CN111119800B - 石墨烯和热碳开采可燃冰的系统及开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统及开采方法，包括：在可燃冰层中形成具有微纳米孔的稳固性、渗透性、导热性的气凝胶井壁，优选形成导热性、浮动性、透气性、隔水性的石墨烯隔膜，优选在渗透性的可燃冰盖层形内成具有气密性、粘弹性、绝热性的水凝胶盖板，注入热碳流体将可燃冰融化、气化、分解成甲烷天然气经过石墨烯隔膜和气凝胶井壁分离、净化后由甲烷天然气产道采出。用本发明开采可燃冰的甲烷天然气，可系统解决可燃冰储层坍塌、出砂、出水，上覆可燃冰盖层坍塌、泄气、漏水，下覆渗透水层窜水、耗能，以及热效差、成本高、污染大等问题。

Description

石墨烯和热碳开采可燃冰的系统及开采方法

技术领域

本发明涉及可燃冰的开采领域，特别涉及一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统及开采方法。

背景技术

可燃冰(Combustible ice)的外观像冰可燃，又名“固体瓦斯”或“汽冰”。可燃冰是甲烷天然气与水，在高压、低温条件下形成的结晶：天然气水合物，其化学式CH₄·nH₂O。

可燃冰广泛分布储存在海域的沉积物或陆域的冻土层中，其资源密度高、储量大、分布广，具有极高的开采价值，是未来重要接替的低碳清洁能源。

现有的可燃冰开采方法和专利技术，如热激发、减压、注化学剂、注二氧化碳等原位“融冰采气”方法，存在可燃冰储层坍塌、出沙、出水，上覆松软盖层坍塌、泄气、漏水，下覆渗透水层窜水、耗能，以及导热差、成本高、污染大等问题，严重制约可燃冰的高效环保开采。

上述背景技术是为了便于理解本发明，并非是申请本发明之前已向普通公众公开的公知技术。

术语解释

可燃冰：本发明中，可燃冰是指埋藏在地下像冰可燃的天然气水合物，其化学式CH₄·nH₂O。

可燃冰储层：本发明中，可燃冰储层是指埋藏储存可燃冰天然气的水域沉积层或陆域冻土层。

气凝胶井壁：本发明中，气凝胶井壁是指由石墨烯、活性炭、活性剂、超细水泥浆等复合成分在可燃冰储层中凝固形成的具有稳固性、渗透性、导热性的气凝胶井壁。

石墨烯隔膜：本发明中，石墨烯隔膜是指由石墨烯、活性炭、活性剂等复合成分在可燃冰储层的冰水界面和气水界面漂浮扩散形成的具有导热性、浮动性、透气性、隔水性的隔膜。

水凝胶盖板：本发明中，水凝胶盖板是无机水凝胶、纳米粒子、有机水凝胶等复合成分在可燃冰储层上覆渗透性的可燃冰盖层孔隙中形成的具有气密性、弹塑性、粘弹性、绝热性的水凝胶盖板。

热碳流体：本发明中，热碳流体是指含二氧化碳的工业热烟道气、化学生热二氧化碳溶液或压缩换热二氧化碳等热碳流体。

发明内容

基于上述问题，一方面，本发明提供一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，该石墨烯和热碳开采可燃冰的系统主要解决可燃冰储层坍塌、出沙、出水，上覆松软层坍塌、泄气、漏水，下覆含水层窜水、耗能，以及导热差、成本高、污染大等问题。

