聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及海域天然氣開采技術(shù)，具體是一種聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法及系統(tǒng)；方法包括注入井和生產(chǎn)井的準(zhǔn)備、海域天然氣水合物開采，天然氣分離。系統(tǒng)包括海洋開采平臺，至少一口生產(chǎn)井和一口注入井，該注入井的下井口穿入地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶位置處，所述注入井的下井口與地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上的壓裂裂縫連通；所述注入井的上井口與高壓注入泵連通，該高壓注入泵通過管線與CO2儲(chǔ)存裝置連通；所述生產(chǎn)井的下井口穿入地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶位置處，所述生產(chǎn)井的下井口與地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上的壓裂裂縫連通。本發(fā)明專利技術(shù)由于所述方法和結(jié)構(gòu)而具有的優(yōu)點(diǎn)是：降低了溫室氣體CO2排放、維持了沉積物層完整性和維持了沉積物層地質(zhì)力學(xué)穩(wěn)定性。

Combined geothermal and CO

The invention relates to an exploitation technique of natural gas in sea area, in particular to a combined geothermal energy and CO

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法及系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及海域天然氣開采技術(shù)，尤其是一種降低溫室氣體CO2排放、維持沉積物層完整性和維持沉積物層地質(zhì)力學(xué)穩(wěn)定性的聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
地?zé)豳Y源是蘊(yùn)含在地殼中的天然熱量，是一種可以對21世紀(jì)可持續(xù)和多元化能源結(jié)構(gòu)做出重大貢獻(xiàn)的可再生資源。從全球地質(zhì)構(gòu)造觀點(diǎn)看，大于150℃的高溫地?zé)豳Y源帶，主要出現(xiàn)在地殼表層各大板塊的邊緣、碰撞帶、開裂部位和坳陷區(qū)。地?zé)豳Y源賦存在一定地質(zhì)構(gòu)造部位，有明顯的礦產(chǎn)資源屬性，具有礦產(chǎn)資源和水資源的雙重性，是集熱、礦、水三位一體的清潔、寶貴、可利用的礦產(chǎn)資源。地?zé)豳Y源按賦存狀態(tài)可分為水熱型、干熱巖型和地壓型地?zé)豳Y源。然而，現(xiàn)有地?zé)崂寐嗜耘f很低。現(xiàn)有技術(shù)的海域天然氣開采造成對沉積物層的破壞性嚴(yán)重和地質(zhì)力學(xué)的穩(wěn)定性差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種降低溫室氣體CO2排放、維持沉積物層完整性和維持沉積物層地質(zhì)力學(xué)穩(wěn)定性的聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法，其特征在于；包括如下步驟：第一步、注入井和生產(chǎn)井的準(zhǔn)備，預(yù)設(shè)至少一口注入井和至少一口生產(chǎn)井，所述注入井和生產(chǎn)井的上井口均位于海洋開采平臺上，所述注入井和生產(chǎn)井的下井口均位于地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上；所述生產(chǎn)井位于天然氣水合物儲(chǔ)藏層的井段位置處具有有射流孔；第二步、將所述注入井的上井口通過管線與CO2儲(chǔ)存裝置連通，在該管線上設(shè)置一個(gè)高壓注入泵；將所述生產(chǎn)井的上井口通過管線與氣液分離器連通，該氣液分離器通過管線與三相分離器連通，該三相分離器又通過兩根管線分別與CO2儲(chǔ)存裝置和集氣站連通；第三步、海域天然氣水合物開采，通過高壓注入泵將高壓CO2注入注入井中，高壓CO2從注入井的下井口往地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上的壓裂裂縫中躥行，高壓CO2在地?zé)釋拥膲毫蚜芽p中躥行的同時(shí)帶走高溫巖石的熱量并吸熱形成高溫高壓CO2，高溫高壓CO2從地?zé)釋拥膲毫蚜芽p中躥行至生產(chǎn)井的下井口，高溫高壓CO2再從生產(chǎn)井的下井口處沿生產(chǎn)井的井腔下段上行至天然氣水合物儲(chǔ)藏層的位置處，高溫高壓CO2將破壞天然氣水合物的相平衡條件，迫使天然氣水合物分解，天然氣水合物分解吸熱，致使注入進(jìn)水合物層的CO2降溫，一部分CO2與天然氣水合物發(fā)生置換反應(yīng)，將水合物中的天然氣置換出來并從射流孔處流入生產(chǎn)井的井腔上段內(nèi)；另一部分CO2與水合物、置換出來的天然氣一體上升至生產(chǎn)井的上井口，實(shí)現(xiàn)對海域天然氣水合物開采；第四步、天然氣分離，將第三步中所述另一部分CO2與水合物、置換出來的天然氣通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離，通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離后的氣體為CO2與天然氣的混合氣，再將該混合氣通過三相分離器將CO2與天然氣分離，分離的CO2注入CO2儲(chǔ)存裝置中，天然氣輸送至集氣站中。