一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的方法與裝置制造方法
【專利摘要】近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求不斷加大，天然氣水合物開采價值也逐漸顯得尤為重要。其開采方法和技術不斷改進與完善中。本發(fā)明提供一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的方法與裝置。本方法與裝置通過壓裂技術使得增大反應接觸面積，提高開采效率和開采率。N2密度比天然氣大，當注入井中，有效地排出水合物分解出的天然氣。本方法為開采天然氣水合物提供一種行之有效的方法。
【專利說明】一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的方法與裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣水合物的開采方法，是一種N2地下置換開采天然氣水合物的方法。屬能源開發(fā)【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著對天然氣水合物的不斷研究，其開采方法已成為這一課題一大技術瓶頸，開采方法的優(yōu)劣，直接影響了天然氣水合物效益和能源價值。好的開采方法可以在最大限度的開采資源的同時，可以兼顧做到既不對當?shù)氐乩憝h(huán)境造成危害，也不會對地質結構造成破壞，不會存在后期潛在的危害。本裝置正是依照上面的原則，在為了達到開采天然氣水合物的同時，N2填補了原有天然氣存在時的空缺，不會因開采后而造成地質塌陷等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是利用N2這一化學性質穩(wěn)定且密度比天然氣密度大的氣體來置換天然氣水合物分解出的天然氣方法與裝置。彌補了地下因開采天然氣而造成的地質塌陷等一系列問題。
[0004]本裝置通過壓縮機使井內(nèi)壓力降低，以便于天然氣水合物的分解，當井中壓力小到設定值，其探測裝置將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，此時堵頭裝置打開，N2注入井中，使得井中壓力恢復到剛開采時的壓力。天然氣與N2在氣體分離裝置中分離后，天然氣即可提供給用戶，而N2經(jīng)過液壓裝置而變成液態(tài)N2儲存在儲罐中，以備再次注入井中，從而實現(xiàn)N2的循環(huán)利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1N2地下置換開采天然氣水合物裝置示意圖【具體實施方式】
[0006]下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明專利作進一步詳細的說明:
[0007]本發(fā)明專利具體涉及一種基于N2置換地下天然氣水合物方法與裝置，【具體實施方式】為:①開采初期堵塞堵頭，開采井井口壓縮機工作抽出井中因壓裂裂縫分解出的天然氣，此時在開采井、水平井以及注入井下段形成一真空度，此時隨著壓強的降低，天然氣水合物大量分解，其產(chǎn)物不斷被壓縮機抽出，探測儀器將井中的壓強和溫度數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，通過天然氣P-V-T氣體方程得出與設定狀態(tài)壓強值的差值；②當這一差值超過設定上限時，其采出井井口壓縮機停止工作，注入井堵頭裝置打開，此時液化N2儲存罐出口閥門打開，N2氣化后通過注入井井口壓縮機將其注入井中；③隨著N2的注入井內(nèi)的壓力逐漸恢復初始，直到初始壓強時，液化N2出口閥門關閉，堵頭裝置關閉；④由于N2密度比天然氣密度大，當N2注入井中時可以最大額地排出井中天然氣當井中壓力恢復到初始壓力時，采出井井口壓縮機開始工作，此時又開始進入步驟①；⑥采出的混合氣體進入氣體分離裝置加工后，分離出的天然氣經(jīng)過天然氣過濾裝置后即可收集在天然氣儲存罐里供用戶使用；⑦分離出的N2液化裝置后液化，儲存在N2液化罐中以備循環(huán)利用。
[0008]方法中采用的裝置包括=N2補充車(I);氣體控制閥(2) ；N2液化裝置(3);液化N2儲存罐(4);天然氣儲存罐(5);天然氣過濾裝置(6);氣體分離裝置(7);壓縮機(8);數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(9);探測儀器(10);開采井(11);水平井(12);注入井(13);堵頭裝置(14)；壓縮機(15);井口密封裝置(16);壓裂裂層(17);天然氣水合物層(18)。
