一種天然氣獲取裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣采集技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種天然氣獲取裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物廣泛分布于深海沉積物中，它是一種由天然氣與水在高壓、低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)。天然氣水合物中甲烷含量占80%?99.9%，其燃燒污染比煤、石油、天然氣等化石燃料小得多，而且儲量非常豐富，被各國視為未來最有希望的石油天然氣替代能源。因此，經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)天然氣水合物資源對于緩解我國能源危機(jī)、保障能源儲備、控制環(huán)境污染等方面具有十分重要的意義。天然氣水合物的開發(fā)主要有熱解法、降壓法和化學(xué)試劑法，其中熱解法是通過、對天然氣水合物層進(jìn)行加熱，使天然氣水合物層的溫度超過其平衡溫度，從而促使天然氣水合物分解為水和天然氣的開發(fā)方法。但是該方法需要額外提供大量的熱量，從經(jīng)濟(jì)上降低了天然氣水合物開發(fā)的可行性。
[0003]大量地球物理勘探表明，由于地溫梯度或者地層深處巖漿的活動，在天然氣水合物儲層的下部普遍發(fā)育高溫、高壓水層或者干熱巖等溫度較高的地層。有效地利用下部干熱巖作為熱解法天然氣水合物的熱量來源，對于降低開發(fā)成本、消除外部污染風(fēng)險(xiǎn)、提高整體開發(fā)效益均具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種天然氣獲取裝置，利用外部熱量進(jìn)行對天然氣水合物層進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)對天然氣的開發(fā)。本發(fā)明還提供了一種天然氣獲取方法，利用天然氣水合物儲層底部的高溫層對重力熱管的底部進(jìn)行加熱，有效地降低了開發(fā)成本并消除了潛在的外部污染風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種天然氣獲取裝置，包括:
[0006]套管，所述套管包括套管散熱段和設(shè)置于所述套管散熱段底部的套管受熱段，所述套管散熱段外壁和套管受熱段外壁上均設(shè)有射孔；
[0007]重力熱管，所述重力熱管上部設(shè)置于所述套管散熱段內(nèi)，所述重力熱管下部設(shè)置于套管受熱段內(nèi)。
[0008]優(yōu)選地，所述重力熱管包括設(shè)置其內(nèi)的密封腔和設(shè)置于所述密封腔內(nèi)的相變介質(zhì)。
[0009]優(yōu)選地，所述重力熱管的數(shù)量為多個，且多個所述重力熱管依次通過連接頭首尾相接。
[0010]優(yōu)選地，還包括封隔器，所述封隔器包括設(shè)置于所述套管散熱段底部的第一封隔件和設(shè)置于所述套管受熱段頂部的第二封隔件。
[0011]優(yōu)選地，還包括牽引桿，所述牽引桿固接設(shè)置于所述重力熱管頂部且延伸連接至所述套管頂部與所述套管外部連接。
[0012]—種天然氣獲取方法，應(yīng)用于上述技術(shù)方案中任意一項(xiàng)所述的天然氣獲取裝置，包括步驟:
[0013]1)下入套管進(jìn)入天然氣水合物儲層和所述天然氣水合物儲層下面的高溫層；
[0014]2)在所述套管內(nèi)天然氣水合物儲層段處和高溫層段處設(shè)置重力熱管；
[0015]3)所述重力熱管的底部吸收所述高溫層內(nèi)的熱量，并傳遞至設(shè)置于所述天然氣水合物儲層段的所述重力熱管的頂部；
[0016]4)通過傳導(dǎo)過來的熱量，加熱所述天然氣水合物儲層。
[0017]本發(fā)明所提供的天然氣獲取裝置，設(shè)置了套管和重力熱管，所述套管包括套管散熱段和設(shè)置于所述套管散熱段底部的套管受熱段，并且所述套管散熱段外壁和套管受熱段外壁上均設(shè)有射孔；所述重力熱管上部設(shè)置于所述套管散熱段內(nèi)，所述重力熱管下部設(shè)置于套管受熱段內(nèi)。在工作過程中，重力熱管的下部吸收通過射孔進(jìn)入到套管受熱段內(nèi)的熱量，并且將吸收的熱量傳遞給重力熱管上部處，重力熱管上部受熱后，會將通過射孔進(jìn)入到套管散熱段內(nèi)的天然氣水合物進(jìn)行加熱，使其分解產(chǎn)生甲烷氣體及液態(tài)水，隨著天熱氣水合物分解的增多，得到的氣液混合物也逐漸增加，使得天然氣水合物儲層內(nèi)的壓力增強(qiáng)，當(dāng)壓力增加到一定的程度后，會自動噴到套管頂部，這就實(shí)現(xiàn)了天然氣水合物的開發(fā)。