上述方法優(yōu)選地：所述CO2儲(chǔ)存裝置通過管線與CO2生成裝置連通。本專利技術(shù)由于上述方法而具有的優(yōu)點(diǎn)是：降低了溫室氣體CO2排放、維持了沉積物層完整性和維持了沉積物層地質(zhì)力學(xué)穩(wěn)定性。本專利技術(shù)的又一目的是提供一種降低溫室氣體CO2排放、維持沉積物層完整性和維持沉積物層地質(zhì)力學(xué)穩(wěn)定性的聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)方案如下，即一種聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物系統(tǒng)，包括位于海水層的水平面上的海洋開采平臺，至少一口依次穿過海洋開采平臺、海水層、沉積物層的生產(chǎn)井，該生產(chǎn)井的上井口通過生產(chǎn)井井頭裝置和管線與氣液分離器連通，該氣液分離器通過管線與集氣站連通；其特征在于；所述海洋開采平臺上設(shè)置有至少一口注入井，該注入井的下井口依次穿過海洋開采平臺、海水層、沉積物層后穿入地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶位置處，所述注入井的下井口與地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上的壓裂裂縫連通；所述注入井的上井口與高壓注入泵連通，該高壓注入泵通過管線與CO2儲(chǔ)存裝置連通；所述生產(chǎn)井的下井口穿入地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶位置處，所述生產(chǎn)井的下井口與地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上的壓裂裂縫連通；該生產(chǎn)井位于沉積物層中的天然氣水合物儲(chǔ)藏層的井段位置處設(shè)置有射孔位置，該射孔位置位于生產(chǎn)井的內(nèi)腔中，在射孔位置上方位置處的生產(chǎn)井的井壁上具有射流孔，該射流孔將生產(chǎn)井的內(nèi)腔與天然氣水合物儲(chǔ)藏層連通。上述系統(tǒng)優(yōu)選地：所述氣液分離器與集氣站之間的管線上設(shè)置有三相分離器。上述系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)選地：所述氣液分離器上設(shè)置有排水管。上述系統(tǒng)更進(jìn)步一優(yōu)選地：：所述CO2儲(chǔ)存裝置通過管線與CO2生成裝置連通。本專利技術(shù)由于上述結(jié)構(gòu)而具有的優(yōu)點(diǎn)是：降低了溫室氣體CO2排放、維持了沉積物層完整性和維持了沉積物層地質(zhì)力學(xué)穩(wěn)定性。附圖說明本專利技術(shù)可以通過附圖給出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說明。圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)天然氣水合物儲(chǔ)藏層處的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明：一種聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法，其特征在于；包括如下步驟：第一步、注入井和生產(chǎn)井的準(zhǔn)備，預(yù)設(shè)至少一口注入井和至少一口生產(chǎn)井，所述注入井和生產(chǎn)井的上井口均位于海洋開采平臺上，所述注入井和生產(chǎn)井的下井口均位于地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上；所述生產(chǎn)井位于天然氣水合物儲(chǔ)藏層的井段位置處具有有射流孔；第二步、將所述注入井的上井口通過管線與CO2儲(chǔ)存裝置連通，在該管線上設(shè)置一個(gè)高壓注入泵；將所述生產(chǎn)井的上井口通過管線與氣液分離器連通，該氣液分離器通過管線與三相分離器連通，該三相分離器又通過兩根管線分別與CO2儲(chǔ)存裝置和集氣站連通；第三步、海域天然氣水合物開采，通過高壓注入泵將高壓CO2注入注入井中，高壓CO2從注入井的下井口往地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上的壓裂裂縫中躥行，高壓CO2在地?zé)釋拥膲