[发明专利]一种水合物的开采方法及装置

说明书

本发明涉及一种水合物的开采方法及装置。所述方法包括：通过活塞泵的上下腔室同时实现将水合物的气液采出并将气液分离出的液体返排至更深地层。本发明使用同采同注的方案可以大大提高采气与注水的效率，节约时间成本和设备资金，简化了操作程序。

技术领域

本发明涉及水合物开采技术领域，具体涉及一种水合物的开采方法及装置。

背景技术

天然气水合物是由天然气和水在低温与高压情况下生成的固态笼型化合物，作为一种高能量密度资源，地球蕴藏资源总量巨大。全球天然气水合物资源包含的CH₄气体主要存在于海底和陆地永冻土区域，其中海洋天然气水合物约占天然气水合物总量的95％以上。因此，天然气水合物尤其是海洋天然气水合物通常被视为能够替代传统化石能源的新型清洁非常规能源。根据水合物分解后地层是否保持完整骨架结构，天然气水合物可分为成岩和非成岩两种类型；除少数砂岩型及砂岩裂隙型水合物属于成岩型，占水合物总量绝大多数的细粒裂隙型和分散型水合物均属于非成岩型水合物。其中，分散型的天然气水合物资源存在于海底细颗粒沉积物中，约占水合物资源总量的90％，具有饱和度低、胶结性弱、渗透性差的特点，开采此类水合物存在技术难度高、经济性差、风险大等问题。我国南海天然气水合物多属于此种类型，亟需在开采工艺、技术和装备上取得突破，支撑南海水合物的商业化开采进程。

根据适用性的不同可将水合物开采技术装备分为通用关键技术装备和专用技术装备:前者指不仅适用于海洋天然气水合物开采行业，还可以在海洋油气或深海采矿等其他行业应用的技术装备；后者指仅适用于海洋天然气水合物开采的技术装备。

现阶段天然气水合物开采时通过一套带泵系统将天然气水合物的混合物采出，经过气液分离，再经过另一套带泵系统将分离的气体输出，并将分离的水向气田底层注入，也就是采出和注入分别进行，各自需要单独的一套泵送设备和电机等设备，如此既使得设备整体造价高，而且操作环节多，程序繁琐。

因此，针对上述现有技术的不足，有必要提出一种高效、成本较低的技术方案。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种水合物的开采方法及装置，以便使得水合物的开采更高效，并降低成本。

本发明首先提出一种水合物的开采方法，所述方法包括：

通过活塞泵的上下腔室同时实现将水合物的气液采出并将气液分离出的液体返排至更深地层。

根据本发明的一种实施方式，通过所述活塞泵的上腔室吸入气液分离出的液体，并将该吸入的液体排出至更深的地层；通过所述活塞泵的下腔室吸入井下水合物，并将该水合物排至气液分离处。

根据本发明的一种实施方式，将所述活塞泵的吸入及排出均设置为单向流动。

根据本发明的一种实施方式，将所述活塞泵的上腔室连接液体吸入管路和液体排出管路，所述液体吸入管路和液体排出管路均设置单向阀。

根据本发明的一种实施方式，将所述活塞泵的下腔室连接水合物吸入管路和水合物排出管路，所述水合物吸入管路和水合物排出管路均设置单向阀。

根据本发明的一种实施方式，当所述活塞泵在第一个冲程时活塞向上运动，所述活塞泵的下腔室将井下水合物采出，与此同时所述活塞泵的上腔室将分离后的液体返排至更深的地层；当所述活塞泵在第二个冲程时活塞向下运动，所述上腔室将气液分离出的液体吸入，所述下腔室将水合物排入气液分离组件中以进行气液分离。

根据本发明的一种实施方式，通过活塞泵将水合物的气液吸入时，在所述活塞泵内对所述气液过滤后再将所述气液排出。

根据本发明的一种实施方式，所述过滤包括粗滤和精滤；优选地，粗滤的网眼单孔直径为1.5mm-3mm，精滤的网眼单孔直径为0.5mm-1mm。

根据本发明的一种实施方式，所述水合物为天然气水合物，所述液体为地下水。