CN109736753A - 一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于天然气水合物开采技术领域，涉及一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的装置及方法，包括一口井，为双分支水平井，一个分支位于地热层，一个分支位于水合物层。(1)打一口双分支水平井，一个分支位于地热层，一个分支位于水合物层；(2)对水合物层靠下方的垂直段进行射孔，在射孔段顶部3m附近将井堵住；(3)高温地下水流入天然气水合物层，天然气水合物分解；(4)分解产物经水平分支开采出来，经过气液分离装置后得到天然气。本发明的装置有如下优势：(1)系统结构简单，操作方便，降低成本；(2)利用地压式地热能，降低了热激法开采水合物以及将海水从海面注入地热层的能耗。

Description

一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的装置及 方法

技术领域

本发明属于天然气水合物开采技术领域，涉及到一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的装置及方法。

背景技术

在当今世界，能源问题已经成为一个巨大的问题，能源的大量消耗，使得已勘探出来的煤炭，石油消耗的越来越快，难以满足人类未来的发展对能源的需求。开采天然气水合物是一项缓解能源问题的有效方式。

天然气水合物与传统化石能源如煤炭、石油、天然气相比有两个显著的优点：1.含烃量大，储量高，天然气水合物中含有大量的烃类物质，其中甲烷约占80～99.9％，同时天然气水合物储量巨大，已勘探出的天然气水合物中碳含量约为已探明的所有化石燃料碳含量之和；2.分布广泛，在海底区域，天然气水合物分布面积打4000万平方公里，约占地球海洋总面积的1/4，迄今为止，世界各国在近海区域和永久冻土层发现了超过230处天然气水合物矿点，分布极为广泛。

地压式地热资源是指在地层中流体压力超过静水压力的高压热水，温度一般为150～180℃。目前开采天然气水合物的热激法多是将冷流体加热后注入天然气水合物层，这种方法热损失极大，为了改善这一情况，本发明提出了一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的方法，利用地层中赋存的高温高压热水开采天然气水合物。

发明内容

本发明提供了一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的方法，降低了传统热激法开采天然气水合物的能耗。

本发明的技术方案：

一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的装置，包括气液分离装置1、海水层2、第一水平段3、第一射孔4、天然气水合物储层5、天然气水合物储层与地压式地热能储层之间的岩层6、地压式地热层7、第二射孔8、第二水平段9、生产段10、第三射孔11、桥塞12和开采段13；

该装置的主体为双分支水平井，包括竖直段、第一水平段3和第二水平段9；竖直段分为上下两端，分别为开采段13和生产段10；第一水平段3和第二水平段9与竖直段相连通，分别位于天然气水合物储层5和地压式地热层7，第一水平段3和第二水平段9上分别均布有第一射孔4和第二射孔8；

所述的桥塞12安装于竖直段，位于第一水平段3下方，将竖直段分为开采段13和生产段10；开采段13的上部分位于海水层2，下部分位于天然气水合物储层5；生产段10的上部分位于天然气水合物储层5，跨过天然气水合物储层与地压式地热能储层之间的岩层6后，下部分位于地压式地热层7；

所述的第三射孔11设在生产段10上，位于天然气水合物储层5。

一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的方法，步骤如下：

1)选取赋存天然气水合物的岩层且天然气水合物储层5下方存在地压式地热层7的区域作为目标区域，其中，地压式地热层7中高压热水的温度为160℃；打一口双分支水平井，贯穿天然气水合物储层5到达地压式地热层7，一个水平分支位于天然气水合物储层5为第一水平段3，另一个水平分支位于地压式地热层7为第二水平段9；对第一水平段3进行射孔，形成第一射孔4，对第二水平段9进行射孔，形成第二射孔8；在双分支水平井靠近天然气水合物储层5底部的竖直段进行射孔，形成第三射孔11，在第三射孔11顶部2～3米通过桥塞12封堵该双分支水平井；

2)高温高压热水经过第二射孔8进入第二水平段9，通过第二水平段9流入天然气水合物储层5，天然气水合物受热分解，分解产物经第一射孔4进入第一水平段3，回收至海面；分解产物在海面通过气液分离装置进行分离。

本发明的有益效果：本发明的一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的方法是应用地压式地热能开采天然气水合物，节省了利用高压泵将海水压入底层所需能量，极大降低了开采天然气水合物所需能耗，除此以外，应用单井开采天然气水合物，整套系统结构简单，操作方便，成本低。

