[發明專利]一種基于熱管技術的天然氣水合物開采方法及裝置

在審

• 申請號: 202110851988.2
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113586014A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 郎雪梅;陳建標;樊栓獅;王燕鴻;李剛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/24;E21B43/34;E21B43/30;B01J19/00;C10L3/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種基于熱管技術的天然氣水合物開采方法，其特征在于，包括步驟：

初期采用降壓方式進行開采，所述天然氣水合物儲層(8)內的水合物降壓分解產生天然氣，攜帶有液體組分的天然氣流動至采出井水平段(13)，接著經采出井豎直段(12)、采出井井口(14)輸送至氣液分離器(15)，從而獲得所需產品甲烷氣；

當天然氣水合物儲層(8)壓力降至儲層溫度所對應水合物相平衡壓力的15％以下時，啟動太陽能熱化學儲能系統進行供熱，即通過所述的太陽能熱分解反應器(1)吸收太陽能使熱化學儲能工作介質受熱分解，獲得的產物與回流的介質在太陽能熱交換器(2)中進行熱量交換，然后經分離儲存器(3)、注入井井口(5)和注入井豎直段(6)，輸送至注入井水平段(10)中的熱化學放熱反應器(11)中進行化學反應，放出熱量促使水合物分解；

太陽能熱化學儲能工作介質在所述的熱化學放熱反應器(11)中發生化學反應并放出熱量后，反應產物經采出井豎直段(12)、采出井井口(14)輸送至干燥凈化器(17)，凈化處理后依次由分離儲存器(3)、太陽能熱交換器(2)回流至太陽能熱分解反應器(1)，完成循環；

天然氣水合物儲層(8)內的水合物受熱分解產生天然氣，攜帶有液體組分的天然氣流動至采出井水平段(13)，經采出井豎直段(12)、采出井井口(14)輸送至氣液分離器(15)，從而獲得所需產品甲烷；

天然氣水合物開采裝置，包括：海洋天然氣水合物開采系統、太陽能熱化學儲能系統和氣液分離器(15)；

海洋天然氣水合物開采系統，包括延伸至天然氣水合物儲層(8)的注入井和采出井，所述注入井包括注入井豎直段(6)和位于天然氣水合物儲層中的注入井水平段(10)，所述注入井豎直段(6)和注入井水平段(10)連接；所述采出井包括采出井豎直段(12)和位于天然氣水合物儲層中的采出井水平段(13)，所述采出井豎直段(12)與采出井水平段(13)或注入井水平段(10)連接；

太陽能熱化學儲能系統，包括設置在海上浮動平臺(16)上的太陽能熱分解反應器(1)、太陽能熱交換器(2)、分離儲存器(3)和熱化學放熱反應器(11)，用于向天然氣水合物儲層(8)提供開采所需的熱量；所述太陽能熱分解反應器(1)與太陽能熱交換器(2)、分離儲存器(3)順次連接；所述分離儲存器(3)的下端出口與太陽能熱交換器(2)連接；所述分離儲存器(3)與注入井井口(5)連接；所述熱化學放熱反應器(11)設置在注入井水平段(10)中。

2.根據權利要求1所述基于熱管技術的天然氣水合物開采方法，其特征在于，所述的熱化學放熱反應器中發生化學反應時的溫度為300～800℃。

3.根據權利要求1所述基于熱管技術的天然氣水合物開采方法，其特征在于，所述的采出井水平段(13)設置有氣液收集套管，用于收集分解產生的甲烷氣。

4.根據權利要求1所述基于熱管技術的天然氣水合物開采方法，其特征在于，所述的太陽能熱化學儲能系統中的工作介質是氨、金屬氫化物、金屬氧化物、水合鹽或氫氧化物。

5.根據權利要求1所述基于熱管技術的天然氣水合物開采方法，其特征在于，所述的氣液分離器(15)布置在海上浮動平臺(16)上，包括進料口(18)、出氣端(19)及出液端(20)。

6.根據權利要求1所述基于熱管技術的天然氣水合物開采方法，其特征在于，所述的熱化學放熱反應器(11)布置在注入井水平段(10)，包括催化劑體系(21)、電加熱裝置(22)、溫度監控裝置(23)及強化傳熱裝置(24)，其中催化體系(21)位于水平井段內部，電加熱裝置設置(22)在水平井段上，強化傳熱裝置(24)由水平境內向外輻射延伸至地層中，溫度監測裝置(23)設置在催化體系和強化傳熱裝置上。

7.根據權利要求1所述基于熱管技術的天然氣水合物開采方法，其特征在于，所述采出井水平段(13)位于開采井水平段(10)上方且靠近上覆蓋層(7)。

8.根據權利要求7所述基于熱管技術的天然氣水合物開采方法，其特征在于，所述上覆蓋層(7)為非滲透地層。