[发明专利]一种电脉冲加热地层的天然气水合物开采方法

说明书

本发明公开了一种电脉冲加热地层的天然气水合物开采方法，它的主要步骤有：1、在开采井内布设电极并接线至地表；2、在开采井之间等间距向水合物储层插入电极，并接线至地表；3、将邻接的两个电极分别连接到高压脉冲放电设备的正负极，对水合物储层放电加热；4、通过脉冲放电作业，使水合物储层适合开采。本发明能提了高天然气水合物开采的能效。

技术领域

本发明属于天然气水合物研究领域，具体涉及一种电脉冲加热地层的天然气水合物开采方法，适用于永冻土及海洋区域天然气水合物的开采。

背景技术

天然气水合物由于其具有储量巨大、高效清洁等优点，被视为未来接替能源而受到广泛关注。如何实现储层中天然气水合物的经济、高效安全开采成为天然气水合物研究的主要内容。由于天然气水合物需要一定的温度和压力条件下才能稳定存在，升高储层温度或降低储层压力均可实现对储层中水合物的开采。基于上述原理，目前针对天然气水合物开采方法主要分为降压法、热激法。

降压法通过抽取储层流体对储层降压，实现打破天然气水合物相平衡实现开采，由于其除了抽取地层流体需要消耗部分外部能量外，无需其他能量与物质的注入，是较为经济的开采方法。然而，由于水合物分解是吸热过程，在因降压导致的水合物分解开采过程中，会大量消耗储层热量，导致储层温度降低，无法持续维持水合物分解。同时，会导致地层中二次水合物的生成，当储层温度降低至0℃以下时，会导致储层水结冰堵塞流体通道，因此降压法无法实现持续开采天然气水合物。

热激法被认为是解决降压法存在的地层能量无法维持水合物持续分解的有效技术手段。目前，热激法主要有向储层输入高温蒸汽、向储层输入高温热水、向储层输入高温盐水、原位甲烷氧化加热、原位电加热等方法，但由于从地面向储层输送热量的管线距离较远、且地层渗透率与导热系数较低，导致现有的热激法开采存在热量损失较多，有效热量利用较少，能量效率（简称能效，是指采出的天然气热值与注入热量的比值）较低。因此，有必要提出一种高效地层加热方法，解决目前热激法的诸多问题。

本申请中，天然气水合物简称水合物。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种电脉冲加热地层的天然气水合物开采方法，它能提高天然气水合物开采的能效。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：

1、依据常规方式，在水合物储层上布设开采井；

2、在开采井内布设电极并接线至地表，并使井内水合物储层顶面以下充满海水实现电极与水合物储层的耦合；

3、在相邻两个开采井之间等间距采用夯管方式向水合物储层插入电极与温度探针，电极直线排列，并接线至地表；

4、将邻接的两个电极分别连接到高压脉冲放电设备的正负极；采用地面电源对高压脉冲放电设备充电后，开启放电开关，高压脉冲电能通过邻接的两个电极实现对水合物储层放电加热；

5、根据探针测试的地层温度变化情况，确定单次放电地层温升，并根据地层水合物饱和度计算水合物分解所需热量，确定脉冲放电作业次数，直至水合物储层适合开采为止；

储层放电次数=对应水合物饱和度条件下水合物完全分解所需热量/单次放电地层产生的热量，当地层升高温度恰好能够维持水合物完全分解，即达到水合物储层开采要求。

6、对相邻两个开采井之间布设的电极依次连接高压脉冲放电设备，重复步骤4和步骤5，实现对相邻两个开采井之间水合物储层的均匀加热。

优选地，开采井布设的间距为500m，开采井之间的电极间距为50m。

本发明的工作原理是：