[發明專利]利用自發熱材料加熱輔助降壓開采水合物的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810183899.3
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108194063A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 郭威;楊翔;曲莉莉;張鵬宇;賈瑞;王元
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/24;E21B43/267;E21B47/06;E21B47/07;E21B47/00
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所 22206
• 代理人: 李曉莉

利用自發熱材料加熱輔助降壓開采水合物的裝置及方法，屬于天然氣水合物開采領域，本發明通過監測儀器、數據采集與處理系統、壓裂泵車、儲砂罐、混砂裝置、自發熱材料存儲裝置、壓裂液存儲裝置、氣液分離裝置、天然氣收集裝置及井口壓力傳感器等進行天然氣水合物開采，在含天然氣水合物區實施開采井和壓裂井，開采井使用降壓法對天然氣水合物進行開采；在壓裂井的分支水平井段內，實施壓裂工藝，自發熱材料由壓裂液攜帶，通過壓裂井進入天然氣水合物儲層中與水反應，放出大量的熱，防止井筒內天然氣水合物二次生成，并加熱天然氣水合物儲層促進天然氣水合物分解輔助開采井對天然氣水合物進行開采；開采氣體通過氣液分離設備分離獲取天然氣。

技術領域

本發明屬于天然氣水合物開采領域，特別涉及一種利用自發熱材料加熱輔助降壓開采水合物的裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物是由水分子和天然氣在低溫高壓條件下形成的具有籠狀結構的似冰雪狀結晶化合物。天然氣水合物是一種儲量巨大的、清潔的非常規能源。其資源密度高，全球分布廣泛，具有極高的資源價值。在自然界中，天然氣水合物大多存在于大陸永久凍土帶和深海沉積物中，在我國南海北部神狐海域，天然氣水合物儲量豐富。

目前，天然氣水合物的開采方法主要有降壓法、熱激法、化學試劑法以及固態流化開采法。其基本思路是破壞天然氣水合物存在的溫壓條件，使天然氣水合物發生分解。降壓法是目前十分具有前景的方法。降壓法是通過降低天然氣水合物儲層壓力促使其分解的一種方法。2017年7月29日，我國首次海域天然氣水合物試采圓滿結束。截至7月9日14時52分，我國天然氣水合物試開采連續試氣點火60天，累計產氣30.9萬立方米，平均日產5151立方米。此次開采天然氣水合物采用的是降壓法。降壓法開采天然氣水合物，不能忽略儲層的滲透性對于開采效率的影響。降壓開采時，天然氣水合物會二次生成，阻塞井筒，影響產氣效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術中降壓開采天然氣水合物時，天然氣水合物會二次生成，阻塞井筒，影響產氣效率，提供一種利用自發熱材料加熱輔助降壓開采水合物的裝置及方法，利用自發熱材料在井中與水反應，放出熱量，加熱天然氣水合物儲層，促進天然氣水合物分解，防止天然氣水合物二次生成，輔助降壓開采，提高降壓開采產氣率。

本發明提出了一種利用自發熱材料加熱輔助降壓開采水合物的裝置，其特征是：包括監測儀器、數據采集與處理系統、壓裂泵車、儲砂罐、混砂裝置、自發熱材料存儲裝置、壓裂液存儲裝置、氣液分離裝置、天然氣收集裝置及井口壓力傳感器，所述監測儀器設置在壓裂井的分支水平井段，同時監測儀器連接到位于地表的數據采集與處理系統；所述儲砂罐、自發熱材料存儲裝置及壓裂液存儲裝置均通過輸送管道與混砂裝置密封連接，并在自發熱材料存儲裝置與混砂裝置之間的輸送管道上設置有閥門；所述壓裂泵車的一端與混砂裝置連接，壓裂泵車的另一端與壓裂井連通；所述氣液分離裝置一端與開采井連通，另一端與天然氣收集裝置密封連接；所述井口壓力傳感器設置在開采井的井口處；

其中壓裂泵車和混砂裝置內壁涂覆有防水層、耐高溫層及耐腐蝕層；

其中自發熱材料存儲裝置包括密封箱體、進料口、出料口、溫度傳感器、干燥裝置及攪拌機，所述密封箱體的內壁涂覆有防水層、耐高溫層及耐腐蝕層；所述進料口位于密封箱體的頂部；所述出料口設置在密封箱體的側壁上；所述溫度傳感器及干燥裝置均設置在密封箱體內頂壁上；所述攪拌機安裝在密封箱體的內部。

所述監測儀器包括溫度傳感器、壓力傳感器及流量傳感器。

本發明還提出了一種利用自發熱材料加熱輔助降壓開采水合物的方法，其特征是，該方法采用上述利用自發熱材料加熱輔助降壓開采水合物的裝置進行開采，具體步驟如下：