技术方案是：一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，所述石墨烯和热碳开采可燃冰的系统包括：

气凝胶井壁，该气凝胶井壁形成于可燃冰储层内，具有稳固性、渗透性、导热性、控水性；甲烷天然气产道，该甲烷天然气产道位于气凝胶井壁内；和热碳流体。

作为优选，所述石墨烯和热碳开采可燃冰的系统还包括水凝胶盖板，水凝胶盖板形成在可燃冰储层上方渗透性的可燃冰盖层内，具有气密性、弹塑性、粘弹性和绝热性。

作为优选，所述水凝胶盖板是由无机水凝胶、纳米粒子、有机水凝胶复合成分在渗透性的可燃冰盖层的孔隙中形成的水凝胶盖板。

作为优选，所述石墨烯隔膜，该石墨烯隔膜具有导热性、浮动性、透气性、隔水性。

作为优选，所述石墨烯隔膜由石墨烯、活性炭、活性剂复合成分在可燃冰储层的冰水界面和气水界面漂浮扩散形成。

作为优选，所述热碳流体通过油管注入到可燃冰储层下方，该油管穿过甲烷天然气产道。

作为优选，所述甲烷天然气产道由开采井套管、封隔器、油管围成的环形空间。

另一方面，本发明还提供一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统的制备方法。

技术方案是：一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统的制备方法，包括以下步骤：

向可燃冰储层注入石墨烯、活性炭、活性剂、水泥浆等复合成分后，水泥的水化热溶解可燃冰，释放的甲烷天然气和水与石墨稀、活性炭、活性剂等形成微纳米气泡沫；

水泥浆凝固后形成高强、高渗、微纳米气孔的气凝胶水泥石，将易坍塌、易出沙、易出水的可燃冰产层改造成具有稳固性、渗透性、导热性、控水性的气凝胶井壁。

作为优选，该气凝胶井壁周围的可燃冰被水泥水化热溶解为甲烷天然气和水，推进石墨烯、活性炭、活性剂向更远的冰水界面和气水界面漂浮扩散，形成更大面积导热性、浮动性、透气性、憎水性的石墨烯隔膜。

作为优选，所述水凝胶盖板的制备步骤为：分别优选注入硫酸铝、硅酸钠、有机凝胶等水溶液到可燃冰储层上方的渗透性盖层的孔隙中，自流平混合，化学反应生成氢氧化铝纳米粒子、硅酸无机凝胶、有机凝胶，大面积充填、封堵疏松渗透盖层的孔隙空间，覆盖在可燃冰储层上面，成为气密性、弹塑性、绝热性的所述水凝胶盖板。

再一方面，本发明还提供一种可燃冰的开采方法。

技术方案是：一种可燃冰的开采方法，该方法注入热碳流体到可燃冰储层后，热碳流体产生的热能和二氧化碳将可燃冰融化、气化、分解成甲烷天然气和水，甲烷天然气经过石墨烯隔膜和气凝胶井壁分离、净化后由甲烷天然气产道采出；剩余的水、泥沙和热流体中的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等环境污染成分被石墨烯隔膜和气凝胶井壁分离、隔离在可燃冰储层内，最后形成二氧化碳水合物水晶固体，永久封固、封存、埋藏在可燃冰储层的已采空间。

作为优选，所述热碳流体产生的热能通过石墨烯隔膜迅速将热能传导到其上面和远处的可燃冰储层进行热交换，将可燃冰融化、气化、分解成甲烷天然气和水，甲烷天然气通过气凝胶井壁采出。

作为优选，所述热碳流体为工业热烟道气、压缩换热二氧化碳或化学生热二氧化碳。

作为优选，所述可燃冰开采井为垂直井、定向斜井、水平井、丛式井等。

本发明的原理及有益效果在于：

本发明一体化地解决可燃冰储层坍塌、出砂、出水，上覆松软渗透性盖层的坍塌、泄气、漏水，下覆含水渗透层的窜水、耗能，以及导热差、成本高、污染大等问题。

本发明具有以下独特优势：

1.高效性：石墨烯隔膜和气凝胶井壁中石墨烯的高导热、高传热的优异特性，使热流体的热交换效率高，节能效果好。石墨烯是高导热、憎水材料，其导热系数最高达5300W/m·K，比水的导热系数(0.49W/m·K)高达万倍。水凝胶盖板的低导热性和不渗透性，提高了保温、保压、防漏效果；气凝胶井壁的稳固、渗透、控水、过滤等优异特性，可高效防止储层出沙、出水和坍塌。

2.环保性：石墨烯凝胶和热碳流体开采可燃冰天然气的系统与方法，优选注入的工业烟道气等热碳流体中的二氧化碳在升温升压到超临界点以上(纯CO2温度>31.2℃,压力>7.38Mpa)成为超临界二氧化碳时，其密度接近或高于水，粘度比水低，扩散系数比水高10倍以上，不但可有效利用烟道气中的热能、二氧化碳等融化可燃冰、解吸产出可燃气天然气，而且在可燃冰储层的已采孔隙空间永久埋藏封存注入工业热烟道气中的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、水合物、水蒸气、气溶胶、含砂含盐含化学剂污水等环境污染物；主要产出物为经过石墨烯隔膜和气凝胶井壁等吸附、过滤、净化、分离为清洁低碳甲烷天然气，有效减少和避免了开采可燃冰时的大量废水、废渣、废气的产出与净化处理。

