[发明专利]深海海底浅层非成岩地层天然气水合物的绿色开采系统

说明书

技术领域

本发明涉及非常规油气资源开发技术领域，尤其涉及用于深海浅层非成岩地层的天然气水合物开发的一种天然气水合物绿色开采系统。

背景技术

随着我国国民经济的持续高速发展，能源供需矛盾日益突出，2012年我国进口原油达到2.07亿吨，成为世界第二大原油进口国，对外依存度达到56.7%，逼近或超过国际公认的能源安全线。因此，在加大油气新区新领域的勘探开发力度的同时，寻找新型接替能源已经成为保障国家能源安全和国家安全的重要战略举措。

页岩油气、煤层气和天然气水合物等非常规油气资源的勘探开发利用对于实现我国能源工业可持续发展无疑具有十分重要的意义。这在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》的重点领域中明确界定“天然气水合物技术是前沿技术领域”。

天然气水合物是甲烷等烃类气体或挥发性液体与水在高压低温条件下形成的白色结晶状“笼形化合物”(Clathrate)，其外表像冰，一点就燃，因此被称为“可燃冰”。天然气水合物的分子式为CH₄·6H₂O。高密度、高热值、分布广是天然气水合物的显著特点，通常一单位体积的天然气水合物分解可产生164-180单位体积的甲烷气体。天然气水合物主要分布在陆域永久冻土和深海海域，其中深海海域天然气水合物的储量约是陆地的100倍，总量达到7.6×1，018立方米，是已知传统化石燃料（煤、石油、天然气等）储量的2倍，因此被认为是21世纪最有潜力的接替能源。

海域天然气水合物主要分布在聚合大陆边缘大陆坡、被动大陆边缘大陆坡、海山、内陆海及边缘海深水盆地和海底扩张盆地内、满足水合物生成温压条件的表层沉积物或沉积岩中，也可散布于洋底以颗粒状出现。

目前发现的天然气水合物主要以四种形态存在：砂岩型水合物、砂岩裂隙型水合物、细粒裂隙型水合物、分散型水合物，其中砂岩型水合物可以采用降压、注热等方法进行开发，而细粒裂隙型水合物、分散型水合物总量大，占整体水合物资源的约80%，但由于具有埋深浅、胶结性差等特点，无法采用上述方法开采。

深海浅层非成岩地层的天然气水合物具有储量大、弱胶结、稳定性差的特点，一旦所在区域的温度、压力条件发生变化，就可能导致深海海底非成岩地层的天然气水合物的大量分解、气化和自由释放，如采用现有技术的开采方法进行开采，存在以下三个方面的潜在的风险：

1）深海海底浅层非成岩地层的弱胶结的天然气水合物无序分解，可能带来潜在的海底滑坡等地质灾害，同时，即使是胶结性较好的成岩地层的天然气水合物，由于天然气水合物藏没有明显的构造边界和严密的盖层，随着天然气水合物规模开发，地层结构将开始变得疏散，可能导致海底地层不稳定；

2）深海浅层非成岩地层的天然气水合物主要分解为天然气和水，而大量天然气会造成温室气体效应，对大气环境造成损害；

3）由于天然气水合物的分解，导致大量天然气无序释放，大量气体的自由膨胀上升对海面船只和空中飞行器均可能造成灾难。

现有天然气水合物开采技术中，通常通过降压/注热/注剂等将深海具有一定储盖层的天然气水合物矿藏在地下转化为气体和水，对转化后得到的气体进行收集，再通过水下生产设施或浮式生产设施进行生产，这种方法只能适应于深水成岩天然气水合物的开发,目前开采效率还无法满足工业开发的门限,同时这种方法也无法实现深水浅层弱胶结天然气水合物的开发利用

综上所述，无论是胶结较好的成岩地层的天然气水合物，还是胶结较差的非成岩地层的天然气水合物，在国内外研究的开采方法与开采装备技术中，上述三方面的问题在开发过程中均未得到有效解决。

同时，在进行资源开发的同时必须对环境进行有效的保护，以及开采的安全性，也是资源开发领域一个重要的课题，因此，需要一种绿色开采系统，实现对深海非成岩地层的天然气水合物开采。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供用于深海非成岩地层天然气水合物开采的一种天然气水合物的绿色开采系统，以避免现有技术的开采系统中的上述三个方面的潜在风险。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种天然气水合物的绿色开采系统，用于深海浅层非成岩地层的天然气水合物的开采，所述绿色开采系统包括海面支持系统，所述天然气水合物的绿色开采系统还包括：