一種環保型開采天然氣水合物的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種環保型開采天然氣水合物的裝置，采用二氧化碳在壓力較低的情況下能夠產生較穩定的二氧化碳水合物，從而置換出甲烷氣體，達到開采的目的，特別涉及一種二氧化碳法開采深層海底天然氣水合物的方法，屬于深層海底天然氣水合物的開采工藝與技術領域。
【背景技術】
[0002]天然氣水合物是由天然氣和水在低溫高壓下形成的似冰狀的白色固體物質，它分布于海底、海洋沉積物和陸地永久凍土帶中。因其天然氣組分多以甲烷為主，又稱甲烷水合物。據初步預測，全球天然氣水合物所含天然氣中的有機碳為石油、天然氣和煤等化石燃料所含有機碳總量的2倍，被認為是繼煤、石油天然氣之后的重要后續能源。因此，對天然氣水合物的調查和研究成為近年來國際地學界的熱點。
[0003]作為未來新能源的天然氣水合物，同時也是一種危險的能源。有關天然氣水合物的開發利用就象一柄“雙刃劍”，需要加以非常小心謹慎的對待。在考慮其資源價值的同時，必須充分注意到有關的開發利用可能給人類帶來的嚴重環境災難。正如很多科學家們一再警告的那樣:如果天然氣水合物的開采不當，將會加劇全球氣候變暖趨勢，這種作用最終將使全球氣候變得不穩定，從而造成環境災害，嚴重危及人類自身的生存。也就是說，在天然氣水合物開發利用的設計和實施階段，必須有足夠的防范意識和技術措施，防止或盡可能減少天然氣水合物開發利用造成的環境影響。
[0004]我國在天然氣水合物的研究方面起步晚，目前還沒有形成能夠運用各種探測技術有效地進行海洋天然氣水合物研究和評估的科學技術隊伍。嚴格地來說，對相關的探測技術還不熟悉，缺乏基本訓練，知識和能力與國外先進的研究中心和大學相比，相差甚遠。在“九五”期間，國土資源部開展了“中國海域氣體水合物的找礦前景研究計劃”，在南海進行初步的反射地震區域性調查工作，取得了 4600km高分辨率地震觀測記錄。最近，“十五”海洋“863”計劃中又設立了 “海洋天然氣水合物探測方法”研究課題，擴大了研究方法和技術的范圍。擬通過地球物理、地球化學與取樣的聯合為我國南海的天然氣水合物形成與賦存條件進行研究，同時開發有效進行天然氣水合物綜合探測的新技術與資源量評估技術，為今后大規模開展工業調查與實用化提供科學技術支撐和培養專業人才。目前許多有關天然氣水合物分解的動力學問題尚不清楚，開采技術和工藝還只停留在理論和實驗階段，目前人們根據天然氣水合物的物理學性質總結了三種主要的開采方法:
[0005](I)熱激發法。此方法主要是將蒸氣、熱水、熱鹽水或其它熱流體從地面栗入天然氣水合物地層，也可采用開采重油時使用的火驅法或利用鉆柱加熱器，使溫度上升達到天然氣水合物分解。熱開采技術主要的不足之處是會造成大量的熱損失，效率很低，特別是在永久凍土區，即使利用絕熱管道，永凍層也會降低傳遞給儲集層的有效熱量。
[0006](2)化學試劑法。某些化學試劑，諸如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等可以改變天然氣水合物形成的相平衡條件，降低天然氣水合物的穩定溫度。當將上述化學試劑從井孔栗入后，就會引起天然氣水合物的分解。化學試劑法較熱激發法作用緩慢，但確有降低能源消耗的優點，但它最大的缺點是費用太昂貴。而且由于大洋中天然氣水合物所處的壓力較高，也不宜采用此方法。
[0007](3)減壓法。通過降低壓力能達到天然氣水合物分解的目的，一般是通過天然氣水合物層之下的游離氣聚集層中“降低”天然氣壓力或形成一個天然氣“囊”(由熱激發或化學試劑作用人為形成)，與天然氣接觸的天然氣水合物變得不穩定井且分解為天然氣和水。減壓法最大的特點是不需要昂貴的連續激發，因而可能成為今后大規模開采天然氣水合物的有效方法之一。
【實用新型內容】
