CN111878045A - 一种海洋天然气水合物开采装置及开采方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海洋天然气水合物开采装置及开采方法，该装置包括由上向下依次穿过表层海洋温水层、第一水合物盖层、水合物储层和第二水合物盖层的海洋水注入井和水合物开采井；海洋水注入井顶部与高压注水泵相连，高压注水泵另一端与注水管道相连，注水管道另一端插设在表层海洋温水层中，高压注水泵将表层海洋温水流泵入海洋水注入井，经海洋水注入井底部设置的射孔注入到水合物储层中，使得水合物储层中的水合物受热分解进入水合物开采井；水合物开采井顶部与气液分离器的输入端相连，气液分离器的气相输出端经集气管道与储气罐相连，液相输出端经污水回收处理管道与高压注入泵相连。本发明可以广泛应用于海域天然气水合物的开采。

Description

一种海洋天然气水合物开采装置及开采方法
技术领域
本发明属于能源技术领域，特别涉及一种结合注热降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置及开采方法。
背景技术
随着煤炭等化石能源的日益减少及环境污染问题的加剧，开发利用新型清洁能源逐渐受到全球范围的重视。天然气水合物凭借其能量密度高、燃烧清洁、储量丰富等优点，被认为是未来人类生活的重要能源，对解决能源危机具有重要作用。天然气水合物又称可燃冰、甲烷水合物，是在低温高压下形成的固态类冰状固体化合物物质，广泛分布在陆地永冻土和海底沉积层中。据估计，全球天然气水合物储量足够人类未来1000年使用，因此，针对天然气水合物开采方法及装置的研究具有重要意义。
目前，天然气水合物开采方法主要包括降压法、注热法、注抑制剂法及二氧化碳置换法。其中，降压法是最经济有效的水合物开采方法，然而后期驱动力不足，易出现水合物二次生成及冰的产生。而注热法热损失较大、注抑制剂法污染环境且效率较低、二氧化碳置换法置换过程易出现堵塞，在实际生成过程中的应用均受到限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种海洋天然气水合物开采装置及开采方法，该装置基于水流动对海洋天然气水合物稳定存在的影响，结合了注热法及降压法，对海洋天然气水合物进行开采，开采效率高。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明的第一个方面，是提供一种海洋天然气水合物开采装置，其包括：海洋水注入井和水合物开采井，所述海洋水注入井和水合物开采井由上向下依次穿过表层海洋温水层、第一水合物盖层、水合物储层和第二水合物盖层；所述海洋水注入井顶部与高压注水泵的输出端相连，所述高压注水泵的输入端与注水管道相连，所述注水管道的另一端插设在所述表层海洋温水层中，通过所述高压注水泵将表层海洋温水流泵入所述海洋水注入井，并由所述海洋水注入井底部设置的射孔注入到所述水合物储层中，使得所述水合物储层中的水合物受热分解进入所述水合物开采井；所述水合物开采井顶部与气液分离器的输入端相连，所述气液分离器的气相输出端经集气管道与储气罐相连，所述气液分离器的液相输出端经污水回收处理管道与所述高压注入泵的输入端相连。
进一步地，所述开采装置还包括数据采集监控系统和温度压力传感器，所述温度压力传感器分别设置于所述海洋水注入井底部和水合物开采井底部，用于采集所述海洋水注入井和水合物开采井底部的温度和压力数据，并发送到所述数据采集监控系统进行记录和处理。
进一步地，所述高压注入泵通过对注入所述海洋水注入井的表层海洋温水的注入速度及注入井内压力进行调节，使得所述海洋水注入井附近水合物储层压力高于所述水合物开采井附近水合物储层压力。
进一步地，所述海洋水注入井底部的射孔外部设置有防沙网，用于防止沙粒进入所述海洋水注入井内部堵塞开采通道。
进一步地，所述水合物开采井底部的射孔外部设置有防沙网。
进一步地，所述海洋水注入井和水合物开采井入口处安装有安全阀。
本发明的第二个方面，是提供一种海洋天然气水合物开采方法，其包括以下步骤：
(1)采用低密度泥浆钻井技术钻取两口井至水合物储层内部，一口作为海洋水注入井，另一口作为水合物开采井，并利用安全阀对两口井进行完井；
(2)确定初始注入海洋水的量及海水流速，并启动高压注水泵将海洋表层温水经注水管道注入到海洋水注入井中，使得表层温水经过海洋水注入井底部的多个射孔射入到水合物储层内部，促使海洋水注入井周围的天然气水合物升温分解；
(3)利用水合物开采井降压分解水合物，并实现海洋水注入井与水合物开采井之间的压力差，利用压力差促进海洋水在两井之间的流动；
(4)水合物分解得到的天然气和水在压差的驱动下向压力较低的水合物开采井聚集并进行回收；
(5)回收的天然气和水经气水分离器分离，分离的天然气流经集气管道进入储气罐行储藏与运输，回收的水经污水回收处理管道重新注入到海洋水注入井中进行循环利用。
进一步地，所述步骤(2)中，初始注入海洋水的量及海水流速根据海洋水温度、储层温度、天然气水合物的饱和度、地层渗透率及热传导系数来确定。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明提出的结合注热降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置，利用海洋表层温水分解开采井附近的水合物，然后利用压差促使水相在水合物储层内部流动促使水合物持续分解，为实现天然气水合物的大规模开采提供了可行性，对于天然气水合物开采提供了新途径。因此，可以广泛应用于天然气水合物开采领域。
