[发明专利]天然气水合物排水采气开采装置及其开采方法

说明书

技术领域

天然气水合物排水采气开采装置及其开采方法，属于天然气水合物的开采技术领域，具体涉及一种综合利用加热法和排水降压法开采天然气水合物的装置及使用此装置的开采方法。

背景技术

天然气水合物（natural gas hydrate，简称NGH），是天然气在一定的低温、高压下与水形成的非化学计量笼形化合物，也被称为“可燃冰”。1m³天然气水合物可含164m³甲烷气和0.8m³的水。“可燃冰”是天然气的附生产品，应用范围与天然气大致相同，是一种典型的石油替代品。“可燃冰”极易燃烧，在同等条件下，“可燃冰”燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要高出数十倍，被誉为“属于未来的超级能源”。

我国的可燃冰储量十分丰富，根据调查研究，我国的天然气水合物主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带。

人为地打破天然气水合物稳定存在的相平衡条件，促使其分解，是目前开发天然气水合物的主要方法。根据天然气水合物的平衡相图，大体上可分为加热法、化学法、降压法三类。

加热法：此方法主要是将蒸汽、热水、热盐水或其它热流体介质从地面泵入天然气水合物储层，也可采用开采重油时使用的火驱法或利用钻柱加热器。热开采技术的主要不足是会造成大量的热损失，效率很低。

添加化学剂：某些化学剂，诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化学剂可以改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度。添加化学剂最大的缺点是费用太昂贵。由于大洋中天然气水合物的压力较高，因而不宜采用此方法。

降压法：通过降低压力而引起天然气水合物稳定的相平衡曲线的移动，从而达到促使天然气水合物分解的目的。开采水合物层之下的游离气是降低储层压力的一种有效方法，另外通过调节天然气的提取速度可以达到控制储层压力的目的，进而达到控制水合物分解的效果。降压法最大的特点是不需要昂贵的连续激发，因而其可能成为今后大规模开采天然气水合物的有效方法之一。

CN 200910059321.8公开了一种通过水泵向天然气水合物开采井外排水的装置和方法，通过排水降低天然气水合物层的压力，促进天然气水合物层的分解。但是单纯采用降压法提供的分解推动力小，且天然气水合物分解造成温度降低，当温度降低到0℃以下，还会造成冰堵塞和天然气水合物分解的停滞，CN 20111048906.4公开了一种排水降压的同时加热的方法开采天然气水合物，连续促进水合物的分解，上述两种方法都是利用水合物分解后气体上逸，水由于自重下落，水泵将水排出天然气水合物开采井外，但实际上分解气体上逸时携带大量的水汽，上逸速度很慢，开采效率很低，而且实验中发现分解气体中的水汽在到达地面之前凝结成为水或凝析液滞留在天然气水合物开采井内，在采气套管内容易形成液柱，很容易对气藏造成额外的静水回压，此时水泵抽的只是天然气水合物开采井底部存液腔内的水，无法抽出采气套管内的水柱，聚集的液柱终将会把气压死，造成天然气水合物开采井积液，导致天然气水合物开采井停产。而且CN 20111048906.4中利用水平井燃烧加热，首先钻水平井的成本非常高，而且随着开采的逐渐深入一个水平井肯定是不够的，其次在天然气水合物开采井内燃烧加热不安全，天然气水合物开采井内外都有可燃气体，使用明火直接加热非常危险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种采气效率高、有效防止天然气水合物开采井积液的天然气水合物排水采气开采装置及其开采方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该天然气水合物排水采气开采装置，包括加热装置、排水装置和气体收集装置，加热装置固定在天然气水合物开采井内对天然气水合物层进行加热，排水装置包括电潜泵和液位监控装置，电潜泵固定在天然气水合物开采井底部的存液腔内，液位监控装置与电潜泵连接并实时监控存液腔内的液位，气体收集装置通过采气套管连通天然气水合物开采井内部，其特征在于：所述天然气水合物开采井在存液腔的上方设有与天然气水合物层连通的进料腔，进料腔连接有井内气液分离器，井内气液分离器的排气腔连通采气套管，井内气液分离器的排水口连通下部的存液腔。井内气液分离器在天然气水合物开采井内对气水混合物进行快速实时分离，有效防止气水混合物在直接上升过程中水汽凝结造成天然气水合物开采井积液，同时气体经过井内气液分离器分离后含水量明显降低，密度减小，气体上逸的速度加快，提高了采气效率。