CN101555784B - 一种洁净的天然气开采方法 - Google Patents
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Abstract
一种洁净的天然气开采方法,包括如下步骤:1)添加抑冰剂;2)流体分离;3)送入敞口容器;4)加碱再生;5)分离废渣;6)送入另外的敞口容器;7)通风去水分;8)分离净化;9)抑冰剂液体再循环。本发明的有益效果如下:本发明克服了现有天然气开采方法的不足,能够有效开采天然气,有效解决天然气水合物或冰影响天然气开采的问题,有效解决天然气开采的环境污染和耗能问题,有效消除天然气开采的安全隐患,大幅降低天然气开采的固定投资、开采成本、能耗、自耗气量、管理工作量等,实施容易,安全可靠,应用广泛,推广容易,经济效益和环保效益、安全效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气开采方法,尤其是涉及一种洁净的天然气开采方法。
背景技术
目前,国内天然气开采方法有天然压力含醇开采法、天然压力水合物抑制剂开采法、天然压力加热开采法、天然压力开采法、天然压力增压开采法、地面节流含醇开采法、地面节流水合物抑制剂开采法、地面节流加热开采法、地面节流开采法、地面节流地面增压开采法、地下节流含醇开采法、地下节流水合物抑制剂开采法、地下节流加热开采法、地下节流开采法、地下节流地面增压开采法、排水开采法、抽气开采法、抽水开采法、上述各种方法均有不同的缺陷。
天然压力含醇开采法:是在地下地层压力较高时,利用天然压力和醇类物质开采天然气。该方法的缺陷在于:因天然气从地下开采出来时不可避免的同时开采出某种形态的水,这些水在与天然气一起混合流动过程中,极易在较高的压力条件下形成天然气水合物(俗称可燃冰),或在天然气温度低于冰点时极易结冰,堵塞井筒、管线、设备等,严重影响天然气开采或储运,甚至使天然气开采或储运无法正常进行。为此需要在地下井筒或地面、采气或集输时往天然气流中投加甲醇等醇类物质作为天然气水合物抑制剂或抑冰剂,以抑制天然气水合物或冰的形成和危害。由于醇类物质中除甲醇外其他醇类价格均较高,会导致天然气开采成本较高,因此国内天然气开采一般都是使用甲醇,或在采气、集输大部分工序使用甲醇。使用甲醇时,一少部分甲醇与天然气混合,在天然气使用过程中部分被燃烧、部分最终进入大气环境或地面环境中污染环境;还有一大部分的甲醇进入了从天然气流中分离出的污水内,形成有毒污水;虽然这些有毒污水能够用现有方法进行处理,回收其中的绝大部分甲醇,但仍剩余部分甲醇无法利用现有方法100%完全回收,或回收成本太高而放弃回收;回收甲醇后的有毒污水虽然仍然含有少部分甲醇,但因其已经没有利用价值,对天然气开采也没有利用价值,最终排入地面环境中或注入地下,严重污染地面环境或地下环境;回收甲醇需要较高的回收成本.消耗大量能源,将回收甲醇后的有毒污水注入地下也需要消耗大量电能。因此,该方法在国内已经限制使用。
天然压力水合物抑制剂开采法:是在地下地层压力较高时,利用天然压力和水合物抑制剂开采天然气。该方法的缺陷在于:为了解决天然气开采中天然气水合物堵塞井筒、管线、设备等难题,需要投加水合物抑制剂代替甲醇等醇类物质抑制天然气水合物的形成和危害;由于现有商品水合物抑制剂存在不同缺陷,或者会增加天然气开采成本,或者有毒性,或者无法回收,或者有其他的副作用,或者在冬季环境中不能有效解决天然气水合物问题和结冰问题,或者在天然气流本身温度较低时不能有效解决天然气水合物问题和结冰问题,或者在天然气流本身压力较高时不能有效解决天然气水合物问题等等,因而不能满足天然气开采正常进行的实际需要。因此,该方法目前在国内没有大规模应用。
天然压力加热开采法:是在地下地层压力较高时,利用天然压力和加热的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:为了解决天然气开采中天然气水合物或冰堵塞井筒、管线、设备等难题,要用加热的方法(如加热炉加热的方法)提高天然气流的温度,防止天然气水合物、冰形成或降低天然气水合物、冰的危害;加热需要消耗大量能源,会导致天然气开采能耗增加、成本增加、固定投资增加、工艺复杂化、管理工作量增加等弊端;而且加热的方法在地面容易实施,在井筒内部实施非常困难,很难解决天然气水合物堵塞井筒的问题。因此,该方法目前国内虽然已经大规模使用,但一直在寻求替代方法。
天然压力开采法:是在地下地层压力较低但能满足天然气集输要求时,利用天然压力和大地热量开采天然气。该方法的缺陷在于:在地面环境温度较低时(如冬季),天然气流温度会因集输管线、设备的散热而大幅下降,在较低温度条件下极易形成天然气水合物,或结冰。因此,该方法并没有有效解决天然气水合物、冰严重影响天然气开采的问题,目前在国内无法大规模应用。
天然压力增压开采法:是在地下地层压力很低,不能满足天然气集输要求时,利用天然压力和大地热量将天然气升至井口或地面,再在地面增压集输的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:在环境温度较低时(如冬季),增压后的天然气流温度会因集输管线、设备的散热而大幅下降,在较低的温度和增压后的压力条件下极易形成天然气水合物,或结冰。因此,该方法并没有有效解决天然气水合物、冰严重影响天然气开采的问题,目前在国内无法大规模应用。
地面节流含醇开采法:是在地下地层压力较高时,利用地面集输节流降压和醇类物质开采天然气。该方法的缺陷在于:由于地下井筒内的天然气流压力较高,如果天然气流的温度较低,极易形成天然气水合物堵塞井筒,严重影响天然气正常采气;如果地下井筒内的天然气流温度较高不会形成天然气水合物,则在升至地面后由于在地面集输的节流降压,会大幅降低天然气流的温度,极易形成天然气水合物或冰堵塞地面集输管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输,为此必须在天然气节流降压前向天然气流中投加甲醇或其他醇类物质,以抑制天然气水合物或冰的形成和危害。因此,该方法存在与“天然压力含醇开采法”类似的缺陷。
地面节流水合物抑制剂开采法:是在地下地层压力较高时,利用地面集输节流降压和水合物抑制剂开采天然气。该方法的缺陷在于:由于地下井筒内的天然气流压力较高,如果天然气流的温度较低,极易形成天然气水合物堵塞井筒,严重影响天然气正常采气;如果地下井筒内的天然气流温度较高不会形成天然气水合物,则在升至地面后由于在地面集输的节流降压,会大幅降低天然气流的温度,极易形成天然气水合物或冰堵塞地面集输管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输,为此必须在天然气节流降压前向天然气流中投加水合物抑制剂。因此,该方法存在与“天然压力水合物抑制剂开采法”类似的缺陷。
地面节流加热开采法:是在地下地层压力较高时,利用地面集输节流降压和加热的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:由于地下井筒内的天然气流压力较高,如果天然气流的温度较低,极易形成天然气水合物堵塞井筒,严重影响天然气正常采气;如果地下井筒内的天然气流温度较高不会形成天然气水合物,则在升至地面后由于在地面集输的节流降压,会大幅降低天然气流的温度,极易形成天然气水合物或冰堵塞地面集输管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输,为此必须在天然气节流降压前用加热的方法提高天然气流的温度,防止天然气水合物、冰形成或降低天然气水合物、冰的危害。因此,该方法存在与“天然压力加热开采法”类似的缺陷。
地面节流开采法:是在地下地层压力较高、天然气流井口温度较高时,利用地面集输节流降压的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:由于地面节流会导致天然气流温度降低,在地面环境温度较低时(如冬季),天然气流温度会因集输管线、设备的散热而进一步下降,在较低温度条件下极易形成天然气水合物或冰。因此,该方法存在与“天然压力开采法”类似的缺陷。
地面节流地面增压开采法:是在地下地层压力较高、天然气流井口温度较高时,在地面天然气集输系统的不同位置,采取先在前面节流降压脱除天然气流中的水分,然后再在后面增压集输或储运的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:由于地面节流会导致天然气流温度降低,在地面环境温度较低时(如冬季),增压前后的天然气流温度都会因集输管线、设备的散热而进一步下降,在较低温度条件下极易形成天然气水合物或冰。因此,该方法存在与“天然压力开采法”和“天然压力增压开采法”类似的缺陷。
地下节流含醇开采法:是在地下地层压力、温度较高时,利用井筒内部节流降压和醇类物质开采天然气。该方法的缺陷在于:由于天然气流在地下井筒存在节流降压过程,会大幅降低天然气流的温度,如果天然气流在地下井筒节流降压过程和流动过程中不能及时通过井筒从地层吸收足够热量,极易形成天然气水合物或冰堵塞井筒,严重影响天然气正常采气;而当天然气流升至地面后,如果天然气流的温度不高,或地面环境温度较低(如冬季),或天然气管线、设备、阀门局部散热较快,或天然气流在阀门等处存在节流现象,极易形成天然气水合物或冰堵塞地面管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输,为此必须在井筒或地面向天然气流中投加甲醇等醇类物质。因此,该方法存在与“天然压力含醇开采法”类似的缺陷。此外,使用该方法时,需要将特定的节流设备或器件放置在井筒下部,给天然气采气调整和管理带来了新的难题和工作量,且给气井井筒作业、检修等等工作造成巨大困难,导致天然气开采成本上升。
地下节流水合物抑制剂开采法:是在地下地层压力、温度较高时,利用井筒内部节流降压和水合物抑制剂开采天然气。该方法的缺陷在于:由于天然气流在地下井筒存在节流降压过程,会大幅降低天然气流的温度,如果天然气流在地下井筒节流降压过程和流动过程中不能及时通过井筒从地层吸收足够热量,极易形成天然气水合物或冰堵塞井筒,严重影响天然气正常采气;而当天然气流升至地面后,如果天然气流的温度不高,或地面环境温度较低(如冬季),或天然气管线、设备、阀门局部散热较快,或天然气流在阀门等处存在节流现象,极易形成天然气水合物或冰堵塞地面管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输,为此必须在井筒或地面向天然气流中投加水合物抑制剂。因此,该方法存在与“天然压力水合物抑制剂开采法”类似的缺陷。此外,使用该方法时,需要将特定的节流设备或器件放置在井筒下部,给天然气采气调整和管理带来了新的难题和工作量,且给气井井筒作业、检修等等工作造成巨大困难,导致天然气开采成本上升。
地下节流加热开采法:是在地下地层压力、温度较高时,利用井筒内部节流降压和加热的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:由于天然气流在地下井筒存在节流降压过程,会大幅降低天然气流的温度,如果天然气流在地下井筒节流降压过程和流动过程中不能及时通过井筒从地层吸收足够热量,极易形成天然气水合物或冰堵塞井筒,严重影响天然气正常采气;而当天然气流升至地面后,如果天然气流的温度不高,或地面环境温度较低(如冬季),或天然气管线、设备、阀门局部散热较快,或天然气流在阀门等处存在节流现象,极易形成天然气水合物或冰堵塞地面管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输,为此必须用加热的方法提高天然气流的温度。因此,该方法存在与“天然压力加热开采法”类似的缺陷。此外,使用该方法时,需要将特定的节流设备或器件放置在井筒下部,给天然气采气调整和管理带来了新的难题和工作量,且给气井井筒作业、检修等等工作造成巨大困难,导致天然气开采成本上升。
地下节流开采法:是在地下地层压力、温度较高时,利用井筒内部节流的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:由于天然气流在地下井筒存在节流降压过程,会大幅降低天然气流的温度,如果天然气流在地下井筒节流降压过程和流动过程中不能及时通过井筒从地层吸收足够热量,极易形成天然气水合物或冰堵塞井筒,严重影响天然气正常采气;而当天然气流升至地面后,如果天然气流的温度不高,在地面环境温度较低时(如冬季),天然气流温度会因集输管线、设备的散热而进一步下降,在较低温度条件下极易形成天然气水合物或冰堵塞地面管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输。因此,该方法存在与“天然压力开采法”类似的缺陷。此外,使用该方法时,需要将特定的节流设备或器件放置在井筒下部,给天然气采气调整和管理带来了新的难题和工作量,且给气井井筒作业、检修等等工作造成巨大困难,导致天然气开采成本上升。
地下节流地面增压开采法:是在地下地层压力、温度较高时,利用井筒内部节流然后再在地面增加天然气集输或储运压力的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:虽然在地下井筒用节流降压的方法可将天然气压力降低至天然气水合物形成压力之下,避免井筒内形成天然气水合物,但由于该节流降压过程会大幅降低天然气流温度,如果天然气流不能及时通过井筒从地下吸收足够的热量,就会导致天然气流温度低于水的冰点,极易形成冰堵塞井筒,严重影响天然气正常采气;而当天然气流升至地面后,如果天然气流的温度低于冰点,或地面环境温度低于冰点,或天然气管线、设备、阀门等金属壁温度低于冰点,就极易形成冰堵塞地面管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输;由于天然气流升至地面后的压力很低,不能满足天然气集输和储运要求,必须用压缩机等设备设施再给天然气流增加压力,这一方面会为此消耗大量能源,另一方面会使天然气流压力重新高于天然气水合物形成压力,极易形成天然气水合物堵塞地面管线、阀门、设备等,严重影响天然气正常集输或储运。因此,该方法并没有有效解决天然气水合物影响天然气集输或储运的问题。此外,热力学计算可以证明大地和井筒的热阻很大,当天然气产量或流量较高时,大地和井筒很难及时提供、传导足够的热量使天然气流的温度恢复到冰点以上,因此该方法很难在产气量较高的气井应用。此外,需要将特定的节流设备或器件放置在井筒下部,给天然气采气调整和管理带来了新的难题和工作量,且给气井井筒作业、检修等等工作造成巨大困难,导致天然气开采成本上升。因此,该方法目前仅仅在国内低产气井进行试验,没有大规模推广应用,更没有在高产气井进行试验。