[0009]本發(fā)明開采系統(tǒng)制造經(jīng)濟清潔，對地下淡水不會造成污染威脅，對開采地質不會造成后期潛在的危害，同時對開采地質也無特殊要求，適合凍土地帶及深海地域天然氣水合物開采。本發(fā)明以天然氣水合物降壓開采法為理論依據(jù)，在對單純降壓開采方法全面改進基礎上，實現(xiàn)注N2來置換開采天然氣水合物的方法。廣泛應用于我國青藏高原等凍土地帶和我國諸多海區(qū)天然氣水合物的開采。為解決我國能源問題，提供一種行之有效且成本相對低、運行可靠的開采天然氣水合物的方法。
【權利要求】
1.一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的方法與裝置，方法中采用的裝置包括=N2補充車(O ;氣體控制閥(2) ；N2液化裝置(3);液化N2儲存罐(4);天然氣儲存罐(5);天然氣過濾裝置(6);氣體分離裝置(7);壓縮機(8);數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(9);探測儀器(10);開采井(11);水平井(12);注入井(13);堵頭裝置(14);壓縮機(15);井口密封裝置(16);壓裂裂層(17);天然氣水合物層(18)。開采特征在于其步驟:①開采初期堵塞堵頭，開采井井口壓縮機工作抽出井中因壓裂裂縫分解出的天然氣，此時在開采井、水平井以及注入井下段形成一真空度，此時隨著壓強的降低，天然氣水合物大量分解，其產(chǎn)物不斷被壓縮機抽出，探測儀器將井中的壓強和溫度數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，通過天然氣P-V-T氣體方程得出與設定狀態(tài)壓強值的差值；②當這一差值超過設定上限時，其采出井井口壓縮機停止工作，注入井堵頭裝置打開，此時液化N2儲存罐出口閥門打開，N2氣化后通過注入井井口壓縮機將其注入井中；③隨著N2的注入井內(nèi)的壓力逐漸恢復初始，直到初始壓強時，液化N2出口閥門關閉，堵頭裝置關閉；④由于N2密度比天然氣密度大，當隊注入井中時可以最大額地排出井中天然氣；⑤當井中壓力恢復到初始壓力時，采出井井口壓縮機開始工作，此時又開始進入步驟①；⑥采出的混合氣體進入氣體分離裝置加工后，分離出的天然氣經(jīng)過天然氣過濾裝置后即可收集在天然氣儲存罐里供用戶使用；⑦分離出的N2液化裝置后液化，儲存在N2液化罐中以備循環(huán)利用。
2.如權利要求1中所述一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的方法與裝置，其特征在于:壓裂裂層其增大了天然氣水合物的分解面積，其壓裂裂痕產(chǎn)生的原因是水平井開鑿過程中，在大型水合物斷層機械捶打或鉆孔，然后注入壓裂液，使天然氣水合物層產(chǎn)生大量壓裂裂痕。
3.如權利要求1中所述一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的方法與裝置，其特征在于=N2從注入井進入井中，保證了井的原有壓力，使得開采井中不會因為天然氣的采出內(nèi)部壓強過小而造成塌陷。N2的注入彌補了天然氣排出的空間。
4.如權利要求1中所述一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的方法與裝置，其特征在于:選擇N2作為置換氣體的優(yōu)勢有:?N2比天然氣密度大，可以有效排出井中天然氣；@N2安全且來源廣泛，以獲取；@N2作為一種化學性質穩(wěn)定的無機氣體，與有機氣體天氣熱在物理和化學性質上有很大差異，為氣體分離創(chuàng)造有利條件。
5.如權利要求1中所述一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的方法與裝置，其特征在于:使用液化N2是考慮到液化N2條件比較容易，且相對于制造大型的氣態(tài)N2儲存罐來說，液化N2成本較低且節(jié)約占地空間。
【文檔編號】E21B43/34GK103573233SQ201310590878
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】趙杉林, 潘振, 劉俊杰, 商麗艷, 張磊 申請人:遼寧石油化工大學