毫蚜芽p中躥行的同時(shí)帶走高溫巖石的熱量并吸熱形成高溫高壓CO2，高溫高壓CO2從地?zé)釋拥膲毫蚜芽p中躥行至生產(chǎn)井的下井口，高溫高壓CO2再從生產(chǎn)井的下井口處沿生產(chǎn)井的井腔下段上行至天然氣水合物儲(chǔ)藏層的位置處，高溫高壓CO2將破壞天然氣水合物的相平衡條件，迫使天然氣水合物分解，天然氣水合物分解吸熱，致使注入進(jìn)水合物層的CO2降溫，一部分CO2與天然氣水合物發(fā)生置換反應(yīng)，將水合物中的天然氣置換出來并從射流孔處流入生產(chǎn)井的井腔上段內(nèi)；另一部分CO2與水合物、置換出來的天然氣一體上升至生產(chǎn)井的上井口，實(shí)現(xiàn)對海域天然氣水合物開采；第四步、天然氣分離，將第三步中所述另一部分CO2與水合物、置換出來的天然氣通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離，通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離后的氣體為CO2與天然氣的混合氣，再將該混合氣通過三相分離器將CO2與天然氣分離，分離的CO2注入CO2儲(chǔ)存裝置中，天然氣輸送至集氣站中。在該實(shí)施例中，在高效開采地?zé)峒八衔锏耐瑫r(shí)，可以作為一項(xiàng)既可以減少大氣中的溫室氣體排放并起到埋存二氧化碳的作用，同時(shí)維持了沉積物層的完整性和地質(zhì)力學(xué)的穩(wěn)定性。為更進(jìn)一步降低大氣中CO2的含量，上述實(shí)施例中，優(yōu)選地：所述CO2儲(chǔ)存裝置通過管線與CO2生成裝置連通。參見附圖1和2，一種聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物系統(tǒng)，包括位于海水層1的水平面上的海洋開采平臺19，至少一口依次穿過海洋開采平臺19、海水層1、沉積物層2的生產(chǎn)井13，該生產(chǎn)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種聯(lián)合地?zé)岷虲O

【技術(shù)特征摘要】
1.一種聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法，其特征在于；包括如下步驟：第一步、注入井和生產(chǎn)井的準(zhǔn)備，預(yù)設(shè)至少一口注入井和至少一口生產(chǎn)井，所述注入井和生產(chǎn)井的上井口均位于海洋開采平臺上，所述注入井和生產(chǎn)井的下井口均位于地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上；所述生產(chǎn)井位于天然氣水合物儲(chǔ)藏層的井段位置處具有有射流孔；第二步、將所述注入井的上井口通過管線與CO2儲(chǔ)存裝置連通，在該管線上設(shè)置一個(gè)高壓注入泵；將所述生產(chǎn)井的上井口通過管線與氣液分離器連通，該氣液分離器通過管線與三相分離器連通，該三相分離器又通過兩根管線分別與CO2儲(chǔ)存裝置和集氣站連通；第三步、海域天然氣水合物開采，通過高壓注入泵將高壓CO2注入注入井中，高壓CO2從注入井的下井口往地?zé)釋拥膲毫蚜芽p帶上的壓裂裂縫中躥行，高壓CO2在地?zé)釋拥膲毫蚜芽p中躥行的同時(shí)帶走高溫巖石的熱量并吸熱形成高溫高壓CO2，高溫高壓CO2從地?zé)釋拥膲毫蚜芽p中躥行至生產(chǎn)井的下井口，高溫高壓CO2再從生產(chǎn)井的下井口處沿生產(chǎn)井的井腔下段上行至天然氣水合物儲(chǔ)藏層的位置處，高溫高壓CO2將破壞天然氣水合物的相平衡條件，迫使天然氣水合物分解，天然氣水合物分解吸熱，致使注入進(jìn)水合物層的CO2降溫，一部分CO2與天然氣水合物發(fā)生置換反應(yīng)，將水合物中的天然氣置換出來并從射流孔處流入生產(chǎn)井的井腔上段內(nèi)；另一部分CO2與水合物、置換出來的天然氣一體上升至生產(chǎn)井的上井口，實(shí)現(xiàn)對海域天然氣水合物開采；第四步、天然氣分離，將第三步中所述另一部分CO2與水合物、置換出來的天然氣通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離，通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離后的氣體為CO2與天然氣的混合氣，再將該混合氣通過三相分離器將CO2與天然氣分離，分離的CO2注入CO2儲(chǔ)存裝置中，天然氣輸送至集氣站中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合地?zé)岷虲O2置換開采海域天然氣水合物方法，其特征在于：所述CO2儲(chǔ)存裝...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫致學(xué)，董云振，辛瑩，孫治雷，劉熙遠(yuǎn)，周昊天，王浩瑄，徐東齊，王通，劉繼芹，何楚翹，秦浩，呂抒桓，黃勇，
申請(專利權(quán))人：中國石油大學(xué)華東，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37