[发明专利]一种天然气水合物新型开发装置及方法

说明书

本发明提供的一种天然气水合物新型开发装置及方法，包括电厂高温水汽注入管路、换热装置、低温回水返排管路、CO₂注入管路和CH₄抽气管路，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的一端，所述低温回水返排管路的另一端伸出海水层置于地面端；所述CO₂注入管路的一端连接CO₂储罐，所述CO₂注入管路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注入管路和CH₄抽气管路置于换热装置的内腔中；本系统既实现了电厂尾水/尾汽的有效降温和CO₂减排，也提高了海底天然气水合物的开采效率，保证能源供给系统的长效稳定和双赢发展。

技术领域

本发明涉及天然气水合物勘探开发技术领域，特别涉及一种天然气水合物新型开发装置及方法。

背景技术

天然气水合物是天然气(CH₄)和水在高压、低温环境下形成的一种似冰笼状固体化合物，主要分布在极地、高原等冻土带环境和深海、深水等水下地层环境。由于其燃烧对环境影响较小，属于一种新型高效清洁能源，具备替代传统燃料的巨大资源潜力，因此近年来备受各国和各大能源公司青睐。尽管目前已形成了降压法、热激发法、抑制剂法、CO₂置换法和固体开采法等一系列天然气水合物开采方法，但由于单独使用各种天然气水合物开采方法均存在效率偏低、能耗偏大、成本偏高等问题，因此往往需联合两种甚至多种开采方法同时使用，以实现海底天然气水合物的经济持续开采。目前相对成熟的联合开采方法主要包括降压-热激发联合开采法、降压-抑制剂联合开采法和CO₂置换-抑制剂联合开采法等。

热电厂所产生的循环水、尾水和烟气往往携带大量热能，低于某温度阈值的冷却塔循环水将不再利用、直接排放，导致电厂热量利用率整体偏低。若将这类余热用作传统热激发法中的热源，可提高电厂热能利用率，同时也能大大降低天然气水合物开发过程中制造高温流体的耗能，从而控制天然气水合物的开采成本。另外，燃烧后烟气往往携带大量的CO₂气体，若将其直接排放至空气，一方面会造成CO₂的资源浪费，另一方面也会促成温室效应。若将这些CO₂注入海底天然气水合物储层，可通过置换作用促进天然气水合物的分解，加速CH₄气体的形成。因此，有必要提出一种电厂-天然气水合物新型联动开发装置，以实现电厂端和海底天然气水合物端的能源效率最大化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气水合物新型开发装置及方法，解决了现有技术对于天然气水合物的开采方法存在的成本高、效率低的缺陷；同时，热电厂所产生的循环水、尾水和烟气的热能存在资源浪费的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种天然气水合物新型开发装置，包括电厂高温水汽注入管路、换热装置、低温回水返排管路、CO₂注入管路和CH₄抽气管路，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的一端，所述低温回水返排管路的另一端伸出海水层置于地面端；所述CO₂注入管路的一端连接CO₂储罐，所述CO₂注入管路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注入管路和CH₄抽气管路置于换热装置的内腔中。

优选地，所述低温回水返排管路的出水口处设置有排水泵。