CN113309494A - 有覆盖层的天然气水合物的开采管道及处理系统及其开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海底有覆盖管道的天然气水合物开采技术领域，更具体地，涉及有覆盖层的天然气水合物的开采管道及处理系统及其开采方法，包括竖向设置的生产管道，生产管道的一端设为封闭端，另一端设为开口端，还包括利用降压燃烧方法收集天然气的降压燃烧管道和利用二氧化碳驱替法采集天然气的二氧化碳驱替管道；所述的降压燃烧管道横向设置，一端与所述的生产管道连通，另一端为封闭端；所述的二氧化碳驱替管道横向设置，一端与所述的生产管道连通，另一端为封闭端；在所述降压燃烧管道与所述二氧化碳驱替管道之间的生产管道中设置有封隔器，在所述生产管道的管口处也设有封隔器；本发明经济环保，并且能够避免热量损失，提高天然气的开采效率。

Description

有覆盖层的天然气水合物的开采管道及处理系统及其开采 方法

技术领域

本发明属于海底有覆盖层的天然气水合物开采技术领域，更具体地，涉及有覆盖层的天然气水合物的开采管道及处理系统及其开采方法。

背景技术

天然气水合物拥有独特的空间晶体结构，使其具备了浓缩气体的能力。以甲烷气体所形成的水合物为例，其能量密度可达常规天然气的二至五倍，每单位体积的气水合物可以浓集164倍标况下的甲烷气体。一些科学家认为，90％的海洋具有天然气水合物赋存条件，多年的永冻土区也是天然气水合物藏易于形成的区域；目前估算全球的气水合物的含碳量可以达到化石燃料含碳量的两倍。因此，研究天然气水合物藏的勘探和开发，非常有意义，在未来其有很大的潜力成为清洁高效的替代能源。目前对有覆盖层的水合物藏的开采，提出了许多种方法，在实验室和试采时采用的比较常见的共四种，包括：降压法、热激发法、注入化学抑制剂法以及利用二氧化碳进行驱替法。

2007年4月11日公开的中国专利CN1944949A，名称为单井注热循环开采海底水合物的方法，该专利基于热激发法的原理，用水作为循环介质，通过加热循环介质将热量传递给天然气水合物层促进天然气水合物分解，虽然可以分解天然气水合物得到天然气，但由于存在外部注入热量的缺点，不仅要供应水合物分解相变所需的热量，而且还要加热管道和液体等，同时，上下边界层也存在散热，最终的热损失相对较大，且这种方法直接开采天然气，效率低，成本也高。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供有覆盖层的天然气水合物的开采管道及处理系统及其开采方法，能够高效地获得更多的天然气。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：有覆盖层的天然气水合物的开采管道，包括竖向设置的生产管道，所述生产管道的一端设为封闭端，另一端设为开口端，还包括利用降压燃烧方法收集天然气的降压燃烧管道和利用二氧化碳驱替法采集天然气的二氧化碳驱替管道；所述的降压燃烧管道横向设置，一端与所述的生产管道连通，另一端为封闭端；所述的二氧化碳驱替管道横向设置，一端与所述的生产管道连通，另一端为封闭端；在所述降压燃烧管道与所述二氧化碳驱替管道之间的生产管道中设置有封隔器，在所述生产管道的管口处也设有封隔器。

在其中一个实施例中，所述的二氧化碳驱替管道包括均横向设置的二氧化碳注入管道和天然气采集管道，所述二氧化碳注入管道的一端与所述的生产管道连通，另一端为封闭端，所述天然气采集管道的一端与所述的生产管道连通，另一端为封闭端；且所述的天然气采集管道位于所述二氧化碳注入管道的正上方，在所述的二氧化碳注入管道与所述的天然气采集管道之间的生产管道中设有封隔器；所述二氧化碳注入管道的管壁上设有若干第一微型孔，所述天然气采集管道的管壁上设有若干第二微型孔，所述的二氧化碳注入管道内设有用于注入二氧化碳气体的进气管；所述的天然气采集管道内设有用于吸出天然气的第二吸气管。

