[发明专利]联合地热和CO2置换开采海域天然气水合物方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及海域天然气开采技术，尤其是一种降低温室气体CO₂排放、维持沉积物层完整性和维持沉积物层地质力学稳定性的联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物方法及系统。

背景技术

地热资源是蕴含在地壳中的天然热量，是一种可以对21世纪可持续和多元化能源结构做出重大贡献的可再生资源。从全球地质构造观点看，大于150℃的高温地热资源带，主要出现在地壳表层各大板块的边缘、碰撞带、开裂部位和坳陷区。地热资源赋存在一定地质构造部位，有明显的矿产资源属性，具有矿产资源和水资源的双重性，是集热、矿、水三位一体的清洁、宝贵、可利用的矿产资源。地热资源按赋存状态可分为水热型、干热岩型和地压型地热资源。然而，现有地热利用率仍旧很低。

现有技术的海域天然气开采造成对沉积物层的破坏性严重和地质力学的稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低温室气体CO₂排放、维持沉积物层完整性和维持沉积物层地质力学稳定性的联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物方法。

为实现上述目的而采用的技术方案是这样的，即一种联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物方法，其特征在于；包括如下步骤：

第一步、注入井和生产井的准备，预设至少一口注入井和至少一口生产井，所述注入井和生产井的上井口均位于海洋开采平台上，所述注入井和生产井的下井口均位于地热层的压裂裂缝带上；所述生产井位于天然气水合物储藏层的井段位置处具有有射流孔；

第二步、将所述注入井的上井口通过管线与CO₂储存装置连通，在该管线上设置一个高压注入泵；将所述生产井的上井口通过管线与气液分离器连通，该气液分离器通过管线与三相分离器连通，该三相分离器又通过两根管线分别与CO₂储存装置和集气站连通；

第三步、海域天然气水合物开采，通过高压注入泵将高压CO₂注入注入井中，高压CO₂从注入井的下井口往地热层的压裂裂缝带上的压裂裂缝中蹿行，高压CO₂在地热层的压裂裂缝中蹿行的同时带走高温岩石的热量并吸热形成高温高压CO₂，高温高压CO₂从地热层的压裂裂缝中蹿行至生产井的下井口，高温高压CO₂再从生产井的下井口处沿生产井的井腔下段上行至天然气水合物储藏层的位置处，高温高压CO₂将破坏天然气水合物的相平衡条件，迫使天然气水合物分解，天然气水合物分解吸热，致使注入进水合物层的CO₂降温，一部分CO₂与天然气水合物发生置换反应，将水合物中的天然气置换出来并从射流孔处流入生产井的井腔上段内；另一部分CO₂与水合物、置换出来的天然气一体上升至生产井的上井口，实现对海域天然气水合物开采；

第四步、天然气分离，将第三步中所述另一部分CO₂与水合物、置换出来的天然气通过气液分离器进行气液分离，通过气液分离器进行气液分离后的气体为CO₂与天然气的混合气，再将该混合气通过三相分离器将CO₂与天然气分离，分离的CO₂注入CO₂储存装置中，天然气输送至集气站中。

上述方法优选地：所述CO₂储存装置通过管线与CO₂生成装置连通。

本发明由于上述方法而具有的优点是：降低了温室气体CO₂排放、维持了沉积物层完整性和维持了沉积物层地质力学稳定性。

本发明的又一目的是提供一种降低温室气体CO₂排放、维持沉积物层完整性和维持沉积物层地质力学稳定性的联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物系统。

为实现上述目的而采用的技术方案如下，即一种联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物系统，包括位于海水层的水平面上的海洋开采平台，至少一口依次穿过海洋开采平台、海水层、沉积物层的生产井，该生产井的上井口通过生产井井头装置和管线与气液分离器连通，该气液分离器通过管线与集气站连通；其特征在于；