抽气开采法:是在地下地层压力较低、出水较少时,利用抽气机、压缩机等机械抽取天然气的方法开采天然气,该方法的缺陷在于:如果天然气升至地面后不增压,难以满足天然气集输和储运要求,而天然气增压后,在环境温度较低时(如冬季),增压后的天然气流温度会因集输管线、设备的散热而大幅下降,在较低的温度和增压后的压力条件下极易形成天然气水合物或冰。因此,该方法存在与“天然压力增压开采法”类似的缺陷。
抽水开采法:是在地下地层压力较低、出水较多时,利用抽油机、泵等机械从油管抽水,利用套管采气或抽气的方法开采天然气。该方法的缺陷在于:如果天然气升至地面后压力较低,需要增压才能满足天然气集输和储运要求,在环境温度较低时(如冬季),该方法存在与“天然压力增压开采法”类似的缺陷;如果天然气升至地面后压力较高,在环境温度较低时(如冬季),该方法存在与“天然压力开采法”类似的缺陷。
中国专利ZL02820253.8公开了“从水合物中回收烃的方法”,能够有效解决天然气水合物或冰影响天然气开采正常进行的问题。该发明公开的方法可以用于从该发明所述的海床沉积物和多年冻土区的“地下水合物体系”回收烃。该发明的工艺步骤总结如下:按照该发明公开的方法,从该发明所述的“地下水合物体系”回收烃,需要用该发明所述的“水溶液”与“水合物体系”接触才能将烃从“水合物体系”释放出来,而在该接触过程中,因为“水溶液”与水是互溶的,因此当烃从“水合物体系”释放出来时,“水合物体系”中的大量水分必然与“水溶液”混合互溶,并继续吸收“烃/水蒸气混合物”中的“水蒸气”,形成“稀水溶液”,再按照该发明公开的方法,通过“加热”来“脱除”该“稀水溶液”吸收的水分,实现“水溶液”再生和“水溶液”再循环的发明步骤,进而实现其发明目的。但该专利存在如下的缺陷:
1)根据该发明公开的方法、数据和其他国内公开的数据计算表明,天然气在天然气水合物中的重量含量、或气态烃在“水合物体系”中的重量含量约为10%-13%,其余基本是水,用该发明公开的方法回收1立方米气态烃,“水溶液”会吸收约6.9kg水分变成“稀水溶液”;按照该发明专利公开的方法和国内文献公开的废热回收利用方法等技术资料、数据进行的热力计算表明,加热蒸发1吨常温水需要热能580000千卡/吨或2420000kJ/吨,按照目前国内技术水平所能达到的正常热效率计算需要约0.11吨标准煤,或约87标准立方米气态烃,按照目前国内大型工业装置技术水平所能达到的净热能重复利用率50%计算需要约0.055吨标准煤,或约43.5标准立方米气态烃;进一步计算表明,即使不考虑“水溶液”本身循环加热的耗能,用该发明公开的方法回收1立方米气态烃,需要耗能约0.36kg标准煤“加热”“稀水溶液”,才能“脱除”“稀水溶液”吸收的约6.9kg水分,才能实现“水溶液”再生和“水溶液”再循环的发明步骤,才能进而实现其发明目的;换言之,用该发明公开的方法回收1立方米气态烃,需要用“加热”的方法“脱除”约6.9kg来自“地下水合物体系”的水分,为此需要耗能约0.36kg标准煤,即其回收气态烃的能耗指标约0.36kg/m3标准煤,同时排放二氧化碳约1.32kg,即其回收气态烃的二氧化碳排放指标约1.32kg/m3;或为了用“加热”的方法“脱除”约6.9kg水,需要耗能约0.29立方米气态烃或天然气,即其回收气态烃的能耗或自耗指标约0.29m3/m3,同时排放二氧化碳约0.57kg,即其回收气态烃的二氧化碳排放指标约0.57kg/m3;如果每年从该发明所述的“地下水合物体系”回收气态烃的规模达到国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田)300亿/年标准立方米的开采规模(为了下面的发明内容举例计算方便特参照该气田,目前国内只有该气田达到了该规模),每年需要用“加热”的方法蒸发约2亿吨水,如果用该发明公开的“锅炉”(该发明说明书第6页第29行)加热方法,需要蒸发量4吨/小时的大型锅炉约6000台全年连续不停的工作,每年需要消耗约1100万吨/年标准煤并排放二氧化碳约4000万吨/年,或者消耗天然气约87亿/年标准立方米方并排放二氧化碳约2300万吨/年;如果按照该发明公开的方法使用其回收的气态烃“加热”蒸发“脱除”“稀水溶液”的水分,所浪费或自耗的气态烃占其回收气态烃总量的约29%,是国内现有天然气开采方法自耗或浪费量的近百倍,相应的二氧化碳排放量也是国内现有天然气开采方法的近百倍。因此,该发明严重浪费资源,二氧化碳排放量巨大,能源消耗巨大,是一种不经济、不洁净、高能耗的发明,用于其所述的海床沉积物和多年冻土区的“地下水合物体系”没有推广应用价值,用于国内天然气开采更没有经济价值。
2)“地下水合物体系”中的水属于地下水,在其形成“水合物体系”前和以“水合物体系”自然存在时不可能是纯净的水分子,而是一种成分复杂,含有大量钙、镁等成垢离子和钠等非成垢离子的高矿化度深层地层水,“水溶液”与其混合形成的“稀水溶液”必然含有大量钙、镁等成垢离子和钠等非成垢离子;在用该发明回收烃时,“水溶液”、“稀水溶液”会与地层接触,溶解地层中的钙、镁等成垢离子和钠等非成垢离子;“在释放的天然气中一般存在二氧化碳,二氧化碳溶解在所述的水溶液中,降低了溶液的PH”(该发明说明书第4页第12-13行),说明二氧化碳溶于所述的“水溶液”生成了碳酸,会电离出碳酸根离子、碳酸氢根离子;因此“稀水溶液”用该发明的方法“加热”脱除水分(即浓缩)、换热时不仅极易结垢,其所含的各种水溶性离子也必然会在“稀水溶液”浓缩后因过饱和而结晶或沉淀,不仅会产生加热、换热工艺设备的防垢、除垢、垢下腐蚀、安全等难题以及结垢严重降低加热效率和换热效率的问题,更重要的是会在加热设备内产生大量的沉淀或结晶固形物。如果不采取有效的解决方法会严重影响“加热”、换热过程的正常进行,严重时会产生重大的安全、设备事故,甚至导致“加热”、换热过程无法进行。国内天然气田和其它公开的资料、数据表明,来自气田气层的地下水总矿化度高达40000-300000mg/L,其中钠型地下水的钙镁等成垢离子含量高达1000mg/L以上,钙型地下水的钙镁等成垢离子含量高达10000mg/L以上;按照“地下水合物体系”地下水总矿化度100000mg/L、钙镁等成垢离子含量1000mg/L计算,用该发明公开的方法回收1立方米气态烃,需要用“加热”的方法“脱除”约6.9kg高矿化度水分而不是纯净水分,为此需要解决“加热”、换热工艺设备内0.0069kg钙镁等成垢离子的防垢、除垢、垢下腐蚀、安全等难题以及结垢严重降低加热效率和换热效率的问题,需要清除“稀水溶液”在“加热”设备工艺内浓缩后因过饱和而结晶或沉淀的固形物0.69kg;如果每年从该发明所述的“地下水合物体系”回收气态烃的规模达到国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田;为了下面的发明内容举例计算方便特参照该气田,目前国内只有该气田达到了该规模。)300亿/年标准立方米的开采规模,每年需要用“加热”的方法蒸发约2亿吨水,每年需要在“加热”、换热工艺设备中进行0.0138亿吨钙镁等成垢离子的防垢工作;如果用该发明公开的“锅炉”加热方法,每年需要清除约6000台大型锅炉内的约1.38亿吨固形物,平均每台锅炉每年要清除固形物约23000吨,平均每台锅炉每天要清除固形物约63吨,平均每台锅炉每小时要清除固形物约2.625吨,所需要清除的固形物相当于其蒸发量的约66%;在“加热”、换热工艺设备内进行如此巨大的防垢工作需要巨大的费用;从“加热”工艺设备内清除如此巨量的固形物的工作量不仅极其巨大,而且极大缩短了锅炉的有效“加热”能力,导致锅炉不可能正常加热蒸发或工作;然而,该发明却没有就此提出相应的解决方案或方法,而且国内外目前也没有相应的技术方法或解决方案有效解决该问题。因此,该发明公开的用“加热”的方法来脱除“稀水溶液”的方法理论上虽然是可行的,但却无法实际实施,从而导致该发明无法用于国内天然气开采。
3)如果用该发明的“加热”方法蒸发“脱除”“稀水溶液”中的水,需要投入巨额资金建造庞大复杂的加热工艺、设备、设施,需要投入巨额资金用现有有效方法解决加热“稀水溶液”过程的防垢、除垢、防腐蚀、设备检修、安全等等复杂问题,需要消耗大量的电能;如果用该发明的方法回收利用“加热”“稀水溶液”时的热能,同样需要投入巨额资金建造复杂庞大的换热工艺、设施、设备;同样需要投入巨额资金用现有有效方法解决“稀水溶液”在换热、发电或热能回收利用等工艺、设施、设备中的防垢、除垢、防腐蚀、设备检修、安全等等复杂问题,同样需要消耗大量的电能;按照“水溶液”被稀释一倍后成为“稀水溶液”计算,如果每年从该发明所述的“地下水合物体系”回收气态烃的规模达到国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田)300亿/年标准立方米的开采规模,每年需要蒸发约2亿吨水,为此需要解决每年约4亿吨“稀水溶液”的加热、换热、发电或热能回收利用问题,以及由此产生的耗电、防垢、除垢、防腐蚀、设备检修、安全等等复杂问题。因此,该发明公开的方法固定投资巨大、耗电量巨大、安全隐患巨大、工作量巨大、运行成本巨大,所需要的工艺极其复杂,很难在其所述的海床沉积物和多年冻土区的“地下水合物体系”实施应用,更难应用于国内天然气开采。
4)该发明公开的方法中允许使用“一元醇”降低其所述“水溶液”、“稀水溶液”的腐蚀性,而公开文献表明一元醇中包含甲醇,因此该发明公开的方法存在与上述天然气含醇开采法相似的弊端。参见其说明书第4/7页第15-16行。
5)国内外公开的天然气气田数据表明,天然气中一般存在硫化氢,也会溶于“水溶液”并电离,会与铁离子等非碱金属离子形成不溶于水的硫化物;但该发明公开的文献没有解决进入“稀水溶液”的硫化物等废物质问题,没有解决“加热”工艺设备产生的巨量固形物无害化问题,没有解决“稀水溶液”浓缩再生为“水溶液”过程和“加热”、换热时的防垢、除垢、防腐蚀等问题,没有解决“再生的水溶液”中的金属离子、矿物质离子不断富集问题,没有解决“再生的水溶液”在“再循环”前与“再生”过程中产生的各种水不溶物、硫化物、过饱和结晶与沉淀物问题,也没有解决“再生的水溶液”在“再循环”前的净化问题;不仅严重影响“水溶液”的再循环使用,而且若将这些废物质排入环境中,将严重污染环境;让这些废物质随“再生的水溶液”“再循环”进入井筒、管线中,会加剧井筒、管线结垢,甚至堵死井筒、管线。因此,该发明直接实施困难,很难直接实施应用于国内天然气开采。
6)陆上非“多年冻土区”地下的天然气(即本发明所称的天然气)在地下地层中的原始自然状态不是天然气水合物状态,没有与水形成天然气水合物,不存在“水合物体系”,不需要该发明中公开的方法就能将烃或天然气从地下地层中释放出来,用该发明公开的方法开采陆上非“多年冻土区”的天然气(即本发明所称的天然气)将导致天然气开采方法和工艺、设备、设施等的复杂化,不如上述国内天然气开采方法经济实用。因此,该发明公开的方法很难直接用于国内天然气开采,目前国内天然气开采还没有应用该发明中的方法。
7)天然气开采时向地下井筒或地面管线内的天然气流中加入该发明所述的“水溶液”是为了防止地下井筒或地面管线内生成天然气水合物或冰影响天然气开采的正常采气和集输,不是利用该“水溶液”本身的温度来防止地下井筒或地面管线内生成天然气水合物或冰,对该“水溶液”在实际使用时的温度没有任何要求,即使“水溶液”的温度在零摄氏度以下也不影响其防止地下井筒或地面管线内生成天然气水合物或冰的性能;温度较高或很高的“水溶液”向井筒或管线内加入时,无论采用何种加入方式,不采取保温措施,“水溶液”的温度都会降低,而如果采取保温措施不仅没有实际价值,还需要付出较高的保温代价;由于用“加热”的方法将“稀水溶液”蒸发浓缩后的“水溶液”含有大量热能;按照目前国内技术水平所能达到的总热能回收重复利用率50%计算,利用热能回收技术回收热能后的“水溶液”温度仍然较高,仍含有大量热能无法有效利用,造成大量能源白白浪费。因此,该发明用于“地下水合物体系”时的一大优点成为用于天然气开采时的耗能缺点,因而进一步限制了其直接用于国内天然气开采的可行性。
8)如果用该发明“优选在所述水溶液再循环前向其中混入碱(如氢氧化钾或氢氧化钠或碳酸钾),使其PH大约升高到8-11”(说明书第4/7页第14-15行)的方法解决该发明所述的“二氧化碳溶解在所述的水溶液中,降低了溶液的PH,从而增加了其腐蚀性”(说明书第4/7页第12-13行)的问题,由于用该发明形成的“再生的水溶液”中含大量的钙镁铁等离子,在碱性条件下会形成大量不溶于水的物质(如生成氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钙等),使“再生的水溶液”成为一种含有大量悬浮物、絮状物的混浊液体,在“再循环”时会在加药系统、井筒、管线沉积、结垢,甚至很快堵死加药系统、井筒、管线,严重影响天然气开采正常进行。
