[實用新型]一種高效泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物開采系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022381641.X
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN215369804U
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉初;孫友宏;陳杭凱;彭賽宇
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/30;E21B43/26;E21B43/295;E21B43/24;E21B43/34;C09K8/66;C09K8/68
• 代理公司: 安徽濰達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34166
• 代理人: 李英姿

一種高效泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物開采系統(tǒng),屬于天然氣水合物開采領(lǐng)域，包括海上浮動平臺、漿液攪拌模塊、反應(yīng)生產(chǎn)模塊和產(chǎn)物收集模塊，本實用新型采用A型和B型兩種漿液對泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物儲層的連通性進行改造，拓寬儲層內(nèi)的氣水滲流通道，增強氣水滲流能力，保障儲層在降壓開采天然氣水合物的過程中維持較好的氣水滲流速率，避免儲層滲流通道內(nèi)冰和二次水合物的生成，解決降壓法的長效性問題，實現(xiàn)對泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物的高效開發(fā)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于天然氣水合物開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高效泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物開采系統(tǒng)。

背景技術(shù)

天然氣水合物是一種在低溫高壓條件下，由甲烷等小分子天然氣體和水富集而形成的籠形結(jié)構(gòu)物質(zhì)。其外觀與冰類似，并且可以燃燒，又名“可燃冰”。相比于其他常規(guī)與非常規(guī)油氣資源，天然氣水合物的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：能量密度大，標準狀態(tài)下，1m³的固態(tài)天然氣水合物可釋放出 164m³的甲烷，其能量密度是天然氣的2-5倍，煤的10倍；分布范圍廣，天然氣水合物廣泛存在于全球各地的陸地凍土區(qū)和海洋沉積物中，全球絕大多數(shù)海洋都能滿足水合物的相平衡條件；資源儲量大，全球天然氣水合物資源總量2.1×10¹⁶m³，其有機碳含量約為已探明化石能源總量的2倍，經(jīng)預(yù)測，我國海域天然氣水合物約為1094億噸油當量，其中南海占80％；埋藏深度淺，天然氣水合物主要埋存于水深大于300、海底面以下0-1500m的海洋沉積物中，鉆取深度較淺；清潔無污染，天然氣水合物分解后釋放的氣體主要為甲烷等輕烴氣體，燃燒產(chǎn)物是水和二氧化碳，不造成環(huán)境污染。因此，天然氣水合物被視為“21世紀最具潛力的新型能源”。

目前，天然氣水合物的開采技術(shù)主要有降壓法、熱激發(fā)法、化學(xué)抑制劑法以及CO₂置換法。降壓法是指通過抽取地下水或氣舉的方式降低井口壓力，使井口附近的孔隙壓力降低，使水合物分解的方法。然而，伴隨著天然氣水合物的分解，地層溫度降低，使孔隙內(nèi)結(jié)冰或形成二次天然氣水合物，堵塞滲透路徑，嚴重影響了產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率，降低綜合開采效率。熱激發(fā)法是指通過升高井口或地層的溫度，使水合物分解的方法。但是，其熱量損失巨大，在加熱儲層的同時也將熱量傳遞給上覆與下伏地層，高額的注熱成本使得其不具有實際意義。化學(xué)抑制劑法是指通過在井口附近注入水合物抑制劑 (甲醇、乙醇、鹽水等),使水合物分解的方法。但是該方法作用效果緩慢，費用高，并且對環(huán)境污染危害較大。CO₂置換法是指通過注入CO₂將水合物中的甲烷置換出來，釋放的熱量可為甲烷水合物分解提供能量，最終促使水合物分解的方法。但是該方法工藝復(fù)雜，實施較難。目前，加拿大、美國、日本和我國相繼開展了近10次天然氣水合物開采工程，其中大都出現(xiàn)了產(chǎn)氣量低、開采范圍小、穩(wěn)產(chǎn)時間短等問題，商業(yè)化開采之路仍然任重而道遠。

綜合來看，對于我國南海廣泛賦存的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物，相比于熱激發(fā)法、化學(xué)抑制劑法以及CO₂置換法而言，降壓法原理及工藝相對簡單，更具有現(xiàn)實意義。若能解決該方法的長效性問題，即能在整個開采過程中，儲層都能維持較好的氣水滲流速率，則該方法可以廣泛用于天然氣水合物的開采工作。針對降壓法，有相關(guān)研究人員提出了多種增強開采效果的方法，但思路均存在一些問題：例如“泡沫注漿法改造海洋泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物儲層的方法”，詳見申請?zhí)?018100545815，采用泡沫注漿，但是忽略了泡沫在實際高壓工況下無法發(fā)泡的情況；又例如“采用含防膨劑壓裂液提高天然氣水合物開采效率的方法”，詳見專利號2009102723926，雖然考慮到添加防膨劑以保證開采過程中儲層具有一定的氣水滲流能力，但在生產(chǎn)方式上卻采用了相對不適合泥質(zhì)粉砂型儲層環(huán)境的壓裂方法，在未成巖的泥質(zhì)粉砂型儲層壓裂無法形成裂縫通道。如能進一步實用新型一種新的設(shè)備與技術(shù)方案來解決這些問題，將能有效提高天然氣水合物的開采效率。

實用新型內(nèi)容

針對上述問題，本實用新型的一個目的在于提供一種高效泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物開采系統(tǒng)，用于解決利用降壓法開采泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物的長效性問題。