[发明专利]一种间歇式微波加热辅助开采天然气水合物的方法

说明书

本发明提出了一种间歇式微波加热辅助开采天然气水合物的方法，属于天然气水合物开采领域，该方法在对水合物进行开采时施加fsubgt;1/subgt;频率的微波热激作用；实时检测开采井井下微波发射天线处的水饱和度，当检测到水饱和度达到Swsubgt;max/subgt;时，自动开启抽吸泵；当水饱和度降低到Swsubgt;min/subgt;时，关闭抽吸泵；从而微波在储层中的穿透深度不会因为大量自由水产出而受限，根据监测的微波吸收率α自动调节微波功率；当fsubgt;1/subgt;频率微波直接作用区域的水合物全部分解后，储层温度逐渐升高至42℃时，微波频率自动降低至fsubgt;2/subgt;，以此提高微波穿透深度，增加微波作用范围；重复上述步骤，直至产气结束。本发明可以优化微波的辅助作用，提高生产效率，降低开采成本。

技术领域

本发明属于天然气水合物开采领域，具体地涉及一种间歇式微波加热辅助开采天然气水合物的方法。

背景技术

天然气水合物是水和小分子气体在低温高压条件下生产的非化学计量的固体络合物。作为一种储量巨大的清洁能源，如何从海域及冻土区高效开采天然气水合物是目前的研究热点之一。根据水合物稳定存在的条件，其开采方式主要有：降压法、热激发法、抑制剂法、二氧化碳置换法、固态流化法等。降压法操作简单、经济效益好，多次应用于海域天然气水合物的试采中，但是单一降压难以满足水合物分解后期的热量需求；热激发法作用效果好，产气率高，但是成本高，并且传统加热方式存在热量损失；抑制剂法可以改变水合物相平衡条件，但是化学试剂造价高，可能会造成地层环境污染；二氧化碳置换法生成的二氧化碳水合物比甲烷水合物更稳定，此方法可以将温室气体二氧化碳储存起来，减少温室效应，但是目前的转化效率较低。以上的单一开采方式各自存在着优缺点，因而多种方法联合被认为是天然气水合物最有前景的开采方式。热激可以提供水合物分解吸热所需要的能量，其中微波作为一种频率为300MHz至300GHz的电磁波，可以实现对极性分子水合物的均匀、快速加热，其热损失小、作用快的优势使其成为天然气水合物开采中的有利辅助开采方法之一。

微波加热天然气水合物可以实现作用迅速、高效分解。但是随着水合物分解过程中产出的自由水量逐渐增多，微波穿透深度会大大降低。此时，微波能量更多的用于提高储层和水的温度而非作用于水合物分解，加热由穿透体积加热向热梯度产生的热传导转移(“微波激发松散沉积物中甲烷水合物解离行为的实验研究”，能源学报，2011年，第25卷第1期，第33-41页，详见He,S.；Liang,D.；Li,D.；Ma,L.Experimental Investigation ontheDissociation Behavior of Methane Gas Hydrate in anUnconsolidated SedimentbyMicrowave Stimulation.EnergyFuels 2011,25(1),33–41.https://doi.org/10.1021/ef1011116.)。由于微波穿透深度的限制，微波直接作用范围内的水合物分解后，微波能量用于加热储层，连续不断的微波持续加热势必会造成微波能量的损失。在水合物快速分解期，连续的微波作用可能会造成温度急剧上升，以及连续快速产气导致地层压力激增从而引发地层坍塌等事故隐患。因此，合理的优化微波热激方案是十分必要的。

发明内容

针对现有天然气水合物开发方法存在的技术问题，本发明的目的在于提供了一种间歇式微波加热辅助开采天然气水合物的方法，以实现自动调控、优化微波加热辅助天然气水合物的开采，针对井下实际工况，提高开采效率和能量利用率，避免高温、高压引发的事故隐患。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种间歇式微波加热辅助开采天然气水合物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S10、使用已有天然气水合物开采方法对开采区域内水合物进行开采，同时施加f₁频率的微波进行辅助开采；