一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的装置及方法与流程

本发明属于天然气水合物开采技术领域，涉及一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的装置及方法。

背景技术：

天然气水合物又称可燃冰，是一种由烃类物质与水在低温高压条件下形成的具有笼状晶体结构的物质，燃烧后只产生co2与水，对环境无污染，同时天然气水合物中烃的含量很高，其中甲烷约占80％～99.9％，热值高，是一种十分优质的能源，可用于替代日益紧缺的传统化石能源如煤炭，石油，天然气。开采天然气水合物常用的方法是热激法，降压法，化学试剂法。然而这三种方法的经济性不好，开采费用高。

传统的天然气气藏开采完成后会进行封井，然后寻找下一个气藏继续开采，然而部分高温高压气藏在开采出天然气后，储层内部岩石温度很高，同时储层内部岩石已经被压裂，孔隙度和渗透率都很高，可看作一个良好的地热资源储层，除此以外，开采天然气的设备稍作改动即可用于开采地热能，极大地减少了经济成本，因此可以用废弃的高温高压气藏作为热源开采天然气水合物，结构简单，操作方便，成本低，经济性好。

技术实现要素：

本发明提供了一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的方法，降低了传统方法开采天然气水合物的成本，同时，实现了对废弃的高温高压气藏的二次利用。

本发明的技术方案：

一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的装置，包括高压泵1、污水回流管道2、气液分离装置3、天然气采出管道4、天然气储气罐5、开采井6、第一水平段7、第一射孔8、桥塞9、第二射孔10、第二水平段11和注入井17；

所述的注入井17入口端连接高压泵1，出口端位于废弃气藏所在岩层12；

所述的开采井6为双分支水平井，竖直段的出口端连接气液分离装置3，第一水平段7和第二水平段11均与竖直段相连通，分别位于天然气水合物储层15和废弃气藏所在岩层12；位于天然气水合物储层15的竖直段设有桥塞9和第二射孔10，桥塞9和第二射孔10均位于第一水平段7下方，桥塞9位于第二射孔10上方；第一水平段7上均布有多个第一射孔8；

所述的高压泵1、污水回流管道2、气液分离装置3、天然气采出管道4和天然气储气罐5依次相连。

一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的方法，步骤如下：

1)选取海底蕴藏天然气水合物同时不远处存在废弃高温高压气藏的海域作为目标海域，其中废弃气藏岩石温度>150℃；将原有的天然气开采井作为注入井17；在天然气水合物储层15打一口双分支水平井作为开采井6，一个水平分支位于天然气水合物储层15，另一个水平分支连接到废弃气藏13；在开采井6靠近天然气水合物储层15底部的竖直段设有第二射孔10，并在第二射孔10顶端3～5m处用桥塞9堵住开采井6；天然气水合物储层15的第一水平段7位于天然气水合物储层15顶部以下3～5m处，并对第一水平段7进行射孔，形成第一射孔8；

2)用高压泵1将海水从注入井17注入废弃气藏13，加热后海水在废弃气藏13与天然气水合物储层15的压力差作用下经开采井6的第二水平段11和第二射孔10到达天然气水合物储层15，天然气水合物受热分解；分解产物经双分支水平井的第一水平段7和竖直段回收至海面，经过气液分离装置3后得到较纯的天然气，污水回注入开采井6进行循环利用。

本发明的有益效果：本发明的利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的方法是利用已废弃的高温高压的气藏作为热源开采天然气水合物，实现了废弃气藏的二次利用，降低了热激法开采天然气水合物的能耗，同时可利用废弃气藏开采天然气的开采井作为海水注入井，降低了设备成本和加工难度。

附图说明

图1是一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的方法的结构示意图。

图中：1高压泵；2污水回流管道；3气液分离装置；4天然气采出管道；5；天然气储气罐；6开采井；7第一水平段；8第一射孔；9桥塞；10第二射孔；11第二水平段；12废弃气藏所在岩层；13废弃气藏；14废弃气藏所在岩层与天然气水合物储层之间的岩层；15天然气水合物储层；16海水层；17注入井。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例

(1)储层选取：根据所勘探的地址资料以及现有设备状况，选取海底蕴藏天然气水合物同时不远处存在废弃高温高压气藏的海域作为目标海域，其中废弃气藏岩石温度>150℃；利用废弃气藏13原有的天然气开采井为注入井17，在井口处连接高压泵1，高压泵1连接污水回流管道2；在天然气水合物储层15上方选取合适方位打一口双分支水平井作为开采井6，其中第一水平段7位于天然气水合物层15，并对第一水平段7进行射孔，形成第一射孔8，第二水平段11位于废弃气藏所在岩层12，延伸至废弃气藏13；在开采井6靠近天然气水合物层15底部的竖直段进行射孔，形成第二射孔10，在第二射孔10上方3～5m处安装桥塞9，封堵开采井6；开采井6井口连接气液分离装置3，气液分离装置3连接污水回流管道2和天然气采出管道4，天然气采出管道4连接天然气储气罐5；

(2)利用高压泵1将冷的海水从注入井17注入废弃气藏13，冷的海水与废弃气藏岩层13换热，温度升高；被加热后的海水从废弃气藏通过第二水平段11经第二射孔10流入天然气水合物储层15，天然气水合物与热流体进行换热，破坏了天然气水合物的相平衡条件，使天然气水合物受热分解，生成天然气和水；天然气水合物分解产生的天然气和水经过第一射孔8，由开采井6的第一水平段7回收至海平面上的气液分离装置3；回收至海平面上的混合物经气液分离装置3，得到的天然气经过天然气采出管道4储存在天然气储气罐5中，作为能源供给世界各地，污水经过污水回流管道2重新注入废弃气藏13，进行循环利用。

技术特征：

技术总结
本发明属于天然气水合物开采技术领域，提供了一种利用废弃高温高压气藏开采天然气水合物的装置及方法，包括两口井，一口注入井，为水平井，一口开采井，为双分支水平井，一个分支位于天然气水合物层，另一分支位于废弃气藏，在水合物层对开采井垂直段进行射孔。主要操作流程：(1)利用泵将海水注入废弃气藏，加热后通过开采井分支流入水合物层，使天然气水合物受热分解，所产生的天然气经开采井开采出来，再经过气液分离装置，得到较纯净的天然气。本发明的优势是，利用高温废弃气藏开采天然气水合物，降低了能源消耗，同时可利用原有井进行开采，降低了成本。

技术研发人员：宋永臣;刘慧全;杨明军;杨磊;李洋辉
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2019.03.06
技术公布日：2019.06.14