CN108505976B - 一种利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法，包括：（1）在天然气水合物丰度高的海洋水合物藏上部、海底以下沉积层中导入制冷管网；（2）向制冷管网中循环注入制冷液，使沉积层中自由水转化成冰，在制冷管网周围形成冷冻墙；（3）在冷冻墙形成后，对冷冻墙下部水合物藏进行降压开采；（4）将采出的天然气进行储存和运输。所述制冷管网位于水合物藏上部、海底以下的沉积层中，与目标水合物藏相近，制冷液在其中循环流动。所述冷冻墙形成后，不会对储层环境产生显著影响。本发明能有效防止常规降压法开采水合物过程中的砂堵现象，对促进实现天然气水合物藏安全、有效开采具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种降压开采天然气水合物的方法，特别是涉及一种利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法。
背景技术
天然气水合物是天然气和水在高压和低温条件下形成的非化学计量的固体化合物，广泛分布于陆地冻土环境与海洋、湖泊等深水地层环境。据估计，海底天然气水合物分布的面积约占全球海洋总面积的10%，其总量占据了全球水合物资源储量的90%以上。因此如何有效开采出海洋天然气水合物具有非常重要的意义。
现有的已报道天然气水合物开采方法包括降压法、加热法、置换法、注抑制剂法和固体流化开采法等。其中降压开采法由于操作简单被认为是最具有应用前景的开采技术之一。2013年，日本在其东部海域采用降压法对海洋天然气水合物进行了试开采，开采水合物过程中因出砂严重而被迫终止。海洋天然气水合物开采过程中出砂的原因主要有以下几个：①水合物储层为非成岩储层，随着水合物的分解，储层强度会降低；②水合物分解后会产生一些液体水，最重要的是固体水合物分解后，大量的海水会从水合物储层上部沉积层渗透下来，海水会与水合物分解气一同产生，而海水的流动对沉积细颗粒有很大携带作用，细颗粒的产出造成开采井和开采管线的堵塞，严重制约了海洋天然气水合物的高效安全开采。
总之，如何防止海洋天然气水合物降压开采过程中水合物沉积层上部海水渗入到储层并进一步抑制开采井和开采管线中的出砂、砂堵现象，对该项水合物开采技术的安全、有效实施具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用耦合冷冻墙降压法开采海洋天然气水合物的方法，通过向天然气水合物储集丰富的上部沉积层中导入制冷管网，向制冷管网中注入制冷液，让制冷管周围形成冷冻墙，沉积层渗透率显著降低至海水不能渗透之后，对冷冻墙下部目标水合物藏进行降压开采，本发明原理可靠，操作简便，能有效防止水合物藏分解后海水从上部沉积层渗入，减弱甚至消除由此引发的开采井中出砂、砂堵问题。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
一种利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法，依次包括以下步骤：
（1）在天然气水合物丰度高的海洋水合物藏上部、海底以下沉积层中导入制冷管网；
（2）向制冷管网中循环注入制冷液，使沉积层中自由水转化成冰，在制冷管网周围形成冷冻墙；
（3）在冷冻墙形成后，对冷冻墙下部水合物藏进行降压开采；
（4）将采出的天然气进行储存和运输。
所述制冷管网位于水合物藏上部、海底以下的沉积层中，与目标水合物藏相近，制冷液在其中循环流动。
所述制冷管网在水合物储层上部，与水合物储层相邻，冷冻墙形成后，不会对储层环境产生显著影响。
优选地，上述方法还具有以下特点：制冷液可回收循环使用。
优选地，上述方法还具有以下特点：天然气采出井可以穿过冷冻墙，也可以从冷冻墙旁边打开采井。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明将冷冻墙技术和降压法开采海洋天然气水合物结合起来，能有效防止常规降压法开采水合物过程中，由于水合物的分解导致海水渗入并由此产生的开采井中砂堵现象，保证了开采过程的安全性和稳定性，对促进实现天然气水合物藏安全、有效开采具有重要意义。
附图说明
图1是本发明利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法，其中制冷管网位于天然气水合物丰度高的海洋天然气水合物储层上部、海底以下沉积层中。
本发明所述方法包括以下步骤：
（1）在水合物储集丰富的水合物藏上部、海底以下沉积层中导入制冷管网，制冷管网与水合物藏相邻；
（2）向制冷管中循环注入制冷液，以保证在管网周围形成冷冻墙；
（3）在冷冻墙形成后，对水合物藏实行降压开采；
（4）将采出的天然气进行储存和运输。
本发明并不限于上述实施方式，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变更。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法，依次包括以下步骤：
（1）在天然气水合物丰度高的海洋水合物藏上部、海底以下沉积层中导入制冷管网；
（2）向制冷管网中循环注入制冷液，使沉积层中自由水转化成冰，在制冷管网周围形成冷冻墙；
（3）在冷冻墙形成后，对冷冻墙下部水合物藏进行降压开采；
（4）将采出的天然气进行储存和运输。
2.如权利要求1所述的一种利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法，其特征在于，所述制冷管网与目标水合物藏相近，制冷液在其中循环流动。
3.如权利要求1所述的一种利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法，其特征在于，所述制冷液可回收循环使用。
4.如权利要求1所述的一种利用耦合冷冻墙降压开采海洋天然气水合物的方法，其特征在于，天然气采出井可以穿过冷冻墙，也可以从冷冻墙旁边打开采井。
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