CN112499586B - 一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，包括：（1）选择生产井，在对应目的层段从井筒向四周打若干侧钻孔；（2）向侧钻孔中植入电加热棒，并导入天然气蒸汽重整用催化剂；（3）开启地面配电器给电加热棒供电，在目的层段的生产井井筒周围建立高温墙，高温墙内的液体水快速升温汽化到天然气相中，水蒸汽与高温天然气在高温墙和催化剂作用下实现蒸汽重整反应，生成二氧化碳和氢气；（4）混合气从生产井采出，进入井口脱碳装置；（5）收集提纯后的氢气，二氧化碳从注气井注入气藏驱替天然气。本发明既能消除气藏水侵造成的危害，同时在井口脱碳获得高纯氢气，二氧化碳可直接通过远端注入井注入气藏、埋存或他用。

Description

一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法
技术领域
本发明属于油气田开发领域，具体涉及一种水侵气藏地层加热进行蒸汽重整制氢的方法。
背景技术
天然气在能源消费比例中快速上升，提高天然气开采力度和效率是目前的热点。大部分天然气气藏都含有边水或底水，在气藏开采过程中，随着储层压力降低，边底水会快速推进到井底，严重降低井筒周围天然气的渗流能力以及整个气藏的采收率，这种现象在裂缝型气藏中更为明显。目前降低气藏水侵伤害的方法，主要有储层堵水、井筒排水等，均存在一定的局限性。
氢能由于无污染、热值高受到广泛关注，氢气的制取方法较多，目前采用最多的技术是天然气蒸汽重组法，相应的主反应式如下：
Figure BDA0002814010130000011
ΔH0＝+206kJ/kmol
Figure BDA0002814010130000012
ΔH0＝41kJ/kmol
可以看出，天然气蒸汽重组过程在消耗水和天然气基础上制得了氢气，如能将这种技术直接应用到水侵气藏中，一方面可以弱化甚至消除水侵对天然气藏的开发影响，同时能获得高价值氢气能源。已有的制氢发明有“一种甲烷水蒸汽重整制氢反应的原料气混合装置”(专利号：201620228088.7)、“一种甲烷水蒸气重整制氢方法”(专利号：201410757167.2)，目前并没有任何文献提到过将天然气重整制氢技术应用在气藏开发中，通过降低和控制气藏水侵来提高气藏采收率并直接获得氢能的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，将太阳能发电技术、钻完井工程、天然气蒸汽重整制氢技术和气体脱碳技术结合起来，既能消除气藏水侵造成的危害，同时采出气在井口进行脱碳获得高纯氢气，脱出来的二氧化碳可直接通过远端注入井注入气藏、埋存或他用，本发明原理可靠，实用性强，为气藏开发和氢能制取提供了新的技术和途径。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
为了解决气藏开发过程中水侵对采收率的影响，并考虑到节能环保的问题，本发明通过在井筒目的层周围设置超高温墙和注入蒸汽重整催化剂，当液体水进入高温墙后会快速气化与天然气混合，在高温和催化剂共同作用下，天然气实现蒸汽重整制得氢气和二氧化碳，天然气的采出变成了价值更高的氢气的采出，同时井筒周围水锁、井底水淹现象被消除，采出的气体在井口脱碳后获得高纯氢气直接利用，二氧化碳直接注入气藏驱替天然气或埋存。
一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，依次包括以下步骤：
(1)选择生产井，在对应目的层段从井筒向四周打若干侧钻孔；
(2)向侧钻孔中植入电加热棒，并导入天然气蒸汽重整用催化剂；
(3)首先对气藏进行降压开采天然气，当生产井出口流体含水率达到30％后，开启地面配电器的开关给电加热棒供电，在目的层段的生产井井筒周围建立高温墙，此时，高温墙内已有的和后续流入高温墙的液体水快速升温汽化到天然气相中，水蒸汽与高温天然气在高温墙和催化剂作用下实现蒸汽重整反应，生成二氧化碳和氢气，抑制或消除近井地带水锁和井筒水淹现象，提高气藏采收率；
(4)含二氧化碳和氢气的混合气从生产井采出，进入井口脱碳装置；
(5)用储气罐收集提纯后的氢气，分离出的二氧化碳从注气井注入气藏驱替天然气或直接埋存。
优选的，侧钻孔为6个。
优选的，电加热棒的供电系统采用太阳能供电。
优选的，天然气蒸汽重整用催化剂选用现有商用催化剂，如Ni/Al2O3催化剂。
优选的，用来盛放电加热棒和催化剂的侧钻孔深度为5-50m。
优选的，井口二氧化碳脱除方法采用现有商业化方法，如醇胺溶液化学吸收法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：将蒸汽重整制氢技术应用于气藏开发过程中，一方面抑制甚至消除了气藏水锁和水淹现象，降低了气藏废弃压力，提高了气藏采收率；另一方面直接制得了高价值氢气能源，本发明应用前景广阔。
附图说明
图1为一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法流程示意图。
图1中：1-太阳；2-太阳能板；3-配电器；4-高温墙；5-侧钻孔；6-生产井；7-脱碳塔；8-管道；9、10-储气罐；11-电加热棒；12-脱碳介质；13-注入井；14-气藏区块；15-Ni/Al2O3催化剂；16-电缆；17-水+天然气；18-氢气；19-二氧化碳。
具体实施方式
下面根据附图进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。
参看图1。
电加热棒11放在测钻孔5中，该孔道置于气藏区块14的目的层段位于生产井6的两侧，电加热棒11与配电箱3之间通过电缆16连接，配电箱连接太阳能板2。生产井6的出口有分离二氧化碳并提纯氢气的脱碳塔7，脱碳塔7分别连接有储存氢气18和二氧化碳19的储气罐9、10，脱碳塔7、生产井6和储气罐9、10之间由管道8连接，蒸汽重整催化剂15放在侧钻孔5中。
一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，依次包括以下步骤：
(1)选择生产井6，在对应的目的层段从井筒向四周打侧钻孔5；
(2)往侧钻孔5中植入电加热棒11，并导入天热气蒸汽重整用催化剂15；
(3)对气藏14进行降压开采天然气，当生产井6出口流体含水率达到30％后，开启配电器3的开关，利用太阳能板2光电转换给电加热棒11供电，在生产井6井筒目的层周围形成高温墙4，此时，流入高温墙4的液体水会快速升温汽化到天然气相中，水蒸汽与高温天然气在高温墙4和催化剂15的作用下实现蒸汽重整反应生成二氧化碳和氢气，抑制甚至消除了近井地带水锁和井筒水淹现象，能显著提高气藏的采收率；
(4)重整反应生成的二氧化碳和氢气的混合气体从生产井6采出，通过管道8进入井口脱碳装置7与脱碳介质12接触实现脱碳处理；
(5)用储气罐9、10收集提纯后的氢气18和分离出的二氧化碳19，二氧化碳19可从注入井13注入气藏实现驱替天然气。
本发明并不限于上述实施方式，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变更。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 (6)

