[发明专利]一种结合降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置

说明书

一种结合降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置，通过抽水对水合物储层实现降压后水合物开始分解，分解的气和水经防砂装置从双井筒侧壁进入外井筒。气体和液体经泵的抽吸作用进入带有加热装置的井筒部位，后进入气液分离器实现气液的分离。气体经输气管进入采气船进行进一步气液分离并提纯后收集，液体一部分进入外井筒经注水泵加压后进入射流孔，而后稳定注入水合物层，另一部分经输液管进入开采船进一步处理。本发明实现了降压法和水流侵蚀法的结合，通过加热装置防止了水合物二次生成阻塞管道，并将带有热量的海水高压注入水合物层，一方面实现了水流侵蚀开采方法，另一方面实现了热量的充分利用，实现了海底天热气水合物经济高效的开采。

技术领域

本发明属于天然气水合物开采技术领域，涉及一种结合降压的水流侵蚀法开采装置。

背景技术

21世纪以来，能源问题一直是各国的关注的焦点，也是各国实现长久发展亟待解决的问题。随着煤、石油等化石能源的消耗，随之产生的环境问题及能源危机问题日益引起人们的关注。天然气水合物由于其分布广泛、储存量巨大、能量密度高、清洁安全的特点有望成为人类从化石能源向新能源过渡的替代能源。天然气水合物，俗称“可燃冰”，是水分子在低温高压下形成的笼形的刚性多面体结构，甲烷及其他烃类气体分子被困在水分子形成的笼形结构中。一立方米天然气水合物完全分解可产生164立方米天然气和0.8立方米的水，据估计全球天然气水合物的储存量为21×10¹⁵立方米，是煤、石油、天然气资源总储量的两倍。

目前，针对天然气水合物的开采方法主要有：注热法、降压法、注入化学抑制剂法，此外还有置换法、固体流化开采法。考虑到各方法的经济性和安全性，降压法是目前开采天然气水合物采用最多的方法。降压法也有其弊端，降压法虽然在开采初期水合物分解较快，产气速率较高，但随着开采的进行，水合物层的渗透率会逐渐降低，产气效率会逐渐下降。同时，水合物分解是吸热反应，随着分解的进行，水合物层的温度会逐渐降低，会产生结冰和水合物二次生成的问题。

因此针对降压法存在的这些问题，需要形成综合各种开采方法优点的安全、高效、经济的设计方案和开采方法。

发明内容

本发明针对水合物降压开采过程中可能存在的系列问题，本发明提供了一种安全、高效、经济的结合降压的水流侵蚀法开采装置。实现了水流侵蚀和降压法的结合，可以减轻随着水合物层的分解引起的渗透率降低的问题，同时可避免水合物的二次生成。

本发明的技术方案：

一种结合降压的水流侵蚀法海洋天然气水合物开采装置，包括降压装置、稳流注水装置、气液分离装置6、加热装置16、防砂装置8和监测控制装置5；

所述的开采装置包括贯穿海水层12、水合物盖层15和水合物层17的垂直井和水平井，以及海上开采平台；所述的垂直井主要由可拼装的双井筒和单井筒组成，其间加装主动封隔装置13；在水合物层17中采用双井筒，在水合物盖层15和海水层12中采用单井筒，双井筒与单井筒之间采用封隔装置13隔开；所述的水平井的上表面均匀开设射流孔10，井筒连接部位具备耐高压、密封性好特点；

所述的海上开采平台具备海底、水合物层及开采井相应的监测设备、控制设备，是整个开采过程的总指挥中心；

所述的降压装置为一个位于双井筒上部的抽吸泵14；降压装置一方面将水合物分解的气和水抽吸到开采井内部，另一方面将抽吸的气和水加压送入气液分离装置6，抽吸泵14具备防水、耐海水腐蚀的作用；

所述的防砂装置8置于双井筒的外井筒四壁，防止砂石伴随气水进入井筒后堵塞井筒；

所述的加热装置16置于水合物层中部，位于双井筒的内井筒周围，气液经过加热装置16后被加热，有效的防止水合物的二次生成；