[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

说明书

本发明公开了一种温差发电热激法开采海域水合物系统及方法，该系统包括多个生产井、加热井和温差发电装置；多个生产井以加热井为中心，设置在加热井的周边，温差发电装置中的温差热端设置在加热井地热储层段内的底部，电加热元件组设在加热井水合物层段内，所述温差发电冷端设置在海水层，温差热端、电加热元件组、温差发电冷端通过耐高温导线串联连接。该方法是利用前述系统对水合物储层进行加热，将进入生产井的天然气和水抽出，并进行气液分离，将分离出来的天然气输送到集气站。该系统巧妙的利用水域温差，将温差发电技术与热激法开采水合物技术相结合，结构设计巧妙，实施技术难度小，但是开采效果非常好。

技术领域

本发明涉及利用地热和海洋温度差异开采海底水合物的技术，具体涉及一种温差发电热激法开采海域水合物系统及方法。

背景技术

天然气水合物是由天然气分子和水分子组成的冰状结晶化合物，分布在大陆地区的深海沉积物或永久冻土中。水合物燃烧后只产生二氧化碳和水，是一种具有发展前景的清洁能源，据最保守的估计其中储存的能量也相当于目前已知的所有矿物燃料的两倍。

到目前为止，各国学者已经提出了四种主要开采水合物的方法：热激法、减压法、抑制剂注射和二氧化碳置换法。其中热激法直接向水合物储存层提供热量，水合物吸热分解流向生产井井底，热激法对环境影响小，能够适用于多种矿藏特点的水合物开采。但在开采过程中，热量利用率较低，不仅加热水合物，同时还加热沉积物、孔隙气体和液体，从而造成热量的大量损失，能量利用效率低，并且需要消耗大量常规能源加热注入的热流体。

为了满足世界不断增长的能源需求，地热能受到了世界各国的关注,地热是一种清洁、可持续性和开发前景广阔的能源.到目前为止,大约有82个国家(地区)直接利用地热能和26个国家(地区)使用地热能发电。

珠江口盆地是中国南海最大的新生代沉积盆地，其地温梯度在3.5-4.0℃、100m之间，属于高地温盆地，地层深部地热资源丰富。2007年4-6月，我国在南海北部珠江口盆地神狐海域进行了钻探，实现了地质普查工作，发现水合物储存层，2017年5-7月我国在神狐区域进行水合物试采，连续稳定试采60天，累计产气30.9×10⁴m³。因此，珠江口盆地浅部含有大量的水合物资源，而盆地深部具有丰富的地热资源。

因此，急需一种装置和方法，可以有效开采南海珠江口盆地水合物的方法。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种温差发电热激法开采海域水合物系统，该系统主要针对深层地热和海洋温差发电热激法开采海域，尤其是针海域盆地，比如珠江口盆地。

本发明的第二个目的是提供一种开采海域水合物的方法，该方法既能有效利用珠江口盆地深部的地热资源，又能高效开发浅部水合物储存层。

为了实现上述发明第一个目的，本发明采用的技术方案如下：一种温差发电热激法开采海域水合物系统，包括多个生产井、加热井和温差发电装置；

所述多个生产井以加热井为中心，设置在加热井的周边；

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和生产井垂直井段；

所述生产井垂直井段的顶端穿出海平面；

所述生产井水平井段设置在水合物储存层，并且生产井水平井段的压力小于水合物储存层，生产井水平井段上设置多个生产井射孔；

所述加热井依次穿过非渗透层、水合物储存层和下部岩层到达地热储层顶部，加热井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、电加热元件组、温差发电冷端和耐高温导线；