3.简便性：石墨烯凝胶和热碳流体开采可燃冰天然气的系统与方法，施工作业程序简便，地面设备轻便，产出的甲烷天然气经过可燃冰层的石墨烯隔膜和气凝胶井壁的自动吸附、分离、过滤后比较清洁干净，不需要复杂庞大的地面分离、脱水、出砂等净化系统和废水、废渣、废气处理系统。

4.系统性：石墨烯凝胶和热碳流体开采可燃冰天然气的系统与方法，可系统性解决可燃冰储层坍塌出沙出水，上覆松软层坍塌泄气漏水，下覆含水层窜水耗能，以及导热差、成本高、污染大等可燃冰开采的系列关键问题。

5.经济性：石墨烯凝胶和热碳流体开采可燃冰的系统与工艺方法，具有上述高效性、环保性、简便性、系统性，大幅降低开采成本，有利于大规模、商业化开采可燃冰。

附图说明

图1是本发明一种石墨烯凝胶和热碳开采可燃冰的系统结构立剖面图；

图2是本发明另一种石墨烯凝胶和热碳开采可燃冰的系统结构立剖面图；

图3是本发明另一种石墨烯凝胶和热碳开采可燃冰的系统结构立剖面图；

图中附图标记为：可燃冰储层1，气凝胶井壁2，热碳流体3，甲烷天然气4，可燃冰盖层5，开采井套管6，封隔器7，油管8，石墨烯隔膜9，水凝胶盖板10。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3，本发明提供一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其包括气凝胶井壁2、甲烷天然气产道和热碳流体3，气凝胶井壁2位于可燃冰储层1内，该甲烷天然气产道位于气凝胶井壁2内。

气凝胶井壁2为稳固性、渗透性、导热性的井壁，具有微纳米孔，通过注入石墨烯、活性炭、活性剂、超细水泥浆等复合成分在可燃冰储层1内形成。

可燃冰储层1中可燃冰融化、气化、分解、解吸、置换、分离、净化、产出的甲烷天然气4穿过气凝胶井壁2从甲烷天然气产道中排出。

在本发明的另一个可选实施例中，甲烷天然气产道由开采井套管6和油管8围成的环形空间。

在本发明的一个可选实施例中，热碳流体通过油管8注入到可燃冰储层下方，该油管8穿过甲烷天然气产道。

在本发明的另一个可选实施例中，石墨烯和热碳开采可燃冰的系统还包括石墨烯隔膜9，石墨烯隔膜9由石墨烯、活性炭、活性剂等复合成分在可燃冰储层1的冰水界面和气水界面漂浮扩散形成，具有导热性、浮动性、透气性、隔水性。石墨烯隔膜9一方面阻隔、分离位于可燃冰储层1下方的热碳流体在开采过程中形成的CO₂、水、泥沙等进入可燃冰储层1的上部，另一方面将热碳流体3产生的热量传递到可燃冰储层1。

在本发明的另一个可选实施例中，石墨烯和热碳开采可燃冰的系统还包括水凝胶盖板10，水凝胶盖板10形成在可燃冰储层1上方渗透性的可燃冰盖层5内，具有气密性、弹塑性、粘弹性和绝热性，是由无机水凝胶、纳米粒子、有机水凝胶等复合成分在渗透性的可燃冰盖层5的孔隙中形成的。

本发明对石墨烯、活性炭、表活剂、水泥浆等复合物的具体含量比例不做特别的限定，本领域技术人员可根据实际可燃冰层的具体埋深、压力、温度、岩性等自身条件，对各物质的含量进行模拟试验优化选择，还可以加入一些其它辅助增效物。

在本发明的另一个可选实施例中，石墨烯和热碳开采可燃冰的系统还包括封隔器7，封隔器7位于开采井套管8和油管之间的一个或多个。

本发明热碳流体3通过油管8的内腔、气凝胶井壁2的孔隙注入到可燃冰储层1内的石墨烯隔膜9之下的含水渗透段，经过石墨烯隔膜9和气凝胶井壁2到开采井套管6与油管8形成的环形空间产出的甲烷天然气4。

基于上述实施例的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，本发明提供一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统的制备方法，该方法包括以下步骤：

向可燃冰储层1注入石墨烯、活性炭、活性剂、水泥浆等复合成分后，水泥的水化热溶解可燃冰，释放的甲烷天然气和水与石墨稀、活性炭、活性剂等形成微纳米气泡沫。水泥浆凝固后形成高强、高渗、微纳米气孔的气凝胶水泥石，将易坍塌、易出沙、易出水的可燃冰产层改造成具有稳固性、渗透性、导热性、控水性的气凝胶井壁2。