9)该发明所述的“冰溶液”“含有10-75wt%的碱金属的甲酸盐或乙酸盐”(说明书第3/7页第6-7行),即该发明所述“水溶液”的主要成份或有效物质是碱金属的甲酸盐或乙酸盐,都是溶解度很高的盐;公开资料表明,各种碱金属甲酸盐或乙酸盐0-20℃的最大饱和浓度范围为26.6-91wt%,而甲酸钙或乙酸钙0-20℃的最大饱和浓度范围为14-25.8wt%,因此,碱金属的甲酸盐或乙酸盐溶液遇到钙离子,会自发反应形成溶解度更低的甲酸钙或乙酸钙,如果所形成的甲酸钙或乙酸钙浓度大于其饱和浓度,就会沉淀并析出甲酸钙或乙酸钙;理论计算表明,与甲酸钙或乙酸钙0-20℃的最大饱和浓度范围14-25.8wt%对应的碱金属甲酸盐或乙酸盐0-20℃的最大饱和浓度范围为14.6-57%;换言之,理论计算表明,在0-20℃时,若碱金属甲酸盐或乙酸盐超过57%,就会形成甲酸钙或乙酸钙的过饱和溶液,沉淀并析出甲酸钙或乙酸钙;按照该发明公开的方法,“水溶液”是不断循环使用的,其再生过程仅仅是通过“加热”来“脱除”“水溶液”吸收的水分,因此该发明所述“水溶液”的循环过程是一个钙镁离子不断浓缩富集的过程;由于气田地层(气层)水含钙镁离子为1000-10000mg/L(国内公开的气田资料),“水溶液”在循环一定次数后所浓缩富集的钙镁离子浓度必然达到沉淀并析出甲酸钙的饱和浓度;因此,按照该发明的方法使用其所述的含有57-75wt%的碱金属的甲酸盐或乙酸盐“水溶液”时必然有甲酸钙或乙酸钙沉淀析出,会因此带走大量的甲酸根离子,从而改变了该发明所述“水溶液”的组成和性质;因此,按照该发明公开的方法,“水溶液”在循环使用一定次数后就无法实现“水溶液”再生和“水溶液”再循环的发明步骤;如果地层(气层)水是氯化钙型水,钙镁离子含量足够高(如钙镁离子含量10000mg/L),因“稀水溶液”的钙镁离子含量最少与地层(气层)水相当,“稀水溶液”在“加热”脱除水分后所含有的钙镁离子浓度会浓缩到几万-几十万mg/L,用室内试验可以证明无论常温下还是高温沸腾状态,如此高的钙镁离子浓度与该发明所述含有57-75wt%的碱金属的甲酸盐或乙酸盐“水溶液”混合必然沉淀并析出甲酸钙或乙酸钙,导致甲酸根离子脱离“水溶液”,因此在氯化钙型地层(气层)水条件下使用“水溶液”,按照该发明所述的方法无法完整实现“水溶液”再生和“水溶液”再循环的发明步骤;如果再生的“水溶液”成为以甲酸钙为主的水溶液并再循环使用,会将大量钙离子携带进井筒、管线内,加重井筒、管线结垢,甚至堵死井筒、管线,严重影响天然气开采正常进行;如果“水溶液”所用的甲酸盐或乙酸盐是甲酸锂或乙酸锂,会与天然气流中的二氧化碳或地层(气层)水中的碳酸根生成难溶的碳酸锂沉淀,不仅会堵死井筒、管线,而且根本无法实现“水溶液”再生和“水溶液”再循环的发明步骤;如果“水溶液”所用的碱金属是放射性元素钫,会导致严重的环境污染。因此,该发明公开的方法无论在室内试验还是在现场实施都不可能完成其发明步骤,不能实现其发明目的,因而不能用于国内天然气开采。
综上所述,现有技术中还没有有效的洁净天然气开采方法。
发明内容
本发明中“天然气”的主要特征在于:是天然蕴藏于地下地层中的烃类和非烃类气体的混合物;主要成分为甲烷;在地下地层中不能自然形成天然气水合物,在地下地层原始状态中不以天然气水合物的形态自然存在。
本发明中的“天然气”特指我国俗称的天然气田气井所产的天然气、油田气井所产的天然气,以及煤层气、煤成气,不包括油田油井、水井所产的伴生气。
本发明中的“烃”特指中国专利ZL02820253.8公开的烃,根据该发明描述,“烃”包括常温常压下呈气态的气态烃和常温常压下呈液态的液态烃;常温常压下呈气态的气态烃本发明简称为“气态烃”。
本发明中的“天然气开采”、“开采天然气”是指天然气从已经具备正常生产(产气)条件的气井下的地层(气藏气层)至天然气离开油气田前、或进入长输管线前的整个天然气生产工艺或生产过程,不包括勘探、钻井、完井、地层改造等等气井具备正常生产(产气)条件前的建造过程;按照国内石油天然气行业约定成俗的划分方法,本发明中的“天然气开采”可进一步划分为“天然气采气”和“天然气集输”两部分。
本发明中的“天然气采气”是指天然气从已经具备生产(产气)条件的气井下的地层(气藏气层)至地面井口的生产工艺或生产过程,本发明简称为“采气”。
本发明中的“天然气集输”是指天然气从气井井口至天然气离开油气田前、或进入长输管线前的生产工艺或生产过程,本发明简称为“集输”。
本发明中的“天然气储运”是指天然气从离开油气田、进入长输管线起至用户燃烧或使用前的过程,本发明简称为“储运”。
本发明中的“商品”二字,是指在市场上能够购得的现有产品。
本发明要解决的技术问题是提供一种洁净的天然气开采方法。该方法克服了现有天然气开采方法和专利ZL02820253.8的技术方案的不足,能够有效开采天然气,有效解决天然气水合物或冰影响天然气开采的问题,有效解决天然气开采的环境污染和耗能问题,有效消除天然气开采的安全隐患,大幅降低天然气开采的固定投资、开采成本、能耗、自耗气量、管理工作量等,实施容易,安全可靠,应用广泛,推广容易;经济效益、环保效益和安全效益显著。
为解决上述技术问题,本发明一种洁净的天然气开采方法,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体与天然气开采过程中的天然气流混合,形成混合物流体,以吸收天然气流中的水分,降低天然气的水露点,防止形成天然气水合物或冰,使天然气流顺利流动;所述的天然气流是指天然气开采中来自天然气井井底的流动物质,可以是指采气天然气流,也可以是指集输天然气流;可以是指纯气相流体,也可以是指多相流态或多相流体;
所述的抑冰剂液体所含有的抑冰剂优选为10~75wt%;
所述的抑冰剂是指甲酸钾、乙酸钾、甲酸钠、乙酸钠、甲酸铷、乙酸铷、甲酸铯、乙酸铯中的任意一种或两种以上任意比例的混合物;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
所述的生产污水含有步骤1)所述的抑冰剂液体中所含有的碱金属离子和酸根离子、来自气井井底或地层(气层)的水、来自气井井底或地层(气层)的矿物质离子,和其之间相互反应生成的物质、离子;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)加碱再生:将碱性物质加入生产污水中,与生产污水混合均匀,使其PH值=8~14;该生产污水中的钙、镁等非碱金属离子与碱性物质反应形成不溶于水的物质(如碳酸钙、氢氧化钙等);该生产污水再生为浑浊抑冰剂污水,保持浑浊抑冰剂污水的PH值=8~14;
所述的碱性物质可以是氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上任意比例的混合物;
5)分离废渣:将浑浊抑冰剂污水分离成抑冰剂污水和废渣;将废渣用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
6)送入另外的敞口容器:将抑冰剂污水送入另外的敞口容器;
7)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内抑冰剂污水的水分,形成浓缩固形物(如盐晶)和抑冰剂液体;
所述抑冰剂污水蒸发水分后,所述抑冰剂液体中抑冰剂含量为10~75wt%。
8)分离净化:将抑冰剂液体与浓缩固形物(如盐晶)和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物、有机液体等废物质分离,形成净化的抑冰剂液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
所述的非有机液体型漂浮物可能是地面自然外来的物质(如风吹进来的柴草)或人为加入的外来物质,也可能是从气井中与天然气流一起出来的气层/地层物质(如可能析出的石蜡颗粒)或人为加入的外来物质(如压裂液残渣),也可能是天然气流动过程中生成的水不溶物质(如松散多孔的硫化亚铁、垢晶等聚集体、泡沫体)或上述发明步骤产生的水不溶物质(如加碱性物质后可能生成的松散多孔的聚集体或泡沫体);
所述的有机液体可能是外来的液体(如加入采气、集输系统中的泡沫排水剂、发泡剂、缓蚀剂等物质),也可能是从地下气层/地层采出的有机液体(如液态烃);
9)抑冰剂液体再循环:将净化的抑冰剂液体循环到步骤1)使用。
步骤9)中,所述净化的抑冰剂液体PH值=8~14,循环到步骤1)使用能够有效吸收、中和天然气流中的二氧化碳,降低净化的抑冰剂液体吸收天然气流中的二氧化碳后的腐蚀性。
进一步地,步骤1)中,为了防止抑冰剂液体在低温环境(如冬季)储运过程中、在低温环境(如冬季或天然气流节流时)使用过程中产生冰晶或凝固堵塞管线设备,所含有抑冰剂的最小浓度应能保证其在储运、使用过程中始终是液态。为达到前述目标,作为本领域普通技术人员通过现有方法能够确定需要的抑冰剂最小浓度。
进一步地,步骤1)中,为了防止抑冰剂液体在低温环境(如冬季)储运过程中、在低温环境(如冬季或天然气流节流时)使用过程中因过饱和而析出抑冰剂晶体堵塞管线设备,所含有抑冰剂的最大浓度应始终小于其在储运或输送、使用条件下的饱和浓度。为达到前述目标,作为本领域普通技术人员通过现有方法能够确定需要的抑冰剂最大浓度。
进一步地,步骤1)中,为了降低抑冰剂液体、地层(气层)水对采气、集输系统的腐蚀,向气井内或集输系统中加入水溶性阳离子缓蚀剂(如含有十二烷基苄基二甲基氯化铵1wt%以上的水溶液)或其他商品缓蚀剂;
进一步地,所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂(如用食用酒精作助溶剂的无毒或微毒商品缓蚀剂);
进一步地,步骤1)中,本技术方案为了让天然气井井筒内液态水能随天然气开采中的天然气流顺利升至地面进入集输系统,或者为了促进更多天然气从天然气井产出,向天然气井内加入水溶性泡沫排水剂(如含有十二烷基硫酸钠1
wt%以上的水溶液、含有十二烷基苯磺酸钠1wt%以上的水溶液)或其他商品泡沫排水剂、水溶性商品排水棒(如以十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠为主要发泡成份的商品排水棒)、水溶性商品排水药剂块;
进一步地,所述其他商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品泡沫排水剂(如用食用酒精作助溶剂的无毒或微毒的OP型非离子商品排水剂、发泡剂、起泡剂等);
进一步地,所述敞口容器为全部或部分敞口通大气;所述敞口容器优选采用非金属的防渗漏材料,其形状包括但不限于长方形、圆柱体形状;所述的敞口容器可以是进行过人工防渗漏加工或防渗漏处理的可容纳液体的自然坑、自然塘、自然湾、自然池或天然洞穴;所述的敞口容器可以是人工修建的坑、塘、湾、池、洞穴或有容纳液体能力的其他工程;所述的敞口容器可以是一个或两个以上,所述的两个、或多个敞口容器可以串联或并联相通,以方便本技术方案更有效实施。
进一步地,步骤2)中,为了更有效地将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃,用静止沉降、液-液分离、重力分离、破乳中的一种或两种以上方法,将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
进一步地,步骤4)中,为了使碱性物质与生产污水更容易混合均匀,所述的碱性物质也可以是碱性物质水溶液;所述的碱性物质水溶液优选其饱和水溶液,可以是用清水制成的碱性物质水溶液,也可以是直接用生产污水制成的碱性物质混浊液体;
进一步地,步骤4)中,为了降低加碱再生或碱性物质加入的成本,所述的碱性物质可以是天然碱或天然碱饱和水溶液,或PH值=8~14的天然碱水浓缩液,或PH值=8~14的天然碱水;
进一步地,步骤5)中,为了更有效地将浑浊抑冰剂污水分离成抑冰剂污水和废渣,用静止、缓慢流动、气浮、絮凝、过滤、助滤、压滤、固-液分离、离心分离、旋流分离中的一种或两种以上方法,将浑浊抑冰剂污水分离成抑冰剂污水和废渣;
进一步地,步骤5)中,为了降低所述废渣携带抑冰剂的数量,减少抑冰剂损失量,用普通清水浸泡、清洗废渣,将废渣携带的抑冰剂溶入清水中;用现有方法分离清水和废渣;将分离出来的清水与步骤5)中的浑浊抑冰剂污水或抑冰剂污水混合。
进一步地,步骤7)中,所述通风方法包括自然通风方法、强化自然通风方法、强制通风方法中的一种或两种联合使用;
所述自然通风方法是指让自然界的空气、或风自然经过抑冰剂污水水面,或自由进出敞口容器内抑冰剂污水水面上部的通风方法,如让空气从抑冰剂污水水面经过、或让风直接从抑冰剂污水水面自然吹过、或让风自然进入敞口容器内部经过抑冰剂污水水面后再自然离开敞口容器,等等;
所述强化自然通风方法是指直接或间接用人工装置强化自然通风蒸发效果的通风方法;如用喷淋或喷雾的方法将抑冰剂污水喷向空中、或让抑冰剂污水在空气中流淌、或让抑冰剂污水在空气中滴落的自然通风方法;如利用空气高度、温度、密度关系在敞口容器上方或旁边建造风道、烟筒或其他类型建筑以便形成自然抽风现象的自然通风方法;如利用毛细现象增加空气与抑冰剂污水接触面积的自然通风方法,等等;
所述强制通风方法是用人为的方法强制空气或风按人的意愿流动并流经抑冰剂污水水面或与抑冰剂污水接触的通风方法;如用风力机械(如风扇)强制空气流经抑冰剂污水水面或抑冰剂污水内部的通风方法,如用压缩机强制空气进入抑冰剂污水内部起泡再最终返回大气的通风方法,等等;
进一步地,步骤7)中,为了防止温度较低(如冬季或夜间)时抑冰剂因过饱和而结晶为浓缩固形物,通过通风方法蒸发敞口容器内抑冰剂污水的水分时,所述抑冰剂污水、抑冰剂液体中所含有抑冰剂的最高浓度应始终小于蒸发条件(包括但不限于最低气温、最低水温等蒸发条件)下的饱和浓度。为达到前述目标,作为本领域普通技术人员通过现有方法能够根据气温变化、抑冰剂污水和抑冰剂液体温度变化确定所述抑冰剂污水、抑冰剂液体中所含有抑冰剂的最高浓度。
进一步地,步骤7)中,为了加快形成浓缩固形物,用静止、缓慢流动、向敞口容器内加入晶形物质聚结体中的一种或两种以上方法,形成浓缩固形物。
所述晶形物质聚结体是指人为加工(如捆扎成束状)的植物纤维性物质(如秸秆、柴草、木片、枝条、植物纤维或布条等)、金属丝状物、金属条状物和沙石、砖瓦、大颗粒氯化钠盐晶之中的一种或两种以上物质的混合体。
用植物纤维性物质等晶形物质聚结体解决加快形成浓缩固形物问题效果良好,因为金属离子、晶核、沉淀物会首先在纤维等高表面能物质上结晶、聚集、长大,形成块状或大颗粒浓缩固形物。
进一步地,步骤8)中,为了更有效地将抑冰剂液体与浓缩固形物(如盐晶)和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物等废物质分离,用静止、缓慢流动、气浮、絮凝、过滤、助滤、压滤、固-液分离、离心分离、旋流分离、清除、打捞中的一种或两种以上方法,将抑冰剂液体与浓缩固形物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物等废物质分离;
