[发明专利]利用地热开采海洋水合物藏的回型井结构及方法

说明书

本发明涉及海洋水合物藏开采技术领域，公开了一种利用地热开采海洋水合物藏的回型井结构及方法。本发明通过采用回型井结构，利用携热流体将地热层的能量传递给水合物层以促进天然气水合物的分解，其能够在增强热传导效率的同时实现携热流体的循环利用，具有开采速度快、开采成本低、能量损失小、热能利用率高等优点。

技术领域

本发明涉及海洋水合物藏开采技术领域，具体地涉及一种利用地热开采海洋水合物藏的回型井结构及方法。

背景技术

天然气水合物是一种笼型结构络合物，其具有储量丰富、分布广泛、能量密度高、燃烧后较为清洁等特点，因此被视为21世纪极具潜力的新型可替代能源。天然气水合物是由小分子气体在高压、低温条件下与水分子结合生成的，小分子气体主要包括甲烷、乙烷等烃类气体。根据多年来的调研发现，自然界中原有的天然气水合物主要分布在高纬度地区的极地冻土带及全球范围内的深海海底、陆坡、陆基及海沟中，其中赋存于海洋水合物中的天然气储量估测为20×1015m3。因此，合理开发利用海洋水合物资源，对缓解能源危机、丰富能源结构具有重要意义。

目前，较为成熟的水合物开采方法包括热激法、降压法、注化学剂法以及CO2置换法。其中，降压法一般是通过降低储层体系压力来改变水合物的相平衡，促使天然气水合物分解，其优点为成本低、操作简易、能量损耗小，但存在开发速度缓慢、可控性差的缺陷；注化学剂法是通过注入醇类、卤水等化学剂，促使天然气水合物分解，其优点为操作简便、效果显著，但存在成本较高、污染环境的缺陷；CO₂置换法是利用CO2比CH4更容易生成水合物的性质，将天然气水合物中的甲烷气体置换出来，其优点为实现了既采集了天然气又埋存了温室气体的双赢目的，同时维持了储层的稳定性，但存在性价比较低、开发速度慢的缺陷；而热激法通常指利用注入热流体或电磁加热的方式提升储层内的体系温度，促使天然气水合物分解，其优点为操作方便、开发速度快、可控性好，但存在成本较高、能量损失大、热能利用率较低的缺陷。

因此，需要研发一种开采速度快、开采成本低、能量损失小、热能利用率高的开采海洋水合物藏的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用地热开采海洋水合物藏的回型井结构及方法，其具有开采速度快、开采成本低、能量损失小、热能利用率高等优点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种利用地热开采海洋水合物藏的回型井结构，所述回型井结构包括：

注入井，所述注入井设置为从海平面延伸至地热层，所述注入井用于注入携热流体；

采热井，所述采热井位于所述地热层内，所述采热井的入口端与所述注入井的出口端连通，所述采热井用于输送所述携热流体并使所述携热流体采集所述地热层内的热量；

循环井，所述循环井设置为从所述地热层延伸至水合物层，所述循环井的入口端与所述采热井的出口端连通；

放热收集井，所述放热收集井位于所述水合物层，所述放热收集井的入口端与所述循环井的出口端连通，所述放热收集井用于将所述携热流体释放至所述水合物层，同时收集所述水合物层的分解产物；以及

生产管道，所述生产管道套设于所述注入井内并与所述注入井之间形成径向间隙，所述生产管道设置为从所述海平面延伸至所述水合物层，并且所述生产管道的入口端伸出所述注入井外与所述放热收集井的出口端连通，所述生产管道内设置有气液分离器，所述气液分离器设置为阻断所述生产管道的入口端和出口端的直接连通，所述气液分离器的入口与所述生产管道的入口端连通，所述气液分离器的液体出口与所述注入井连通，所述气液分离器的气体出口与所述生产管道的出口端连通。

优选地，所述生产管道内设置有用于阻止气体倒流至所述气液分离器内的单向流动阀。

优选地，所述注入井和所述循环井均形成为竖直井，和/或所述采热井和所述放热收集井均形成为水平井。