[0018]本發(fā)明還提供了一種天然氣獲取方法，利用天然氣水合物儲層底部的高溫層進(jìn)行對重力熱管的底部進(jìn)行加熱，有效地利用天然氣水合物儲層底部的高溫層作為熱解法天然氣水合物的熱量來源，這就這有效地降低了開發(fā)成本并消除了潛在的外部污染風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明所提供的天然氣獲取裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明所提供的天然氣獲取裝置中重力熱管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖中，1為套管，11為射孔，2為重力熱管，21為密封腔，22為相變介質(zhì)，23為連接頭，31第一封隔件，32第二封隔件，4為牽引桿，5為天然氣水合物儲層，6為高溫層。
[0023]L1為散熱的熱量的流動方向，L2為吸收的熱量流動方向，L3為相變介質(zhì)22的運(yùn)動方向。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下，所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0025]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0026]請參考附圖1和附圖2，圖1為本發(fā)明所提供的天然氣獲取裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的天然氣獲取裝置中重力熱管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]本發(fā)明提供了一種天然氣獲取裝置，包括:
[0028]套管1，所述套管1包括套管散熱段和設(shè)置于所述套管散熱段底部的套管受熱段，所述套管散熱段外壁和套管受熱段外壁上均設(shè)有射孔11 ;
[0029]重力熱管2，所述重力熱管2上部設(shè)置于所述套管散熱段內(nèi)，所述重力熱管2下部設(shè)置于套管受熱段內(nèi)。
[0030]其中，如圖1所示，優(yōu)選的將射孔11設(shè)置為射孔11井，使其能在套管1內(nèi)形成腔體。
[0031]在本實(shí)施例中，通過重力熱管2的下部吸收通過射孔11進(jìn)入到套管受熱段內(nèi)的熱量，并且將吸收的熱量傳遞給重力熱管2上部處，重力熱管2上部受熱后，會將通過射孔11進(jìn)入到套管散熱段內(nèi)的天然氣水合物進(jìn)行加熱，使其分解產(chǎn)生甲烷氣體及液態(tài)水，隨著天熱氣水合物分解的增多，得到的氣液混合物也逐漸增加，使得天然氣水合物儲層5內(nèi)的壓力增強(qiáng)，當(dāng)壓力增加到一定的程度后，會自動噴到套管1頂部，這就實(shí)現(xiàn)了天然氣水合物的開發(fā)。
[0032]為了進(jìn)一步優(yōu)化上述實(shí)施例，所述重力熱管2包括設(shè)置其內(nèi)的密封腔21和設(shè)置于密封腔21內(nèi)的相變介質(zhì)22。為了有效地將重力熱管2底部熱量傳導(dǎo)至頂部，本實(shí)施例中，優(yōu)選的采用相變導(dǎo)熱，通過在密封腔21內(nèi)加入相變介質(zhì)22，相變介質(zhì)22在重力熱管2的底部受熱會轉(zhuǎn)化為蒸氣上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)重力熱管2頂部后，因溫度的變化，再次轉(zhuǎn)化為液體，通過密封腔21體內(nèi)壁再次回流到重力熱管2的底部，這樣就使其形成了熱傳導(dǎo)的循環(huán)，還進(jìn)一步避免了熱量在傳導(dǎo)過程中的流失，并且該結(jié)構(gòu)簡單，而且并不許要外力的提供，有效提高了其工作效率。其中，相變介質(zhì)22可為多種多樣的，如水、甲醛、丙酮和氟利昂，都可實(shí)現(xiàn)相變傳熱的功能。具體地可以根據(jù)天然氣水合物儲層5和高溫層6在縱向上的距離和高溫層6的具體溫度來選擇合適的相變介質(zhì)22。
[0033]又進(jìn)一步，所述重力熱管2的數(shù)量為多個，且多個所述重力熱管2依次通過連接頭23首尾相接。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，套管1越往上其溫度越低，因此當(dāng)遇到套管受熱段和套管散熱段之間的距離過長時，為了保證最大的傳熱效率，可設(shè)置多個重力熱管2，并通過連接頭23將其依次首尾相連接。由于各所述重力熱管2彼此相互獨(dú)立，能分別形成一個單獨(dú)的傳熱單元，使熱量從底部依次向上傳遞，這樣就避免了熱量在傳遞過程中流失。應(yīng)當(dāng)說明地是，連接端頭的材料，需采用具有較強(qiáng)傳熱功能的材料制成，以確保各個重力熱管2在傳導(dǎo)熱量時的效率。
[0034]其中，還需要說明的是重力熱管2的數(shù)量、長度及內(nèi)置工作介