进一步地,步骤8)中,为了更有效地将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离,用静止、缓慢流动、液-液分离、重力分离、离心分离、旋流分离、清除、破乳中的一种或两种以上方法,将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离;
进一步地,步骤9)中,为了防止净化的抑冰剂液体含有肉眼可见的颗粒性物质和沉淀物、絮状物、悬浮物、漂浮物等废物质,步骤9)中净化的抑冰剂液体再净化后,循环到步骤1)使用。
进一步地,步骤1)中,为了降低抑冰剂液体、地层(气层)水对采气、集输系统的腐蚀;为了让天然气井井筒内液态水能随天然气开采中的天然气流顺利升至地面进入集输系统;或者为了促进更多天然气从天然气井产出;防止抑冰剂液体与水溶性阳离子缓蚀剂(如商品十二烷基苄基二甲基氯化铵),或其他商品缓蚀剂常温常压混合后在储运中长期静止时再分层;防止抑冰剂液体与该缓蚀剂形成的混合液体在与天然气开采中的天然气流再混合后产生大量泡沫堵塞井筒、管线;当抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度小于20wt%时,可以向抑冰剂液体中加入0.0001~4wt%的水溶性阳离子缓蚀剂(如商品十二烷基苄基二甲基氯化铵)、或0.0001~4wt%的其他商品缓蚀剂,混合均匀后使用。
进一步地,所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂(如用食用酒精作助溶剂的无毒或微毒商品缓蚀剂);
进一步地,步骤1)中,为了降低抑冰剂液体、地层(气层)水对采气、集输系统的腐蚀;为了让天然气井井筒内液态水能随天然气开采中的天然气流顺利升至地面进入集输系统;或者为了促进更多天然气从天然气井产出;防止抑冰剂液体与水溶性阳离子缓蚀剂(如商品十二烷基苄基二甲基氯化铵)、或其他商品缓蚀剂、以及水溶性泡沫排水剂(如商品十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠)、其他商品泡沫排水剂常温常压混合后在储运中长期静止时再分层;防止抑冰剂液体与该缓蚀剂、泡沫排水剂形成的混合液体在与天然气开采中的天然气流再混合后产生大量泡沫堵塞井筒、管线;当抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度小于20wt%时,可以向抑冰剂液体中分别加入0.0001~2wt%的水溶性缓蚀剂(如商品十二烷基苄基二甲基氯化铵)或其他商品缓蚀剂和0.0001~2wt%的水溶性泡沫排水剂(如商品十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠)或其他商品泡沫排水剂,混合均匀后使用。
进一步地,所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂(如用食用酒精作助溶剂的无毒或微毒商品缓蚀剂);所述商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品泡沫排水剂(如用食用酒精作助溶剂的无毒或微毒的OP型非离子商品排水剂、发泡剂、起泡剂等)。
为解决上述技术问题,本发明一种洁净的天然气开采方法,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体与天然气开采中的天然气流混合,形成混合物流体,以吸收天然气流中的水分,降低天然气的水露点,防止形成天然气水合物或冰,使天然气流顺利流动;所述的天然气流是指天然气开采中来自天然气井井底的流动物质,可以是指采气天然气流,也可以是指集输天然气流;可以是指纯气相流体,也可以是指多相流态或多相流体;
所述的抑冰剂液体中所含有的抑冰剂优选为10~75wt%;
所述的抑冰剂是指甲酸钾、乙酸钾、甲酸钠、乙酸钠、甲酸铷、乙酸铷、甲酸铯、乙酸铯中的任意一种或两种以上任意比例的混合物;
所述的抑冰剂液体可以和水溶性阳离子缓蚀剂(如含有十二烷基苄基二甲基氯化铵1wt%以上的水溶液)或其他商品缓蚀剂、水溶性泡沫排水剂(如含有十二烷基硫酸钠1wt%以上的水溶液、含有十二烷基苯磺酸钠1wt%以上的水溶液)或其他商品泡沫排水剂分别与天然气开采中的天然气流混合;
所述的抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度低于20%时,在使用前,可以在抑冰剂液体中加入4%以下的水溶性阳离子缓蚀剂(如商品十二烷基苄基二甲基氯化铵)或其他商品缓蚀剂,也可以分别加入2%以下的水溶性阳离子缓蚀剂(如商品十二烷基苄基二甲基氯化铵)或其他商品缓蚀剂和2%以下的水溶性泡沫排水剂(如商品十二烷基硫酸钠、商品十二烷基苯磺酸钠)或商品发泡剂(如OP型非离子商品发泡剂)、其他商品泡沫排水剂;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
所述的生产污水含有步骤1)所述的抑冰剂液体中所含有的碱金属离子和酸根离子、来自气井井底或地层(气层)的水、来自气井井底或地层(气层)的矿物质离子,和其之间相互反应生成的物质、离子;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)加碱再生:将碱性物质加入生产污水中,与生产污水混合均匀,使其PH值=8~14;该生产污水中的钙、镁等非碱金属离子与碱性物质反应形成不溶于水的物质(如碳酸钙、氢氧化钙等);该生产污水再生为浑浊抑冰剂污水,保持浑浊抑冰剂污水的PH值=8~14;
所述的碱性物质可以是氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种、两种或两种以上任意比例的混合物;
5)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内浑浊抑冰剂污水的水分,形成沉积物(如盐晶、碳酸钙沉淀混合物)和抑冰剂液体;
所述浑浊抑冰剂污水蒸发水分后,所述抑冰剂液体中抑冰剂含量为10~75wt%。
6)分离净化:将抑冰剂液体与沉积物和可能存在的沉淀物、悬浮物、非有机液体型漂浮物、有机液体等废物质分离;形成净化的抑冰剂液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
所述的非有机液体型漂浮物可能是地面自然外来的物质(如风吹进来的柴草)或人为加入的外来物质,也可能是从气井中与天然气流一起出来的气层/地层物质(如可能析出的石蜡颗粒)或人为加入的外来物质(如压裂液残渣),也可能是天然气流动过程中生成的水不溶物质(如松散多孔的硫化亚铁、垢晶等聚集体、泡沫体)或上述发明步骤产生的水不溶物质(如加碱性物质后可能生成的松散多孔的聚集体或泡沫体);
所述的有机液体可能是外来的液体(如加入采气、集输系统中的泡沫排水剂、发泡剂、缓蚀剂等物质),也可能是从地下气层/地层采出的有机液体(如液态烃);
7)抑冰剂液体再循环:将净化的抑冰剂液体循环到步骤1)使用。
步骤7)中,所述净化的抑冰剂液体PH值=8~14,循环到步骤1)使用能够有效吸收、中和天然气流中的二氧化碳,降低净化的抑冰剂液体吸收天然气流中的二氧化碳后的腐蚀性。
进一步地,步骤1)中,为了防止抑冰剂液体在低温环境(如冬季)储运过程中、在低温环境(如冬季或天然气流节流时)使用过程中产生冰晶或凝固堵塞管线设备,所含有抑冰剂的最小浓度应能保证其在储运、使用过程中始终是液态。为达到前述目标,作为本领域普通技术人员通过现有方法能够确定需要的抑冰剂最小浓度。
进一步地,步骤1)中,为了防止抑冰剂液体在低温环境(如冬季)储运过程中、在低温环境(如冬季或天然气流节流时)使用过程中因过饱和而析出抑冰剂晶体堵塞管线设备,所含有抑冰剂的最大浓度应始终小于其在储运或输送、使用条件下的饱和浓度。为达到前述目标,作为本领域普通技术人员通过现有方法能够确定需要的抑冰剂最大浓度。
进一步地,步骤1)中,所述商品缓蚀剂、商品发泡剂、其他商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂、商品发泡剂、商品泡沫排水剂(如用食用酒精作助溶剂的无毒或微毒商品缓蚀剂、商品发泡剂、商品泡沫排水剂);
进一步地,步骤1)中,本技术方案为了让天然气井井筒内液态水能随天然气开采中的天然气流顺利升至地面进入集输系统,或者为了促进更多天然气从天然气井产出,向天然气井内加入水溶性商品排水棒(如以十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠为主要发泡成份的商品排水棒)、水溶性商品排水药剂块;
进一步地,所述敞口容器为全部或部分敞口通大气;所述敞口容器优选采用非金属的防渗漏材料,其形状包括但不限于长方形、圆柱体形状;所述的敞口容器可以是进行过人工防渗漏加工或防渗漏处理的可容纳液体的自然坑、自然塘、自然湾、自然池或天然洞穴;所述的敞口容器可以是人工修建的坑、塘、湾、池、洞穴或有容纳液体能力的其他工程;所述的敞口容器可以是一个或两个以上,所述的多个敞口容器可以串联或并联相通,以方便本技术方案更有效实施。
进一步地,步骤2)中,为了更有效地将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃,用静止沉降、液-液分离、重力分离、破乳中的一种或两种以上方法,将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
进一步地,步骤4)中,为了使碱性物质与生产污水更容易混合均匀,所述的碱性物质也可以是碱性物质水溶液;所述的碱性物质水溶液优选其饱和水溶液,可以是用清水制成的碱性物质水溶液,也可以是直接用生产污水制成的碱性物质混浊液体;
进一步地,步骤4)中,为了降低加碱再生或碱性物质加入的成本,所述的碱性物质可以是天然碱或天然碱饱和水溶液,或PH值=8~14的天然碱水浓缩液,或PH值=8~14的天然碱水;
进一步地,步骤5)中,所述通风方法包括自然通风方法、强化自然通风方法、强制通风方法中的一种或两种以上联合使用;
所述自然通风方法是指让自然界的空气、或风自然经过浑浊抑冰剂污水水面,或自由进出敞口容器内浑浊抑冰剂污水水面上部的通风方法,如让空气从浑浊抑冰剂污水水面经过、或让风直接从浑浊抑冰剂污水水面自然吹过、或让风自然进入敞口容器内部经过浑浊抑冰剂污水水面后再自然离开敞口容器,等等;
所述强化自然通风方法是指直接或间接用人工装置强化自然通风蒸发效果的通风方法;如用喷淋的方法将浑浊抑冰剂污水喷向空中、或让浑浊抑冰剂污水在空气中流淌、或让浑浊抑冰剂污水在空气中滴落的自然通风方法;如利用空气高度、温度、密度关系在敞口容器上方或旁边建造风道、烟筒或其他类型建筑以便形成自然抽风现象的自然通风方法;如利用毛细现象增加空气与浑浊抑冰剂污水接触面积的自然通风方法,等等;
所述强制通风方法是用人为的方法强制空气或风按人的意愿流动并流经浑浊抑冰剂污水水面或与浑浊抑冰剂污水接触的通风方法;如用风力机械(如风扇)强制空气流经浑浊抑冰剂污水水面或浑浊抑冰剂污水内部的通风方法,如用压缩机强制空气进入浑浊抑冰剂污水内部起泡再最终返回大气的通风方法,等等;
进一步地,步骤5)中,为了防止温度较低(如冬季或夜间)时抑冰剂因过饱和而结晶为沉积物,通过通风方法蒸发敞口容器内浑浊抑冰剂污水的水分时,所述浑浊抑冰剂污水、抑冰剂液体中所含有抑冰剂的最高浓度应始终小于蒸发条件(包括但不限于最低气温、最低水温等蒸发条件)下的饱和浓度。为达到前述目标,作为本领域普通技术人员通过现有方法能够根据气温变化、浑浊抑冰剂污水和抑冰剂液体温度变化确定所述浑浊抑冰剂污水、抑冰剂液体中所含有抑冰剂的最高浓度。
进一步地,步骤6)中,为了更有效地将抑冰剂液体与沉积物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物等废物质分离,用静止、缓慢流动、气浮、絮凝、过滤、助滤、压滤、固-液分离、离心分离、旋流分离、清除、打捞中的一种或两种以上方法,将抑冰剂液体与沉积物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物等废物质分离;
进一步地,步骤6)中,为了更有效地将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离,用静止、缓慢流动、液一液分离、重力分离、离心分离、旋流分离、清除、破乳中的一种或两种以上方法,将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离;
进一步地,步骤7)中,为了防止净化的抑冰剂液体含有肉眼可见的颗粒性物质和沉淀物、絮状物、悬浮物、漂浮物等废物质,步骤7)中净化的抑冰剂液体再净化后,循环到步骤1)使用。
为解决上述技术问题,本发明一种洁净的天然气开采方法,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体与天然气开采中的天然气流混合,形成混合物流体,以吸收天然气流中的水分,降低天然气的水露点,防止形成天然气水合物或冰,使天然气流顺利流动;所述的天然气流是指天然气开采中来自天然气井井底的流动物质,可以是指采气天然气流,也可以是指集输天然气流;可以是指纯气相流体,也可以是指多相流态或多相流体;
所述的抑冰剂液体中所含有的抑冰剂优选为10~55wt%;
所述的抑冰剂是指甲酸钾、乙酸钾、甲酸钠、乙酸钠、甲酸铷、乙酸铷、甲酸铯、乙酸铯中的任意一种或两种以上任意比例的混合物;
所述的抑冰剂液体可以和水溶性阳离子缓蚀剂(如含有十二烷基苄基二甲基氯化铵1wt%以上的水溶液)或其他商品缓蚀剂、水溶性泡沫排水剂(如含有十二烷基硫酸钠1wt%以上的水溶液、含有十二烷基苯磺酸钠1wt%以上的水溶液)或其他商品泡沫排水剂分别与天然气开采中的天然气流混合;
