一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的裝置制造方法
【專利摘要】近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的需求不斷加大，天然氣水合物開采價值也逐漸顯得尤為重要。其開采方法和技術(shù)不斷改進(jìn)與完善中。本實(shí)用新型提供一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的裝置。本裝置通過壓裂技術(shù)使得增大反應(yīng)接觸面積，提高開采效率和開采率。N2密度比天然氣大，當(dāng)注入井中，有效地排出水合物分解出的天然氣。本實(shí)用新型為開采天然氣水合物提供一種行之有效的裝置。
【專利說明】一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣水合物的開采方法，是一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的裝置。屬能源開發(fā)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著對天然氣水合物的不斷研究，其開采方法已成為這一課題一大技術(shù)瓶頸，開采方法的優(yōu)劣，直接影響了天然氣水合物效益和能源價值。好的開采方法可以在最大限度的開采資源的同時，可以兼顧做到既不對當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境造成危害，也不會對地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成破壞，不會存在后期潛在的危害。本裝置正是依照上面的原則，在為了達(dá)到開采天然氣水合物的同時，N2填補(bǔ)了原有天然氣存在時的空缺，不會因開采后而造成地質(zhì)塌陷等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是利用N2這一化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且密度比天然氣密度大的氣體來置換天然氣水合物分解出的天然氣方法與裝置。彌補(bǔ)了地下因開采天然氣而造成的地質(zhì)塌陷等一系列問題。
[0004]其中具體包括=N2補(bǔ)充車⑴；氣體控制閥⑵；N2液化裝置(3);液化N2儲存罐
[4];天然氣儲存罐(5);天然氣過濾裝置(6);氣體分離裝置(7);壓縮機(jī)(8);數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(9);探測儀器(10);開采井(11);水平井(12);注入井(13);堵頭裝置(14);壓縮機(jī)(15);井口密封裝置(16);壓裂裂層(17);天然氣水合物層(18)。具體連接順序?yàn)?N2補(bǔ)充車(I)通過氣體控制閥(2)相連，然后與氣體分離裝置(7)管路匯合后連接N2液化裝置(3)，經(jīng)液化N2儲存罐(4)、壓縮機(jī)(15)、井口密封裝置(16)后與注入井(13)相連，依次經(jīng)過水平井(12)、開采井(11)后與壓縮機(jī)(8)相連，最終經(jīng)氣體分離裝置(7)、天然氣過濾裝置(6)后與天然氣儲存罐(5)相連；探測儀器(10)與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(9)通過數(shù)據(jù)傳輸線相連。
[0005]本裝置通過壓縮機(jī)使井內(nèi)壓力降低，以便于天然氣水合物的分解，當(dāng)井中壓力小到設(shè)定值，其探測裝置將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，此時堵頭裝置打開，N2注入井中，使得井中壓力恢復(fù)到剛開采時的壓力。天然氣與N2在氣體分離裝置中分離后，天然氣即可提供給用戶，而N2經(jīng)過液壓裝置而變成液態(tài)N2儲存在儲罐中，以備再次注入井中，從而實(shí)現(xiàn)N2的循環(huán)利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1 一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的裝置

