[發明專利]一種利用海洋表層溫水開采天然氣的方法和裝置系統

在審

• 申請號: 201810281182.2
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108590594A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 肖加奇;龐希順
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/24
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 耿媛媛

本發明涉及能源開采技術，具體涉及一種利用海洋表層溫水開采可燃冰地層中天然氣的方法：（1）確定可燃冰天然氣開采層段和溫水注入層段；（2）在可燃冰天然氣開采層段和溫水注入層段，用射孔等手段建立地層與井眼的連通通道；（3）把溫水管及連接在其底部的井下調控裝置和防砂篩管放到相應井下位置；（4）將海洋表層的溫水，經測量和/或適當調控之后，引入可燃冰層的下方，注入選定的注入層段；（5）融化后的水和天然氣混合液在壓差驅動下，流經防砂篩管，進入氣水通道，向上流動至分離提升系統，分離提升系統實現氣水分離；（6）可燃冰融化并流出進入氣水通道；（7）安全、穩定進行可燃冰天然氣開采。

技術領域

本發明涉及能源開采技術，具體涉及一種利用海洋表層溫水開采可燃冰地層中天然氣的方法。

背景技術

可燃冰的開采方法以融化可燃冰水合物為目標，包括減壓法、CO2置換法、井下燃燒產生CO2再注入法、活性化學劑注入法、電磁波融化法。可燃冰的融化是吸熱過程，當沒有能量補充時，融化過程會停止，且已融化的水氣混合流體會再次結冰。這種二次結冰現象妨礙開采方法的有效性，也使得其經濟效率降低。

如是人們提出利用深層的地層熱水給融化過程中的可燃冰層補充能量。地球淺部地層（特別是海洋底部地層）的地溫梯度一般是每100米3°C，按這一梯度計算，如果要提高20°C，則要往地層深部鉆近700米，成本較高。除非可燃冰層下方不遠處有地熱層。

太陽輻射的作用，使海洋水能保持一定的溫度，全世界海洋表面的年平均溫度是17.4℃。在熱帶和亞熱帶低緯度區域，海洋表層溫度能達到20°左右，這些溫水儲存著巨大的熱能，可以給融化過程中的可燃冰層補充能量。

申請公布號 CN105822267A提出了“一種開采深海天然氣水合物的方法與開采裝置”，該方法利用海洋表層溫水開采海床面上的可燃冰，但所提出的方法和裝置無法用于開采成藏于海床面下地層孔隙中的可燃冰。勘查證明，大多數可燃冰埋藏于海床面下幾十米到幾百米深的地層中，只有極少的可燃冰裸露于海床上。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種利用海洋表層溫水開采可燃冰地層中天然氣的方法和開采時用到的系統裝置。

一種利用海洋表層溫水開采可燃冰地層中天然氣的方法，包括以下作業步驟:

（1）確定可燃冰天然氣開采層段和溫水注入層段；選擇偏底部的儲層段作為注水層段。注水層段要與其上方的可燃冰層具有連通性，以便熱能和物質能夠傳送到可燃冰層。可燃冰層得到了熱能補充后，可燃冰的融化過程得以持續進行；

（2）在可燃冰天然氣開采層段和溫水注入層段，用射孔等手段建立地層與井眼的連通通道；

（3）把溫水管及連接在其底部的井下調控裝置和防砂篩管放到相應井下位置；

（4）將海洋表層的溫水，經測量和/或適當調控之后，引入可燃冰層的下方，注入選定的注入層段；

（5）融化后的水和天然氣混合液在壓差驅動下，流經防砂篩管，進入氣水通道，向上流動至分離提升系統，分離提升系統實現氣水分離；

（6）分離提升系統同時在可燃冰層與氣水通道之間產生壓差，在壓差和熱能的共同作用下，可燃冰融化并流出進入氣水通道；分離提升系統同時也在氣水通道中產生壓力梯度，使水氣混合液流動；

（7）監控全過程，適當調整工作狀態，確保安全、穩定可燃冰天然氣開采。

上述步驟（5）中，與氣水通道的壓力相比，當可燃冰層壓力偏大時的壓差定義為正壓差；當可燃冰層壓力偏小時的壓差定義為負壓差；所述正壓差的最大極限記為，負壓差的最大極限記為；

如果壓差大于就會發生噴涌，如果壓差小于-就會發生坍塌；設定一個小于1的安全系數，則安全目標為：