[发明专利]一种海洋天然气水合物开采装置及开采方法

说明书

本发明涉及一种海洋天然气水合物开采装置及开采方法，该装置包括由上向下依次穿过表层海洋温水层、第一水合物盖层、水合物储层和第二水合物盖层的海洋水注入井和水合物开采井；海洋水注入井顶部与高压注水泵相连，高压注水泵另一端与注水管道相连，注水管道另一端插设在表层海洋温水层中，高压注水泵将表层海洋温水流泵入海洋水注入井，经海洋水注入井底部设置的射孔注入到水合物储层中，使得水合物储层中的水合物受热分解进入水合物开采井；水合物开采井顶部与气液分离器的输入端相连，气液分离器的气相输出端经集气管道与储气罐相连，液相输出端经污水回收处理管道与高压注入泵相连。本发明可以广泛应用于海域天然气水合物的开采。

技术领域

本发明属于能源技术领域，特别涉及一种结合注热降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置及开采方法。

背景技术

随着煤炭等化石能源的日益减少及环境污染问题的加剧，开发利用新型清洁能源逐渐受到全球范围的重视。天然气水合物凭借其能量密度高、燃烧清洁、储量丰富等优点，被认为是未来人类生活的重要能源，对解决能源危机具有重要作用。天然气水合物又称可燃冰、甲烷水合物，是在低温高压下形成的固态类冰状固体化合物物质，广泛分布在陆地永冻土和海底沉积层中。据估计，全球天然气水合物储量足够人类未来1000年使用，因此，针对天然气水合物开采方法及装置的研究具有重要意义。

目前，天然气水合物开采方法主要包括降压法、注热法、注抑制剂法及二氧化碳置换法。其中，降压法是最经济有效的水合物开采方法，然而后期驱动力不足，易出现水合物二次生成及冰的产生。而注热法热损失较大、注抑制剂法污染环境且效率较低、二氧化碳置换法置换过程易出现堵塞，在实际生成过程中的应用均受到限制。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种海洋天然气水合物开采装置及开采方法，该装置基于水流动对海洋天然气水合物稳定存在的影响，结合了注热法及降压法，对海洋天然气水合物进行开采，开采效率高。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种海洋天然气水合物开采装置，其包括：海洋水注入井和水合物开采井，所述海洋水注入井和水合物开采井由上向下依次穿过表层海洋温水层、第一水合物盖层、水合物储层和第二水合物盖层；所述海洋水注入井顶部与高压注水泵的输出端相连，所述高压注水泵的输入端与注水管道相连，所述注水管道的另一端插设在所述表层海洋温水层中，通过所述高压注水泵将表层海洋温水流泵入所述海洋水注入井，并由所述海洋水注入井底部设置的射孔注入到所述水合物储层中，使得所述水合物储层中的水合物受热分解进入所述水合物开采井；所述水合物开采井顶部与气液分离器的输入端相连，所述气液分离器的气相输出端经集气管道与储气罐相连，所述气液分离器的液相输出端经污水回收处理管道与所述高压注入泵的输入端相连。

进一步地，所述开采装置还包括数据采集监控系统和温度压力传感器，所述温度压力传感器分别设置于所述海洋水注入井底部和水合物开采井底部，用于采集所述海洋水注入井和水合物开采井底部的温度和压力数据，并发送到所述数据采集监控系统进行记录和处理。

进一步地，所述高压注入泵通过对注入所述海洋水注入井的表层海洋温水的注入速度及注入井内压力进行调节，使得所述海洋水注入井附近水合物储层压力高于所述水合物开采井附近水合物储层压力。

进一步地，所述海洋水注入井底部的射孔外部设置有防沙网，用于防止沙粒进入所述海洋水注入井内部堵塞开采通道。

进一步地，所述水合物开采井底部的射孔外部设置有防沙网。

进一步地，所述海洋水注入井和水合物开采井入口处安装有安全阀。

本发明的第二个方面，是提供一种海洋天然气水合物开采方法，其包括以下步骤：

(1)采用低密度泥浆钻井技术钻取两口井至水合物储层内部，一口作为海洋水注入井，另一口作为水合物开采井，并利用安全阀对两口井进行完井；