其中，所述的二氧化碳注入管道用于二氧化碳与天然气水合物发生置换反应，所述的天然气吸出管道用于将置换出的天然气吸出，所述的封隔器用于将各个功能管道分开，防止气体流动，不受控制，同时封隔器用于将功能管道与外界分隔开，防止杂质进入生产管道。

在其中一个实施例中，所述降压燃烧管道的管壁上设有若干第三微型孔，所述的降压燃烧管道内设有用于注入氧气促使燃烧的氧气管、用于将燃烧产生水吸出的吸水管和用于吸出天然气的第一吸气管。

其中，所述的第一微型孔用于二氧化碳气体进入天然气水合物藏并发生反应，所述的第二微型孔用于将二氧化碳与天然气水合物藏反应生成的天然气采集吸出，所述的第三微型孔用于收集燃烧产生的天然气。

在其中一个实施例中，所述的氧气管、吸水管及第一吸气管均从所述生产管道的开口端伸入至所述的降压燃烧管道内，所述氧气管从设在所述降压燃烧管道内的一端至另一端依次设有燃烧喷嘴、第一单向阀、调节阀，并且所述的氧气管上还设有用于点火及测温测压的点火电缆；所述吸水管从设在所述降压燃烧管道内的一端至另一端依次设有压力计及液位监测装置、气液分离器和电泵机组，并且所述的吸水管道上还设有电泵动力电缆；所述的第一吸气管上设有第一压力控制阀、第二单向阀及第一井下安全阀，并且所述的第一吸气管上还设有用于注入化学药剂抑制天然气水合物产生的管线。

需要说明的是，可以使用地面点火控制柜控制点火电缆用于提供燃烧条件，所述的燃烧喷嘴用于燃烧天然气及天然气水合物，为天然气水合物分解提供热量，所述的第一单向阀用于防止氧气回流，所述的调节阀用于调节氧气含量；所述的压力计及液位监测装置用于监测天然气水合物分解的水含量，气液分离器用于将气体及液体分离开，使得水从水处理连接管道进入到水处理系统，电泵机组为将水吸出提供动力；所述的第一吸气管上设有第一压力控制阀、第二单向阀及第一井下安全阀，并且所述的第一吸气管上还设有用于注入化学药剂抑制天然气水合物产生的管线，第二单向阀用于防止天然气回流，管线用于添加注入抑制剂防止在天然气采出过程中生成天然气水合物，本发明中优选乙二醇，也可注入其他甲醇和甘醇类化合物及无机抑制剂。

在其中一个实施例中，所述降压燃烧管道的管壁四周还设有防砂层。

需要说明的是，所述的防砂层用于防止出砂。

在其中一个实施例中，所述的进气管从所述生产管道的开口端伸入至所述的二氧化碳注入管道内，所述的第二吸气管从所述生产管道的开口端伸入至所述的天然气采集管道内，所述的进气管上设有二氧化碳压力调节阀，所述的第二吸气管上设有第二井下安全阀和第二压力控制阀。

本发明还提供有覆盖层的天然气水合物的处理系统，包括上述的有覆盖层的天然气水合物的开采管道，还包括有天然气处理系统、水处理系统、二氧化碳系统及制氧系统，所述的第一吸气管、第二吸气管的输出端均连接所述天然气处理系统的输入端，所述吸水管的输出端连接所述水处理系统的输入端，所述制氧系统的输出端连接所述氧气管的输入端，所述二氧化碳系统的输出端连接所述进气管的输入端。其中，需要说明的是，有覆盖层的天然气水合物的处理系统为可移动的半潜式处理系统，开采完一个片区，可安装动力系统拖航移位到下一个片区，重复开采利用。

