开采天然气水合物的方法技术

本发明专利技术涉及天然气水合物开采领域，公开了一种开采天然气水合物的方法，所述方法包括：(1)由至少一个注入井将第一流体通入天然气水合物储层，得到溶解有天然气的第二流体；(2)由至少一个采出井将第二流体引至地面或海面进行气液分离，得到天然气；(3)将第三流体由至少一个注入井引入天然气水合物储层，以置换储层中残余的第一流体和/或第二流体，其中，所述第一流体为含碳原子数为4‑30、动力粘度为1‑100mPa·s的油类，或者该油类与水的混合物。本发明专利技术所述方法简便有效地开采天然气水合物的方法，同时该方法不会不利地造成地层垮塌等地质灾难问题，也不会破坏海洋、储层的生态环境。

【技术实现步骤摘要】
开采天然气水合物的方法
本专利技术涉及天然气水合物开采领域，具体涉及开采天然气水合物的方法。
技术介绍
天然气水合物即可燃冰，分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”、“固体瓦斯”或者“气冰”，其实是一个固态块状物。天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。世界上可燃冰的总含碳量约为其它化石能源总含碳量的两倍，其储量巨大，据有很大的开采潜力。可燃冰的燃烧过程仅产生水和二氧化碳，是一种理想的清洁能源，而其储量的90％都位于海洋，在开发方面仍存在许多技术难题。目前天然气水合物的开采方式包括降压开采法、注热开采法、二氧化碳置换法以及复合开采法。降压开采法是目前最经济的水合物开采法，拥有成本低、产气速率高等优点，但是降压开采法存在分解半径小，波及范围小，产气可持续性较差，出砂严重、天然气水合物分解后地层支撑能力变弱易造成地层垮塌等地质灾难等问题。注热开采法通过不断将高温流体注入低温地层破坏天然气水合物相平衡从而使其分解。该方法要将地层的整体温度提高因而需要相当大的热量，成本较高，同时还涉及到地层、海洋环境的污染问题。二氧化碳置换法涉及气气分离，目前还相当不成熟，美国阿拉斯加冻土带水合物试采曾采用这一方法进行试采，最终因产量太小、产气周期长、气气分离困难而放弃试采。这三种方法在海洋天然气水合物的开采中都面临不同的瓶颈和挑战，难以实现海洋水合物的工业化开采。因此，亟需一种简便有效地开采天然气水合物的方法，同时该方法不会不利地造成地层垮塌等地质灾难问题，也不会破坏海洋、储层的生态环境。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的产率低、出砂严重、成本较高、污染环境等问题，提供开采天然气水合物的方法。本专利技术发现天然气水合物储层所处的高压低温的条件能大大提高甲烷气体在油相中的溶解度。而使用油类或油类与水的混合物，更特别地使用油水乳液、工业废弃油类、生活废弃油类、废弃矿物油和废弃植物油等，可以通过化学势差溶解水合物笼型结构中的甲烷分子，同时溶解地层中的自由气，携带甲烷气体运送至海面或地面，经气液分离获得天然气。基于此，本专利技术第一方面提供了一种开采天然气水合物的方法，所述方法包括：(1)由至少一个注入井将第一流体通入天然气水合物储层，得到溶解有天然气的第二流体；(2)由至少一个采出井将第二流体引至地面或海面进行气液分离，得到天然气；(3)将第三流体由至少一个注入井引入天然气水合物储层，以置换储层中残余的第一流体和/或第二流体，其中，所述第一流体为含碳原子数为4-30、动力粘度为1-100mPa·s的油类，或者该油类与水的混合物。本专利技术所述方法具有如下优势：(1)所波及的储层范围广，储层波及率高。在物性良好的水合物储层中，通过合适的井网布置、井身结构设计以及合理调剖，储层波及率可以达到80％以上；(2)可以有效保持地层压力，不破坏岩石骨架的承压能力，有效预防了水合物开采造成的地层垮塌、海底塌陷、滑坡等地质灾难；(3)对环境友好，对地层以及海洋环境没有污染。使用废弃油类或油水乳液注采时，气液分离后可以将液相处理后循环注入地层继续开采，残余的第一流体和/或第二流体也可以通过第三流体置换从而避免对储层的污染。(4)甲烷在第二流体中的溶解度的变化(由储层压力与采出井中的压力变化所引起的)所导致的自气举效应能够降低提升泵的能量损耗；(5)可以与其他开采方式有机结合，弥补其他方式波及率低的问题；(6)有效减少出砂；(7)经济效益高；(8)同时本专利技术所述方法通过在开采前进行压裂造缝改造，增强了储层渗流能力，降低了注入井和采出井之间的压差，防止采出井井底压力过低造成近井地带天然气水合物的分解；使用支撑剂填充裂缝可有效防砂；有利于在近井地带天然气水合物含量过高的情况下第二流体的采出；降低了开采成本；(9)由于甲烷气体在油相中的溶解度约为水相中的10-20倍，使用本申请所述第一流体可以缩短投产时间、增强自气举效应，降低成本；在多孔介质中由于岩石的亲水性，油相驱替水相为非自发过程，添加表面活性剂可以大幅降低毛管力，增强驱替效果，降低注入井和采出井之间的压差，进一步降低成本；(10)在开采完成后，使用第三流体顶替出顶替储层中残余的第一流体和/或第二流体，既能实现废液回收再利用，保持良好的海洋生态环境，同时第三流体中的无机盐也能通过化学结垢作用进一步固结地层。