一種地下分解開採天然氣體水合物的新型井網布置方法
2023-05-10 05:12:46
專利名稱：一種地下分解開採天然氣體水合物的新型井網布置方法
技術領域：
本發明涉及天然氣體水合物開採技術，尤其是地下分解開採天然氣體水合物所使用的井網布置方法。
技術背景天然氣體水合物主要蘊藏在海洋中，是天然氣在低溫高壓條件下與水相互作用形成的白色固態結晶物質。由於天然氣水合物的自身特性，其開採方法與常規能源(如煤炭、石油、天然氣等)的開發不同。比如，煤炭在礦井下是固體，由於其儲藏深度小，所以，可以直接採用固態開採，也就是說，開採後仍是固體；石油儲藏深度大，但由於石油在地下是流體，因此可以以液態形式開採，開採後仍是流體。與煤炭、石油不同，天然氣水合物雖然在海洋底部以固體形態埋藏，但開採技術與現有的煤炭和石油的均不同。綜合各國科學家提出的天然氣水合物開發技術，大體上可分為兩類氣態開採和固態開採。
氣態開採是參考石油開採的工藝過程，首先在地層中形成井筒，然後考慮如何人為地打破天然氣水合物穩定存在的溫度和壓力條件，將蘊藏在沉積物中的水合物進行分解，最後再將天然氣採至地面。主要包括(1)加熱法，是將蒸汽、熱水、熱鹽水或其它熱流體從地面泵入天然氣水合物儲層，促使溫度上升達到水合物的分解；(2)降壓法，是通過降低壓力而引起天然氣水合物穩定的相平衡曲線的移動，從而達到促使天然氣水合物分解的目的；(3)化學劑法，將鹽水、甲醇、乙醇等化學劑從井孔泵入地層後，可以改變水合物形成的相平衡條件，降低水合物穩定溫度，引起天然氣水合物的分解。
對於地下分解開採，無論採用注熱法、還是注化學劑法，都需要從注入分解介質，比如熱水、蒸汽、或者化學藥劑，而以前的方法是在同一根套管內實現注入和採氣，而且注入管與採氣管在同一平面上，這樣，採集的面積就十分狹小，注入的熱量或化學劑的擴散區域相對較小，開採的經濟性很差。
發明內容本發明的目的是提供一種新型的井網布置方法，可用於天然氣體水合物的地下開採，大大提高開採效率。
為達到以上目的，本發明採取了以下的技術方案本發明提供的新型井網布置方法，包括主管道、注入管網、採氣管網。主管道採用同軸式套管結構，主管道的內外管都要進行保溫處理，內管連通注入管網，從內管流動注入物質；外套管連通採氣管網，從外套層向上輸送天然氣。在天然氣體水合物層內，為了擴大注入面積和採氣面積，採氣管網和注入管網均採用多根採氣管或注入管構成，呈放射狀布置；採氣管布置於注入管上部，用於收集分解的氣體，由於水合物分解後，氣體在浮力的影響下逐漸上升，這樣就有利於氣體的收集。在採氣管上開一系列朝下的圓孔，收集上升的氣體；在注入管上開一系列朝上的圓孔，有利注入物質向上擴散。採氣管和注入管總是成對布置，根據天然氣水合物層的厚度，可以布置一對，也可以布置多對。
本發明方法由於採用了同軸式套管結構，並且將注入管和採氣管分層對應布置，因此大幅提高了注入的熱量或化學劑的擴散區域，並擴大了採氣的面積和效率，大大提高了開採的經濟性。
圖1是本發明注入管網布置及採集管網布置示意2是圖1的A-A向示意圖。
圖3是圖1的B-B向示意圖。
附圖標記說明1、主管道內管，2、主管道外套層，3、採氣管，4、注入管具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明內容做進一步詳細說明採用圖1所示的裝置，採用注熱法開採天然氣，注入管網和採氣管網分別包括8根注入管或採氣管，採用放射狀成對布置(如圖2、圖3)，採氣管布置於注入管上部。主管道內管1和主管道外套層2均進行50mm的保溫處理。熱水從主管道內管1輸入，從注入管網的注入管4流出，加熱天然氣體水合物使分解，分解後的天然氣向上遷移進入採氣管向下的開口，再從主管道外套層2輸送到平臺上面。
權利要求
1.一種地下分解開採天然氣體水合物的井網布置方法，包括主管道、注入管網、採氣管網，其特徵在於主管道採用同軸式套管結構，內管連通注入管網，從內管流動注入物質，外套管連通採氣管網，從外套層向上輸送天然氣；在天然氣水合物層內，採氣管網和注入管網均採用多根採氣管或注入管構成，呈放射狀布置，採氣管網布置於注入管網上部。
2.如權利要求1所述的地下分解開採天然氣體水合物的井網布置方法，其特徵在於所述主管道的內外管都要進行保溫處理。
3.如權利要求1所述的井網布置方法，其特徵在於所述採氣管和注入管總是成對布置，根據天然氣水合物層的厚度而確定，但至少布置一對。
4.如權利要求1或3所述的井網布置方法，其特徵在於在採氣管上開一系列朝下的圓孔，收集上升的氣體。
5.如權利要求1或3所述的井網布置方法，其特徵在於在注入管上開一系列朝上的圓孔，有利注入物質向上擴散。
6.如權利要求1或3所述的井網布置方法，其特徵在於所述注入管和採氣管為對稱布置。
7.如權利要求1或3所述的井網布置方法，其特徵在於所述注入管和採氣管為不對稱布置。
全文摘要
本發明提供了一種地下分解開採天然氣體水合物的井網布置方法。包括主管道、注入管網、採氣管網，主管道採用同軸式套管結構，主管道的內外管都要進行保溫處理，從內管流動注入物質，從外套層向上輸送天然氣。在天然氣水合物層內，採氣管和注入管均採用多根管道，呈放射狀布置；採氣管布置於注入管上部，在採氣管上開一系列朝下的圓孔，收集上升的氣體；在注入管上開一系列朝上的圓孔。採氣管和注入管總是成對布置，根據天然氣水合物層的厚度，可以布置一對，也可以布置多對。本發明方法大幅提高了注入的熱量或化學劑的擴散區域，並擴大了採氣的面積和效率，大大提高了開採的經濟性。
文檔編號E21B43/34GK1776192SQ20051010081
公開日2006年5月24日 申請日期2005年10月31日 優先權日2005年10月31日
發明者馮自平, 黃衝, 肖睿, 何世輝, 唐良廣 申請人:中國科學院廣州能源研究所