[发明专利]一种基于热管技术的天然气水合物开采方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于热管技术的天然气水合物开采方法及装置。包括：海洋天然气水合物开采系统，包括若干延伸至天然气水合物储层的注入井和采出井，所述注入井包括注入井竖直段和位于天然气水合物储层中的注入井水平段，所述采出井包括采出井竖直段和位于天然气水合物储层中的采出井水平段。本发明还公开了一种基于太阳能热化学储能技术的天然气水合物开采方法。采用本发明的方法和系统来开采水合物，充分利用了海域中丰富的可再生太阳能资源，且结合热化学储能技术，有效避免了热量输运过程中的损耗，大大降低了水合物注热法开采中的能源成本投入，适用于天然气水合物资源的大规模开采。

技术领域

本发明涉及一种天然气水合物的开采领域，特别涉及一种基于热管技术的天然气水合物开采方法及装置。

背景技术

天然气水合物是是由甲烷、乙烷、二氧化碳、硫化氢等气体分子与水分子在特定条件下形成的非化学计量的笼型晶体化合物，广泛存在于海底陆坡和陆地永久冻土带的沉积物多孔介质孔隙中。作为一种清洁高效能源，天然气水合物在全球分布广、资源量大，其碳含量约为现有化石燃料中碳含量的两倍。

天然气水合物的开采是通过打破其在原有条件的热力学稳定性，以达到分解产生天然气的目的。常见的手段主要有注热法、降压法、注化学试剂法和CO₂置换法或联合以上两种方法。

常规注热法主要是通过将热水、蒸汽、热盐水或其他热的流体从地面通过高压泵打入天然气水合物储层，使水合物储层的温度上升，从而达到天然气水合物分解的目的。由于输运距离远，海水温度低下，因此存在热量输运损耗严重，热利用效率低下的问题。

针对传统注热法开采天然气水合物热量损失大、利用率低的问题，本发明提出一种基于太阳能热化学储能技术的天然气水合物开采系统及方法，利用海域中丰富的可再生太阳能资源，获取大量可用于天然气水合物资源开采的热量，并结合热化学储能技术，避免长距离输运过程中热量损耗，极大提高了热量的利用效率，整个过程经济、环保、节能。

发明内容

针对传统注热法开采天然气水合物需要消耗大量的能量，且在长距离输运过程中热量损失严重的问题，本发明提出了一种基于热管技术的天然气水合物开采方法及装置。

本发明采用如下方法实现：

一种利用所述开采系统的天然气水合物开采方法，包括如下步骤：

初期采用降压方式进行开采，所述的天然气水合物储层内的水合物降压分解产生天然气，携带有液体组分的天然气流动至采出井水平段，接着经采出井竖直段、采出井井口输送至气液分离器，从而获得所需产品甲烷；

当天然气水合物储层压力降至储层温度所对应水合物相平衡压力的15％以下时，启动太阳能热化学储能系统进行供热，即通过所述的太阳能热分解反应器吸收太阳能使热化学储能工作介质受热分解，获得的产物与回流的介质在太阳能热交换器中进行热量交换，然后经分离储存器、注入井井口和注入井竖直段，输送至注入井水平段中的热化学放热反应器中进行化学反应，放出热量促使水合物分解；

太阳能热化学储能工作介质在所述的热化学放热反应器中发生化学反应并放出热量后，反应产物经采出井竖直段、采出井井口输送至干燥净化器，净化处理后依次由分离储存器、太阳能热交换器回流至太阳能热分解反应器，完成循环；

天然气水合物储层内的水合物受热分解产生天然气，携带有液体组分的天然气流动至采出井水平段，经采出井竖直段、采出井井口输送至气液分离器，从而获得所需产品甲烷气；

优选地，所述的热化学放热反应器中发生化学反应时的温度为300～800℃。

本发明方法开采过程使用的基于热管技术的天然气水合物开采装置，包括：海洋天然气水合物开采系统、太阳能热化学储能系统和气液分离器；