所述的抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度低于20%时,在使用前,可以在抑冰剂液体中加入4%以下的水溶性阳离子缓蚀剂(如商品十二烷基苄基二甲基氯化铵)或其他商品缓蚀剂,也可以分别加入2%以下的水溶性阳离子缓蚀剂(如商品十二烷基苄基二甲基氯化铵)或其他商品缓蚀剂和2%以下的水溶性泡沫排水剂(如商品十二烷基硫酸钠、商品十二烷基苯磺酸钠)或其他商品发泡剂(如OP型非离子商品发泡剂)、其他商品泡沫排水剂;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
所述的生产污水含有步骤1)所述的抑冰剂液体中所含有的碱金属离子和酸根离子、来自气井井底或地层(气层)的水、来自气井井底或地层(气层)的矿物质离子,和其之间相互反应生成的物质、离子;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内生产污水的水分,形成浓缩生产污水和浓缩固形物(如盐晶);
所述生产污水蒸发水分后,所述浓缩生产污水中甲酸钙或乙酸钙含量为7~23wt%。
5)分离废物质:将浓缩生产污水与敞口容器内的浓缩固形物(如盐晶)和可能存在的非有机液体型漂浮物、有机液体等废物质分离,形成浓缩液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
所述的非有机液体型漂浮物可能是地面自然外来的物质(如风吹进来的柴草)或人为加入的外来物质,也可能是从气井中与天然气流一起出来的气层/地层物质(如可能析出的石蜡颗粒)或人为加入的外来物质(如压裂液残渣),也可能是天然气流动过程中生成的水不溶物质(如松散多孔的硫化亚铁、垢晶等聚集体、泡沫体);
所述的有机液体可能是外来的液体(如加入采气、集输系统中的泡沫排水剂、发泡剂、缓蚀剂等物质),也可能是从地下气层/地层采出的有机液体(如液态烃);
6)加碱再生:将碱性物质加入浓缩液体中,与该浓缩液体混合均匀,使其PH值=8~14;该浓缩液体中的钙、镁等非碱金属离子与碱性物质反应形成不溶于水的物质(如碳酸钙、氢氧化钙等);该浓缩液体再生为浑浊抑冰剂液体,保持浑浊抑冰剂液体PH值=8~14;
所述的碱性物质可以是氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上任意比例的混合物;
7)分离废渣:将浑浊抑冰剂液体分离成抑冰剂液体和废渣;将废渣用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
8)调整抑冰剂含量:将抑冰剂液体中的抑冰剂含量优选调整为10~55wt%;
9)抑冰剂液体再循环:将抑冰剂含量优选为10~55wt%的抑冰剂液体循环到步骤1)使用。
步骤9)中,所述抑冰剂液体PH值=8~14,循环到步骤1)使用能够有效吸收、中和天然气流中的二氧化碳,降低抑冰剂液体吸收天然气流中的二氧化碳后的腐蚀性。
进一步地,步骤1)中,为了防止抑冰剂液体在低温环境(如冬季)储运过程中、在低温环境(如冬季或天然气流节流时)使用过程中产生冰晶或凝固堵塞管线设备,所含有抑冰剂的最小浓度应能保证其在储运、使用过程中始终是液态。为达到前述目标,作为本领域普通技术人员通过现有方法能够确定需要的抑冰剂最小浓度。
进一步地,步骤1)中,为了防止抑冰剂液体在低温环境(如冬季)储运过程中、在低温环境(如冬季或天然气流节流时)使用过程中因过饱和而析出抑冰剂晶体堵塞管线设备,所含有抑冰剂的最大浓度应始终小于其在储运或输送、使用条件下的饱和浓度。为达到前述目标,作为本领域普通技术人员通过现有方法能够确定需要的抑冰剂最大浓度。
进一步地,步骤1)中,所述商品缓蚀剂、商品发泡剂、其他商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂(如用食用酒精作助溶剂的无毒或微毒商品缓蚀剂、商品发泡剂、商品泡沫排水剂);
进一步地,步骤1)中,本技术方案为了让天然气井井筒内液态水能随天然气开采中的天然气流顺利升至地面进入集输系统,或者为了促进更多天然气从天然气井产出,向天然气井内加入水溶性商品排水棒(如以十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠为主要发泡成份的商品排水棒)、水溶性商品排水药剂块;
进一步地,所述敞口容器为全部或部分敞口通大气;所述敞口容器优选采用非金属的防渗漏材料,其形状包括但不限于长方形、圆柱体形状;所述的敞口容器可以是进行过人工防渗漏加工或防渗漏处理的可容纳液体的自然坑、自然塘、自然湾、自然池或天然洞穴;所述的敞口容器可以是人工修建的坑、塘、湾、池、洞穴或有容纳液体能力的其他工程;所述的敞口容器可以是一个或两个以上,所述的多个敞口容器可以串联或并联相通,以方便本技术方案更有效实施。
进一步地,步骤2)中,为了更有效地将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃,用静止沉降、液-液分离、重力分离、破乳中的一种或两种以上方法,将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
进一步地,步骤4)中,所述通风方法包括自然通风方法、强化自然通风方法、强制通风方法中的一种或两种以上联合使用;
所述自然通风方法是指让自然界的空气、或风自然经过生产污水水面,或自由进出敞口容器内生产污水水面上部的通风方法,如让空气从生产污水水面经过、或让风直接从生产污水水面自然吹过、或让风自然进入敞口容器内部经过生产污水水面后再自然离开敞口容器,等等;
所述强化自然通风方法是指直接或间接用人工装置强化自然通风蒸发效果的通风方法;如用喷淋或喷雾的方法将生产污水喷向空中、或让生产污水在空气中流淌、或让生产污水在空气中滴落的自然通风方法;如利用空气高度、温度、密度关系在敞口容器上方或旁边建造风道、烟筒或其他类型建筑以便形成自然抽风现象的自然通风方法;如利用毛细现象增加空气与生产污水接触面积的自然通风方法,等等;
所述强制通风方法是用人为的方法强制空气或风按人的意愿流动并流经生产污水水面或与生产污水接触的通风方法;如用风力机械(如风扇)强制空气流经生产污水水面或生产污水内部的通风方法,如用压缩机强制空气进入生产污水内部起泡再最终返回大气的通风方法,等等;
进一步地,步骤4)中,为了加快形成浓缩固形物,用静止、缓慢流动、向敞口容器内加入晶形物质聚结体中的一种或两种以上方法,形成浓缩固形物。
所述晶形物质聚结体是指人为加工(如捆扎成束状)的植物纤维性物质(如秸秆、柴草、木片、枝条、植物纤维或布条等)、金属丝状物、金属条状物和沙石、砖瓦、大颗粒氯化钠盐晶之中的一种或两种以上物质的混合体。
用植物纤维性物质等晶形物质聚结体解决加快形成浓缩固形物问题效果良好,因为金属离子、晶核、沉淀物会首先在纤维等高表面能物质上结晶、聚集、长大,形成块状或大颗粒浓缩固形物。
进一步地,步骤5)中,为了更有效地将浓缩生产污水与敞口容器内的浓缩固形物(如盐晶)和可能存在的非有机液体型漂浮物等废物质分离,用静止、缓慢流动、过滤、固-液分离、离心分离、压滤、旋流分离、清除、打捞中的一种或两种以上方法,将浓缩生产污水与敞口容器内的浓缩固形物(如结晶、沉淀)和可能存在的非有机液体型漂浮物等废物质分离;
进一步地,步骤5)中,为了更有效地将可能存在的有机液体与浓缩生产污水分离,用静止、缓慢流动、液-液分离、重力分离、离心分离、旋流分离、清除、破乳中的一种或两种以上方法,将可能存在的有机液体与浓缩生产污水分离;
进一步地,步骤6)中,为了使碱性物质与浓缩液体更容易混合均匀,所述的碱性物质也可以是碱性物质水溶液;所述的碱性物质水溶液优选其饱和水溶液,可以是用清水制成的碱性物质水溶液,也可以是直接用浓缩液体制成的碱性物质混浊液体;
进一步地,步骤6)中,为了降低加碱再生或碱性物质加入的成本,所述的碱性物质可以是天然碱或天然碱饱和水溶液,或PH值=8~14的天然碱水浓缩液,或PH值=8~14的天然碱水;
进一步地,步骤7)中,为了更有效地将浑浊抑冰剂液体分离成抑冰剂液体和废渣,用静止、缓慢流动、气浮、絮凝、过滤、助滤、压滤、固-液分离、离心分离、旋流分离、清除、打捞中的一种、两种或两种以上方法,将浑浊抑冰剂液体分离成抑冰剂液体和废渣;
进一步地,步骤7)中,为了降低所述废渣携带抑冰剂的数量,减少抑冰剂损失量,用普通清水浸泡、清洗废渣,将废渣携带的抑冰剂溶入清水中;用现有方法分离清水和废渣;将分离出来的清水送入步骤3)中所述的敞口容器。
进一步地,步骤8)中,为了有效地将所述抑冰剂液体中的抑冰剂含量调整为优选10~55wt%,可以将步骤1)所述的抑冰剂溶解进抑冰剂液体中,保持所述抑冰剂液体中的抑冰剂含量优选为10~55wt%;
进一步地,步骤8)中,为了有效地将所述抑冰剂液体中的抑冰剂含量调整为优选10~55wt%,可以再通过通风方法蒸发所述抑冰剂液体中的水分,使其含有抑冰剂的含量优选为10~55wt%;
进一步地,步骤9)中,为了防止抑冰剂液体含有肉眼可见的颗粒性物质和沉淀物、絮状物、悬浮物、漂浮物等废物质,步骤9)中抑冰剂液体再净化后,循环到步骤1)使用。
本发明的有益效果如下:本发明克服了现有天然气开采方法的不足,能够有效开采天然气,有效解决天然气水合物或冰影响天然气开采的问题,有效解决天然气开采的环境污染和耗能问题,有效消除天然气开采的安全隐患,大幅降低天然气开采的固定投资、开采成本、能耗、自耗气量、管理工作量等,实施容易,安全可靠,应用广泛,推广容易,经济效益和环保效益显著。
具体实施方式
实施例1
本发明一种洁净的天然气开采方法,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体与天然气开采过程中的天然气流混合,形成混合物流体,以吸收天然气流中的水分,降低天然气的水露点,防止形成天然气水合物或冰,使天然气流顺利流动;所述的天然气流是指天然气开采中来自天然气井井底的流动物质,可以是指采气天然气流,也可以是指集输天然气流;可以是指纯气相流体,也可以是指多相流态或多相流体;
所述的抑冰剂液体所含有的抑冰剂为25wt%;
所述的抑冰剂是甲酸钠;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
所述的生产污水含有步骤1)所述的抑冰剂液体中所含有的碱金属离子和酸根离子、来自气井井底或地层(气层)的水、来自气井井底或地层(气层)的矿物质离子,和其之间相互反应生成的物质、离子;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)加碱再生:将碱性物质加入生产污水中,与生产污水混合均匀,使其PH值=12;该生产污水中的钙、镁等非碱金属离子与碱性物质反应形成不溶于水的物质(如氢氧化钙);该生产污水再生为浑浊甲酸钠污水,保持浑浊甲酸钠污水的PH值=12;
所述的碱性物质是氢氧化钠;
5)分离废渣:将浑浊甲酸钠污水分离成甲酸钠污水和废渣;将废渣用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
公开的数据表明,国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田)300亿/年标准立方米的开采规模,每年开采出150-300万立方米/年的气层(地层)水,矿化度为40000-80000mg/L,钙镁等成垢离子含量1000mg/L-10000mg/L;按照钙镁离子含量10000mg/L计算,年产钙镁离子3万吨,为此需要加入碱性物质4.5万吨,相当于每小时加入碱性物质5吨,完全可以用现有方法(如机械化、自动化方法)正常加入;会年产不溶于水的钙镁物质7.5万吨;相当于每天废渣的分离处理量不超过210吨,相当于每小时废渣的分离处理量约9吨,完全可以用现有方法(如离心分离、压滤方法)正常分离,也完全可以用现有方法进一步无害化处理或综合利用。
6)送入另外的敞口容器:将甲酸钠污水送入另外的敞口容器;
7)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内甲酸钠污水的水分,形成浓缩固形物(如盐晶)和抑冰剂液体;所述甲酸钠污水蒸发水分后,所述抑冰剂液体中甲酸钠含量为25wt%;
国内公开的数据表明,国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田)300亿/年标准立方米的开采规模,每年开采出150-300万立方米/年的气层(地层)水,鄂尔多斯盆地的年降水量为190mm-400mm,年蒸发量为2000-3000mm,按照年平均降水量295mm、年平均蒸发量2500mm,年净蒸发量达2200mm;蒸发300万立方米/年的气层(地层)水需要的蒸发面积为137万平方米,相当于2000亩土地的面积;如果敞口容器是人工建造的水池,按池壁面积是蒸发面积的5%计算,实际需要的土地总面积约2100亩,是完全可行的;如果用沙土直接围建水池,并用坚固耐用的有机薄膜如现有的特种塑料橡胶薄膜进行防渗等处理,其建造费用并不高,是完全能够实施的。
国内公开的数据表明,国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田)300亿/年标准立方米的开采规模,矿化度为40000-80000mg/L,按照平均矿化度60000mg/L计算,年产废物质(或浓缩固形物)约18万吨;按照废物质(或浓缩固形物)平均密度2g/cm3计算,相当于年产废物质(或浓缩固形物)约9万立方米,全部堆积在2000亩水池中的平均厚度约66mm,不会影响水池的正常蒸发。
8)分离净化:将抑冰剂液体与浓缩固形物(如盐晶)和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物、有机液体等废物质分离,形成净化的抑冰剂液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
所述的非有机液体型漂浮物可能是地面自然外来的物质(如风吹进来的柴草)或人为加入的外来物质,也可能是从气井中与天然气流一起出来的气层/地层物质(如可能析出的石蜡颗粒)或人为加入的外来物质(如压裂液残渣),也可能是天然气流动过程中生成的水不溶物质(如松散多孔的硫化亚铁、垢晶等聚集体、泡沫体)或上述发明步骤产生的水不溶物质(如加碱性物质后可能生成的松散多孔的聚集体或泡沫体);