在本发明的另一个可选实施例中，气凝胶井壁2周围的可燃冰被水泥水化热溶解为甲烷天然气4和水，推进石墨烯、活性炭、活性剂向更远的冰水界面和气水界面漂浮扩散，形成更大面积导热性、浮动性、透气性、憎水性的石墨烯隔膜9。

在本发明的另一个可选实施例中，分别注入硫酸铝、硅酸钠、聚丙烯酰胺等水溶液到可燃冰储层1上方的渗透性盖层5的孔隙中，自流平混合，化学反应生成氢氧化铝纳米粒子和硅酸凝胶，大面积充填、封堵疏松渗透盖层的孔隙空间，覆盖在可燃冰储层上面，成为气密性、弹塑性、绝热性的水凝胶盖板10。

本发明对硫酸铝、硅酸钠等水溶液等复合物的具体成分、含量比例不做特别的限定，可根据实际可燃冰层的具体埋深、压力、温度和上覆渗透盖层的岩性、孔隙度、渗透率等自身条件，对各物质的含量比例进行模拟试验优化选择，还可以加入一些其它增效辅助物。

基于上述实施例的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统和制备方法，本发明还提供一种可燃冰的开采方法。

一种可燃冰的开采方法，该方法热碳流体被注入到可燃冰储层后，热碳流体3产生的热能和二氧化碳将可燃冰融化、气化、分解成甲烷天然气和水，甲烷天然气4经过石墨烯隔膜和气凝胶井壁分离、净化后由甲烷天然气产道采出；剩余的水、二氧化碳、泥沙等被石墨烯隔膜和气凝胶井壁分离、隔离在可燃冰储层内，最后形成二氧化碳水合物水晶固体，被永久封固、封存、埋藏在的可燃冰储层1的已采空间。

由于工业热烟气、热二氧化碳等热碳流体3中的二氧化碳比水蒸气、氮气、甲烷天然气等的热焓高，容易达到超临界状态和形成二氧化碳水合物，因此热碳流体3被注入到可燃冰储层1后，高导热性的石墨烯隔膜9迅速将热能传导到其上面和远处的可燃冰储层1进行热交换，加热可燃冰溶解、气化、分解成甲烷天然气4和含砂含盐水；热碳流体中的二氧化碳在升温升压到超临界点以上(纯CO2温度>31.2℃,压力>7.38Mpa)成为超临界二氧化碳时，其密度接近或高于水，粘度比水低，扩散系数比水高10倍以上，更易溶解于水和扩散到气水界面、冰水界面之下，并且在甲烷天然气产出降压时迅速膨胀、发泡、置换、驱替可燃冰储层中的剩余甲烷天然气；由于二氧化碳和水形成水合物比甲烷天然气和水形成水合物的温压低(例如:0℃时纯CO2水合压力1.2Mpa<0℃时纯CH4水合压力2,6Mpa)，可燃冰被溶解、天然气被采出的低压低温区迅速被形成的二氧化碳水合物水晶固体填充。这样既实现了二氧化碳更多高效置换、驱替、产出甲烷天然气，又控制二氧化碳和水跟随甲烷天然气产出，还防止可燃冰融化采空区的坍塌，更实现了注入工业热烟道气中的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、水蒸气、气溶胶、含砂含盐含化学剂污水等环境污染物在可燃冰储层的已采孔隙空间的永久滞留、埋藏、封存。

基于上述实施例，本发明还提供了应用实施例。

应用实施例1.应用热烟道气开采可燃冰的甲烷天然气

热烟道气作为热碳流体3，优选应用内燃机、锅炉、炼炉、水泥厂、化工厂等排放的工业热烟道气之一或混合物，从油管8内腔和气凝胶井壁2注入到石墨烯隔膜9下的可燃冰储层1。

石墨烯隔膜9迅速将工业热烟道气携带的热能传导到其上面和远处的可燃冰储层1进行热交换，加热可燃冰层融化、气化、分解成甲烷天然气4和水。甲烷天然气4迅速上升聚集、分离、封隔到石墨烯隔膜9之上，经过气凝胶井壁2过滤净化后自动从开采井的套管6和油管8围成的甲烷天然气产道上升产出；密度大的水、泥沙等迅速下沉、分隔到石墨烯隔膜9和工业烟道气之下。