需要说明的是，所述的天然气处理系统用于处理天然气水合物分解得到的天然气并将其压缩为LNG形式储存运输，所述的水处理系统用于处理天然气水合物分解产生的水，所述的二氧化碳系统用处与天然气水合物藏置换产生天然气，并且与天然气处理系统连通，可以回收天然气处理系统中的杂余二氧化碳进行重复利用，所述的制氧系统用于为降压就地燃烧法提供氧气。

在其中一个实施例中，所述的天然气处理系统包括气液接收及分离系统、用于压缩和输送天然气的天然气压缩系统、干燥系统及脱杂余气体系统，所述的天然气压缩系统包括第一天然气压缩系统和第二天然气压缩系统；所述第一吸气管及第二吸气管的输出端均与所述气液接收及分离系统的输入端连接，所述气液接收及分离系统的输出端连接所述第一天然气压缩系统的输入端，所述第一天然气压缩系统的输出端连接所述干燥系统的输入端，所述干燥系统的输出端连接所述的脱杂余气体系统的输入端，所述脱杂余气体系统的输出端分别连接所述二氧化碳系统的输入端及第二天然气压缩系统的输入端。

需要说明的是，所述的气液接收及分离系统用于分离将天然气水合物分解得到的气体与液态物质分离。

在其中一个实施例中，还包括MEG供给及回收系统，所述气液接收及分离系统的输出端还与所述MEG供给及回收系统的输入端连接，所述MEG供给及回收系统的输出端与所述水处理系统的输入端连接。

需要说明的是，所述的MEG供给及回收系统用于提供乙二醇，防止天然气水合物产生。

本发明还提供应用上述有覆盖层的天然气水合物的开采管道及处理系统的开采方法，包括降压就地燃烧法和二氧化碳驱替法，开采方法的步骤如下：

分别设定降压燃烧管道及二氧化碳驱替管道内生产所需的压力值；

制氧系统通过氧气管向降压燃烧管道内注入氧气，在燃烧喷嘴处进行点火燃烧，使得天然气水合物受热分解产生天然气和水，电泵机组将产生的水通过吸水管吸出进入水处理系统，所述的第一吸气管将生成的天然气吸出进入天然气处理系统，并且通过管线在第一吸气管内注入化学药剂抑制天然气水合物产生；同时所述的二氧化碳系统通过所述的进气管向二氧化碳注入管道内注入二氧化碳，二氧化碳通过所述第二微型孔进入天然气水合物内发生反应，生成的天然气通过第一微型孔进入到天然气采集管道内，由第二吸气管吸出进入所述的天然气处理系统；

进入天然气处理系统中的气体，依次经过气液接收及分离系统、第一天然气压缩系统、干燥系统、脱杂余气体系统(及第二天然气压缩系统，最终压缩成液态天然气进行运输；

经过气液接收及分离系统得到的水进入水处理系统，进行回收利用及排海处理；

经过气液接收及分离系统得到的化学物进入所述的MEG供给及回收系统，进行回收再利用；

经过脱杂余气体系统得到的二氧化碳进入所述的二氧化碳系统，进行回收，可再次用于注入所述的二氧化碳注入管道内置换出天然气，实现循环利用。

与现有技术相比，有益效果是：本发明提供的有覆盖层的天然气水合物的开采管道及处理系统及其开采方法，充分考虑了海底水合物藏的分布特点，设计了一种可自循环，无污染的生产管道及处理系统，本发明结合了降压燃烧开采方法和二氧化碳驱替开采方法，设计出高效的生产管道，同时配合处理系统，将生产生成的二氧化碳回收利用到生产管道中，经济环保，并且生产管道能够避免热量损失，提高效率。