[0008]為克服上述現有技術不足，本實用新型提供了一種環保型開采天然氣水合物的裝置，結合降壓法的天然氣水合物二氧化碳置換法，先采用可伸縮式鉆頭對天然氣水合物儲層進行攪拌得到一個大的空腔，使部分天然氣水合物分解，再通過混合氣體輸送管道輸送到容器，從而達到儲層降壓的目的，通入的二氧化碳液體與儲層的天然氣水合物進行反應，在低壓狀態下生成二氧化碳水合物和甲烷氣體。形成的二氧化碳氣體和生成的甲烷氣體通過混合流體輸送管道輸送到海上，經過分離器的分離作用便得到所需的甲烷氣體，二氧化碳氣體與三通管道相連，達到循環利用的目的，提高了能源率，并保護了環境，減少了溫室效應氣體的排放，本實用新型實現了二氧化碳減排，提高了開采的安全性，能有效改善儲層滲流特性，提高二氧化碳置換開采方法的效率。實用新型涉及的裝置主要由:可伸縮式鉆頭(I); 二氧化碳發生器(2);三通管道(3);增壓器(4); 二氧化碳和甲烷分離器(5);容器(6);第一鉆井(7);第二鉆井(8)組成；其特征在于，本實用新型主要應用于天然氣水合物的開采。此裝置不僅設備簡單易行，成本低，而且使能量得到了充分利用，節約了資源，提高了采油率。
[0009]實現本實用新型目的采用的技術方案:一種環保型開采天然氣水合物的裝置，包括以下步驟:
[0010]本發明所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置:方法中采用的裝置有可伸縮式鉆頭(I);二氧化碳發生器(2);三通管道(3);增壓器(4);二氧化碳和甲烷分離器(5);容器(6);第一鉆井(7);第二鉆井(8)，二氧化碳發生器(2)通過三通管道(3)與增壓器(4)和二氧化碳和甲烷分離器(5)相連，二氧化碳和甲烷分離器(5)通過管道與容器(6)相連，增壓器
(4)通過管道與第二鉆井(8)相連，第一鉆井(7)與二氧化碳和甲烷分離器(5)相連。
[0011 ]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，利用化學反應或物理分離方法在二氧化碳發生器內生產制備出所需的二氧化碳物質，然后通過增壓裝置使其轉化為液態的二氧化碳，通過輸送管道輸送到儲層。
[0012]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，通過可伸縮式鉆頭對天然氣水合物儲層進行攪拌，在儲層形成一個大的空腔。
[0013]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，第二鉆井深入海底的深度要大于第一鉆井，從而能夠達到混合氣體向上流入第一鉆井輸送到海上的目的。
[0014]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，根據二氧化碳氣體和甲烷氣體物理或化學性質的不同，安置一個混合物分離器，分離出二氧化碳和甲烷氣體。
[0015]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，從分離器分離出的甲烷氣體，流入容器，即是得到我們所要的物質，從分離器分離出的二氧化碳氣體，流入三通管道，經過增壓器裝置轉化為液態的二氧化碳氣體，再通入海底，達到物質循環利用的目的，減少了二氧化碳的排放，降低了對環境的污染程度。
[0016]實用新型的優點
[0017]與眾多裝置方法相比，本實用新型具有明顯的特點。較好地克服了現有深層海底開采天然氣水合物一些方法的不足，設備簡單、操作方便、成本低廉、能量利用率高，采油率高，社會效益好，可以應用于大規模深層海底天然氣水合物，為人類大規模利用深層海底天然氣水合物找到了一條新途徑。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖及實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0019]圖1為一種環保型開采天然氣水合物的裝置示意圖；
【具體實施方式】