工业热烟道气中的二氧化碳在超临界点(纯CO2温度：31.2℃,压力：7.38Mpa)以上时，其密度接近或大于水，粘度比水低，下沉、溶解于石墨烯隔膜9之下的水；随着更多可燃冰的融化、气化、吸热、降温和甲烷天然气的产出降压，当二氧化碳的温压低于超临界点时，迅速膨胀、发泡、置换、驱替更多的甲烷天然气；当温压继续降低到二氧化碳和水形成水合物条件时，水、泥沙和工业热烟道气中的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、水蒸气、气溶胶等环境污染物自动固化成水合物晶体和固体，永久封隔、封存、埋藏在石墨烯隔膜之下可燃冰储层1的已采空间。

应用实施例2.应用压缩换热二氧化碳开采可燃冰的甲烷天然气

压缩换热二氧化碳作为热碳流体3，优选应用二氧化碳气体经过压缩机增压后自然升温、二氧化碳液体经过换热气化增温产生的压缩换热二氧化碳，从油管8内腔和气凝胶井壁2注入到石墨烯隔膜9下的可燃冰储层1。

石墨烯隔膜9迅速将压缩换热二氧化碳携带的热能传导到其上面和远处的可燃冰储层1进行热交换，加热可燃冰层溶解、气化、分解成甲烷天然气4和水。甲烷天然气4迅速上升聚集、分离、封隔到石墨烯隔膜9之上，经过气凝胶井壁2过滤净化后自动从开采井的套管6和油管8的围成的甲烷天然气产道上升产出；密度大的水、泥沙等迅速下沉、分隔在石墨烯隔膜9和热二氧化碳之下。

压缩换热二氧化碳在超临界点(纯CO2温度：31.2℃,压力：7.38Mpa)以上时，其密度接近或大于水，粘度比水低，下沉、溶解于石墨烯隔膜9之下的水；随着更多可燃冰的融化、气化、吸热、降温和可燃冰天然气的产出降压，当二氧化碳的温压低于超临界点时，迅速膨胀、发泡、置换、驱替更多的可燃冰天然气4；当温压继续降低到二氧化碳和水形成水合物条件时，水、泥沙和二氧化碳等环境污染物自动固化成水合物晶体和固体，永久封固、封存、埋藏在石墨烯隔膜9之下可燃冰储层1的已采空间。

应用实施例3.应用化学生热二氧化的碳溶液开采可燃冰的甲烷天然气

应用化学生热二氧化碳的溶液形成热碳流体3，优选应用弱酸溶液(如甲酸、乙酸、亚硫酸、亚硝酸等)和碳酸盐溶液(如碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钙、碳酸氢钾等)，分别从油管8内腔和气凝胶井壁2下部注入到石墨烯隔膜9下的可燃冰储层1中混合反应产生热化学生热二氧化碳。

石墨烯隔膜9迅速将化学生热和气体增压增热的热能传导到其上面和远处的可燃冰储层1进行热交换，加热可燃冰层溶解、气化、分解成甲烷天然气和含砂含盐污水。甲烷天然气4迅速上升聚集分离到石墨烯隔膜9之上，经过气凝胶井壁2过滤自动从开采井的套管和油管的环形空间上升产出；密度大的水、泥沙等迅速下沉分隔在石墨烯隔膜9和化学热二氧化碳之下。

化学生热二氧化碳在超临界点(纯CO2温度：31.2℃,压力：7.38Mpa)以上时，其密度接近或大于水，粘度比水低，下沉、溶解于石墨烯隔膜之下的水；随着更多可燃冰的融化、气化、吸热、降温和可燃冰天然气的产出降压，当二氧化碳的温压低于超临界点时，迅速膨胀、发泡、置换、驱替更多的可燃冰天然气4；当温压继续降低到二氧化碳和水形成水合物条件时，含砂含盐污水和化学生热二氧化碳中的二氧化碳及化学剂等环境污染物自动固化成水合物晶体和固体永久封固、封存、埋藏在石墨烯隔膜9之下之下可燃冰储层1的已采空间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述石墨烯和热碳开采可燃冰的系统包括：

气凝胶井壁，该气凝胶井壁位于可燃冰储层内具有稳固性、渗透性、导热性、控水性，气凝胶井壁是由石墨烯、活性炭、活性剂、超细水泥浆在可燃冰储层中凝固形成的具有稳固性、渗透性、导热性的气凝胶井壁；

