可燃冰开采方法技术

本发明专利技术适用于可燃冰开采技术领域，提供了一种可燃冰开采方法，包括：区块划分，勘探地质条件并界定开采范围，且将开采范围划分成多个作业区，其中，各所述作业区能够确保在开采过程中不发生坍塌；管道敷设，在所述作业区内敷设采气管道、输气管道、采气支管和输气总管，所述采气支管和所述输气支管间隔设置；开采作业，通过降压和/或增温的方式使可燃冰分解，并将分解后的甲烷气输送至储存装置；修复作业，输气装置向所述作业区高压注入二氧化碳，二氧化碳在所述作业区扩散并生成二氧化碳水合物；循环作业，顺次完成各所述作业区的开采作业和修复作业。本发明专利技术提供的可燃冰开采方法，提高可燃冰开采效率同时实现高效固碳修复地质层。

Mining method of combustible ice

【技术实现步骤摘要】
可燃冰开采方法
本专利技术属于可燃冰开采
，尤其涉及可燃冰开采方法。
技术介绍
天然气水合物(NGH)又称可燃冰，我国可燃冰主要存在于南海海底沉积物中，目前，可燃冰开采只有降压法得到了一定程度的工业验证。可燃冰在开采中分子结构发生变化，从固体变为气体，使得海底的沉积物力学性质改变，致使其底层因重量负荷过重而出现薄弱区域，进而引发大规模的水合物滑坡，最终会带动岩石层流动或崩塌，继而引发地质灾害，如可能会导致海平面升降，或是引发海啸，因此安全问题是水合物实现商业化开采需要面对的重要问题之一。二氧化碳置换开采NGH是一种新型开采NGH方法，采用注入二氧化碳到NGH沉积层中置换开采出天然气，同时将温室气体二氧化碳形成水合物永久储存于海底，在开采出天然气的同时可达到固碳和降低水合物储层地质破坏程度的目的。目前该方法已在热力学与动力学上均被证明是可行的，但二氧化碳置换开采二氧化碳-CH4置换速率缓慢，且在沉积层中的渗透性较差导致其开采效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了另一种可燃冰开采方法，其旨在提高可燃冰开采效率慢的问题。本专利技术是这样实现的：一种可燃冰开采方法，包括：区块划分，勘探地质条件并根据地质条件界定开采范围，且将开采范围划分成多个作业区，其中，各所述作业区的空间大小及空间形状能够确保在分别对各所述作业区进行可燃冰开采过程中不发生坍塌；管道敷设，在所述作业区内敷设采管道系统，所述管道系统包括气管道和输气管道，所述采气管道包括水平放置且在其外表面开设有内外贯通的采气孔的采气支管和垂向放置且与所述采气支管连通的采气总管，所述输气管道包括水平放置且在其外表面开设有内外贯通的输气孔的输气支管和垂直设置且其与所述输气支管连通的输气总管，所述采气支管和所述输气支管间隔设置；开采作业，通过降压和/或增温的方式使可燃冰分解，通过所述采气支管和所述采气总管收集分解后的甲烷气并将其输送至储存装置；修复作业，在所述开采作业完成后开启输气装置，所述输气装置通过所述输气总管和所述输气支管向所述作业区注入修复物料，所述修复物料为二氧化碳，且能够在所述作业区扩散并生成二氧化碳水合物；循环作业，任一所述作业区可燃冰开采和修复作业结束后，进行下一个所述作业区的开采作业和修复作业。进一步的，所述采气支管和所述输气支管的数量比例为[1:1-2:1]，所述输气支管在其上方和下方对应设置有一个所述采气支管。进一步的，在所述管道敷设步骤中，在各所述作业区向下开设竖井和与各所述竖井相通的多个水平井，所述输气总管和所述采气总管均布置在所述竖井内，所述采气支管和所述输气支管分别布置在相邻两个所述水平井内。进一步的，所述作业区包括多个子区块；各所述子区块分别对应设置有至少一条所述输气管道和至少一条所述采气管道。进一步的，在所述修复作业步骤中，且在所述开采作业后开启输气装置之前，还包括：使开凿机器人通过所述输气管道进入所述采气作业后的所述作业区，并让所述开凿机器人按照指定路径在开采岩层开凿三维网状扩散通道。进一步的，所述采气支管在所述采气孔处设有防止沙砾进入所述采气孔的防沙装置。进一步的，所述修复物料为气态二氧化碳、液态二氧化碳或乳液态二氧化碳。进一步的，所述修复物料为混有二氧化碳水合物强化生成化学剂的二氧化碳。进一步的，所述管道系统还包括与所述采气管道连接并用于控制所述采气管道流量的采气流量控制装置。进一步的，所述管道系统还包括与所述输气管道连接并用于控制所述输气管道流量的输气流量控制装置。本专利技术提供的可燃冰开采方法，通过区域划分确保安全开采，避免大范围开采引发地质坍塌等情况的发生，通过可燃冰分解开采和二氧化碳注入固化修复两阶段作业分开进行的方式提高可燃冰开采效率同时实现高效固碳修复地质层，通过采气支管和输气支管间隔设置进一步提高修复效果和修复效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中可燃冰开采方法步骤图；图2是本专利技术实施例中管道敷设示意图；图3是图2中A区域放大示意图。附图标号说明：具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。还需要说明的是，本专利技术实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。请参照图1至图3，本专利技术提供一种可燃冰开采方法，包括以下步骤：区块划分、管道敷设、开采作业和修复作业。区块划分：勘探地质条件并根据地质条件界定开采范围，且将开采范围划分成多个作业区，其中，各作业区的空间大小及空间形状能够确保在分别对各作业区进行可燃冰开采过程中不发生坍塌。作业区的划分综合考虑可燃冰储藏量、储藏面积、开发岩层构成、压力分布等因素。管道敷设，在作业区内敷设管道系统，管道系统包括采气管道10和输气管道20，采气管道10包括水平放置且在其外表面开设有内外贯通的采气孔111的采气支管11和垂向放置且与采气支管11连通的采气总管12，输气管道20包括水平放置且在其外表面开设有内外贯通的输气孔211的输气支管21和垂直设置且其与输气支管21连通的输气总管22，采气支管11和输气支管21间隔设置。开采作业，通过降压和/或增温的方式使可燃冰分解，通过采气支管11和采气总管12收集分解后的甲烷气并将其输送至储存装置。可燃冰是由天然气中小分子气体(如甲烷、乙烷等)在一定的温度、压力条件下和水作用生成的笼形结构的冰状晶体，水合物表达式为M·nH2O(其中M是气体分子，以CH4为主，n为水分子数)，理论上n取5.6～5.75，但是实际n值一般为6.3～6.6。深海开采的可燃冰一般指甲烷水合物，甲烷水合物中含有46个水分子，它是由6个大空隙和2个小空隙形成的立方晶体结构，分子式为8CH4·46H2O，通俗的讲，就是这46个水分子凑在一起，其中有8个空隙，而8个甲烷分子就分布在这8个空隙中，它们是以固态存在的。在开采过程中，甲烷分子就从空隙中脱离出来，变成甲烷气体。理论上，1m3水合物(固态)经过开采释放出来的甲烷(气态)有164m3。开采作业中，可通过降压或增温或者两者结合的方式促使可燃冰进行分解，形成气态的甲烷气和水，并由采气管道10将甲烷气(附带一些水蒸气等)抽出海底，到达地面甲烷气储存装置(或海洋平台)。本实施例中，以降压的方式破坏可燃冰的稳态，使之分解。修复作业：在开采作业后开启输气装置，输气装置通过输气总管22和输气支管21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可燃冰开采方法，其特征在于，包括：/n区块划分，勘探地质条件并根据地质条件界定开采范围，且将开采范围划分成多个作业区，其中，各所述作业区的空间大小及空间形状能够确保在分别对各所述作业区进行可燃冰开采过程中不发生坍塌；/n管道敷设，在所述作业区内敷设采管道系统，所述管道系统包括采气管道和输气管道，所述采气管道包括水平放置且在其外表面开设有内外贯通的采气孔的采气支管和垂向放置且与所述采气支管连通的采气总管，所述输气管道包括水平放置且在其外表面开设有内外贯通的输气孔的输气支管和垂直设置且其与所述输气支管连通的输气总管，所述采气支管和所述输气支管间隔设置；/n开采作业，通过降压和/或增温的方式使可燃冰分解，通过所述采气支管和所述采气总管收集分解后的甲烷气并将其输送至储存装置；/n修复作业，在所述开采作业完成后开启输气装置，所述输气装置通过所述输气总管和所述输气支管向所述作业区注入修复物料，所述修复物料为二氧化碳，且能够在所述作业区扩散并生成二氧化碳水合物；/n循环作业，任一所述作业区可燃冰开采和修复作业结束后，进行下一个所述作业区的开采作业和修复作业。/n

