[發明專利]一種結合注熱的水流侵蝕法海洋天然氣水合物開采方法

在審

• 申請號: 201711313370.0
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108086961A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 宋永臣;楊明軍;孫慧茹;李洋輝;趙佳飛;劉瑜;趙越超
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/20;E21B43/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種結合注熱的水流侵蝕法海洋天然氣水合物開采方法，屬于海洋天然氣水合物開采技術領域。首先在天然氣水合物開采區域鉆兩開發井至天然氣水合物儲層內部，利用注水泵將海洋水注入到第一口開發井中對儲層進行加熱，使部分天然氣水合物分解生成CH4，打開空隙通道，提高開采井周圍滲透率，再通過控制天然氣收集井的天然氣收集速度控制兩開采井間的壓力差，利用壓力差控制海洋水在儲層內部的穩定流動，運用水流動過程中的驅替作用促進水合物持續逐步分解。本方法易于實現，效率較高且成本較低，可以用來天然氣水合物工業化的大規模開采。

技術領域

本發明屬于海洋天然氣水合物開采技術領域，具體涉及一種結合注熱的水流侵蝕法海洋天然氣水合物開采方法。

背景技術

天然氣水合物是在一定條件下由天然氣和水相互作用形成的固態結晶物質。自然界存在的天然氣水合物中天然氣的主要成分為甲烷，所以又常稱為甲烷水合物。據天然氣水合物的形成條件分析，地球上的天然氣水合物儲量十分豐富，大約27％的陸地和90％的海域都含有天然氣水合物。保守估計，天然氣水合物中有機碳含量是煤、石油、天然氣等化石能源中有機碳含量的兩倍。由于天然氣水合物具有高的能量密度、燃燒清潔、儲量豐富和分布廣泛等優點，被認為是一種重要的煤炭和石油的潛在替代能源。

天然氣水合物的開采方法主要包括以下四種方法：

降壓法：降壓法因為不需要額外的能量來源、不需要連續激發以及成本較低等特點而被廣泛使用。但其開采效率低，速度緩慢，對天然氣水合物藏性質的特殊要求使降壓開采法仍有待研究。

注熱法：注熱法可以實現循環注熱且作用方式較快效果明顯。但熱利用效率較低且只能進行局部加熱是該方法的主要弱點。因此注熱法仍需進一步的完善。

抑制劑注入法：該方法需要大量昂貴的化學試劑來確保天然氣的生產效率，大大提高了生產成本，而且注入的化學試劑可能會對環境造成負面影響。因此對抑制劑注入法投入的研究相對較少。

CO2置換法：該方法不僅可以作為一種從水合物中生產天然氣的方法，還可以作為一種二氧化碳封存技術。然而，CO2置換法開采效率低，需要穩定的二氧化碳氣源，使其應用受到了局限。

本發明針對目前水合物開采方法所存在的缺陷，結合注熱法，提出了一種新的水合物開采方法。

發明內容

本發明針對已有技術的不足，基于水流動對水合物穩定存在的影響，利用水流動過程中引起的水合物相與環境水相之間的化學勢差所導致的水合物的分解，以及水流動速度對水合物分解速度快慢的影響，結合注熱法，提出了一種結合注熱的水流侵蝕法海洋天然氣水合物開采技術。通過先注入海洋水對儲層進行加熱，使部分天然氣水合物分解生成CH4，打開空隙通道，提高開采井周圍滲透率，再通過控制天然氣收集井的天然氣收集速度來控制兩開采井間的壓力差，利用壓力差控制海洋水在儲層內部的持續穩定流動，運用水流動過程中的驅替作用促進水合物持續逐步分解。本方法易于實現，效率較高且成本較低，可以用來天然氣水合物工業化的大規模開采。

本發明的技術方案：

一種結合注熱的水流侵蝕法海洋天然氣水合物開采方法，步驟如下：

(1)選取合適的鉆井位置，采用低密度泥漿鉆井方法鉆取兩口開采井至天然氣水合物儲層內部，一口作為海洋水注入井，另一口作為天然氣收集井；

(2)啟動注水泵將海洋水注入到海洋水注入井中，海洋水在天然氣水合物儲層中由井筒開始向周圍儲層流動，由于海洋水與天然氣水合物儲層存在溫度差，在海洋水流動的過程中，熱量通過熱傳導和熱對流傳遞給周圍的天然氣水合物儲層，促進水合物的部分分解，打開空隙通道，在井筒周圍形成高滲透區域，高滲透區域的形成有利于海洋水在天然氣水合物儲層中的流動；