[實用新型]基于太陽能-海水能聯(lián)合供熱的天然氣水合物開采裝置

有效

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• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN207829866U
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 樊栓獅;陳建標;郎雪梅;王燕鴻;李剛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本實用新型公開了基于太陽能?海水能聯(lián)合供熱的天然氣水合物開采裝置。該裝置包括太陽能集熱器、蓄熱水箱、閥門、泵、板式換熱器、海水源熱泵、開采井井口、上覆地層、開采井、下覆地層、水合物儲層、采出井、采出井井口、氣液分離器、海上浮動平臺、注熱流體輸入管、氣液收集套管和射孔；所述水合物儲層內部設置有開采井和采出井，所述采出井外設置有采出井井口，所述采出井井口與氣液分離器連接，所述采出井水平段設置有氣液收集套管。該裝置能夠利用可再生的太陽能與海水能資源，高效開采海底天然氣水合物資源，大大降低了開采熱源的輸入成本，工藝簡單，具有經濟、環(huán)境、社會多重效益，有助于天然氣水合物的大規(guī)模商業(yè)化開采。

技術領域

本實用新型屬于天然氣水合物開采技術領域，特別涉及基于太陽能-海水能聯(lián)合供熱的天氣水合物開采裝置。

背景技術

天然氣水合物是一類潛在的儲量巨大的清潔能源，其儲量約是當前已探明的全球所有化石燃料中碳含量總和的2倍，至少有1.0×10¹³噸。如何高效、經濟地從水合物儲層中開采儲量龐大的天然氣資源仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

由于天然氣水合物的穩(wěn)定存在需要特定的溫度和壓力條件，它一般分布于凍土中或水深超過300米的海底沉積物中。如果溫度升高或壓力降低，天然氣水合物將變得不穩(wěn)定，分解釋放出甲烷氣。因此，通過打破海底天然氣水合物穩(wěn)定存在的熱力學條件，即可實現(xiàn)其高效開采。

目前，經過礦場實際驗證的成功方法主要有降壓法、注化學試劑法、注熱法、CO₂置換法等。降壓法是通過降低儲層壓力使其低于水合物生成壓力；注化學試劑法是將某些化學試劑(如甲醇、乙醇、乙二醇等)注入地層，改變水合物形成的相平衡條件；注熱法主要是將蒸汽、熱水、熱鹽水或其他熱流體注入到天然氣水合物儲層，使其溫度高于水合物生成溫度；CO₂置換法是將CO₂ (或含CO₂置換法的混合氣)注入到水合物儲層，置換出水合物中的CH₄，同時將CO₂埋存于海底。在實際應用過程中，上述方法都有一定的局限，例如降壓法的低效問題、注化學試劑法的高成本及污染問題、注熱法的熱損失問題、及CO₂置換法的機理不明。由于注熱法能有效地促進水合物分解，適用范圍廣，如果能解決好開采過程中的熱損失問題，為水合物資源的開發(fā)提供大量經濟廉價的熱源，有助于天然氣水合物規(guī)模化開采的實現(xiàn)。

針對天然氣水合物注熱法開采需要消耗大量的能量，本實用新型提出一種基于太陽能-海水源熱泵聯(lián)合供熱技術的天然氣水合物開采方法，利用可再生的太陽能與海水能資源，獲取大量可用于水合物開采的熱量，整個過程經濟、環(huán)保、節(jié)能。

實用新型內容

為了解決注熱法開采海底天然氣水合物過程中需要消耗大量的能源，降低開采成本，本實用新型提出一種基于太陽能-海水源熱泵聯(lián)合供熱技術的天然氣水合物開采方法。該方法充分利用海域中豐富的可再生的太陽能與海水能資源，制取大量廉價的可用于水合物開采的熱量，整個過程經濟、環(huán)保、節(jié)能。

為了達到上述目的，本實用新型提供了一種基于太陽能-海水源熱泵聯(lián)合供熱技術的天然氣水合物開采裝置，通過如下技術方案實現(xiàn)。

一種基于太陽能-海水源熱泵聯(lián)合供熱技術的天然氣水合物開采方法，該海底天然氣水合物開采方法主要通過海上浮動平臺、太陽能集熱器、海水源熱泵、太陽能發(fā)電單元、海底天然氣水合物開采單元、監(jiān)測控制器實現(xiàn)，步驟如下：

(1)利用深海鉆井技術在天然氣水合物儲層鉆出兩口以上的水平井；所述的水平井包括一個以上的開采井和一個以上采出井；在開采井水平段部位設置射孔，用于向水合物儲層注入熱流體；在采出井水平段部位設置氣液收集套管，用于收集分解產生的甲烷氣；