[发明专利]一种天然气水合物新型开发装置及方法

权利要求书

1.一种天然气水合物新型开发装置，其特征在于，包括电厂高温水汽注入管路(1)、换热装置、低温回水返排管路(4)、CO₂注入管路(6)和CH₄抽气管路(7)，其中，所述换热装置置于天然气水合物储层中；电厂高温水汽注入管路(1)连接换热装置的进水口，所述换热装置的出水口连接低温回水返排管路(4)的一端，所述低温回水返排管路(4)的另一端伸出海水层置于地面端；所述CO₂注入管路(6)的一端连接CO₂储罐，所述CO₂注入管路(6)的另一端伸入至天然气水合物储层的底部；所述CH₄抽气管路(7)的一端置于天然气水合物储层的顶部，其另一端连接CH₄储罐；所述CO₂注入管路(6)和CH₄抽气管路(7)置于换热装置的内腔中。

2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物新型开发装置，其特征在于，所述低温回水返排管路(4)的出水口处设置有排水泵(5)。

3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物新型开发装置，其特征在于，所述CH₄抽气管路(7)置于海底的一端设置有采气管孔(8)，所述采气管孔(8)的自由端置于天然气水合物储层的底部。

4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物新型开发装置，其特征在于，所述CH₄抽气管路(7)伸出地面端的一端设置有抽气泵(9)。

5.根据权利要求1所述的一种天然气水合物新型开发装置，其特征在于，所述换热装置包括至少两个换热排管(2)，两个相邻的换热排管(2)之间通过管道(3)连接，其中，置于首位的换热排管(2)的进水口与电厂高温水汽注入管路(1)连接；置于尾部的换热排管(2)的出水口与低温回水返排管路(4)连接。

6.根据权利要求5所述的一种天然气水合物新型开发装置，其特征在于，当换热排管(2)设置有两个时，所述CO₂注入管路(6)和CH₄抽气管路(7)置于两个换热排管(2)之间；当换热排管设置的个数大于两个时，所述换热排管呈圆周结构布置，所述CO₂注入管路(6)和CH₄抽气管路(7)置于换热排管(2)形成的空腔内。

7.根据权利要求5所述的一种天然气水合物新型开发装置，其特征在于，所述管道(3)置于天然气水合物储层的下方。

8.根据权利要求1所述的一种天然气水合物新型开发装置，其特征在于，所述换热排管(2)的高度与天然气水合物储层的厚度一致。

9.一种天然气水合物新型开发方法，其特征在于，基于权利要求1-8中任一项所述的一种天然气水合物新型开发装置，包括以下步骤：

步骤1，分别向高温水汽注入管路(1)和CO₂注入管路(6)中注入电厂高温尾水和CO₂，进行试水和试气，用以判断该装置是否正常运行；

步骤2，向高温水汽注入管路(1)注入电厂高温尾水，直至低温回水返排管路(4)产生稳定流体为止；向CO₂注入管路(6)缓慢通入电厂所捕集的CO₂气体，启动CH₄抽气泵(9)，直至CH₄抽气管路(7)中产生稳定的CH₄和CO₂混合气体；

步骤3，待稳定产水、产气后，基于数值模拟成果和现场情况，不断调试注入高温水汽的温度和速率、CO₂气体的注入速率、以及注气/抽气压力，在电厂正常运作的前提下，实现CH₄产气浓度和速率的最优；

步骤4，待CH₄产气速率降低，依次关闭抽气泵和抽水泵，并进行封井。