[發明專利]一種基于太陽能-煙氣余熱雙熱源熱泵的熱激法天然氣水合物開采裝置及方法

有效

• 申請號: 202010694018.1
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111852406B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 宋永臣;王欣茹;楊明軍;鄭嘉男;趙越超
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/24;E21B43/34;F24S20/40;F25B27/00;F25B27/02;F25B30/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于海洋油氣資源開發技術領域，提供一種基于太陽能?煙氣余熱雙熱源熱泵的熱激法天然氣水合物開采裝置及方法。該裝置包括水合物開采系統、太陽能?煙氣余熱混合熱源集熱系統、海水源熱匯集熱散熱系統和熱泵循環系統，四個系統相互配合，海水源熱匯集熱散熱系統將熱泵循環系統產生的熱量輸送到水合物開采系統，太陽能?煙氣余熱混合熱源集熱系統為熱泵循環系統提供熱源。本發明實現了海洋區域太陽能和煙氣余熱的高效利用，結合熱泵技術，為海洋天然氣水合物的開采提供了一種高效可行的方法。

技術領域

本發明屬于海洋油氣資源開發技術領域，針對目前海洋天然氣水合物熱激法開采所存在的熱源問題，將海上油田燃氣透平發電機的煙氣余熱搭配海上豐富的太陽能，通過熱泵技術提高品位，用于熱激法開采天然氣水合物，提供了一種基于太陽能-煙氣余熱熱泵的熱激法海洋天然氣水合物開采裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物，俗稱可燃冰，是由烴類物質與水在低溫高壓條件下形成的具有籠狀晶體結構的物質，燃燒廢氣中只有CO₂和水，對環境沒有污染。標準狀況下，單位體積的氣體水合物可以儲存164單位體積的甲烷氣體，熱值很高，是一種十分優質的能源，可用于替代煤炭等傳統化石能源。然而，天然氣水合物的商業化開采水平目前尚未達到，亟需可行的開采方法。目前天然氣水合物的開采技術主要包括降壓開采法、熱激法和注入化學劑法。熱激開采法效率高，容易實現，但至今尚未很好的解決熱源能耗高、熱量利用效率較低的問題。

而熱泵是熱能和機械能為補償實現從低溫到高溫輸送熱量的設備，可以將提升能量品味。同時太陽能是可再生能源，取之不盡、清潔無污染。雖然太陽光到達地球表面的輻射總量很大，但能流密度很低，在熱激法開采水合物的系統中，太陽能具有不穩定性，受晝夜變化、天氣、地域差異等因素影響較大，由海上油田燃氣透平發電機煙氣余熱作為補充，可以利用好這些余熱，

發明內容

基于上述背景，本發明將海上油田燃氣透平發電機煙氣余熱和太陽能作為吸收式熱泵的低溫雙熱源，釋放高品位熱量，結合熱激法水平井開采海洋天然氣水合物，提供了一種基于煙氣余熱吸收式熱泵的熱激法海洋天然氣水合物開采裝置及方法。

本發明的技術方案：

一種基于太陽能-煙氣余熱雙熱源熱泵的熱激法天然氣水合物開采裝置，包括水合物開采系統、太陽能-煙氣余熱混合熱源集熱系統、海水源熱匯集熱散熱系統和熱泵循環系統；四個系統相互配合，海水源熱匯集熱散熱系統將熱泵循環系統產生的熱量輸送到水合物開采系統，太陽能-煙氣余熱混合熱源集熱系統為熱泵循環系統提供熱源；

所述的水合物開采系統主要由開采井37、注入井32、高壓泵30、保溫層29、球形噴頭35、氣液分離器23、天然氣儲集罐22、污水儲集罐24、液位警示器25和海水吸入泵26組成；所述的開采井37為L型井，開采井豎直段33出口端連接氣液分離器23，開采井豎直段33穿過海水層31到達天然氣水合物儲層34，開采井水平段36位于天然氣水合物儲層34中；所述的天然氣儲集罐22、氣液分離器23、污水儲集罐24依次連接；所述的保溫層29采用真空絕熱；所述的注入井32入口連接高壓泵30，其出口端位于天然氣水合物儲層34，所述的高壓泵30位于保溫層29中，注入井32下端設有球形噴頭35；所述的液位警示器25將實時液位反饋給海水吸入泵26；