附图说明
图1是本发明结合注热降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置的结构示意图；
图中：1、水合物盖层；2、水合物储层；3、海洋水；4、海洋水注入井；5、高压注水泵；6、注水管道；7、集气管道；8、污水回收处理管道；9、水合物开采井；10、气液分离器；11、射孔；12、防沙网；13、分解气；14、分解水；15、安全阀；16、温度压力传感器；17、数据采集监测系统；18、储气罐。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的一种海洋天然气水合物开采装置，其包括：海洋水注入井4和水合物开采井9，且海洋水注入井4和水合物开采井9由上向下依次穿过表层海洋温水层3、第一水合物盖层1、水合物储层2和第二水合物盖层1。其中，海洋水注入井4顶部与高压注水泵5的输出端相连，高压注水泵5的输入端与注水管道6相连，注水管道6的另一端插设在表层海洋温水层3中，通过高压注水泵5将表层海洋温水流泵入海洋水注入井4，并由海洋水注入井4底部设置的射孔11注入到水合物储层2中，使得水合物储层2中的水合物受热分解进入水合物开采井9底部；水合物开采井9顶部与气液分离器10的输入端相连，气液分离器10的气相输出端经集气管道7与储气罐18相连，气液分离器10的液相输出端经污水回收处理管道8与高压注入泵5的输入端相连。
作为一个优选的实施例，本发明开采装置还包括数据采集监控系统17和温度压力传感器16，其中，温度压力传感器16分别设置于海洋水注入井4底部和水合物开采井9底部，用于采集海洋水注入井4和水合物开采井9底部的温度和压力数据，并发送到数据采集监控系统17进行记录和处理。
作为一个优选的实施例，高压注入泵5能够对注入海洋水注入井4的表层海洋温水的控制注入速度及注入井内压力进行调节，使得海洋水注入井4附近水合物储层2压力高于水合物开采井9附近水合物储层压力，实现海洋水、分解水13、分解气14的流动，达到水流动促进水合物持续分解的目的。
作为一个优选的实施例，海洋水注入井4底部的射孔11外部设置有防沙网12，用于防止沙粒进入海洋水注入井4内部堵塞开采通道。
作为一个优选的实施例，水合物开采井9底部的射孔11，用于实现开采井周围水合物的降压分解及气水混合物的收集；射孔11外围设置有防沙网12，用于防止沙粒进入水合物开采井9内部堵塞开采通道。
作为一个优选的实施例，海洋水注入井4和水合物开采井9入口处均安装有安全阀15，起完井作用。
基于上述海洋天然气水合物开采装置，本发明还提供一种海洋天然气水合物开采方法，包括以下步骤：
(1)选取两个合适的钻井位置，两口井的间距根据实际需要确定，不宜过大。采用低密度泥浆钻井技术钻取两口开采井至天然气水合物储层2内部，一口作为海洋水注入井4，另一口作为水合物开采井9，并利用安全阀15对两口井进行完井。
(2)确定初始注入海洋水的量及海水流速，并启动高压注水泵5将海洋表层温水经注水管道6注入到海洋水注入井4中，使得海洋水经过海洋水注入井4底部的多个射孔射入到水合物储层2内部，海洋表层温水使得海洋水注入井4周围的天然气水合物升温分解。
初始注入海洋水的量及海水流速可以根据海洋水温度、储层温度、天然气水合物的饱和度、地层渗透率及热传导系数等参数来确定。利用温度压力传感器16采集海洋水注入井4内压力温度信号并由数据采集监测系统17收集处理。若通过开采井9收集的气体量较少，则利用高压注水泵5调高注入的海水流速及海水量。
(3)利用水合物开采井9降压分解水合物，并实现海洋水注入井4与水合物开采井9之间的压力差，利用压力差促进海洋水在两井之间的流动，进一步优化气水流动环境，增大水合物分解效率。
(4)水合物分解得到的天然气和水在压差的驱动下向压力较低的水合物开采井9聚集并进行回收。
(5)回收的天然气和水经气水分离器10分离，分离的天然气流经集气管道7进入储气罐18进行储藏与运输，回收的水经污水回收处理管道8重新注入到海洋水注入井4中进行循环利用。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种海洋天然气水合物开采装置，其特征在于，包括：海洋水注入井和水合物开采井，所述海洋水注入井和水合物开采井由上向下依次穿过表层海洋温水层、第一水合物盖层、水合物储层和第二水合物盖层；
所述海洋水注入井顶部与高压注水泵的输出端相连，所述高压注水泵的输入端与注水管道相连，所述注水管道的另一端插设在所述表层海洋温水层中，通过所述高压注水泵将表层海洋温水流泵入所述海洋水注入井，并由所述海洋水注入井底部设置的射孔注入到所述水合物储层中，使得所述水合物储层中的水合物受热分解进入所述水合物开采井；
所述水合物开采井顶部与气液分离器的输入端相连，所述气液分离器的气相输出端经集气管道与储气罐相连，所述气液分离器的液相输出端经污水回收处理管道与所述高压注入泵的输入端相连。
2.如权利要求1所述的一种海洋天然气水合物开采装置，其特征在于，所述开采装置还包括数据采集监控系统和温度压力传感器，所述温度压力传感器分别设置于所述海洋水注入井底部和水合物开采井底部，用于采集所述海洋水注入井和水合物开采井底部的温度和压力数据，并发送到所述数据采集监控系统进行记录和处理。
3.如权利要求1所述的一种海洋天然气水合物开采装置，其特征在于，所述高压注入泵通过对注入所述海洋水注入井的表层海洋温水的注入速度及注入井内压力进行调节，使得所述海洋水注入井附近水合物储层压力高于所述水合物开采井附近水合物储层压力。