[0020]下面根據附圖具體說明一下本實用新型具體一種環保型開采天然氣水合物的裝置。
[0021]本實用新型所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，包括:可伸縮式鉆頭
(I); 二氧化碳發生器(2);三通管道(3);增壓器(4); 二氧化碳和甲烷分離器(5);容器(6);第一鉆井(7);第二鉆井(8);其特征在于，二氧化碳發生器(2)通過三通管道(3)與增壓器
(4)和二氧化碳和甲烷分離器(5)相連，二氧化碳和甲烷分離器(5)通過管道與容器(6)相連，增壓器(4)通過管道與第二鉆井(8)相連，第一鉆井(7)與二氧化碳和甲烷分離器(5)相連。
[0022]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，利用化學反應或物理分離方法在二氧化碳發生器內生產制備出所需的二氧化碳物質，然后通過增壓裝置使其轉化為液態的二氧化碳，通過輸送管道輸送到儲層。
[0023]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，通過可伸縮式鉆頭對天然氣水合物儲層進行攪拌，在儲層形成一個大的空腔。
[0024]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，第二鉆井深入海底的深度要大于第一鉆井，從而能夠達到混合氣體向上流入第一鉆井輸送到海上的目的。
[0025]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，根據二氧化碳氣體和甲烷氣體物理或化學性質的不同，安置一個混合物分離器，分離出二氧化碳和甲烷氣體。
[0026]所述的一種環保型開采天然氣水合物的裝置，其特征在于，從分離器分離出的甲烷氣體，流入容器，即是得到我們所要的物質，從分離器分離出的二氧化碳氣體，流入三通管道，經過增壓器裝置轉化為液態的二氧化碳氣體，再通入海底，達到物質循環利用的目的，減少了二氧化碳的排放，降低了對環境的污染程度。
[0027]附圖1中的數字表示以下部件
[0028]1、可伸縮式鉆頭
[0029]2、二氧化碳發生器
[0030]3、三通管道
[0031]4、增壓器
[0032]5、二氧化碳和甲烷分離器
[0033]6、容器
[0034]7、第一鉆井
[0035]8、第二鉆井
【主權項】
1.一種環保型開采天然氣水合物的裝置，包括:可伸縮式鉆頭(I) ; 二氧化碳發生器(2);三通管道(3);增壓器(4);二氧化碳和甲烷分離器(5);容器(6);第一鉆井(7);第二鉆井(8);其特征在于，二氧化碳發生器(2)通過三通管道(3)與增壓器(4)和二氧化碳和甲烷分離器(5)相連，二氧化碳和甲烷分離器(5)通過管道與容器(6)相連，增壓器(4)通過管道與第二鉆井(8)相連，第一鉆井(7)與二氧化碳和甲烷分離器(5)相連。
【專利摘要】本實用新型屬于深層海底天然氣水合物開采工藝與技術領域。結合降壓法二氧化碳置換法，采用可伸縮式鉆頭對天然氣水合物儲層進行攪拌，達到儲層降壓的目的，第二鉆井輸入的二氧化碳液體與儲層的天然氣水合物進行反應，生成二氧化碳水合物和甲烷氣體。并通過第一鉆井輸送到海上，經過分離作用便得到甲烷氣體，二氧化碳氣體與三通管道相連，達到循環利用的目的，裝置主要由：可伸縮式鉆頭(1)；二氧化碳發生器(2)；三通管道(3)；增壓器(4)；二氧化碳和甲烷分離器(5)；容器(6)；第一鉆井(7)；第二鉆井(8)組成，本實用新型主要應用于天然氣水合物的開采。
【IPC分類】E21B43/22
【公開號】CN205297508
【申請號】
【發明人】鐘偉, 潘振, 吳官紀, 韋麗娃, 劉培勝, 楊帆
【申請人】遼寧石油化工大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月26日