附图说明

图1是本发明的开采系统结构示意图；

图2是本发明的生产管道结构示意图；

图3是本发明的生产处理工艺流程图。

附图标号说明：

1-生产管道；2-降压燃烧管道；3-二氧化碳注入管道；4-天然气采集管道；5-第一伸出端；6-第二伸出端；7-第一微型孔；8-第二微型孔；9-第三微型孔；10-封隔器；11-氧气管；12-吸水管；13-第一吸气管；14-进气管；15-第二吸气管；111-燃烧喷嘴；112-第一单向阀；113-调节阀；114-点火电缆；121-压力计及液位监测装置；122-气液分离器；123-电泵机组；124-电泵动力电缆；131-第一压力控制阀；132-第二单向阀；133-第一井下安全阀；134-管线；16-防砂层；141-二氧化碳压力调节阀；151-第二井下安全阀；152-第二压力控制阀；17-天然气处理系统；18-水处理系统；19-二氧化碳系统；20-制氧系统；21-气液接收及分离系统；22-干燥系统；23-脱杂余气体系统；24-MEG供给及回收系统；25-地面点火控制柜；26-第一涤气罐；27-第一压缩机；28-第二压缩机；29-第二涤气罐；30-缓冲罐；31-LNC储罐。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

实施例

如图1-3所示，有覆盖层的天然气水合物的开采管道，包括竖向设置的生产管道1，生产管道1的一端设为封闭端，另一端设为开口端，还包括利用降压燃烧方法收集天然气的降压燃烧管道2和利用二氧化碳驱替法采集天然气的二氧化碳驱替管道；降压燃烧管道2横向设置，一端与生产管道1连通，另一端为封闭端；二氧化碳驱替管道横向设置，一端与生产管道1连通，另一端为封闭端；在降压燃烧管道2与二氧化碳驱替管道之间的生产管道1中设置有封隔器10，在生产管道1的管口处也设有封隔器10。

在其中一个实施例中，二氧化碳驱替管道包括均横向设置的二氧化碳注入管道3和天然气采集管道4，二氧化碳注入管道3的一端与生产管道1连通，另一端为封闭端，天然气采集管道4的一端与生产管道1连通，另一端为封闭端；且天然气采集管道4位于二氧化碳注入管道3的正上方，在二氧化碳注入管道3与天然气采集管道4之间的生产管道1中设有封隔器10；二氧化碳注入管道3的管壁上设有若干第一微型孔7，天然气采集管道4的管壁上设有若干第二微型孔8，二氧化碳注入管道3内设有用于注入二氧化碳气体的进气管14；天然气采集管道4内设有用于吸出天然气的第二吸气管15。

其中，二氧化碳注入管道3用于二氧化碳与天然气水合物发生置换反应，天然气吸出管道用于将置换出的天然气吸出，封隔器10用于将各个功能管道分开，防止气体流动，不受控制，同时封隔器10用于将功能管道与外界分隔开，防止杂质进入生产管道1。

在其中一个实施例中，降压燃烧管道2的管壁上设有若干第三微型孔9，降压燃烧管道2内设有用于注入氧气促使燃烧的氧气管11、用于将燃烧产生水吸出的吸水管12和用于吸出天然气的第一吸气管13。

其中，第一微型孔7用于二氧化碳气体进入天然气水合物藏并发生反应，第二微型孔8用于将二氧化碳与天然气水合物藏反应生成的天然气采集吸出，第三微型孔9用于收集燃烧产生的天然气。

在其中一个实施例中，如图2、3所示，氧气管11、吸水管12及第一吸气管13均从生产管道1的开口端伸入至降压燃烧管道2内，氧气管11从设在降压燃烧管道2内的一端至另一端依次设有燃烧喷嘴111、第一单向阀112、调节阀113，并且氧气管11上还设有用于点火及测温测压的点火电缆114；吸水管12从设在降压燃烧管道2内的一端至另一端依次设有压力计及液位监测装置121、气液分离器122和电泵机组123，并且吸水管12道上还设有电泵动力电缆124；第一吸气管13上设有第一压力控制阀131、第二单向阀132及第一井下安全阀133，并且第一吸气管13上还设有用于注入化学药剂抑制天然气水合物产生的管线134。

