CN106437653B - 一种注生石灰和二氧化碳法的水合物开采及二氧化碳封存联合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种注生石灰和二氧化碳法的水合物开采及二氧化碳封存联合方法。选取水合物赋存区域为目标靶区，进行生石灰及二氧化碳注入井和产气井钻井；从生石灰及二氧化碳注入井向水合物层注入生石灰形成生石灰充填区；在生石灰与水合物层中的水完全反应后，从生石灰及二氧化碳注入井注入二氧化碳；控制产气井出口压力，使产气压力大于水合物层温度对应的二氧化碳水合物相平衡压力，小于水合物层温度对应的甲烷水合物相平衡压力；在产气井井口收集甲烷气体。本发明实现了水合物的安全高效开采，有效的解决了天然气水合物开采过程中水合物层强度降低、地层失稳等环境问题，达到了封存二氧化碳，减轻温室效应的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种注生石灰和二氧化碳法的水合物开采及二氧化碳封存联合方法，属于新能源与新材料领域。
背景技术
随着社会经济的发展，能源消费总量不断增加，传统能源日渐减少，各国对能源资源的争夺日益激烈，各国逐步开始重视新能源的开发与利用。其中，天然气水合物有着巨大的资源潜能。近年来，很多较早研究天然气水合物的国家进一步展开了对其开采技术、开采面临的环境问题等研究。传统的天然气水合物开采方法有注热法、降压法以及注化学试剂法，但均有所缺陷，注热法能耗大、热利用效率低，降压法对天然气水合物藏性质有特殊要求，注化学试剂法会带来一些环境问题等。三种方法都是基于分解水合物的原理，会引起水合物层强度降低，进一步引发地层失稳等环境问题。
同时，由于化石燃料的大量使用，造成了巨大的碳排放，引起了地球的温室效应，导致全球气温升高，对人类活动及地球生态环境产生了一系列不利影响。因此，二氧化碳封存被认为是减轻温室效应的有效办法。现有的二氧化碳封存方法主要以化学反应法和地质封存为主。但是化学反应法会消耗大量化学原料，且产生的反应产物处理是一大难题，地质封存法存在着二氧化碳泄漏问题，并没有从根本上解决问题。
发明内容
针对已有技术的不足，本发明提供了一种注生石灰和二氧化碳法的水合物开采及二氧化碳封存联合方法，其目的在于实现水合物安全高效开采、解决水合物开采过程中地层失稳问题和产水量过高问题，并封存二氧化碳减轻温室效应。
本发明的技术方案：
一种注生石灰和二氧化碳法的水合物开采及二氧化碳封存联合方法，步骤如下：
(1)利用高分辨率多道地震勘探方法选取海底水合物赋存区域为目标靶区，进行生石灰及二氧化碳注入井和产气井钻井，生石灰及二氧化碳注入井和产气井的底部均在非渗透上部岩石层和非渗透下部岩石层之间，生石灰及二氧化碳注入井底部为生石灰填充区；
(2)从生石灰及二氧化碳注入井向生石灰充填区注入生石灰；
(3)停止注入生石灰，生石灰与水合物层中的水完全反应后，向生石灰及二氧化碳注入井中注入二氧化碳，二氧化碳的注入压力为4-8MPa；
(4)控制产气井出口压力为4-6MPa，使产气压力大于水合物层温度对应的二氧化碳水合物相平衡压力，小于水合物层温度对应的甲烷水合物相平衡压力；
(5)在产气井井口利用旋风式分离器进行气水分离，利用液化储罐收集甲烷气体，并利用海上运输船将液化储罐运输到气站；
(6)利用钻井设备清空生石灰充填区的生石灰；
(7)重复上述步骤(2)～(6)，直至产气井出口压力接近二氧化碳注入压力，停止开采工作。
本发明的有益效果：
1、本发明首先采用注入生石灰的方式，使其与水反应放热，提高了水合物层温度，打破了甲烷水合物相平衡，为甲烷水合物分解提供热量，实现了甲烷水合物的开采。
2、生石灰与甲烷水合物分解产生的水反应生成的水反应生成氢氧化钙，降低了水合物开采过程中的水产出，增强了水合物储层的稳定性；注入的二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，达到了二氧化碳封存的目的，同时也可提高水合物储层稳定性。
3、剩余的二氧化碳可在水合物层中迁移流动，由于产气压力控制在大于水合物层温度对应的二氧化碳水合物相平衡压力，小于水合物层温度对应的甲烷水合物相平衡压力，因此二氧化碳能够通过置换作用生成二氧化碳水合物，导致甲烷水合物中的甲烷产出，达到封存二氧化碳、甲烷水合物开采和提高储层稳定性的目的。
本发明实现了水合物的安全高效开采，有效的解决了天然气水合物开采过程中水合物层强度降低、地层失稳等环境问题，达到了封存二氧化碳，减轻温室效应的目的。
附图说明
图1是本发明的注生石灰和二氧化碳法的水合物开采及二氧化碳封存联合方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种注生石灰和二氧化碳法的水合物开采及二氧化碳封存联合方法，步骤如下：
(1)利用高分辨率多道地震勘探方法选取海底水合物赋存区域为目标靶区，进行生石灰及二氧化碳注入井和产气井钻井，生石灰及二氧化碳注入井和产气井的底部均在非渗透上部岩石层和非渗透下部岩石层之间，生石灰及二氧化碳注入井底部为生石灰填充区；
(2)从生石灰及二氧化碳注入井向生石灰充填区注入生石灰；
(3)停止注入生石灰，生石灰与水合物层中的水完全反应后，向生石灰及二氧化碳注入井中注入二氧化碳，二氧化碳的注入压力为5MPa；
(4)控制产气井出口压力为5MPa，使产气压力大于水合物层温度对应的二氧化碳水合物相平衡压力，小于水合物层温度对应的甲烷水合物相平衡压力；
(5)在产气井井口利用旋风式分离器进行气水分离，利用液化储罐收集甲烷气体，并利用海上运输船将液化储罐运输到气站；
(6)当生石灰充填区填满生石灰后，利用钻井设备清空生石灰充填区的生石灰；
(7)重复上述步骤(2)～(6)，直至产气井出口压力接近二氧化碳注入压力，停止开采工作。
Claims (1)
1.一种注生石灰和二氧化碳法的水合物开采及二氧化碳封存联合方法，其特征在于，步骤如下：
(1)利用高分辨率多道地震勘探方法选取海底水合物赋存区域为目标靶区，进行生石灰及二氧化碳注入井和产气井钻井，生石灰及二氧化碳注入井和产气井的底部均在非渗透上部岩石层和非渗透下部岩石层之间，生石灰及二氧化碳注入井底部为生石灰填充区；
(2)从生石灰及二氧化碳注入井向生石灰充填区注入生石灰；
(3)停止注入生石灰，生石灰与水合物层中的水完全反应后，向生石灰及二氧化碳注入井中注入二氧化碳，二氧化碳的注入压力为4-8MPa；
(4)控制产气井出口压力为4-6MPa，使产气压力大于水合物层温度对应的二氧化碳水合物相平衡压力，小于水合物层温度对应的甲烷水合物相平衡压力；
(5)在产气井井口利用旋风式分离器进行气水分离，利用液化储罐收集甲烷气体，并利用海上运输船将液化储罐运输到气站；
(6)利用钻井设备清空生石灰充填区的生石灰；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |