[实用新型]基于太阳能-海水能联合供热的天然气水合物开采装置

说明书

本实用新型公开了基于太阳能‑海水能联合供热的天然气水合物开采装置。该装置包括太阳能集热器、蓄热水箱、阀门、泵、板式换热器、海水源热泵、开采井井口、上覆地层、开采井、下覆地层、水合物储层、采出井、采出井井口、气液分离器、海上浮动平台、注热流体输入管、气液收集套管和射孔；所述水合物储层内部设置有开采井和采出井，所述采出井外设置有采出井井口，所述采出井井口与气液分离器连接，所述采出井水平段设置有气液收集套管。该装置能够利用可再生的太阳能与海水能资源，高效开采海底天然气水合物资源，大大降低了开采热源的输入成本，工艺简单，具有经济、环境、社会多重效益，有助于天然气水合物的大规模商业化开采。

技术领域

本实用新型属于天然气水合物开采技术领域，特别涉及基于太阳能-海水能联合供热的天气水合物开采装置。

背景技术

天然气水合物是一类潜在的储量巨大的清洁能源，其储量约是当前已探明的全球所有化石燃料中碳含量总和的2倍，至少有1.0×10¹³吨。如何高效、经济地从水合物储层中开采储量庞大的天然气资源仍面临诸多挑战。

由于天然气水合物的稳定存在需要特定的温度和压力条件，它一般分布于冻土中或水深超过300米的海底沉积物中。如果温度升高或压力降低，天然气水合物将变得不稳定，分解释放出甲烷气。因此，通过打破海底天然气水合物稳定存在的热力学条件，即可实现其高效开采。

目前，经过矿场实际验证的成功方法主要有降压法、注化学试剂法、注热法、CO₂置换法等。降压法是通过降低储层压力使其低于水合物生成压力；注化学试剂法是将某些化学试剂(如甲醇、乙醇、乙二醇等)注入地层，改变水合物形成的相平衡条件；注热法主要是将蒸汽、热水、热盐水或其他热流体注入到天然气水合物储层，使其温度高于水合物生成温度；CO₂置换法是将CO₂ (或含CO₂置换法的混合气)注入到水合物储层，置换出水合物中的CH₄，同时将CO₂埋存于海底。在实际应用过程中，上述方法都有一定的局限，例如降压法的低效问题、注化学试剂法的高成本及污染问题、注热法的热损失问题、及CO₂置换法的机理不明。由于注热法能有效地促进水合物分解，适用范围广，如果能解决好开采过程中的热损失问题，为水合物资源的开发提供大量经济廉价的热源，有助于天然气水合物规模化开采的实现。

针对天然气水合物注热法开采需要消耗大量的能量，本实用新型提出一种基于太阳能-海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采方法，利用可再生的太阳能与海水能资源，获取大量可用于水合物开采的热量，整个过程经济、环保、节能。

实用新型内容

为了解决注热法开采海底天然气水合物过程中需要消耗大量的能源，降低开采成本，本实用新型提出一种基于太阳能-海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采方法。该方法充分利用海域中丰富的可再生的太阳能与海水能资源，制取大量廉价的可用于水合物开采的热量，整个过程经济、环保、节能。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种基于太阳能-海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采装置，通过如下技术方案实现。

一种基于太阳能-海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采方法，该海底天然气水合物开采方法主要通过海上浮动平台、太阳能集热器、海水源热泵、太阳能发电单元、海底天然气水合物开采单元、监测控制器实现，步骤如下：

(1)利用深海钻井技术在天然气水合物储层钻出两口以上的水平井；所述的水平井包括一个以上的开采井和一个以上采出井；在开采井水平段部位设置射孔，用于向水合物储层注入热流体；在采出井水平段部位设置气液收集套管，用于收集分解产生的甲烷气；