[发明专利]一种基于热管技术的天然气水合物开采装置及方法

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装置，包括若干延伸至天然气水合物储层的开采井和采出井，各开采井包括开采井竖直段和位于天然气水合物储层中的开采井水平段，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，位于采出井竖直段的采出井井口处连接设置有气液分离器，所述开采井水平段的井壁上呈放射状均匀设置有若干伸入天然气水合物储层的热管。本发明还公开了一种基于热管技术的天然气水合物开采方法。本发明利用热管将开采井内的热水热量传导至天然气水合物储层，将大部分热量破坏水合物相平衡而非加热孔隙气体液体和沉积物，降低热量在储层中的损耗，有效强化热量传递，可用于天然气水合物的大规模开采。

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装置及方法。

背景技术

天然气水合物是由天然气(CH₄占多数，另有少量的C₂H₆、C₃H₈和C₄H₁₀)和水在较低温度和较高压力的条件下形成的一种笼型固体化合物。

天然气水合物主要分布于永久冻土中或水深超过300米的海底沉积物中，是地球上最丰富的非传统能源资源之一。

目前，天然气水合物开采方法主要有注热法、降压法、注化学试剂法和CO₂置换法或联合以上两种方法。这些方法都是通过打破天然气水合物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。

其中，注热法主要是将热水、蒸汽、热盐水或其他热的流体从地面利用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。注热法能有效地促进水合物分解，适用范围广，但存在输热损失大、热利用效率低、加热区域小及传热方向不可控等缺点，致使大部分热量用于加热孔隙气体液体和沉积物。

针对传统注热法开采天然气水合物加热区域少、传热方向不可控的问题，本发明提出了利用热管技术开采天然气水合物的方法，实现热量定向传递，显著扩大了加热区域，使大部分热量用于破坏水合物相平衡，从而极大提高了热量的利用效率。

发明内容

针对传统注热法开采天然气水合物加热区域少、传热方向不可控的问题，本发明提出了一种基于热管技术开采天然气水合物的装置及方法。

本发明采用如下方法实现：

一种基于热管技术的天然气水合物开采装置，包括若干延伸至天然气水合物储层的开采井和采出井，各个开采井包括开采井竖直段和位于天然气水合物储层中的开采井水平段，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，位于采出井竖直段的采出井井口处连接设置有气液分离器，所述开采井水平段的井壁上呈放射状均匀设置有若干伸入天然气水合物储层的热管。

优选地，所述的热管采用柔性热管或伸缩式热管。

优选地，所述开采井水平段的井壁上沿长度方向均匀间隔的设置有若干热管组，各个热管组均由位于开采井水平段的同一横截面上的若干热管沿井壁周向呈放射状均匀分布组成。

优选地，各个热管组中相邻两根热管之间的夹角为30°～45°。

优选地，相邻两个热管组的间距为4～8米，太密造成不必要浪费，提高成本，太稀则会影响加热效果。

优选地，所述的开采井和采出井内分别设置有开采井温压检测器、采出井温压检测器。

优选地，所述的天然气水合物储层处于上覆地层和下覆地层之间。

优选地，所述采出井水平段位于开采井水平段上方且靠近上覆地层。

一种基于所述开采装置的天然气水合物开采方法，包括步骤：