需要说明的是，可以使用地面点火控制柜25控制点火电缆114用于提供燃烧条件，燃烧喷嘴111用于燃烧天然气及天然气水合物，为天然气水合物分解提供热量，第一单向阀112用于防止氧气回流，调节阀113用于调节氧气含量；压力计及液位监测装置121用于监测天然气水合物分解的水含量，气液分离器122用于将气体及液体分离开，使得水从水处理连接管道进入到水处理系统18，电泵机组123为将水吸出提供动力，第二单向阀132用于防止天然气回流，管线134用于添加注入抑制剂防止在天然气采出过程中生成天然气水合物，本发明中优选乙二醇，也可注入其他甲醇和甘醇类化合物及无机抑制剂。

在其中一个实施例中，如图2、3所示，降压燃烧管道2的管壁四周还设有防砂层16。

需要说明的是，防砂层16用于防止出砂。

在其中一个实施例中，如图2、3所示，进气管14从生产管道1的开口端伸入至二氧化碳注入管道3内，第二吸气管15从生产管道1的开口端伸入至天然气采集管道4内，进气管14上设有二氧化碳压力调节阀141，第二吸气管15上设有第二井下安全阀151和第二压力控制阀152。

需要说明的是，第一压力控制阀131和第二压力控制阀152用于控制生产管道1所需的压力；为保障各生产参数可以随着水合物藏的成藏特点而变化，发明中所有的压力控制阀均可进行设点调整；第一井下安全阀133和第二井下安全阀151在事故发生时，可以保障生产管道1的安全，在紧急情况下可实现生产管道1的快速关停。

在其中一个实施例中，如图2、3所示，本发明还提供有覆盖层的天然气水合物的处理系统，包括上述的有覆盖层的天然气水合物的生产管道1，还包括有天然气处理系统17、水处理系统18、二氧化碳系统19及制氧系统20，第一吸气管13、第二吸气管15的输出端均连接天然气处理系统17的输入端，吸水管12的输出端连接水处理系统18的输入端，制氧系统20的输出端连接氧气管11的输入端，二氧化碳系统19的输出端连接进气管14的输入端。

需要说明的是，天然气处理系统17用于处理天然气水合物分解得到的天然气并将其压缩为LNG形式储存运输，水处理系统18用于处理天然气水合物分解产生的水，二氧化碳系统19用于与天然气水合物藏置换产生天然气，并且与天然气处理系统17连通，可以回收天然气处理系统17中的杂余二氧化碳进行重复利用，制氧系统20用于为降压就地燃烧法提供氧气。

在其中一个实施例中，如图2、3所示，天然气处理系统17包括气液接收及分离系统21、用于压缩和输送天然气的天然气压缩系统、干燥系统22及脱杂余气体系统23，天然气压缩系统包括第一天然气压缩系统和第二天然气压缩系统；第一吸气管13及第二吸气管15的输出端均与气液接收及分离系统21的输入端连接，气液接收及分离系统21的输出端连接第一天然气压缩系统的输入端，第一天然气压缩系统的输出端连接干燥系统22的输入端，干燥系统22的输出端连接脱杂余气体系统23的输入端，脱杂余气体系统23的输出端分别连接二氧化碳系统19的输入端及第二天然气压缩系统的输入端。

需要说明的是，气液接收及分离系统21用于分离将天然气水合物分解得到的气体与液态物质分离。

在其中一个实施例中，如图2、3所示，天然气增压系统至少包括第一涤气罐26、第一压缩机27、第二压缩机28、第二涤气罐29、缓冲罐30和LNC储罐31，干燥系统22包括三甘醇接触塔，脱杂余气体系统23包括脱二氧化碳塔。第一涤气罐26一端连接气液接收及分离系统21，另一端依次连接第一压缩机27、第二涤气罐29、三甘醇接触塔、脱二氧化碳塔、缓冲罐30、第二压缩机28、LNG储罐31，脱二氧化碳塔还与二氧化碳系统19连接。

