[发明专利]一种基于太阳能-海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于太阳能‑海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采装置及方法。该方法主要涉及海上浮动平台、太阳能集热单元、海水源热泵单元、太阳能发电单元、海底天然气水合物开采单元、监测控制单元。所述方法利用海域中丰富的太阳能和海水能进行供热，作为海底天然气水合物注热法开采的基础热源，同时利用太阳能发电，给系统内压缩机、过热装置、泵等耗电设备供能，是一种太阳能与海水能联合供能开采天然气水合物的方法。该方法能够利用可再生的太阳能与海水能资源，高效开采海底天然气水合物资源，大大降低了开采热源的输入成本，工艺简单，具有经济、环境、社会等多重效益，有助于天然气水合物的大规模商业化开采。

主权项

1.一种基于太阳能-海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采方法，其特征在于，步骤如下：(1) 利用深海钻井技术在天然气水合物储层钻出两口以上的水平井；所述的水平井包括一个以上的开采井和一个以上采出井；在开采井水平段部位设置射孔，用于向水合物储层注入热流体；在采出井水平段部位设置气液收集套管，用于收集分解产生的甲烷气；(2) 建造海上浮动平台（22），布置太阳能集热器（1）、海水源热泵（10）、太阳能发电装置（6）、监测控制器（20）以及辅助设备，铺设向海底水合物储层开采井输入注热流体的管道，在开采井竖直段底部设置过热装置（14），用于加热注热流体，并在太阳能发电单元与井底过热装置之间架设电缆；所述太阳能发电单元包括蓄电池（5）、太阳能发电装置（6）和控制转换装置（7）；(3) 开启太阳能发电单元，光伏电板收集太能辐射能并转化为电能，产生的电能用于维持系统内压缩机、过热装置、泵的正常工作；(4) 开采初期通过降压方式促使天然气水合物进行分解，达到改变水合物储层结构的目的，诱导生成大量孔隙通道，提高储层渗透率，有助于注热流体在储层中的扩散；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，转注热法开采，即通过开采井输入注热流体，由水平段射孔注入水合物储层，促使水合物分解；(5) 在水合物转注热法开采阶段，由太阳能-海水源热泵联合供热，利用太阳能集热器与海水源热泵收集的能量进行供能，注热流体加热60~100 °C后从开采井井口泵入，经过热装置加热后，由开采井水平段的射孔部位注入水合物储层；(6) 监测控制单元保障整个开采过程安全、高效运行，通过温度和压力传感器收集系统运行信息，判断其运行状态，及时控制阀门、泵的运行，实现系统运行方式的切换，满足不同条件下的开采需求。