一种开采冻土区天然气水合物的装置制造方法
【专利摘要】近年来随着经济的发展，对能源的需求不断加大，天然气水合物开采价值也逐渐显得尤为重要。其开采方法和技术不断改进与完善中。本实用新型提供一种开采冻土区天然气水合物的装置。本装置通过压裂技术使得增大反应接触面积，提高开采效率和开采率。N2密度比天然气大，当注入井中，有效地排出水合物分解出的天然气。本实用新型为开采天然气水合物提供一种行之有效的装置。
【专利说明】一种开采冻土区天然气水合物的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天然气水合物的开采方法，是一种开采冻土区天然气水合物的装置。属能源开发【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着对天然气水合物的不断研究，其开采方法已成为这一课题一大技术瓶颈，开采方法的优劣，直接影响了天然气水合物效益和能源价值。好的开采方法可以在最大限度的开采资源的同时，可以兼顾做到既不对当地地理环境造成危害，也不会对地质结构造成破坏，不会存在后期潜在的危害。本装置正是依照上面的原则，在为了达到开采天然气水合物的同时，N2填补了原有天然气存在时的空缺，不会因开采后而造成地质塌陷等问题。
【发明内容】
[0003]本发明是利用N2这一化学性质稳定且密度比天然气密度大的气体来置换天然气水合物分解出的天然气方法与装置。弥补了地下因开采天然气而造成的地质塌陷等一系列问题。
[0004]其中具体包括=N2补充车⑴；气体控制阀⑵；N2液化装置(3);液化N2储存罐
[4];天然气储存罐(5);天然气过滤装置(6);气体分离装置(7);压缩机(8);数据采集和处理系统(9);探测仪器(10);开采井(11);水平井(12);注入井(13);堵头装置(14);压缩机(15);井口密封装置(16);压裂裂层(17);天然气水合物层(18)。具体连接顺序为:N2补充车(I)通过气体控制阀(2)相连，然后与气体分离装置(7)管路汇合后连接N2液化装置(3)，经液化N2储存罐(4)、压缩机(15)、井口密封装置(16)后与注入井(13)相连，依次经过水平井(12)、开采井(11)后与压缩机(8)相连，最终经气体分离装置(7)、天然气过滤装置(6)后与天然气储存罐(5)相连；探测仪器(10)与数据采集和处理系统(9)通过数据传输线相连。
[0005]本装置通过压缩机使井内压力降低，以便于天然气水合物的分解，当井中压力小到设定值，其探测装置将数据传输给数据采集和处理系统，此时堵头装置打开，N2注入井中，使得井中压力恢复到刚开采时的压力。天然气与N2在气体分离装置中分离后，天然气即可提供给用户，而N2经过液压装置而变成液态N2储存在储罐中，以备再次注入井中，从而实现N2的循环利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1 一种开采冻土区天然气水合物的装置
【具体实施方式】
[0007]下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明:
[0008]本发明专利具体涉及一种开采冻土区天然气水合物的装置，【具体实施方式】为:①开采初期堵塞堵头，开采井井口压缩机工作抽出井中因压裂裂缝分解出的天然气，此时在开采井、水平井以及注入井下段形成一真空度，此时随着压强的降低，天然气水合物大量分解，其产物不断被压缩机抽出，探测仪器将井中的压强和温度数据传入数据采集和处理系统，通过天然气P-V-T气体方程得出与设定状态压强值的差值；②当这一差值超过设定上限时，其采出井井口压缩机停止工作，注入井堵头装置打开，此时液化N2储存罐出口阀门打开，N2气化后通过注入井井口压缩机将其注入井中；③随着N2的注入井内的压力逐渐恢复初始，直到初始压强时，液化N2出口阀门关闭，堵头装置关闭；④由于N2密度比天然气密度大，当N2注入井中时可以最大额地排出井中天然气；⑤当井中压力恢复到初始压力时，采出井井口压缩机开始工作，此时又开始进入步骤①；⑥采出的混合气体进入气体分离装置加工后，分离出的天然气经过天然气过滤装置后即可收集在天然气储存罐里供用户使用分离出的N2液化装置后液化，储存在N2液化罐中以备循环利用。
[0009]压裂裂层其增大了天然气水合物的分解面积，其压裂裂痕产生的原因是水平井开凿过程中，在大型水合物断层机械捶打或钻孔，然后注入压裂液，使天然气水合物层产生大量压裂裂痕。
[0010]从注入井进入井中，保证了井的原有压力，使得开采井中不会因为天然气的采出内部压强过小而造成塌陷。N2的注入弥补了天然气排出的空间。
[0011]选择N2作为置换气体的优势有:①N2比天然气密度大，可以有效排出井中天然气；②队安全且来源广泛，以获取；@n2作为一种化学性质稳定的无机气体,与有机气体天气热在物理和化学性质上有很大差异，为气体分离创造有利条件。
[0012]使用液化N2是考虑到液化N2条件比较容易，且相对于制造大型的气态N2储存罐来说，液化N2成本较低且节约占地空间。
[0013]本发明开采系统制造经济清洁，对地下淡水不会造成污染威胁，对开采地质不会造成后期潜在的危害，同时对开采地质也无特殊要求，适合冻土地带及深海地域天然气水合物开采。本发明以天然气水合物降压开采法为理论依据，在对单纯降压开采方法全面改进基础上，实现注N2来置换开采天然气水合物的方法。广泛应用于我国青藏高原等冻土地带和我国诸多海区天然气水合物的开采。为解决我国能源问题，提供一种行之有效且成本相对低、运行可靠的开采天然气水合物的方法。
【权利要求】
1.一种开采冻土区天然气水合物的装置，装置中具体包含=N2补充车(I);气体控制阀(2) ;N2液化装置(3);液化N2储存罐(4);天然气储存罐(5);天然气过滤装置(6);气体分离装置(7);压缩机(8);数据采集和处理系统(9);探测仪器(10);开采井(11);水平井(12);注入井(13);堵头装置(14);压缩机(15);井口密封装置(16);压裂裂层(17);天然气水合物层(18)； 其特征在于:具体连接顺序为，N2补充车(I)通过气体控制阀(2)相连，然后与气体分离装置(7)管路汇合后连接N2液化装置(3)，经液化N2储存罐(4)、压缩机(15)、井口密封装置(16)后与注入井(13)相连，依次经过水平井(12)、开采井(11)后与压缩机(8)相连，最终经气体分离装置(7)、天然气过滤装置(6)后与天然气储存罐(5)相连；探测仪器(10)与数据采集和处理系统(9)通过数据传输线相连。
【文档编号】E21B43/00GK203856451SQ201320747711
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】赵杉林, 潘振, 刘俊杰, 商丽艳, 张磊 申请人:辽宁石油化工大学