本发明涉及天然气水合物开采领域，特别涉及一种利用地层水热度和盐度开采天然气水合物的方法及装置。
背景技术：
天然气水合物作为一种清洁高效的新能源，成为21世纪最受瞩目的能源之一。由于天然气水合物大量存在于海底或冻土区，其储存量巨大，且具有清洁高效的特点，使其开发前景非常好。因此，只要破坏其存在平衡条件，就可以使其分解成水和天然气，从而将其开采出来。
针对这一特点，目前的天然气开采方法主要有热激法、降压法、化学试剂法打破天然气水合物的稳压平衡使其分解以及利用CO2置换出CH4。现有开采技术还不能够进行商业开采，但是如果技术成熟，可以进行大规模的商业开采，那么天然气水合物必将成为21世纪代替石油煤炭的新的主要能源。
天然气水合物是在低温高压条件下，形成的一种具有笼状结构的似冰状结晶化合物。通俗的讲其实就是天然气被关在水分子形成的笼子里，温压条件改变就可以释放天然气。1方天然气水合物在标准状态下可以释放出164～180立方的甲烷气体和0.87立方水。
热激法主要是通过注入热水或蒸汽、原位燃烧法等对天然气水合物成进行加热，从而使地层温度超过其平衡温度，分解成水和天然气，进而采出天然气水合物。但这种方法由于传热效率不高而导致大量的热能浪费，从而大大增加了开采成本。
降压法主要是通过降低天然气水合物层压力促使其分解。常用的方法是通过抽取天然气水合物层下部的游离气层实现降低天然气水合物的压力，从而改变天然气水合物温压条件，破坏其平衡，使天然气水合物分解。但是这种方法要求天然气水合物层下部有游离气层，并且由于天然气水合物分解吸热释放出水会形成冰，阻止天然气水合物进一步分解。故其普适性不太好，具有较大的局限性。
化学试剂法是通过向天然气水合物层注入化学试剂(如盐水、甲醇、乙醇等)改变天然气水合物的相平衡条件，降低其稳定温度从而促使其分解，这种方法的成本太大，不适于工业开采。目前多结合以上三种方法来进行天然气水合物开采。
本发明主要是在热激法和化学试剂法(盐度)理念的基础上，利用天然气水合物层之下一定深度的地层水的盐度和热度进行天然气水合物开采。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有热激法和化学试剂法开采天然气水合物的不足，提出的一种利用地层热盐水开采天然气水合物的方法及装置，将地层热盐水采出并注入天然气水合物层，利用其热度和盐度快速、经济开采天然气水合物，并将采出、分离的生产废水回注入盐水层，以补充其盐水亏空、维持其地层压力，并有助于降低地面生产废水处理成本，减少环境污染。
本发明的技术方案：一种利用地层热盐水开采天然气水合物的方法和装置，其装置包括一口用于将地层水注入天然气水合物层的A井，由套管和隔热管组成，在套管和隔热管适当位置安装有两个注水封隔器，在隔热管适当位置安装配水器，并将A井井口封住，以将地层热盐水注入天然气水合物层；一口同采同注井B井，由套管和注水管组成，套管和注水管环空适当位置安装有封隔器，以开采天然气水合物并向地层盐水层注入生产废水。井口安装气液分离器和地面泵。
一种利用地层热盐水开采天然气水合物的方法和装置，其方法包括将地层热盐水注入天然气水合物层阶段、开采天然气水合物阶段和向盐水层回注生产废水阶段。其中开采天然气水合物阶段和向地层回注生产废水阶段是在同一口井中完成的。采用现有的石油、天然气开采钻井技术在天然气水合物开采区打一系列井，构成井网，以相邻两口井为一组，现以一组井对其方法进行说明。
所述将地层热盐水注入天然气水合物层阶段中，在热盐水层自身能量和回注废水的能量驱动下，地层热盐水通过事先在A、B井热盐水层射孔压裂形成的压裂缝或所钻水平井向A井井底渗流，由于A井环空安装有封隔器，热盐水将流入A井隔热抽水管，并通过配水器注入天然气水合物层，利用其盐度降低天然气水合物平衡温度，并利用其热度破坏天然气水合物平衡条件，从而使天然气水合物分解成水和天然气。