在其中一个实施例中，如图2、3所示，还包括MEG供给及回收系统24，气液接收及分离系统21的输出端还与MEG供给及回收系统24的输入端连接，MEG供给及回收系统24的输出端与水处理系统18的输入端连接。

需要说明的是，MEG供给及回收系统24用于提供乙二醇，防止天然气水合物产生。

在其中一个实施例中，如图2所示，在每个封隔器10上也设计联通阀，在需要时可通过钢丝作业打开，保障生产与维修需要。

在其中一个实施例中，如图2、3所示，有覆盖管道的天然气水合物的开采方法包括降压就地燃烧法和二氧化碳驱替法，分别设定降压燃烧管道2及二氧化碳驱替管道内生产所需的压力值；制氧系统20通过氧气管11向降压燃烧管道2内注入氧气，在燃烧喷嘴111处进行点火燃烧，使得天然气水合物受热分解产生天然气和水，电泵机组123将产生的水通过吸水管12吸出进入水处理系统18，第一吸气管13将生成的天然气吸出进入天然气处理系统17，并且通过管线134在第一吸气管13内注入化学药剂抑制天然气水合物产生；同时二氧化碳系统19通过进气管14向二氧化碳注入管道3内注入二氧化碳，二氧化碳通过第二微型孔8进入天然气水合物内发生反应，生成的天然气通过第一微型孔7进入到天然气采集管道4内，由第二吸气管15吸出进入天然气处理系统17；进入天然气处理系统17中的气体，依次经过气液接收及分离系统21、第一天然气压缩系统、干燥系统22、脱杂余气体系统23及第二天然气压缩系统，最终压缩成液态天然气进行运输；经过气液接收及分离系统21得到的水进入水处理系统18，进行回收利用及排海处理；经过气液接收及分离系统21得到的化学物进入MEG供给及回收系统24，进行回收再利用；经过脱杂余气体系统23得到的二氧化碳进入二氧化碳系统19，进行回收，可再次用于注入二氧化碳注入管道3内置换出天然气，实现循环利用。

如图1、2、3所示，开采与处理实施步骤如下：

通过天然气连接通道上的压力控制阀设定降压开采所需降低的压力，所降压的幅度由图3中各设备的操作参数决定，降压幅度越大，越利于开采，但开采后处理为LNG所耗费的能源也就越多，操作时需根据具体成藏条件评估降压幅度；

降压阶段完成后，打开调节阀113，控制制氧系统20向降压燃烧管道2注入氧气，同时通过地面点火控制柜25以及点火电缆114进行点火，点火后水合物藏受热所分解的天然气在燃烧喷嘴111处进行燃烧，点火电缆114实时反馈燃烧后生产管道1内的温度，当温度达到设定值时，切断调节阀113，停止燃烧；

停止燃烧后，降压燃烧管道2的热量向外界的水合物藏传递，产生天然气和水，防砂层16防止出砂；

随着分解的进行，当压力计及液位监测装置121已经测量到液位过高时，启动电泵机组123，生产水通过气液分离器122后经过产出，进入到水处理系统18进行处理，天然气通过压力控制阀控制稳定的压力持续采出，为防止采出过程中再次凝结为水合物，通过管线134注入乙二醇，预防水合物的再次生成，单向阀保障天然气只可采出，不可回流；

天然气采出后先进入气液接收及分离系统21，气液接收及分离系统21中的液相进入MEG供给及回收系统24，后分离出的水再进入水处理系统18；

通过气液接收及分离系统21处理后的天然气通过第一涤气罐26、第一压缩机27、第二涤气罐29、三甘醇接触塔脱除残存的水分、脱二氧化碳塔、缓冲罐30、第二压缩机28压缩为LNG、LNG储罐31等待外输；

