一种二氧化碳法开采深层海底天然气水合物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开采深层海底天然气水合物的方法，采用二氧化碳在压力较低的情况下能够产生较稳定的二氧化碳水合物，从而置换出甲烷气体，达到开采的目的，特别涉及一种二氧化碳法开采深层海底天然气水合物的方法，属于深层海底天然气水合物的开采工艺与技术领域。
【背景技术】
[0002]天然气水合物是由天然气和水在低温高压下形成的似冰状的白色固体物质，它分布于海底、海洋沉积物和陆地永久冻土带中。因其天然气组分多以甲烷为主，又称甲烷水合物。据初步预测，全球天然气水合物所含天然气中的有机碳为石油、天然气和煤等化石燃料所含有机碳总量的2倍，被认为是继煤、石油天然气之后的重要后续能源。因此，对天然气水合物的调查和研究成为近年来国际地学界的热点。
[0003]作为未来新能源的天然气水合物，同时也是一种危险的能源。有关天然气水合物的开发利用就象一柄“双刃剑”，需要加以非常小心谨慎的对待。在考虑其资源价值的同时，必须充分注意到有关的开发利用可能给人类带来的严重环境灾难。正如很多科学家们一再警告的那样:如果天然气水合物的开采不当，将会加剧全球气候变暖趋势，这种作用最终将使全球气候变得不稳定，从而造成环境灾害，严重危及人类自身的生存。也就是说，在天然气水合物开发利用的设计和实施阶段，必须有足够的防范意识和技术措施，防止或尽可能减少天然气水合物开发利用造成的环境影响。
[0004]我国在天然气水合物的研究方面起步晚，目前还没有形成能够运用各种探测技术有效地进行海洋天然气水合物研究和评估的科学技术队伍。严格地来说，对相关的探测技术还不熟悉，缺乏基本训练，知识和能力与国外先进的研究中心和大学相比，相差甚远。在“九五”期间，国土资源部开展了“中国海域气体水合物的找矿前景研究计划”，在南海进行初步的反射地震区域性调查工作，取得了 4600km高分辨率地震观测记录。最近，“十五”海洋“863”计划中又设立了 “海洋天然气水合物探测方法”研究课题，扩大了研究方法和技术的范围。拟通过地球物理、地球化学与取样的联合为我国南海的天然气水合物形成与赋存条件进行研究，同时开发有效进行天然气水合物综合探测的新技术与资源量评估技术，为今后大规模开展工业调查与实用化提供科学技术支撑和培养专业人才。目前许多有关天然气水合物分解的动力学问题尚不清楚，开采技术和工艺还只停留在理论和实验阶段，目前人们根据天然气水合物的物理学性质总结了三种主要的开采方法:
[0005](1)热激发法。此方法主要是将蒸气、热水、热盐水或其它热流体从地面栗入天然气水合物地层，也可采用开采重油时使用的火驱法或利用钻柱加热器，使温度上升达到天然气水合物分解。热开采技术主要的不足之处是会造成大量的热损失，效率很低，特别是在永久冻土区，即使利用绝热管道，永冻层也会降低传递给储集层的有效热量。
[0006](2)化学试剂法。某些化学试剂，诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等可以改变天然气水合物形成的相平衡条件，降低天然气水合物的稳定温度。当将上述化学试剂从井孔栗入后，就会引起天然气水合物的分解。化学试剂法较热激发法作用缓慢，但确有降低能源消耗的优点，但它最大的缺点是费用太昂贵。而且由于大洋中天然气水合物所处的压力较高，也不宜采用此方法。
[0007](3)减压法。通过降低压力能达到天然气水合物分解的目的，一般是通过天然气水合物层之下的游离气聚集层中“降低”天然气压力或形成一个天然气“囊”(由热激发或化学试剂作用人为形成)，与天然气接触的天然气水合物变得不稳定井且分解为天然气和水。减压法最大的特点是不需要昂贵的连续激发，因而可能成为今后大规模开采天然气水合物的有效方法之一。
【发明内容】
[0008]为克服上述现有技术不足，本发明提供了一种二氧化碳法开采深层海底天然气水合物的方法，结合降压法的天然气水合物二氧化碳置换法，先采用可伸缩式钻头对天然气水合物储层进行搅拌得到一个大的空腔，使部分天然气水合物分解，再通过混合气体输送管道输送到容器，从而达到储层降压的目的，通入的二氧化碳液体与储层的天然气水合物进行反应，在低压状态下生成二氧化碳水合物和甲烷气体。形成的二氧化碳气体和生成的甲烷气体通过混合流体输送管道输送到海上，经过分离器的分离作用便得到所需的甲烷气体，二氧化碳气体与三通管道相连，达到循环利用的目的，提高了能源率，并保护了环境，减少了温室效应气体的排放，本发明实现了二氧化碳减排，提高了开采的安全性，能有效改善储层渗流特性，提高二氧化碳置换开采方法的效率。方法涉及的装置主要由:可伸缩式钻头(1);二氧化碳发生器(2);三通管道(3);增压器(4); 二氧化碳和甲烷分离器(5);容器
(6);第一钻井(7);第二钻井(8)组成，本发明主要应用于应用于天然气水合物的开采。此装置不仅设备简单易行，成本低，而且使能量得到了充分利用，节约了资源，提高了采油率。
[0009]实现本发明目的采用的技术方案:一种二氧化碳法开采深层海底天然气水合物的方法，包括以下步骤:
[0010]本发明所述的一种二氧化碳法开采深层海底天然气水合物的方法:方法中采用的装置有可伸缩式钻头(1); 二氧化碳发生器(2);三通管道(3);增压器(4); 二氧化碳和甲烷分离器(5);容器(6);第一钻井(7);第二钻井(8);其特征在于，二氧化碳发生器(2)通过三通管道(3)与增压器(4)和二氧化碳和甲烷分离器(5)相连，二氧化碳和甲烷分离器(5)通过管道与容器(6)相连，增压器(4)通过管道与第二钻井(8)相连，第一钻井(7)与二氧化碳和甲烷分离器(5)相连。
[0011]所述的一种二氧化碳法开采深层海底天然气水合物的方法，其特征在于，利用化学反应或物理分离方法在二氧化碳发生器内生产制备出所需的二氧化碳物质，然后通过增压装置使其转化为液态的二氧化碳，通过输送管道输送到储层。
[0012]所述的一种二氧化碳法开采深层海底天然气水合物的方法，其特征在于，通过可伸缩式钻头对天然气水合物储层进行搅拌，在储层形成一个大的空腔。
[0013]所述的一种二氧化碳法开采深层海底天然气水合物的方法，其特征在于，第二钻井深入海底的深度要大于第一钻井，从而能够达到混合气体向上流入第一钻井输送到海上的目的。
[0014]所述的一种二氧化碳法