[发明专利]一种海洋非成岩天然气水合物藏开采系统及其开采工艺

说明书

本发明公开了一种海洋非成岩天然气水合物藏开采系统，包括依次相连的钻采平台、入井通道和生产主通道，在生产主通道的两侧开有与之连通的采掘巷道，生产主通道通过开采装备开采，采掘巷道通过开采装备开采后再通过回填装备回填。本发明还公开了海洋非成岩天然气水合物藏开采系统的开采工艺，建造入井通道，建造生产主通道；安装开采装备和回填装备；分巷道开采水合物矿体，进行二次破碎与分解，分离的天然气输送至钻采平台；将剩余浆体与二氧化碳混合，制备固态二氧化碳水合物，并回填至已采空巷道；如此循环，至所有产层开采完毕。本发明的有益效果是：能保持海底地质构造稳定，避免了常规开采法可能出现的海床沉降，塌陷和地质滑坡等风险。

技术领域

本发明涉及非常规油气资源开发技术领域，特别是一种海洋非成岩天然气水合物藏开采系统及其开采工艺。

背景技术

天然气水合物由于其能量密度高，效率高，属于清洁能源，且海洋资源储量特大，尤其是海洋非成岩天然气水合物藏特别丰富，因此目前全世界已经将其作为能源开发的一个重要研究方向，并且投巨资在进行勘探与开发方面的科学与技术研究。这在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》的重点领域中已经有明确说明“天然气水合物技术是前沿技术领域”。

所谓非成岩天然气水合物是指：当固态的天然气水合物矿体分解后，天然气逸出，其剩余物没有成形的岩石骨架（即非成岩），而是水和沉积物（多为松散的细沙）的混合体，常常表现为沙-水的混合浆体，可以流动。或者换句话说，所谓非成岩天然气水合物就是沙粒以分散形式赋存于天然气水合物中。

所谓天然气水合物藏的常规开采方法（如降压法、注热法和注剂法）是采用降压、注热、注剂等方式将具有一定密闭盖层的天然气水合物矿藏在地层中分解为气体和水，分解后的气体通过岩石骨架中的孔隙通道流入井筒，再输送至地面储气设备进行收集。这种方法只能适应于成岩天然气水合物（即储藏于成形的岩石孔隙中的天然气水合物）的开发。

如果采用降压法、注热法或注剂法等常规方法开采非成岩天然气水合物藏，一旦天然气采出后，因天然气在地层中占有一定的空间体积，必然会导致地层亏空。如果采用降压排水采气，由于水的排出或浆体的排出，地层亏空会更大。所以，对于常规开采方法而言，大规模地商业化开采，必然导致地层亏空，极易出现海床沉降、或塌陷、或海底滑坡等地质灾害，严重时甚至会导致海啸。

此外，二氧化碳置换法，也只能开采与二氧化碳有接触表面的非成岩天然气水合物藏。由于接触面上置换的深度很小，也不适合于大规模的商业化开采。

专利CN103628844A提出“深海海底中浅层非成岩天然气水合物的绿色开采方法”，该发明以固态形式采掘所述天然气水合物藏，将含有天然气水合物的固体物质进行收集并粉碎为颗粒物，将海水与颗粒物通过引射混合，形成气液固多相混合物流，最后输送到钻采平台进行分离，获取天然气。这种方法虽然能够有效地避免深海海底浅层的弱胶结的天然气水合物的大量分解、气化和自由释放，从一定程度上避免了海底滑坡等地质灾害，但在长期的大规模开采中，特别是海底中浅层非成岩天然气水合物藏的开采，在开采过程中所形成的通道，同样会使地质结构变得疏散，导致海底地层不稳定，从而出现海床沉降、坍塌以及海底滑坡等地质灾害。

为此，本发明提出了一种海底中浅层非成岩天然气水合物藏的开采系统与工艺流程，比较实用、完美和方便地解决了上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种海洋非成岩天然气水合物藏开采系统及其开采工艺，避免常规开采工艺所导致的地层亏空、海床沉降塌陷以及地质滑坡等风险。