[發明專利]一種注入煙道氣模擬開采水合物的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010533884.2
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111878044A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李明川;徐賦海
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司東辛采油廠
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/16;E21B49/00
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

本發明涉及一種注入煙道氣模擬開采水合物的裝置及方法，其特征在于：包括測試釜、煙道氣容器、數據采集器、恒速恒壓泵、恒溫保持器、手動泵和計算機；本發明中的煙道氣模擬開采水合物的裝置及方法可以實現解決水合物分解后如何與煙道氣共存、煙道氣如何影響減壓的過程問題以及水合物在分解時煙道氣中的CO₂是否可以被封存的問題；可以實現為開采水合物提供可行性的數據支持；采用CO₂與氮氣的混合氣體開采天然氣甲烷的回收率達到85%相比于采用純CO₂開采的甲烷回收率64%有了質的提升。

技術領域

本發明涉及天然氣水合物開采領域，尤其涉及一種注入煙道氣模擬開采水合物的裝置及方法。

背景技術

隨著陸上石油石化能源的日益枯竭，人類在不斷尋找新的能源。天然氣水合物作為一種重要而清潔的潛在能源，正受到各國科學家和各國政府的重視。獨特的晶體結構與分子空間構型決定了天然氣水合物獨特的高濃集氣體的能力，單位體積天然氣水合物可釋放出160 ～ 180 倍體積甲烷氣體。據估算，9O% 的海洋具備天然氣水合物的賦存條件。據此，目前估算全球天然氣水合物含碳量為全球化石燃料（石油、天然氣和煤）含碳量的兩倍。從這個意義上說，天然氣水合物成為22 世紀清潔高效的替代性能源資源基本屬于不爭的事實，天然氣水合物礦藏的發現、勘探、開發與研究極具價值。

常見的天然氣水合物的開采中常見的開采方法如減壓法、熱刺激、抑制劑注射以及CO₂替換；首先減壓法適用于高孔隙度、高滲透性和高飽和型的帶有天然氣水合物砂巖，單這種砂巖只占少數部分，無法大面積使用此方法進行開采，且這種方法會產生大量的水份和沙石，使得帶有天然氣水合物的砂巖變得不穩定，這些不穩定的砂石常常會阻礙持續性的開采；其次，熱刺激法主要為鹽水噴射、蒸汽噴射原位燃燒，這些方式需要額外消耗大量的能量，且回收的天然氣中約50%的能量使用在開采上非常不經濟；再如，抑制劑注射法常常采用甲醇、乙醇類進行注射，還需要將這些醇類與水進行分離十分麻煩，且注射抑制劑可能會對海洋生態系統的環境造成嚴重危害，這種方法基本被認定為不可行的大規模開采天然氣水合物的方法；最終，CO₂替換法，這是基于天然氣水合物的化學電位高于CO₂，從理論上講，CO₂分子具有相對較高的傾向于取代天然氣水合物籠中的甲烷分子；但是過量的水和粘土存在CO₂分子和甲烷的轉化效率，由于煙氣中含有的CO₂較多，適合用于水合物的開采，因此，模擬煙氣開采天然氣水合物研究煙氣在不同溫度、壓力下的工作機理十分必要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種注入煙道氣模擬開采水合物的裝置及方法，能夠為煙道氣開采天然氣水合物提供相應的參數支持。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種注入煙道氣模擬開采水合物的裝置，其創新點在于：包括測試釜、煙道氣容器、數據采集器、恒速恒壓泵、恒溫保持器、手動泵和計算機；

所述測試釜內設置有一活塞將測試釜體劃分為測試區和加壓區，且活塞上連接有一活塞管，且該活塞管穿過加壓區延伸出測試釜；所述活塞管的一端與測試區導通，活塞管的另一端連接在煙道氣容器上；所述活塞管上設置有位移傳感器；所述測試釜的外壁上設置有加熱層，且該加熱層與恒溫保持器相連對測試釜進行加熱并保溫；所述測試釜內設置有溫度傳感器，測試釜的兩端分別設置有壓力傳感器；所述恒速恒壓泵的一端連接在油箱上，另一端連接在測試釜的加壓區，通過油箱內的液壓油對活塞進行加壓驅動，且恒速恒壓泵通過計算機控制驅動；所述手動泵并聯在恒速恒壓泵的輸出端上；

所述數據采集器與位移傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器相連收集測試過程中的數據，所述數據采集器與計算機相連進行數據分析。

一種權利要求1所述的注入煙道氣模擬開采水合物裝置用于開采水合物的方法，其創新點在于：具體開采方法如下：