然气储罐9，二氧化碳气体分离进入二氧化碳储罐10;
52、注热分解:打开调节阀C17，启动注热分解模块，热介质储罐16中的热水或蒸汽由高压栗12通过控制井13向生产层20内注入，天然气水合物稳定层19的下表面获得热量后分解，分解后的天然气和部分地层流体通过潜水栗3由生产井I采出，分解后的泥沙由于防沙装置2的阻挡作用，大部分都留在生产层20内，并沉入生产层20的底部，随着天然气水合物稳定层19开采过程的推进，天然气水合物稳定层19的下表面向上推移，生产层20的厚度逐渐增加，当达到生产层20的最大厚度时，停止向生产层20注热；
53、二氧化碳固结:关闭调节阀A6和调节阀C17，关闭降压采气模块和注热分解模块，打开调节阀Bll，启动二氧化碳固结模块，将二氧化碳储罐10中的二氧化碳通过高压栗12加压后由控制井13通入生产层20的底部，通入的二氧化碳在地层22高压、低温环境的作用下，与生产层20中的泥沙和水形成固态的二氧化碳水合物层21，随着二氧化碳水合物层21形成过程的推进，二氧化碳水合物层21上表面向上推移，生产层20的厚度逐渐减少，当减少到生产层20的最小厚度时，停止向生产层20注二氧化碳。
[0018]S4、停止注入二氧化碳，待生产层20内的二氧化碳与泥沙、水充分形成固态的二氧化碳水合物层21后，重复步骤S1、S2和S3，如此循环逆向开采天然气水合物稳定层19，直至海底天然气水合物稳定层19减薄到适宜厚度时，停止生产。
[0019]如图1所示，用于海底天然气水合物稳定层逆向开采方法的开采设备包括降压采气模块、注热分解模块和二氧化碳固结模块，所述的降压采气模块包括生产井1、潜水栗3、排液采气管道4、气液固分离器7和气体分离器8，生产井I由海平面依次穿过海底沉积物层18和天然气水合物稳定层19，并伸入生产层20，所述的生产井I的底部设置有防沙装置2，防止大量泥沙混进排液采气管道4，发生堵塞，潜水栗3设置于生产井I内侧底部，排液采气管道4的下端与潜水栗3的出口连接，上端与气液固分离器7的入口连接，气液固分离器7的气体出口与气体分离器8的入口连接，气体分离器8的天然气出口与天然气储罐9的入口连接，二氧化碳出口与二氧化碳储罐10的入口连接，由于合理地利用了二氧化碳废气，避免了向大气中直接排放，降低了大气中的二氧化碳含量，减少了温室效应。排液采气管道4的管路上还安装有节流阀5和调节阀A6，节流阀5防止了采气过程中出现井喷;所述的二氧化碳固结模块包括控制井13、注入管道14和高压栗12，控制井13由海平面依次穿过海底沉积物层18和天然气水合物稳定层19，并伸入生产层20，注入管道14设置于控制井13内，且下端位于控制井13的底部，上端与高压栗12的出口连接，高压栗12的入口与二氧化碳储罐10的出口连接，高压栗12与二氧化碳储罐10之间的管路上设置有调节阀Bll;所述的注热分解模块包括加热装置15和热介质储罐16，加热装置15的入口与海水连通，出口与热介质储罐16的第一入口连通，热介质储罐16的出口与高压栗12的入口连通，热介质储罐16与高压栗12之间的管路上设置有调节阀C17，所述的气液固分离器7的液体出口与热介质储罐16的第二入口连通。
【主权项】
1.一种海底天然气水合物稳定层逆向开采方法，其特征在于:它包括以下步骤: 51、降压采气:打一口生产井(I)穿越海底沉积物层(18)、天然气水合物稳定层(19)，到达生产层(20)，在生产井(I)的井底安装潜水栗(3)，打开调节阀A(6)，启动降压采气模块，通过潜水栗(3)抽取生产井(I)内的液体，使生产井(I)内的压力降低，天然气水合物稳定层(19)下面的游离态混合气体和天然气水合物稳定层(19)下表面分解的天然气在海底静水高压的作用下，流向低压的生产井(I)内，采出的混合流体经过潜水栗(3)和节流阀(5)后，再经过气液固分离器(7)，将混合流体中的气体、水和泥沙进行分离，分离出的混合气体进入气体分离器(8)，使混合气体中的天然气分离进入天然气储罐(9)，二氧化碳气体分离进入二氧化碳储罐(10); 