[发明专利]一种天然气水合物的开采方法

说明书

本说明书实施例公开了一种天然气水合物的开采方法。所述方法包括采用降压开采方式采出天然气水合物矿藏中的游离气，直至天然气水合物矿藏的压力降至水合物矿藏温度对应的平衡压力之上的预设百分比，所述预设百分比的取值范围为5％‑10％；将所述水合物矿藏温度降低并保持在冰点之下，使矿藏中游离水结冰；在矿藏压力和温度稳定后，开采天然气水合物；在所述天然气水合物开采结束后，向矿藏中注入CO₂；在停止注入CO₂时，将所述矿藏的温度升高至冰点之上。利用本说明书实施例不仅可以降低开采所需的能量，安全环保的开采天然气水合物，而且可以增强地层稳定性，有效避免常规开采过程中可能出现的地层坍塌、海底滑坡等地质灾害。

技术领域

本说明书实施例方案属于海洋天然气水合物开采技术领域，尤其涉及一种天然气水合物的开采方法。

背景技术

天然气水合物是由水和甲烷等烃类气体在高压低温条件下形成的类冰的、非化学计量的笼形结晶化合物，具有高密度、高热值、分布广、储量大等特点。天然气水合物广泛分布于大陆岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架海洋和深水环境。全世界天然气水合物总储量大约为当前已探明的所有化石燃料含碳量总和的两倍，我国南海海域天然气水合物储量为649700亿立方米。因此，天然气水合物有望成为继页岩气、致密气、煤层气、油砂等之后的储量最为巨大的接替能源。

世界上许多国家都正在加大力度开展天然气水合物开采研究，目前较为成熟的开采方法包括降压开采法、热激发开采法、化学试剂注入开采法、二氧化碳置换开采法等。其中，降压法是通过降低天然气水合物储层压力促使其分解的一种方法，其不需要连续激发，适合大面积开采且成本低。相比于降压法，热激发开采法和化学试剂注入开采法成本较高。常规二氧化碳置换开采过程中受多种因素的影响，置换效率有待提高。此外，在实际开采过程中，过高的出水、出砂限制了水合物开采的发展，而且水合物分解会使地层刚性降低，从而会造成地质坍塌、滑坡等地质灾害。可见，当前开采的技术问题、开采所需的成本问题及开采过程中的安全问题成为了制约各国开采天然气水合物的瓶颈。

因此，业内亟需一种安全、环保的天然气水合物开采方案。

发明内容

本说明书实施例在于提供一种天然气水合物的开采方法，不仅可以降低开采所需的能量，安全环保的开采天然气水合物，而且可以增强地层稳定性，有效避免常规开采过程中可能出现的地层坍塌、海底滑坡等地质灾害。

本说明书提供的天然气水合物的开采方法包括以下步骤：

采用降压开采方式采出天然气水合物矿藏中的游离气，直至天然气水合物矿藏的压力降至水合物矿藏温度对应的平衡压力之上的预设百分比，所述预设百分比的取值范围为5％-10％；

将所述水合物矿藏温度降低并保持在冰点之下，使矿藏中游离水结冰；

在矿藏压力和温度稳定后，开采天然气水合物；

在所述天然气水合物开采结束后，向矿藏中注入CO₂；

在停止注入CO₂时，将所述矿藏的温度升高至冰点之上。

上述方法中，所述天然气水合物矿藏中初始水饱和度为20％-40％。

上述方法中，所述天然气水合物矿藏中石英砂粒径为20-60目。

上述方法中，所述天然气水合物矿藏中水合物饱和度为20％-50％。优选的，所述天然气水合物矿藏中水合物饱和度为40％。

上述方法中，降压开采游离气过程中，天然气水合物矿藏压力降低至高于该矿藏温度对应的平衡压力之上5％-10％。其中，水合物矿藏降压过程中，矿藏温度由于节流作用也随之降低，但不会降低到冰点。