所述的有机液体可能是外来的液体(如加入采气、集输系统中的泡沫排水剂、发泡剂、缓蚀剂等物质),也可能是从地下气层/地层采出的有机液体(如液态烃);
公开的数据表明,国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田)300亿/年标准立方米的开采规模,每年开采出150-300万立方米/年的气层(地层)水,矿化度为40000-80000mg/L,按照平均矿化度60000mg/L计算,年产废物质约18万吨;相当于每天废物质的分离处理量不超过500吨,相当于每小时废物质的分离处理量约21吨,完全可以用现有方法(如离心分离、压滤方法)正常分离,也完全可以用现有方法进一步无害化处理或综合利用。
9)抑冰剂液体再循环:将净化的抑冰剂液体循环到步骤1)使用。
步骤9)中,所述净化的抑冰剂液体PH值=12~14,循环到步骤1)使用能够有效吸收、中和天然气流中的二氧化碳,降低净化的抑冰剂液体吸收天然气流中的二氧化碳后的腐蚀性。
步骤1)中,为了降低抑冰剂液体、地层(气层)水对采气、集输系统的腐蚀,向气井内或集输系统中加入含有十二烷基苄基二甲基氯化铵3wt%的水溶液。
步骤1)中,为了让天然气井井筒内液态水能随天然气开采中的天然气流顺利升至地面进入集输系统,或者为了促进更多天然气从天然气井产出,向天然气井内加入含有十二烷基硫酸钠6wt%的水溶液。
所述敞口容器为全部敞口通大气;所述敞口容器采用防渗漏塑料;所述的敞口容器是进行过人工防渗漏处理的可容纳液体的自然塘;所述的敞口容器是10个串联相通而成。
步骤2)中,为了更有效地将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃,用重力分离方法将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
步骤4)中,为了使氢氧化钠与生产污水更容易混合均匀,所述的氢氧化钠是氢氧化钠饱和水溶液。
步骤5)中,为了更有效地将浑浊甲酸钠污水分离成甲酸钠污水和废渣,用静止、缓慢流动、絮凝和过滤方法将浑浊甲酸钠污水分离成甲酸钠污水和废渣。
步骤5)中,为了降低所述废渣携带甲酸钠的数量,减少甲酸钠损失量,用普通清水浸泡、清洗废渣,将废渣携带的甲酸钠溶入清水中;用现有方法分离清水和废渣;将分离出来的清水与步骤5)中的甲酸钠污水混合。
步骤7)中,所述通风方法采用自然通风方法;
所述自然通风方法是指让自然界的空气、或风自然经过甲酸钠污水水面,或自由进出敞口容器内甲酸钠污水水面上部的通风方法,如让空气从甲酸钠污水水面经过、或让风直接从甲酸钠污水水面自然吹过、或让风自然进入敞口容器内部经过甲酸钠污水水面后再自然离开敞口容器,等等;
步骤7)中,为了防止温度较低(如冬季或夜间)时甲酸钠因过饱和而结晶为浓缩固形物,通过通风方法蒸发敞口容器内甲酸钠污水的水分时,作为本领域普通技术人员通过化学分析、控制蒸发、切换流程等方法能够根据气温变化、甲酸钠污水温度变化确定所述甲酸钠污水、抑冰剂液体中所含有甲酸钠的最高浓度。
步骤7)中,为了加快形成浓缩固形物,向敞口容器内加入晶形物质聚结体,形成浓缩固形物。
所述晶形物质聚结体是指人为加工成束状秸秆。
用束状秸秆加快形成浓缩固形物效果良好,因为金属离子、晶核、沉淀物会首先在纤维等高表面能物质上结晶、聚集、长大,形成块状或大颗粒浓缩固形物。
步骤8)中,为了更有效地将抑冰剂液体与浓缩固形物(如盐晶)和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物等废物质分离,用缓慢流动、气浮、压滤方法,将抑冰剂液体与浓缩固形物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物等废物质分离。
步骤8)中,为了更有效地将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离,用离心分离和旋流分离方法,将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离;
步骤9)中,为了防止净化的抑冰剂液体含有肉眼可见的颗粒性物质和沉淀物、絮状物、悬浮物、漂浮物等废物质,步骤9)中净化的抑冰剂液体再净化后,循环到步骤1)使用。
实施例2
本发明一种洁净的天然气开采方法,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体和1.8wt%商品十二烷基苄基二甲基氯化铵、1.8wt%商品十二烷基苯磺酸钠混合的混合液体与天然气开采过程中的天然气流混合,形成混合物流体,以吸收天然气流中的水分,降低天然气的水露点,防止形成天然气水合物或冰,使天然气流顺利流动;所述的天然气流是指天然气开采中来自天然气井井底的流动物质,可以是指采气天然气流,也可以是指集输天然气流;可以是指纯气相流体,也可以是指多相流态或多相流体;
所述的抑冰剂液体中所含有的抑冰剂为12wt%;
所述的抑冰剂是50%甲酸钠和50%甲酸钾的混合物;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
所述的生产污水含有步骤1)所述的抑冰剂液体中所含有的碱金属离子和酸根离子、来自气井井底或地层(气层)的水、来自气井井底或地层(气层)的矿物质离子,和其之间相互反应生成的物质、离子;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)加碱再生:将碱性物质加入生产污水中,与生产污水混合均匀,使其PH值=10;该生产污水中的钙、镁等非碱金属离子与碱性物质反应形成不溶于水的物质(如碳酸钙);该生产污水再生为浑浊抑冰剂污水,保持浑浊抑冰剂污水的PH值=10;
所述的碱性物质是碳酸钠;
5)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内浑浊抑冰剂污水的水分,形成沉积物(如盐晶、碳酸钙沉淀混合物)和抑冰剂液体;所述浑浊抑冰剂污水蒸发水分后,所述抑冰剂液体中抑冰剂含量为12wt%;
公开的数据表明,国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田)300亿/年标准立方米的开采规模,每年开采出150-300万立方米/年的气层(地层)水,矿化度为40000-80000mg/L,钙镁等成垢离子含量1000mg/L-10000mg/L,按照钙镁离子含量10000mg/L计算,会年产不溶于水的钙镁物质7.5万吨;按照平均矿化度60000mg/L计算,会年产废物质约18万吨;二者合计约25.5万吨;按照废物质(或沉积物)平均密度2g/cm3计算,相当于年产废物质(或沉积物)约12.75万立方米,全部堆积在2000亩水池(蒸发面积为137万平方米)中的平均厚度约93mm,不会影响水池的正常蒸发。
6)分离净化:将抑冰剂液体与沉积物和可能存在的沉淀物、悬浮物、非有机液体型漂浮物、有机液体等废物质分离;形成净化的抑冰剂液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
所述的非有机液体型漂浮物可能是地面自然外来的物质(如风吹进来的柴草)或人为加入的外来物质,也可能是从气井中与天然气流一起出来的气层/地层物质(如可能析出的石蜡颗粒)或人为加入的外来物质(如压裂液残渣),也可能是天然气流动过程中生成的水不溶物质(如松散多孔的硫化亚铁、垢晶等聚集体、泡沫体)或上述发明步骤产生的水不溶物质(如加碱性物质后可能生成的松散多孔的聚集体或泡沫体);
所述的有机液体可能是外来的液体(如加入采气、集输系统中的泡沫排水剂、发泡剂、缓蚀剂等物质),也可能是从地下气层/地层采出的有机液体(如液态烃);
公开的数据表明,国内一个大型天然气田(如鄂尔多斯盆地气田)300亿/年标准立方米的开采规模,每年开采出150-300万立方米/年的气层(地层)水,矿化度为40000-80000mg/L,钙镁等成垢离子含量1000mg/L-10000mg/L,按照钙镁离子含量10000mg/L计算,会年产不溶于水的钙镁物质7.5万吨;按照平均矿化度60000mg/L计算,会年产废物质约18万吨;二者合计约25.5万吨,相当于每天废物质的分离处理量不超过700吨,相当于每小时废物质的分离处理量约29吨,完全可以用现有方法(如离心分离、压滤方法)正常分离,也完全可以用现有方法进一步无害化处理或综合利用。
7)抑冰剂液体再循环:将净化的抑冰剂液体循环到步骤1)使用。
步骤7)中,所述净化的抑冰剂液体PH值=10~14,循环到步骤1)使用能够有效吸收、中和天然气流中的二氧化碳,降低净化的抑冰剂液体吸收天然气流中的二氧化碳后的腐蚀性。
步骤1)中,本技术方案为了让天然气井井筒内液态水能随天然气开采中的天然气流顺利升至地面进入集输系统,或者为了促进更多天然气从天然气井产出,向天然气井内加入水溶性商品排水棒(如以十二烷基硫酸钠为主要发泡成份的商品排水棒)、水溶性商品排水药剂块;
所述敞口容器部分敞口通大气;所述的敞口容器是人工修建的坑、塘、湾和池并联相通,以方便本技术方案更有效实施。
步骤2)中,为了更有效地将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃,用静止沉降和液-液分离方法将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
步骤4)中,为了使碳酸钠与生产污水更容易混合均匀,所述的碳酸钠是直接用生产污水制成的碳酸钠混浊液体。
步骤5)中,所述通风方法采用强化自然通风方法;
所述强化自然通风方法是指直接或间接用人工装置强化自然通风蒸发效果的通风方法;如用喷淋的方法将浑浊抑冰剂污水喷向空中、或让浑浊抑冰剂污水在空气中流淌、或让浑浊抑冰剂污水在空气中滴落的自然通风方法;如利用空气高度、温度、密度关系在敞口容器上方或旁边建造风道、烟筒或其他类型建筑以便形成自然抽风现象的自然通风方法;如利用毛细现象增加空气与浑浊抑冰剂污水接触面积的自然通风方法,等等;
步骤5)中,为了防止温度较低(如冬季或夜间)时抑冰剂因过饱和而结晶为沉积物,通过通风方法蒸发敞口容器内浑浊抑冰剂污水的水分时,作为本领域普通技术人员通过化学分析、控制蒸发、切换流程等方法能够根据气温变化、浑浊抑冰剂污水和抑冰剂液体温度变化确定所述浑浊抑冰剂污水、抑冰剂液体中所含有抑冰剂的最高浓度。
步骤6)中,为了更有效地将抑冰剂液体与沉积物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物等废物质分离,用助滤、多级过滤、离心分离、清除方法,将抑冰剂液体与沉积物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物等废物质分离;
步骤6)中,为了更有效地将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离,用破乳方法,将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离;
步骤7)中,为了防止净化的抑冰剂液体含有肉眼可见的颗粒性物质和沉淀物、絮状物、悬浮物、漂浮物等废物质,步骤7)中净化的抑冰剂液体再净化后,循环到步骤1)使用。
实施例3
本发明一种洁净的天然气开采方法,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体和含有十二烷基苄基二甲基氯化铵10wt%的水溶液分别与天然气开采过程中的天然气流混合,形成混合物流体,以吸收天然气流中的水分,降低天然气的水露点,防止形成天然气水合物或冰,使天然气流顺利流动;所述的天然气流是指天然气开采中来自天然气井井底的流动物质,可以是指采气天然气流,也可以是指集输天然气流;可以是指纯气相流体,也可以是指多相流态或多相流体;
所述的抑冰剂液体中所含有的抑冰剂30wt%;
所述的抑冰剂是乙酸钾;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
所述的生产污水含有步骤1)所述的抑冰剂液体中所含有的碱金属离子和酸根离子、来自气井井底或地层(气层)的水、来自气井井底或地层(气层)的矿物质离子,和其之间相互反应生成的物质、离子;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内生产污水的水分,形成浓缩生产污水和浓缩固形物(如盐晶);
所述生产污水蒸发水分后,所述浓缩生产污水中乙酸钙含量为20wt%。
5)分离废物质:将浓缩生产污水与敞口容器内的浓缩固形物(如盐晶)和可能存在的非有机液体型漂浮物、有机液体等废物质分离,形成浓缩液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
所述的非有机液体型漂浮物可能是地面自然外来的物质(如风吹进来的柴草)或人为加入的外来物质,也可能是从气井中与天然气流一起出来的气层/地层物质(如可能析出的石蜡颗粒)或人为加入的外来物质(如压裂液残渣),也可能是天然气流动过程中生成的水不溶物质(如松散多孔的硫化亚铁、垢晶等聚集体、泡沫体);
所述的有机液体可能是外来的液体(如加入采气、集输系统中的泡沫排水剂、发泡剂、缓蚀剂等物质),也可能是从地下气层/地层采出的有机液体(如液态烃);
6)加碱再生:将碱性物质加入浓缩液体中,与该浓缩液体混合均匀,使其PH值=11;该浓缩液体中的钙、镁等非碱金属离子与碱性物质反应形成不溶于水的物质(如碳酸钙、氢氧化钙等);该浓缩液体再生为浑浊抑冰剂液体,保持浑浊抑冰剂液体PH值=11;
所述的碱性物质是30%氢氧化钠和70%碳酸钾的混合物;
7)分离废渣:将浑浊抑冰剂液体分离成抑冰剂液体和废渣;将废渣用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
8)调整抑冰剂含量:将抑冰剂液体中的乙酸钾含量调整为30wt%;
9)抑冰剂液体再循环:将乙酸钾含量为30wt%的抑冰剂液体循环到步骤1)使用。
步骤9)中,所述抑冰剂液体PH值=11~14,循环到步骤1)使用能够有效吸收、中和天然气流中的二氧化碳,降低抑冰剂液体吸收天然气流中的二氧化碳后的腐蚀性。
