物儲(chǔ)層中的采出井水平段，位于采出井豎直段的采出井井口處連接設(shè)置有氣液分離器，所述開采井水平段的井壁上呈放射狀均勻設(shè)置有若干伸入天然氣水合物儲(chǔ)層的熱管。

優(yōu)選地，所述的熱管采用柔性熱管或伸縮式熱管。

優(yōu)選地，所述開采井水平段的井壁上沿長(zhǎng)度方向均勻間隔的設(shè)置有若干熱管組，各個(gè)熱管組均由位于開采井水平段的同一橫截面上的若干熱管沿井壁周向呈放射狀均勻分布組成。

優(yōu)選地，各個(gè)熱管組中相鄰兩根熱管之間的夾角為30°～45°。

優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)熱管組的間距為4～8米，太密造成不必要浪費(fèi)，提高成本，太稀則會(huì)影響加熱效果。

優(yōu)選地，所述的開采井和采出井內(nèi)分別設(shè)置有開采井溫壓檢測(cè)器、采出井溫壓檢測(cè)器。

優(yōu)選地，所述的天然氣水合物儲(chǔ)層處于上覆地層和下覆地層之間。

優(yōu)選地，所述采出井水平段位于開采井水平段上方且靠近上覆地層。

一種基于所述開采裝置的天然氣水合物開采方法，包括步驟：