1.一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，依次包括以下步骤：
（1）选择生产井，在对应目的层段从井筒向四周打若干侧钻孔；
（2）向侧钻孔中植入电加热棒，并导入天然气蒸汽重整用催化剂；
（3）首先对气藏进行降压开采天然气，当生产井出口流体含水率达到30%后，开启地面配电器的开关给电加热棒供电，在目的层段的生产井井筒周围建立高温墙，此时，高温墙内已有的和后续流入高温墙的液体水快速升温汽化到天然气相中，水蒸汽与高温天然气在高温墙和催化剂作用下实现蒸汽重整反应，生成二氧化碳和氢气，抑制或消除近井地带水锁和井筒水淹现象，提高气藏采收率；
（4）含二氧化碳和氢气的混合气从生产井采出，进入井口脱碳装置；
（5）用储气罐收集提纯后的氢气，分离出的二氧化碳从注气井注入气藏驱替天然气或直接埋存。
2.如权利要求1所述的一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，其特征在于，侧钻孔为6个。
3.如权利要求1所述的一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，其特征在于，电加热棒的供电系统采用太阳能供电。
4.如权利要求1所述的一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，其特征在于，天然气蒸汽重整用催化剂选用Ni/Al2O3 催化剂。
5.如权利要求1所述的一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，其特征在于，用来盛放电加热棒和催化剂的侧钻孔深度为5-50 m。
6.如权利要求1所述的一种水侵气藏地层加热实现蒸汽重整制氢的方法，其特征在于，井口二氧化碳脱除方法采用醇胺溶液化学吸收法。
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海域天然气水合物资源开采新技术展望;陈强;《海洋地质前沿》;20200923;全文 *

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