附图说明图1是本专利技术所述开采天然气水合物方法的一种实施方式的示意图。图2是产气量随时间的变化图。图3是第二流体中气液比随时间的变化图。附图标记说明1注入井2采出井3第一流体4第二流体具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种开采天然气水合物的方法，所述方法包括：(1)由至少一个注入井将第一流体通入天然气水合物储层，得到溶解有天然气的第二流体；(2)由至少一个采出井将第二流体引至地面或海面进行气液分离，得到天然气；(3)将第三流体由至少一个注入井引入天然气水合物储层，以顶替储层中残余的第一流体和/或第二流体，其中，所述第一流体为含碳原子数为4-30、动力粘度为1-100mPa·s的油类，或者该油类与水的混合物。在本专利技术所述的方法中，所述油类可以为废弃油类，例如包括但不限于工业废弃油、生活废弃油、废弃矿物油、废弃植物油，优选地所述废弃油类为废弃矿物油。在本专利技术中，动力粘度为通过常压、2℃下，使用旋转粘度计测得的粘度。在本专利技术所述的方法的另一种实施方式中，所述第一流体为废弃油类与水的混合物，例如所述第一流体为工业废弃油、生活废弃油、废弃矿物油、和废弃植物油中的一种或多种与水的混合物。第一流体为油与水的混合物时，油与水的体积的比可以为(1-20)：1，优选为(1-10)：1。在本专利技术所述的方法的一种优选的实施方式中，所述第一流体为为含碳原子数为4-12、动力粘度为1-20mPa·s的油类，或者该油类与水的混合物。在本专利技术所述的方法中，所述第一流体还含有第一添加剂，所述第一添加剂包括但不限于无机盐、醇、表面活性剂。所述无机盐例如为氯化钙、氯化镁等；所述醇例如为甲醇、乙二醇等；所述表面活性剂为非离子表面活性和/或离子型表面活性剂，例如包括但不限于山梨醇酐硬脂酸酯(司班)、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(吐温)、羧酸的皂类或二价金属盐、磺酸的皂盐、有机酸酯、胺盐类等，优选地所述表面活性剂为非离子表面活性剂，如山梨醇酐硬脂酸酯和/或聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。优选地，在第一流体中，所述表面活性剂的含量为1-5g/100mL，优选为1.5-2.5g/100mL。在此，单位“g/100mL”表示100mL第一流体中所含表面活性剂的质量。在本专利技术所述方法的一种优选的实施方式中，为了能够溶解天然气水合物，同时减少表面活性剂的使用以减少对天然气水合物储层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开采天然气水合物的方法，所述方法包括：(1)由至少一个注入井将第一流体通入天然气水合物储层，得到溶解有天然气的第二流体；(2)由至少一个采出井将第二流体引至地面或海面进行气液分离，得到天然气；(3)将第三流体由至少一个注入井引入天然气水合物储层，以置换储层中残余的第一流体和/或第二流体，其中，所述第一流体为含碳原子数为4‑30、动力粘度为1‑100mPa·s的油类，或者该油类与水的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种开采天然气水合物的方法，所述方法包括：(1)由至少一个注入井将第一流体通入天然气水合物储层，得到溶解有天然气的第二流体；(2)由至少一个采出井将第二流体引至地面或海面进行气液分离，得到天然气；(3)将第三流体由至少一个注入井引入天然气水合物储层，以置换储层中残余的第一流体和/或第二流体，其中，所述第一流体为含碳原子数为4-30、动力粘度为1-100mPa·s的油类，或者该油类与水的混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一流体为含碳原子数为4-12、动力粘度为1-20mPa·s的油类，或者该油类与水的混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一流体还含有第一添加剂，所述第一添加剂包括无机盐、醇和表面活性剂；优选地，所述表面活性基为非离子型表面活性剂。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述第一流体中，表面活性剂的含...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立涛，周万田，张宁涛，孙宝江，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37