附图说明

图1是一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的方法的结构示意图。

图中：1气液分离装置；2海水层；3第一水平段；4第一射孔；5天然气水合物储层；6天然气水合物储层与地压式地热能储层之间的岩层；7地压式地热层；8第二射孔；9第二水平段；10生产段；11第三射孔；12桥塞；13开采段。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

(1)储层选取：根据现今所勘探的地质资料，选取赋存天然气水合物的岩层且天然气水合物层下方存在地压式地热资源的区域作为目标区域，其中，地压式地热层7中高压热水的温度为160℃；向目标岩层打一口双分支水平井，作为天然气水合物生产和开采共用井，贯穿天然气水合物储层5，到达地压式地热层7；该井位于天然气水合物储层5的水平分支为第一水平段3，对第一水平段3进行射孔，形成第一射孔4；该井位于地压式地热层7的水平分支为水平段9，对第二水平段9进行射孔，形成第二射孔8；对该井位于天然气水合物储层5的靠近天然气水合物储层5底部的竖直段进行射孔，形成第三射孔11；整个系统被分为两个部分，一个部分是生产段10，包括第二射孔8、第二水平段9和第三射孔11组成，另一部分是开采段13，包括第一水平段3、第一射孔4和气液分离装置1组成，这两部分通过桥塞12分隔。

(2)地压式地热层7所贮存的高温高压热水在地层压力的作用下经生产段10流入天然气水合物储层5，具体流程为高温热水经第二射孔8从第二水平段9流入生产段10，再通过第三射孔11通入天然气水合物储层5；流入天然气水合物储层5的高温热水在天然气水合物储层5扩散并与天然气水合物充分接触，使天然气水合物温度上升，破坏了天然气水合物的相平衡，天然气水合物分解产生天然气和水；天然气水合物分解所得产物经开采段13回收至海面，具体流程为天然气水合物分解产物经第一射孔4流入第一水平段3，通过井的上半段回收至海平面，回收到海平面的气液混合物经过气液分离装置1后得到较纯净的天然气。

Claims (2)

1.一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的装置，其特征在于，所述的利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的装置包括气液分离装置(1)、海水层(2)、第一水平段(3)、第一射孔(4)、第二射孔(8)、第二水平段(9)、生产段(10)、第三射孔(11)、桥塞(12)和开采段(13)；

该装置的主体为双分支水平井，包括竖直段、第一水平段(3)和第二水平段(9)；竖直段分为上下两部分，分别为开采段(13)和生产段(10)；第一水平段(3)和第二水平段(9)与竖直段相连通，分别位于天然气水合物储层(5)和地压式地热层(7)，第一水平段(3)和第二水平段(9)上分别均布有第一射孔(4)和第二射孔(8)；

所述的桥塞(12)安装于竖直段，位于第一水平段(3)下方，将竖直段分为开采段(13)和生产段(10)；开采段(13)的上部分位于海水层(2)，下部分位于天然气水合物储层(5)；生产段(10)的上部分位于天然气水合物储层(5)，跨过天然气水合物储层与地压式地热能储层之间的岩层(6)后，下部分位于地压式地热层(7)；

所述的第三射孔(11)设在生产段(10)上，位于天然气水合物储层(5)。

2.一种利用单井联合地压式地热开采天然气水合物的方法，其特征在于，步骤如下：

1)选取赋存天然气水合物的岩层且天然气水合物储层(5)下方存在地压式地热层(7)的区域作为目标区域，其中，地压式地热层(7)中高压热水的温度为160℃；打一口双分支水平井，贯穿天然气水合物储层(5)到达地压式地热层(7)，一个水平分支位于天然气水合物储层(5)为第一水平段(3)，另一个水平分支位于地压式地热层(7)为第二水平段(9)；对第一水平段(3)进行射孔，形成第一射孔(4)，对第二水平段(9)进行射孔，形成第二射孔(8)；在双分支水平井靠近天然气水合物储层(5)底部的竖直段进行射孔，形成第三射孔(11)，在第三射孔(11)顶部2～3米通过桥塞(12)封堵该双分支水平井；

2)高温高压热水经过第二射孔(8)进入第二水平段(9)，通过第二水平段(9)流入天然气水合物储层(5)，天然气水合物受热分解，分解产物经第一射孔(4)进入第一水平段(3)，回收至海面；分解产物在海面通过气液分离装置进行分离。