[发明专利]一种温差发电热激法开采海域水合物系统及方法

权利要求书

1.一种温差发电热激法开采海域水合物系统，其特征在于：包括多个生产井、加热井（21）和温差发电装置；

所述多个生产井以加热井（21）为中心，设置在加热井（21）的周边；

每个生产井的结构：包括相互垂直，并且相互连通的生产井水平井段（11）和生产井垂直井段（12）；

所述生产井垂直井段（12）的顶端穿出海平面（1）；

所述生产井水平井段（11）设置在水合物储存层（4），并且生产井水平井段（11）的压力小于水合物储存层（4），生产井水平井段（11）上设置多个生产井射孔（10）；

所述加热井（21）依次穿过非渗透层（3）、水合物储存层（4）和下部岩层（5），到达地热储层顶部（6），加热井（21）包括依次连通的加热井非渗透层段、加热井水合物层段、加热井下部岩层段和加热井地热储层段，加热井水合物层段上设置多个加热井第一射孔，加热井地热储层段上设置多个加热井第二射孔；

温差发电装置：包括温差热端（7）、电加热元件组（8）、温差发电冷端（13）和耐高温导线（14）；

所述温差热端（7）设置在加热井地热储层段内的底部，电加热元件组（8）设在加热井水合物层段内，所述温差发电冷端（13）设置在海水层（2），温差热端（7）、电加热元件组（8）、温差发电冷端（13）通过耐高温导线（14）串联连接；

所述多个生产井的数量为六个，并且六个生产井（15、16、17、18、19、20）分别位于等边六边形的六个顶点，加热井（21）位于该等边六边形的中心；

所述温差发电冷端（13）设置在海水层（2）的底部。

2.如权利要求1所述的温差发电热激法开采海域水合物系统，其特征在于： 所述温差热端（7）和温差发电冷端（13）使用金属硅化型热电材料、钴基氧化物热电材料或PbTe基热电材料制成。

3.如权利要求1所述的温差发电热激法开采海域水合物系统，其特征在于：所述耐高温导线（14）选择电阻率小的铜或者铝质导线。

4.如权利要求1所述的温差发电热激法开采海域水合物系统，其特征在于：所述电加热元件组（8）包括多个相互并联的加热元件。

5.一种开采海域水合物的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的温差发电热激法开采海域水合物系统，开采步骤如下：

S1: 生产井布置，在生产目标区域布置生产井井网，利用海上钻井技术按照预先设计的井眼轨迹完成钻井得到多个生产井，在生产井水平井段（11）打多个生产井射孔（10），将生产井水平井段（11）与水合物储存层（4）连通，生产井水平井段（11）保持压力低于水合物储存层（4）压力4-5MPa；

S2：加热井钻井，在生产目标区域，多个生产井形成的区域中心钻加热井（21），利用海上钻井技术依次钻穿非渗透层（3）、水合物储存层（4）和下部岩层（5），最后到达地热储层顶部（6），在井眼中下套管并注入水泥固井形成加热井（21），并分别在加热井水合物层段打多个加热井第一射孔，将加热井（21）与水合物储存层（4）连通，在加热井地热储层段打多个加热井第二射孔，将加热井（21）与地热储层顶部（6）连通；

S3：安装温差发电装置，温差热端（7）设置在加热井地热储层段内的底部，电加热元件组（8）设在加热井水合物层段内，温差发电冷端（13）设置在海水层（2），所述温差热端（7）、电加热元件组（8）、温差发电冷端（13）通过耐高温导线（14）串联连接；

水合物吸收热量发生分解，产生气态的天然气（9），由于压力差的存在天然气（9）与水一起流入生产井水平井段（11）；

S4：天然气分离，将S3得到的天然气（9）和水抽出，再通过气液分离器进行分离，将分离出的水回注入到海水层（2）内，将分离出来的天然气（9）输送到集气站。