步骤1)中,本技术方案为了让天然气井井筒内液态水能随天然气开采中的天然气流顺利升至地面进入集输系统,或者为了促进更多天然气从天然气井产出,向天然气井内加入水溶性商品排水棒(如以十二烷基苯磺酸钠为主要发泡成份的商品排水棒);
所述敞口容器部分敞口通大气;所述的敞口容器是人工修建的坑、塘、湾和池并联相通,以方便本技术方案更有效实施。
步骤2)中,为了更有效地将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃,用重力分离、破乳方法,将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
步骤4)中,所述通风方法采用强制通风方法
所述强制通风方法是用人为的方法强制空气或风按人的意愿流动并流经生产污水水面或与生产污水接触的通风方法;如用风力机械(如风扇)强制空气流经生产污水水面或生产污水内部的通风方法,如用压缩机强制空气进入生产污水内部起泡再最终返回大气的通风方法,等等;
步骤4)中,为了加快形成浓缩固形物,用静止、缓慢流动方法,形成浓缩固形物。
步骤5)中,为了更有效地将浓缩生产污水与敞口容器内的浓缩固形物(如盐晶)和可能存在的非有机液体型漂浮物等废物质分离,用过滤、固-液分离、离心分离
步骤5)中,为了更有效地将可能存在的有机液体与浓缩生产污水分离,用重力分离、破乳方法,将可能存在的有机液体与浓缩生产污水分离;
步骤6)中,为了使氢氧化钠和碳酸钾与浓缩液体更容易混合均匀,所述的氢氧化钠和碳酸钾是用清水制成的氢氧化钠和碳酸钾水溶液;
步骤7)中,为了更有效地将浑浊抑冰剂液体分离成抑冰剂液体和废渣,用静止、过滤、助滤方法,将浑浊抑冰剂液体分离成抑冰剂液体和废渣;
步骤7)中,为了降低所述废渣携带抑冰剂的数量,减少抑冰剂损失量,用普通清水浸泡、清洗废渣,将废渣携带的抑冰剂溶入清水中;用现有方法分离清水和废渣;将分离出来的清水送入步骤3)中所述的敞口容器。
步骤8)中,为了有效地将所述抑冰剂液体中的乙酸钾含量调整为30wt%,可以将步骤1)所述的乙酸钾溶解进抑冰剂液体中,保持所述抑冰剂液体中的乙酸钾含量为30wt%;
步骤8)中,为了有效地将所述抑冰剂液体中的乙酸钾含量调整为30wt%,可以再通过通风方法蒸发所述抑冰剂液体中的水分,使其含有乙酸钾的含量为30wt%:
步骤9)中,为了防止抑冰剂液体含有肉眼可见的颗粒性物质和沉淀物、絮状物、悬浮物、漂浮物等废物质,步骤9)中抑冰剂液体再净化后,循环到步骤1)使用。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (75)
1.一种洁净的天然气开采方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体与天然气开采过程中的天然气流混合,形成混合物流体;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)加碱再生:将碱性物质加入生产污水中,与生产污水混合均匀,使其PH值=8~14;该生产污水再生为浑浊抑冰剂污水,保持浑浊抑冰剂污水的PH值=8~14;
5)分离废渣:将浑浊抑冰剂污水分离成抑冰剂污水和废渣;将废渣用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
6)送入另外的敞口容器:将抑冰剂污水送入另外的敞口容器;
7)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内抑冰剂污水的水分,形成浓缩固形物和抑冰剂液体;
8)分离净化:将抑冰剂液体与浓缩固形物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物、有机液体分离,形成净化的抑冰剂液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
9)抑冰剂液体再循环:将净化的抑冰剂液体循环到步骤1)使用;
步骤1)中,所述抑冰剂液体中含有的抑冰剂的最小浓度应能保证抑冰剂液体在储运、输送或使用过程中始终是液态;
步骤1)中,所述抑冰剂液体中含有的抑冰剂的最大浓度应始终小于抑冰剂液体在储运、输送或使用条件下的饱和浓度;
步骤7)中,所述抑冰剂污水、抑冰剂液体中所含有抑冰剂的最高浓度应始终小于蒸发条件下的饱和浓度;
所述的抑冰剂是指甲酸钾、乙酸钾、甲酸钠、乙酸钠、甲酸铷、乙酸铷、甲酸铯、乙酸铯中的任意一种或两种以上任意比例的混合物;
步骤4)中,所述的碱性物质是氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上任意比例的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,所述的抑冰剂液体中所含有的抑冰剂为10~75wt%。
3.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤7)中,所述抑冰剂污水蒸发水分后,所述抑冰剂液体中抑冰剂含量为10~75wt%。
4.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,向气井内或集输系统中加入水溶性阳离子缓蚀剂或其他商品缓蚀剂。
5.根据权利要求4所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述其他商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂。
6.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,向天然气井内加入水溶性泡沫排水剂、其他商品泡沫排水剂、水溶性商品排水棒或水溶性商品排水药剂块。
7.根据权利要求6所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述水溶性泡沫排水剂是含有十二烷基硫酸钠1wt%以上的水溶液或含有十二烷基苯磺酸钠1wt%以上的水溶液。
8.根据权利要求6所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述其他商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品泡沫排水剂。
9.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述敞口容器为全部或部分敞口通大气;所述敞口容器采用非金属的防渗漏材料。
10.根据权利要求1或9所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器是进行过人工防渗漏加工或防渗漏处理的可容纳液体的自然坑、自然塘、自然湾、自然池或天然洞穴。
11.根据权利要求1或9所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器是人工修建的坑、塘、湾、池、洞穴或有容纳液体能力的其他工程。
12.根据权利要求9所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器为两个以上,敞口容器之间串联或并联相通。
13.根据权利要求10所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器为两个以上,敞口容器之间串联或并联相通。
14.根据权利要求11所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器为两个以上,敞口容器之间串联或并联相通。
15.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤2)中,采用静止沉降、液-液分离、重力分离、破乳中的一种或两种以上的方法,将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
16.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤5)中,采用静止、缓慢流动、气浮、絮凝、过滤、助滤、压滤、固-液分离、离心分离、旋流分离中的一种或两种以上方法,将浑浊抑冰剂污水分离成抑冰剂污水和废渣。
17.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤5)中,用普通清水浸泡、清洗废渣,将废渣携带的抑冰剂溶入清水中;用现有方法分离清水和废渣;将分离出来的清水与步骤5)中的浑浊抑冰剂污水或抑冰剂污水混合。
18.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤7)中,所述通风方法包括自然通风方法、强制通风方法中的一种或两种联合使用。
19.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤7)中,用静止、缓慢流动、向敞口容器内加入晶形物质聚结体中的一种或两种以上方法,形成浓缩固形物。
20.根据权利要求19所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述晶形物质聚结体是指人为加工成束状的植物纤维性物质、金属丝状物、金属 条状物和沙石、砖瓦、大颗粒氯化钠盐晶之中的一种或两种以上物质的混合体。
21.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤8)中,用静止、缓慢流动、气浮、絮凝、过滤、助滤、压滤、固-液分离、离心分离、旋流分离、清除、打捞中的一种或两种以上方法,将抑冰剂液体与浓缩固形物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物分离。
22.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤8)中,用静止、缓慢流动、液-液分离、重力分离、离心分离、旋流分离、清除、破乳中的一种或两种以上方法,将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离。
23.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤9)中净化的抑冰剂液体经再净化后,循环到步骤1)使用。
24.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤1),当将要加入的抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度小于20wt%时,向抑冰剂液体中加入0.0001~4wt%的水溶性阳离子缓蚀剂或0.0001~4wt%的其他商品缓蚀剂,混合均匀后使用。
25.根据权利要求24所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述其他商品缓蚀剂是指不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂。
26.根据权利要求1所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤1),当将要加入的抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度小于20wt%时,向抑冰剂液体中分别加入0.0001~2wt%的水溶性阳离子缓蚀剂或其他商品缓蚀剂和0.0001~2wt%的水溶性泡沫排水剂或其他商品泡沫排水剂,混合均匀后使用。
27.根据权利要求26所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂;所述商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品泡沫排水剂。
28.一种洁净的天然气开采方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体与天然气开采中的天然气流混合,形成混合物流体;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)加碱再生:将碱性物质加入生产污水中,与生产污水混合均匀,使其PH值=8~14;该生产污水再生为浑浊抑冰剂污水,保持浑浊抑冰剂污水PH值=8~14;
5)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内浑浊抑冰剂污水的水分,形成沉积物和抑冰剂液体;
6)分离净化:将抑冰剂液体与沉积物和可能存在的沉淀物、悬浮物、非有机液体型漂浮物、有机液体分离;形成净化的抑冰剂液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
7)抑冰剂液体再循环:将净化的抑冰剂液体循环到步骤1)使用;
所述抑冰剂液体中含有的抑冰剂的最小浓度应能保证抑冰剂液体在储运、输送或使用过程中始终是液态;
所述抑冰剂液体中含有的抑冰剂的最大浓度应始终小于抑冰剂液体在储运、输送或使用条件下的饱和浓度;
所述浑浊抑冰剂污水、抑冰剂液体中所含有抑冰剂的最高浓度应始终小于蒸发条件下的饱和浓度;
所述的抑冰剂是指甲酸钾、乙酸钾、甲酸钠、乙酸钠、甲酸铷、乙酸铷、甲酸铯、乙酸铯中的任意一种或两种以上任意比例的混合物;
步骤4)中,所述的碱性物质是氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上任意比例的混合物。
29.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,所述的抑冰剂液体中所含有的抑冰剂为10~75wt%。
30.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤5)中,所述浑浊抑冰剂污水蒸发水分后,所述抑冰剂液体中抑冰剂含量为 10~75wt%。