【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本發(fā)明專利作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0008]本發(fā)明專利具體涉及一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的裝置，【具體實(shí)施方式】為:①開采初期堵塞堵頭，開采井井口壓縮機(jī)工作抽出井中因壓裂裂縫分解出的天然氣，此時在開采井、水平井以及注入井下段形成一真空度，此時隨著壓強(qiáng)的降低，天然氣水合物大量分解，其產(chǎn)物不斷被壓縮機(jī)抽出，探測儀器將井中的壓強(qiáng)和溫度數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，通過天然氣P-V-T氣體方程得出與設(shè)定狀態(tài)壓強(qiáng)值的差值；②當(dāng)這一差值超過設(shè)定上限時，其采出井井口壓縮機(jī)停止工作，注入井堵頭裝置打開，此時液化N2儲存罐出口閥門打開，N2氣化后通過注入井井口壓縮機(jī)將其注入井中；③隨著N2的注入井內(nèi)的壓力逐漸恢復(fù)初始，直到初始壓強(qiáng)時，液化N2出口閥門關(guān)閉，堵頭裝置關(guān)閉；④由于N2密度比天然氣密度大，當(dāng)N2注入井中時可以最大額地排出井中天然氣；⑤當(dāng)井中壓力恢復(fù)到初始壓力時，采出井井口壓縮機(jī)開始工作，此時又開始進(jìn)入步驟①；⑥采出的混合氣體進(jìn)入氣體分離裝置加工后，分離出的天然氣經(jīng)過天然氣過濾裝置后即可收集在天然氣儲存罐里供用戶使用分離出的N2液化裝置后液化，儲存在N2液化罐中以備循環(huán)利用。
[0009]壓裂裂層其增大了天然氣水合物的分解面積，其壓裂裂痕產(chǎn)生的原因是水平井開鑿過程中，在大型水合物斷層機(jī)械捶打或鉆孔，然后注入壓裂液，使天然氣水合物層產(chǎn)生大量壓裂裂痕。
[0010]從注入井進(jìn)入井中，保證了井的原有壓力，使得開采井中不會因?yàn)樘烊粴獾牟沙鰞?nèi)部壓強(qiáng)過小而造成塌陷。N2的注入彌補(bǔ)了天然氣排出的空間。
[0011]選擇N2作為置換氣體的優(yōu)勢有:①N2比天然氣密度大，可以有效排出井中天然氣；②隊(duì)安全且來源廣泛，以獲??；@n2作為一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的無機(jī)氣體,與有機(jī)氣體天氣熱在物理和化學(xué)性質(zhì)上有很大差異，為氣體分離創(chuàng)造有利條件。
[0012]使用液化N2是考慮到液化N2條件比較容易，且相對于制造大型的氣態(tài)N2儲存罐來說，液化N2成本較低且節(jié)約占地空間。
[0013]本發(fā)明開采系統(tǒng)制造經(jīng)濟(jì)清潔，對地下淡水不會造成污染威脅，對開采地質(zhì)不會造成后期潛在的危害，同時對開采地質(zhì)也無特殊要求，適合凍土地帶及深海地域天然氣水合物開采。本發(fā)明以天然氣水合物降壓開采法為理論依據(jù)，在對單純降壓開采方法全面改進(jìn)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)注N2來置換開采天然氣水合物的方法。廣泛應(yīng)用于我國青藏高原等凍土地帶和我國諸多海區(qū)天然氣水合物的開采。為解決我國能源問題，提供一種行之有效且成本相對低、運(yùn)行可靠的開采天然氣水合物的方法。
【權(quán)利要求】
1.一種開采凍土區(qū)天然氣水合物的裝置，裝置中具體包含=N2補(bǔ)充車(I);氣體控制閥(2) ;N2液化裝置(3);液化N2儲存罐(4);天然氣儲存罐(5);天然氣過濾裝置(6);氣體分離裝置(7);壓縮機(jī)(8);數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(9);探測儀器(10);開采井(11);水平井(12);注入井(13);堵頭裝置(14);壓縮機(jī)(15);井口密封裝置(16);壓裂裂層(17);天然氣水合物層(18)； 其特征在于:具體連接順序?yàn)?，N2補(bǔ)充車(I)通過氣體控制閥(2)相連，然后與氣體分離裝置(7)管路匯合后連接N2液化裝置(3)，經(jīng)液化N2儲存罐(4)、壓縮機(jī)(15)、井口密封裝置(16)后與注入井(13)相連，依次經(jīng)過水平井(12)、開采井(11)后與壓縮機(jī)(8)相連，最終經(jīng)氣體分離裝置(7)、天然氣過濾裝置(6)后與天然氣儲存罐(5)相連；探測儀器(10)與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(9)通過數(shù)據(jù)傳輸線相連。
【文檔編號】E21B43/00GK203856451SQ201320747711
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】趙杉林, 潘振, 劉俊杰, 商麗艷, 張磊 申請人:遼寧石油化工大學(xué)