【技术特征摘要】
1.一种可燃冰开采方法，其特征在于，包括：
区块划分，勘探地质条件并根据地质条件界定开采范围，且将开采范围划分成多个作业区，其中，各所述作业区的空间大小及空间形状能够确保在分别对各所述作业区进行可燃冰开采过程中不发生坍塌；
管道敷设，在所述作业区内敷设采管道系统，所述管道系统包括采气管道和输气管道，所述采气管道包括水平放置且在其外表面开设有内外贯通的采气孔的采气支管和垂向放置且与所述采气支管连通的采气总管，所述输气管道包括水平放置且在其外表面开设有内外贯通的输气孔的输气支管和垂直设置且其与所述输气支管连通的输气总管，所述采气支管和所述输气支管间隔设置；
开采作业，通过降压和/或增温的方式使可燃冰分解，通过所述采气支管和所述采气总管收集分解后的甲烷气并将其输送至储存装置；
修复作业，在所述开采作业完成后开启输气装置，所述输气装置通过所述输气总管和所述输气支管向所述作业区注入修复物料，所述修复物料为二氧化碳，且能够在所述作业区扩散并生成二氧化碳水合物；
循环作业，任一所述作业区可燃冰开采和修复作业结束后，进行下一个所述作业区的开采作业和修复作业。


2.如权利要求1所述的可燃冰开采方法，其特征在于，所述采气支管和所述输气支管的数量比例为[1:1,2:1]，所述输气支管在其上方和下方对应设置有一个所述采气支管。


3.如权利要求2所述的可燃冰开采方法，其特征在于，在所述管道敷设步骤中，在各所述作业区向下开设竖井和与各所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道毅，
申请(专利权)人：深圳市弘毅海洋智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44