脱二氧化碳塔脱除后的二氧化碳进入二氧化碳系统19，通过二氧化碳压力自立式调节阀141调整到固定压力值进入二氧化碳驱替开采管道，二氧化碳与天然气在二氧化碳驱替开采管道发生置换反应；

置换反应所生成的天然气进入天然气处理系统17，二氧化碳随着反应的进行逐步以二氧化碳水合物的形式埋藏入水合物藏。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均应包含在本发明权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.有覆盖层的天然气水合物的开采管道，其特征在于，包括竖向设置的生产管道(1)，所述生产管道(1)的一端设为封闭端，另一端设为开口端，还包括利用降压燃烧方法收集天然气的降压燃烧管道(2)和利用二氧化碳驱替法采集天然气的二氧化碳驱替管道；所述的降压燃烧管道(2)横向设置，一端与所述的生产管道(1)连通，另一端为封闭端；所述的二氧化碳驱替管道横向设置，一端与所述的生产管道(1)连通，另一端为封闭端；在所述降压燃烧管道(2)与所述二氧化碳驱替管道之间的生产管道(1)中设置有封隔器(10)，在所述生产管道(1)的管口处也设有封隔器(10)。

2.根据权利要求1所述的有覆盖层的天然气水合物的开采管道，其特征在于，所述的二氧化碳驱替管道包括均横向设置的二氧化碳注入管道(3)和天然气采集管道(4)，所述二氧化碳注入管道(3)的一端与所述的生产管道(1)连通，另一端为封闭端，所述天然气采集管道(4)的一端与所述的生产管道(1)连通，另一端为封闭端；且所述的天然气采集管道(4)位于所述二氧化碳注入管道(3)的正上方，在所述的二氧化碳注入管道(3)与所述的天然气采集管道(4)之间的生产管道(1)中设有封隔器(10)；所述二氧化碳注入管道(3)的管壁上设有若干第一微型孔(7)，所述天然气采集管道(4)的管壁上设有若干第二微型孔(8)，所述的二氧化碳注入管道(3)内设有用于注入二氧化碳气体的进气管(14)；所述的天然气采集管道(4)内设有用于吸出天然气的第二吸气管(15)。

3.根据权利要求2所述的有覆盖层的天然气水合物的开采管道，其特征在于，所述降压燃烧管道(2)的管壁上设有若干第三微型孔(9)，所述的降压燃烧管道(2)内设有用于注入氧气促使燃烧的氧气管(11)、用于将燃烧产生水吸出的吸水管(12)和用于吸出天然气的第一吸气管(13)。

4.根据权利要求3所述的有覆盖层的天然气水合物的开采管道，其特征在于，所述的氧气管(11)、吸水管(12)及第一吸气管(13)均从所述生产管道(1)的开口端伸入至所述的降压燃烧管道(2)内，所述氧气管(11)从设在所述降压燃烧管道(2)内的一端至另一端依次设有燃烧喷嘴(111)、第一单向阀(112)、调节阀(113)，并且所述的氧气管(11)上还设有用于点火及测温测压的点火电缆(114)；所述吸水管(12)从设在所述降压燃烧管道(2)内的一端至另一端依次设有压力计及液位监测装置(121)、气液分离器(122)和电泵机组(123)，并且所述的吸水管(12)道上还设有电泵动力电缆(124)；所述的第一吸气管(13)上设有第一压力控制阀(131)、第二单向阀(132)及第一井下安全阀(133)，并且所述的第一吸气管(13)上还设有用于注入化学药剂抑制天然气水合物产生的管线(134)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的有覆盖层的天然气水合物的开采管道，其特征在于，所述降压燃烧管道(2)的管壁四周还设有防砂层(16)。