4.如权利要求1所述的一种海洋天然气水合物开采装置，其特征在于，所述海洋水注入井底部的射孔外部设置有防沙网，用于防止沙粒进入所述海洋水注入井内部堵塞开采通道。
5.如权利要求1所述的一种海洋天然气水合物开采装置，其特征在于，所述水合物开采井底部的射孔外部设置有防沙网。
6.如权利要求1所述的一种海洋天然气水合物开采装置，其特征在于，所述海洋水注入井和水合物开采井入口处安装有安全阀。
7.一种采用如权利要求1～6任一项所述装置的海洋天然气水合物开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用低密度泥浆钻井技术钻取两口井至水合物储层内部，一口作为海洋水注入井，另一口作为水合物开采井，并利用安全阀对两口井进行完井；
(2)确定初始注入海洋水的量及海水流速，并启动高压注水泵将海洋表层温水经注水管道注入到海洋水注入井中，使得海洋水经过海洋水注入井底部的多个射孔射入到水合物储层内部，促使海洋水注入井周围的天然气水合物升温分解；
(3)利用水合物开采井降压分解水合物，并实现海洋水注入井与水合物开采井之间的压力差，利用压力差促进海洋水在两井之间的流动；
(4)水合物分解得到的天然气和水在压差的驱动下向压力较低的水合物开采井聚集并进行回收；
(5)回收的天然气和水经气水分离器分离，分离的天然气流经集气管道进入储气罐行储藏与运输，回收的水经污水回收处理管道重新注入到海洋水注入井中进行循环利用。
8.如权利要求7所述的一种海洋天然气水合物开采方法，其特征在于，所述步骤(2)中，初始注入海洋水的量及海水流速根据海洋水温度、储层温度、天然气水合物的饱和度、地层渗透率及热传导系数来确定。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101672177A (zh) * 2009-09-28 2010-03-17 中国海洋石油总公司 一种海底天然气水合物开采方法
CN106703780A (zh) * 2017-01-05 2017-05-24 大连理工大学 一种倾斜井海洋天然气水合物开采方法
CN107676061A (zh) * 2017-10-23 2018-02-09 大庆东油睿佳石油科技有限公司 一种平行水平井开采海上天然气水合物的方法
CN108086961A (zh) * 2017-12-12 2018-05-29 大连理工大学 一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法
CN108104776A (zh) * 2017-12-12 2018-06-01 大连理工大学 一种结合降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置
US10267129B1 (en) * 2018-05-14 2019-04-23 China University Of Petroleum (East China) Homocentric squares-shaped well structure for marine hydrate reserve recovery utilizing geothermal heat and method thereof
CN111255419A (zh) * 2020-01-19 2020-06-09 中国海洋石油集团有限公司 一种天然气水合物复合开采方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101672177A (zh) * 2009-09-28 2010-03-17 中国海洋石油总公司 一种海底天然气水合物开采方法
CN106703780A (zh) * 2017-01-05 2017-05-24 大连理工大学 一种倾斜井海洋天然气水合物开采方法
CN107676061A (zh) * 2017-10-23 2018-02-09 大庆东油睿佳石油科技有限公司 一种平行水平井开采海上天然气水合物的方法
CN108086961A (zh) * 2017-12-12 2018-05-29 大连理工大学 一种结合注热的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采方法
CN108104776A (zh) * 2017-12-12 2018-06-01 大连理工大学 一种结合降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置
US10267129B1 (en) * 2018-05-14 2019-04-23 China University Of Petroleum (East China) Homocentric squares-shaped well structure for marine hydrate reserve recovery utilizing geothermal heat and method thereof
CN111255419A (zh) * 2020-01-19 2020-06-09 中国海洋石油集团有限公司 一种天然气水合物复合开采方法

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