[發明專利]利用地熱開采海洋水合物藏的回型井結構及方法

有效

• 申請號: 201810454977.9
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108678724B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 孫寶江;陳野;王志遠;陳立濤;高永海;徐加放;張賀恩
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B43/30
• 分類號: E21B43/30;E21B43/01;E21B43/24
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 溫春艷;鄺圓暉

本發明涉及海洋水合物藏開采技術領域，公開了一種利用地熱開采海洋水合物藏的回型井結構及方法。本發明通過采用回型井結構，利用攜熱流體將地熱層的能量傳遞給水合物層以促進天然氣水合物的分解，其能夠在增強熱傳導效率的同時實現攜熱流體的循環利用，具有開采速度快、開采成本低、能量損失小、熱能利用率高等優點。

技術領域

本發明涉及海洋水合物藏開采技術領域，具體地涉及一種利用地熱開采海洋水合物藏的回型井結構及方法。

背景技術

天然氣水合物是一種籠型結構絡合物，其具有儲量豐富、分布廣泛、能量密度高、燃燒后較為清潔等特點，因此被視為21世紀極具潛力的新型可替代能源。天然氣水合物是由小分子氣體在高壓、低溫條件下與水分子結合生成的，小分子氣體主要包括甲烷、乙烷等烴類氣體。根據多年來的調研發現，自然界中原有的天然氣水合物主要分布在高緯度地區的極地凍土帶及全球范圍內的深海海底、陸坡、陸基及海溝中，其中賦存于海洋水合物中的天然氣儲量估測為20×1015m3。因此，合理開發利用海洋水合物資源，對緩解能源危機、豐富能源結構具有重要意義。

目前，較為成熟的水合物開采方法包括熱激法、降壓法、注化學劑法以及CO2置換法。其中，降壓法一般是通過降低儲層體系壓力來改變水合物的相平衡，促使天然氣水合物分解，其優點為成本低、操作簡易、能量損耗小，但存在開發速度緩慢、可控性差的缺陷；注化學劑法是通過注入醇類、鹵水等化學劑，促使天然氣水合物分解，其優點為操作簡便、效果顯著，但存在成本較高、污染環境的缺陷；CO₂置換法是利用CO2比CH4更容易生成水合物的性質，將天然氣水合物中的甲烷氣體置換出來，其優點為實現了既采集了天然氣又埋存了溫室氣體的雙贏目的，同時維持了儲層的穩定性，但存在性價比較低、開發速度慢的缺陷；而熱激法通常指利用注入熱流體或電磁加熱的方式提升儲層內的體系溫度，促使天然氣水合物分解，其優點為操作方便、開發速度快、可控性好，但存在成本較高、能量損失大、熱能利用率較低的缺陷。

因此，需要研發一種開采速度快、開采成本低、能量損失小、熱能利用率高的開采海洋水合物藏的裝置和方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用地熱開采海洋水合物藏的回型井結構及方法，其具有開采速度快、開采成本低、能量損失小、熱能利用率高等優點。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種利用地熱開采海洋水合物藏的回型井結構，所述回型井結構包括：

注入井，所述注入井設置為從海平面延伸至地熱層，所述注入井用于注入攜熱流體；

采熱井，所述采熱井位于所述地熱層內，所述采熱井的入口端與所述注入井的出口端連通，所述采熱井用于輸送所述攜熱流體并使所述攜熱流體采集所述地熱層內的熱量；

循環井，所述循環井設置為從所述地熱層延伸至水合物層，所述循環井的入口端與所述采熱井的出口端連通；

放熱收集井，所述放熱收集井位于所述水合物層，所述放熱收集井的入口端與所述循環井的出口端連通，所述放熱收集井用于將所述攜熱流體釋放至所述水合物層，同時收集所述水合物層的分解產物；以及

生產管道，所述生產管道套設于所述注入井內并與所述注入井之間形成徑向間隙，所述生產管道設置為從所述海平面延伸至所述水合物層，并且所述生產管道的入口端伸出所述注入井外與所述放熱收集井的出口端連通，所述生產管道內設置有氣液分離器，所述氣液分離器設置為阻斷所述生產管道的入口端和出口端的直接連通，所述氣液分離器的入口與所述生產管道的入口端連通，所述氣液分離器的液體出口與所述注入井連通，所述氣液分離器的氣體出口與所述生產管道的出口端連通。

優選地，所述生產管道內設置有用于阻止氣體倒流至所述氣液分離器內的單向流動閥。

優選地，所述注入井和所述循環井均形成為豎直井，和/或所述采熱井和所述放熱收集井均形成為水平井。