6.根据权利要求5所述的有覆盖层的天然气水合物的开采管道，其特征在于，所述的进气管(14)从所述生产管道(1)的开口端伸入至所述的二氧化碳注入管道(3)内，所述的第二吸气管(15)从所述生产管道(1)的开口端伸入至所述的天然气采集管道(4)内，所述的进气管(14)上设有二氧化碳压力调节阀(141)，所述的第二吸气管(15)上设有第二井下安全阀(151)和第二压力控制阀(152)。

7.有覆盖层的天然气水合物的处理系统，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的有覆盖层的天然气水合物的开采管道，还包括有天然气处理系统(17)、水处理系统(18)、二氧化碳系统(19)及制氧系统(20)，所述的第一吸气管(13)、第二吸气管(15)的输出端均连接所述天然气处理系统(17)的输入端，所述吸水管(12)的输出端连接所述水处理系统(18)的输入端，所述制氧系统(20)的输出端连接所述氧气管(11)的输入端，所述二氧化碳系统(19)的输出端连接所述进气管(14)的输入端。

8.根据权利要求7所述的有覆盖层的天然气水合物的处理系统，其特征在于，所述的天然气处理系统(17)包括气液接收及分离系统(21)、用于压缩和输送天然气的天然气压缩系统、干燥系统(22)及脱杂余气体系统(23)，所述的天然气压缩系统包括第一天然气压缩系统和第二天然气压缩系统；所述第一吸气管(13)及第二吸气管(15)的输出端均与所述气液接收及分离系统(21)的输入端连接，所述气液接收及分离系统(21)的输出端连接所述第一天然气压缩系统的输入端，所述第一天然气压缩系统的输出端连接所述干燥系统(22)的输入端，所述干燥系统(22)的输出端连接所述的脱杂余气体系统(23)的输入端，所述脱杂余气体系统(23)的输出端分别连接所述二氧化碳系统(19)的输入端及第二天然气压缩系统的输入端。

9.根据权利要求8所述的有覆盖层的天然气水合物的处理系统，其特征在于，还包括MEG供给及回收系统(24)，所述气液接收及分离系统(21)的输出端还与所述MEG供给及回收系统(24)的输入端连接，所述MEG供给及回收系统(24)的输出端与所述水处理系统(18)的输入端连接。

10.有覆盖层的天然气水合物的开采方法，其特征在于，包括权利要求7-9任一项所述的有覆盖层的天然气水合物的处理系统，开采方法的步骤如下：

分别设定降压燃烧管道(2)及二氧化碳驱替管道内生产所需的压力值；

制氧系统(20)通过氧气管(11)向降压燃烧管道(2)内注入氧气，在燃烧喷嘴(111)处进行点火燃烧，使得天然气水合物受热分解产生天然气和水，电泵机组(123)将产生的水通过吸水管(12)吸出进入水处理系统(18)，所述的第一吸气管(13)将生成的天然气吸出进入天然气处理系统(17)，并且通过管线(134)在第一吸气管(13)内注入化学药剂抑制天然气水合物产生；同时所述的二氧化碳系统(19)通过所述的进气管(14)向二氧化碳注入管道(3)内注入二氧化碳，二氧化碳通过所述第二微型孔(8)进入天然气水合物内发生反应，生成的天然气通过第一微型孔(7)进入到天然气采集管道(4)内，由第二吸气管(15)吸出进入所述的天然气处理系统(17)；

进入天然气处理系统(17)中的气体，依次经过气液接收及分离系统(21)、第一天然气压缩系统、干燥系统(22)、脱杂余气体系统(23)及第二天然气压缩系统，最终压缩成液态天然气进行运输；

经过气液接收及分离系统(21)得到的水进入水处理系统(18)，进行回收利用及排海处理；

经过气液接收及分离系统(21)得到的化学物进入所述的MEG供给及回收系统(24)，进行回收再利用；

经过脱杂余气体系统(23)得到的二氧化碳进入所述的二氧化碳系统(19)，进行回收，可再次用于注入所述的二氧化碳注入管道(3)内置换出天然气，实现循环利用。

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