甲烷天然气产道，该甲烷天然气产道位于气凝胶井壁内；和

热碳流体。

2.根据权利要求1 所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述石墨烯和热碳开采可燃冰的系统还包括水凝胶盖板，水凝胶盖板形成在可燃冰储层上方渗透性的可燃冰盖层内，具有气密性、弹塑性、粘弹性和绝热性。

3.根据权利要求2所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述水凝胶盖板是由无机水凝胶、纳米粒子、有机水凝胶复合成分在渗透性的可燃冰盖层的孔隙中形成的水凝胶盖板。

4.根据权利要求1-3 任一所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述石墨烯和热碳开采可燃冰的系统还包括石墨烯隔膜，该石墨烯隔膜具有导热性、浮动性、透气性、隔水性。

5.根据权利要求4所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述石墨烯隔膜为由石墨烯、活性炭、活性剂复合成分在可燃冰储层的冰水界面和气水界面漂浮扩散形成的石墨烯隔膜。

6.根据权利要求1-3任一所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述热碳流体通过油管注入到可燃冰储层下方，该油管穿过甲烷天然气产道。

7.根据权利要求6所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述甲烷天然气产道为由开采井套管、油管和封隔器围成的环形空间。

8.根据权利要求4所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述热碳流体通过油管注入到可燃冰储层下方，该油管穿过甲烷天然气产道。

9.根据权利要求8所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统，其特征在于，所述甲烷天然气产道为由开采井套管、油管和封隔器围成的环形空间。

10.根据权利要求1-9任一所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统的制备方法，包括以下步骤：

向可燃冰储层注入石墨烯、活性炭、活性剂、水泥浆复合成分后，水泥的水化热溶解可燃冰，释放的甲烷天然气和水与石墨稀、活性炭、活性剂形成微纳米气泡沫；

水泥浆凝固后形成高强、高渗、微纳米气孔的气凝胶水泥石，将易坍塌、易出沙、易出水的可燃冰产层改造成具有稳固性、渗透性、导热性、控水性的气凝胶井壁；

该气凝胶井壁周围的可燃冰被水泥水化热溶解为甲烷天然气和水，推进石墨烯、活性炭、活性剂向更远的冰水界面和气水界面漂浮扩散，形成更大面积导热性、浮动性、透气性、憎水性的石墨烯隔膜。

11.根据权利要求10所述的石墨烯和热碳开采可燃冰的系统的制备方法，其特征在于，所述石墨烯和热碳开采可燃冰的系统还包括水凝胶盖板，水凝胶盖板形成在可燃冰储层上方渗透性的可燃冰盖层内，具有气密性、弹塑性、粘弹性和绝热性；所述水凝胶盖板的制备步骤为：分别注入硫酸铝、硅酸钠和有机凝胶水溶液到可燃冰储层上方的渗透性盖层的孔隙中，自流平混合，化学反应生成氢氧化铝纳米粒子、硅酸无机凝胶和有机凝胶，大面积充填、封堵疏松渗透盖层的孔隙空间，覆盖在可燃冰储层上面，成为气密性、弹塑性、绝热性的所述水凝胶盖板。

12.一种可燃冰的开采方法，其特征在于，该方法将热碳流体注入到可燃冰储层后，热碳流体产生的热能和二氧化碳将可燃冰融化、气化、分解成甲烷天然气和水，甲烷天然气经过石墨烯隔膜和气凝胶井壁分离、净化后由甲烷天然气产道采出；剩余的水、泥沙和热流体中的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物环境污染成分被石墨烯隔膜和气凝胶井壁分离、隔离在可燃冰储层内，最后形成二氧化碳水合物水晶固体，永久封固、封存、埋藏在可燃冰储层的已采空间；气凝胶井壁是由石墨烯、活性炭、活性剂、超细水泥浆在可燃冰储层中凝固形成的具有稳固性、渗透性、导热性的气凝胶井壁。

13.根据权利要求12所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，所述热碳流体为工业热烟道气、压缩换热二氧化碳或化学生热二氧化碳。

14.根据权利要求13所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，所述化学生热二氧化碳为应用弱酸溶液和碳酸盐溶液，分别注入可燃冰储层混合反应产生热二氧化碳。

15.根据权利要求14所述的可燃冰的开采方法，其特征在于，所述弱酸溶液为甲酸、乙酸、亚硫酸或亚硝酸，所述碳酸盐溶液为碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钙或碳酸氢钾。

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