所述开采天然气水合物阶段，被地层热盐水分解的天然气水合物以气液混合物的形式在地层本身能量和注入地层热盐水的能量驱动下，通过事先在A、B井天然气水合物层射孔压裂形成的压裂缝或所钻水平井向同住同采井B井渗流，并从B井环空流向井口，进入到地面气液分离器，从而分离出天然气和废水，天然气经过进一步处理后进入输气管网，分离出的废水可回注入盐水层，从而循环利用。
所述向地层回注生产废水阶段，经气液分离器分离出来的生产废水，用地面泵向盐水层回注，由于封隔器封住B井环空，在泵压的作用下，废水通过事先在A、B井热盐水层射孔压裂形成的压裂缝或所钻水平井被注入盐水层，以补充其盐水亏空、维持其地层压力，并有助于降低地面生产废水处理成本，减少环境污染。
本发明由于采用上述方案，具有以下几个优点：(1)充分利用地层水的温度和盐度来开采天然气水合物，而不是注入蒸汽、热水或者化学试剂，大大减少了投资成本；(2)由于循环利用采出的生产废水，盐水层将具有充足的能量，并能够削减地面生产废水处理成本；(3)将生产废水回注入盐水层，既能够补充盐水层的亏空体积，又能够驱动地层热盐水进入天然气水合物层，始终保持该生产系统具有充足的循环能量；(4)本发明一系列操作均可采用现有的石油与天然气钻采技术完成，所需技术装备均已成熟。
附图说明
图1是本发明利用地层热盐水开采天然气水合物的一组井的结构示意图。
图中，隔热抽水管1、A井套管2、配水器3、封隔器4、地面泵5、注水管6、气液分离器7、B井套管8、天然气水合物层9、封隔器10、地层热盐水层11、人工井底12。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供的天然气水合物开采方法，包括以下步骤：(1)在天然气水合物开采区打一系列井构成井网；(2)通过在A、B两井盐水层和天然气水合物储层进行射孔压裂或者钻水平井；(3)将地层热盐水注入天然气水合物层；(4)开采天然气水合物；(5)向盐水层回注生产废水；
本发明的开采天然气水合物装置如图1所示，一种利用地层热盐水开采天然气水合物的装置，包括一口用于将地层水注入天然气水合物层的A井，由隔热抽水管1和套管2组成，在隔热抽水管1和套管2适当位置安装有两个注水封隔器4，在隔热抽水管1适当位置安装配水器3，并将A井井口封住；一口同采同注B井，由套管8和注水管6组成，套管8和注水管6环空适当位置安装有注水封隔器10，B井井口安装气液分离器7和地面泵5。
本发明在具体实施时，采用现有的石油、天然气钻采技术在天然气水合物开采区打一系列井构成井网，以其中相邻两口井为例详细说明实施过程。在A、B两井热盐水层11和天然气水合物储层9进行射孔压裂或者钻水平井，以沟通两井减少渗流阻力，并增大热盐水和天然气水合物的接触面积，提高能量利用率。热盐水在热盐水层11自身能量和回注废水能量的驱动下，通过事先在热盐水层射孔压裂形成的压裂缝或所钻水平井向A井井底渗流，由于封隔器封住A井环空，热盐水在压力作用下从A井井底沿隔热抽水管1流至配水器3，地层热盐水经过配水器3向天然气水合物层9注入，地层自身能量和回注废水能量可以保证热盐水具有足够能量注入天然气水合物层9，事先在天然气水合物层射孔压裂形成的压裂缝或所钻水平井可以保证热盐水在天然气水合物层中流动具有较小的流动阻力，并且保证热盐水与天然气水合物具有较大的接触面积。注入天然气水合物层9的热盐水，利用其盐度降低天然气水合物的平衡温度，利用其热度破坏天然气水合物的平衡条件，从而使天然气水合物分解成水和天然气，分解后的水和天然气在天然气水合物层9自身能量和注入热盐水能量驱动下以气液混合物的形式，通过事先在天然气水合物层射孔压裂形成的压裂缝或所钻水平井向B井环空渗流，并从B井环空中流向地面气液分离器7。地面气液分离器7分离得到天然气经进一步处理后进入输气管网，分离得到生产废水在地面泵5的作用下，以一定压力流入B井注水管，由于封隔器封住B井环空，生产废水通过事先在热盐水层射孔压裂形成的压裂缝或所钻水平井注入热盐水层11，以补充盐水层11的亏空体积、维持其地层压力，并有助于降低地面生产废水处理成本，减少环境污染。