52、注热分解:打开调节阀C(17)，启动注热分解模块，热介质储罐(16)中的热水或蒸汽由高压栗(12)通过控制井(13)向生产层(20)内注入，天然气水合物稳定层(19)的下表面获得热量后分解，分解后的天然气和部分地层流体通过潜水栗(3)由生产井(I)采出； 53、二氧化碳固结:关闭调节阀A(6)和调节阀C(17)，关闭降压采气模块和注热分解模块，打开调节阀B( 11)，启动二氧化碳固结模块，将二氧化碳储罐(10)中的二氧化碳通过高压栗(12)加压后由控制井(13)通入生产层(20)的底部，通入的二氧化碳在地层(22)高压、低温环境的作用下，与生产层(20)中的泥沙和水形成固态的二氧化碳水合物层(21)，随着二氧化碳水合物层(21)形成过程的推进，二氧化碳水合物层(21)上表面向上推移，生产层(20)的厚度逐渐减少，当减少到生产层(20)的最小厚度时，停止向生产层(20)注二氧化碳； 54、停止注入二氧化碳，待生产层(20)内的二氧化碳与泥沙、水充分形成固态的二氧化碳水合物层(21)后，重复步骤S1、S2和S3，如此循环逆向开采天然气水合物稳定层(19)，直至海底天然气水合物稳定层(19)减薄到适宜厚度时，停止生产。2.如权利要求1所述的一种海底天然气水合物稳定层逆向开采方法的开采设备，其特征在于:所述的海底天然气水合物稳定层逆向开采设备包括降压采气模块、注热分解模块和二氧化碳固结模块，所述的降压采气模块包括生产井(I)、潜水栗(3)、排液采气管道(4)、气液固分离器(7)和气体分离器(8)，生产井(I)由海平面依次穿过海底沉积物层(18)和天然气水合物稳定层(19)，并伸入生产层(20)的上部，潜水栗(3)设置于生产井(I)内侧底部，排液采气管道(4)的下端与潜水栗(3)的出口连接，上端与气液固分离器(7)的入口连接，气液固分离器(7)的气体出口与气体分离器(8)的入口连接，气体分离器(8)的天然气出口与天然气储罐(9 )的入口连接，二氧化碳出口与二氧化碳储罐(1 )的入口连接，排液采气管道(4)的管路上还安装有节流阀(5)和调节阀A(6);所述的二氧化碳固结模块包括控制井(13)、注入管道(14)和高压栗(12)，控制井(13)由海平面依次穿过海底沉积物层(18)和天然气水合物稳定层(19)，并伸入生产层(20)的下部，注入管道(14)设置于控制井(13)内，且下端位于控制井(13)的底部，上端与高压栗(12)的出口连接，高压栗(12)的入口与二氧化碳储罐(10)的出口连接，高压栗(12)与二氧化碳储罐(10)之间的管路上设置有调节阀B(11);所述的注热分解模块包括加热装置(15)和热介质储罐(16)，加热装置(15)的入口与海水连通，出口与热介质储罐(16)的第一入口连通，热介质储罐(16)的出口与高压栗(12)的入口连通，热介质储罐(16)与高压栗(12)之间的管路上设置有调节阀C(17)。3.根据权利要求2所述的开采设备，其特征在于:所述的生产井(I)的底部设置有防沙装置(2)。4.根据权利要求2所述的开采设备，其特征在于:所述的气液固分离器(7)的液体出口与热介质储罐(16)的第二入口连通。
【专利摘要】本发明涉及了一种海底天然气水合物稳定层逆向开采方法，包括以下几个步骤：S1、降压采气：首先将生产井内的液体抽出，使井底压力降低，开采水合物稳定层底下游离气，同时分解水合物稳定层的下表面；S2、注热分解：向生产层上部注入热水或蒸汽，使天然气水合物稳定层由下至上分解，分解后由生产井采出；S3、二氧化碳固结：向生产层下部注入二氧化碳，使生产层底部由下至上逐步固结；S4、待固结完成后，重复步骤S1、S2和S3，循环开采，直至天然气水合物稳定层减薄到适宜厚度时，停止生产。本发明的优点在于：克服了海底天然气水合物在开采过程中天然气易泄漏、易污染海洋环境与易发生地质灾害的难题，提高了开采的安全性与环保性。
【IPC分类】E21B43/01
【公开号】CN105625998
【申请号】CN201610071790
【发明人】伍开松, 李孝艳, 庹琪, 霍祥洪, 严才秀
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月2日