31.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,除添加抑冰剂液体外,还添加水溶性阳离子缓蚀剂、其他商品缓蚀剂、水溶性泡沫排水剂或其他商品泡沫排水剂与天然气开采中的天然气流混合。
32.根据权利要求31所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂;所述商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品泡沫排水剂。
33.根据权利要求31所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述水溶性泡沫排水剂是含有十二烷基硫酸钠1wt%以上的水溶液或含有十二烷基苯磺酸钠1wt%以上的水溶液。
34.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,向天然气井内加入水溶性商品排水棒或水溶性商品排水药剂块。
35.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述敞口容器为全部或部分敞口通大气;所述敞口容器采用非金属的防渗漏材料。
36.根据权利要求28或35所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器是进行过人工防渗漏加工或防渗漏处理的可容纳液体的自然坑、自然塘、自然湾、自然池或天然洞穴。
37.根据权利要求28或35所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器是人工修建的坑、塘、湾、池、洞穴或有容纳液体能力的其他工程。
38.根据权利要求35所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器为两个以上,敞口容器之间串联或并联相通。
39.根据权利要求36所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所 述的敞口容器为两个以上,敞口容器之间串联或并联相通。
40.根据权利要求37所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器为两个以上,敞口容器之间串联或并联相通。
41.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤2)中,采用静止沉降、液-液分离、重力分离、破乳中的一种或两种以上的方法,将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
42.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤5)中,所述通风方法包括自然通风方法、强制通风方法中的一种或两种联合使用。
43.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤6)中,用静止、缓慢流动、气浮、絮凝、过滤、助滤、压滤、固-液分离、离心分离、旋流分离、清除、打捞中的一种或两种以上方法,将抑冰剂液体与沉积物和可能存在的悬浮物、沉淀物、非有机液体型漂浮物分离。
44.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤6)中,用静止、缓慢流动、液-液分离、重力分离、离心分离、旋流分离、清除、破乳中的一种或两种以上方法,将可能存在的有机液体与抑冰剂液体分离。
45.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤7)中净化的抑冰剂液体再净化后,循环到步骤1)使用。
46.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤1),所述的抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度低于20%时,在抑冰剂液体中加入4%以下的水溶性阳离子缓蚀剂或其他商品缓蚀剂,混合均匀。
47.根据权利要求46所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂。
48.根据权利要求28所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤1),所述的抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度低于20%时,在抑冰剂液体中加入2%以下的水溶性阳离子缓蚀剂或其他商品缓蚀剂和2%以下的商品发泡剂或商品泡沫排水剂,混合均匀。
49.根据权利要求48所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂;所述商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品泡沫排水剂;所述商品发泡剂不含甲醇且毒性很小或无毒的商品发泡剂。
50.一种洁净的天然气开采方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)添加抑冰剂:将含有抑冰剂的抑冰剂液体与天然气开采中的天然气流混合,形成混合物流体;
2)流体分离:将天然气从混合物流体中分离出来;用现有集输方法或储运方法进一步完成天然气的集输、储运生产过程;将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃;将液态烃用现有方法进一步处理或储运;
3)送入敞口容器:将生产污水送入敞口容器;
4)通风去水分:通过通风方法蒸发敞口容器内生产污水的水分,形成浓缩生产污水和浓缩固形物;
5)分离废物质:将浓缩生产污水与敞口容器内的浓缩固形物和可能存在的非有机液体型漂浮物、有机液体分离,形成浓缩液体和废物质;将废物质用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
6)加碱再生:将碱性物质加入浓缩液体中,与该浓缩液体混合均匀,使其PH值=8~14;该浓缩液体再生为浑浊抑冰剂液体,保持浑浊抑冰剂液体PH值=8~14;
7)分离废渣:将浑浊抑冰剂液体分离成抑冰剂液体和废渣;将废渣用现有方法进一步无害化处理或综合利用;
8)调整抑冰剂含量:将抑冰剂液体中的抑冰剂含量调整为10~55wt%;
9)抑冰剂液体再循环:将抑冰剂液体循环到步骤1)使用;
所述抑冰剂液体中含有的抑冰剂的最小浓度应能保证抑冰剂液体在储运、输送或使用过程中始终是液态;
所述抑冰剂液体中含有的抑冰剂的最大浓度应始终小于抑冰剂液体在储 运、输送或使用条件下的饱和浓度;
所述的抑冰剂是指甲酸钾、乙酸钾、甲酸钠、乙酸钠、甲酸铷、乙酸铷、甲酸铯、乙酸铯中的任意一种或两种以上任意比例的混合物;
步骤6)中,所述的碱性物质是氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种以上任意比例的混合物。
51.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,所述的抑冰剂液体中所含有的抑冰剂为10~55wt%。
52.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤8)中,将抑冰剂溶解进抑冰剂液体中,保持所述抑冰剂液体中的抑冰剂含量为10~55wt%。
53.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤8)中,再通过通风方法蒸发所述抑冰剂液体中的水分,使其含有抑冰剂的含量为10~55wt%。
54.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,除添加抑冰剂液体外,还添加水溶性阳离子缓蚀剂、其他商品缓蚀剂、水溶性泡沫排水剂或其他商品泡沫排水剂与天然气开采中的天然气流混合。
55.根据权利要求54所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂;所述商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品泡沫排水剂。
56.根据权利要求54所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述水溶性泡沫排水剂是含有十二烷基硫酸钠1wt%以上的水溶液或含有十二烷基苯磺酸钠1wt%以上的水溶液。
57.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤1)中,向天然气井内加入水溶性商品排水棒或水溶性商品排水药剂块。
58.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述敞口容器为全部或部分敞口通大气;所述敞口容器采用非金属的防渗漏材料。
59.根据权利要求58所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器是进行过人工防渗漏加工或防渗漏处理的可容纳液体的自然坑、自然塘、自然湾、自然池或天然洞穴。
60.根据权利要求58所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器是人工修建的坑、塘、湾、池、洞穴或有容纳液体能力的其他工程。
61.根据权利要求58、59或60所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述的敞口容器为两个以上,敞口容器之间串联或并联相通。
62.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤2)中,采用静止沉降、液-液分离、重力分离、破乳中的一种或两种以上的方法,将混合物流体中剩余的液体分离成生产污水和液态烃。
63.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤4)中,所述通风方法包括自然通风方法、强制通风方法中的一种或两种联合使用
64.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤4)中,所述生产污水蒸发水分后,所述浓缩生产污水中甲酸钙或乙酸钙含量为7~23wt%。
65.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤4)中,用静止、缓慢流动、向敞口容器内加入晶形物质聚结体中的一种或两种以上方法,形成浓缩固形物。
66.根据权利要求65所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述晶形物质聚结体是指人为加工成束状的植物纤维性物质、金属丝状物、金属条状物和沙石、砖瓦、大颗粒氯化钠盐晶之中的一种或两种以上物质的混合体。
67.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤5)中,用静止、缓慢流动、过滤、固-液分离、离心分离、压滤、旋流分离、清除、打捞、净化中的一种或两种以上方法,将浓缩生产污水与敞口容器内的浓缩固形物和可能存在的非有机液体型漂浮物分离。
68.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤5)中,用静止、缓慢流动、液-液分离、重力分离、离心分离、旋流分离、清除、破乳中的一种或两种以上方法,将可能存在的有机液体与浓缩生产污水分离。
69.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤7)中,用静止、缓慢流动、气浮、絮凝、过滤、助滤、压滤、固-液分离、离心分离、旋流分离、清除、打捞、净化中的一种或两种以上方法,将浑浊抑冰剂液体分离成抑冰剂液体和废渣。
70.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤7)中,用普通清水浸泡、清洗废渣,将废渣携带的抑冰剂溶入清水中;分离清水和废渣;将分离出来的清水送入步骤3)中所述的敞口容器内。
71.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:步骤9)中,抑冰剂液体经再净化后,循环到步骤1)使用。
72.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤1),所述的抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度低于20%时,在抑冰剂液体中加入4%以下的水溶性阳离子缓蚀剂或其他商品缓蚀剂,混合均匀。
73.根据权利要求72所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述其他商品缓蚀剂是指不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂。
74.根据权利要求50所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:在步骤1),所述的抑冰剂液体含有抑冰剂的浓度低于20wt%时,在抑冰剂液体中加入2wt%以下的水溶性阳离子缓蚀剂或其他商品缓蚀剂和2wt%以下的商品发泡 剂或商品泡沫排水剂。
75.根据权利要求74所述的一种洁净的天然气开采方法,其特征在于:所述商品缓蚀剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品缓蚀剂;所述商品泡沫排水剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品泡沫排水剂;所述商品发泡剂是不含甲醇且毒性很小或无毒的商品发泡剂。
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