深海海底浅层非成岩地层天然气水合物的绿色开采方法技术

本发明专利技术公开了一种天然气水合物的绿色开采方法，用于深海海底浅层非成岩地层的天然气水合物的开采，所述天然气水合物的绿色开采方法包括：在所述天然气水合物的储藏区域，以自然环境中的压力和温度，以固态形式采掘所述天然气水合物藏，将含所述天然气水合物的固体物质进行收集并粉碎为颗粒物，将海水与所述颗粒物通过引射混合形成气液固多相混合物流；将所述气液固多相混合物流，通过具有增压系统的密闭管道将所述气液固多相混合物流提升至海上；对通过密闭管道提升至海上的所述气液固多相混合物进行分离和处理，得到天然气。本发明专利技术实现了天然气水合物的安全、绿色开采，避免了多个方面的潜在危险。

【技术实现步骤摘要】
深海海底浅层非成岩地层天然气水合物的开采方法
本专利技术涉及非常规油气资源开发
，尤其涉及用于开采深海海底浅层非成岩地层中天然气水合物的绿色开采方法。
技术介绍
随着我国国民经济的持续高速发展，能源供需矛盾日益突出，2012年我国进口原油达到2.07亿吨，成为世界第二大原油进口国，对外依存度达到56.7％，逼近或超过国际公认的能源安全线。因此，在加大油气新区新领域的勘探开发力度的同时，寻找新型接替能源已经成为保障国家能源安全和国家安全的重要战略举措。页岩油气、煤层气和天然气水合物等非常规油气资源的勘探开发利用对于实现我国能源工业可持续发展无疑具有十分重要的意义。这在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》的重点领域中明确界定“天然气水合物技术是前沿
”。天然气水合物是甲烷等烃类气体或挥发性液体与水在高压低温条件下形成的白色结晶状“笼形化合物”(Clathrate)，其外表像冰，一点就燃，因此被称为“可燃冰”。天然气水合物的分子式为CH4·6H2O。高密度、高热值、分布广是天然气水合物的显著特点，通常一单位体积的天然气水合物分解可产生164-180单位体积的甲烷气体。天然气水合物主要分布在陆域永久冻土和深海海域，其中深海海域天然气水合物的储量约是陆地的100倍，总量达到7.6×1，018立方米，是已知传统化石燃料(煤、石油、天然气等)储量的2倍，因此被认为是21世纪最有潜力的接替能源。海域天然气水合物主要分布在聚合大陆边缘大陆坡、被动大陆边缘大陆坡、海山、内陆海及边缘海深水盆地和海底扩张盆地内、满足水合物生成温压条件的表层沉积物或沉积岩中，也可散布于洋底以颗粒状出现。目前发现的天然气水合物主要以四种形态存在：砂岩型水合物、砂岩裂隙型水合物、细粒裂隙型水合物、分散型水合物，其中砂岩型水合物可以采用降压、注热等方法进行开发，而细粒裂隙型水合物、分散型水合物总量大，占整体水合物资源的约80％，但由于具有埋深浅、胶结性差等特点，无法采用上述方法开采。深海海底浅层非成岩地层的天然气水合物具有储量大、弱胶结、稳定性差的特点，一旦所在区域的温度、压力条件发生变化，就可能导致深海海底非成岩地层的天然气水合物的大量分解、气化和自由释放，如采用现有技术的开采方法进行开采，存在以下三个方面的潜在的风险：1)深海海底浅层非成岩地层的弱胶结的天然气水合物无序分解，可能带来潜在的海底滑坡等地质灾害，同时，即使是胶结性较好的成岩地层的天然气水合物，由于天然气水合物藏没有明显的构造边界和严密的盖层，随着天然气水合物规模开发，地层结构将开始变得疏散，可能导致海底地层不稳定；2)深海海底浅层非成岩地层的天然气水合物主要分解为天然气和水，而大量天然气会造成温室气体效应，对大气环境造成损害；3)由于天然气水合物的分解，导致大量天然气无序释放，大量气体的自由膨胀上升对海面上的船只和空中飞行器均可能造成灾难。现有天然气水合物开采技术中，通常通过降压\注热\注剂等将深海具有一定储盖层的天然气水合物矿藏在地下转化为气体和水，对转化后得到的气体进行收集，再通过水下生产设施或浮式生产设施进行生产，这种方法只能适应于深水成岩天然气水合物的开发，目前开采效率还无法满足工业开发的门限，同时这种方法也无法实现深水浅层弱胶结天然气水合物的开发利用。综上所述，无论是胶结较好的深海海底浅层成岩地层的天然气水合物，还是胶结较差的深海海底浅层非成岩地层的天然气水合物，在现有技术中，上述三方面的问题在开发过程中均未得到有效解决。同时，在进行资源开发的同时必须对环境进行有效的保护，以及开采的安全性，也是资源开发领域一个重要的课题，因此，需要一种开采方法，实现对深海海底浅层(深度在300米以上的海域可称为深海)非成岩地层的天然气水合物开采。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的为提供一种用于开采深海海底浅层非成岩地层中的天然气水合物的绿色开采方法，以避免现有技术的开采方法中的上述三个方面的潜在风险。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种天然气水合物的绿色开采方法，用于深海海底浅层非成岩地层的天然气水合物的开采，所述天然气水合物的绿色开采方法包括：步骤S1：在所述天然气水合物的储藏区域，以自然环境中的压力和温度，以固态形式采掘所述天然气水合物藏，将含所述天然气水合物的固体物质进行收集并粉碎为颗粒物，将海水与所述颗粒物通过引射混合形成气液固多相混合物流；步骤S2：将所述气液固多相混合物流，通过具有增压系统的密闭管道将所述气液固多相混合物流提升至海上；步骤S3：对通过密闭管道提升至海上的所述气液固多相混合物进行分离和处理，得到天然气。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的天然气水合物的开采方法，利用深海海底浅层非成岩地层的天然气水合物在海底温度和压力下的稳定性，采用固态开采方法，由于整个采掘过程在海底水合物藏区域进行，未改变水合物的温度压力条件，因此水合物不会分解，从而实现了原位固态开发，避免上述三个方面的潜在危险。同时该方法利用了天然气水合物在传输过程中温度压力的自然变化，实现在密闭管道内的固液气混合物的可控有序分解。同时，就地利用海水，在密闭条件下进行海水引射，将采掘出的水合物粉碎研磨后形成气液固多相混合物流实现密闭输送；整个密闭管道的输送系统，相当于常规油气藏，从而保证生产安全，达到绿色可控开采的目的，避免上述三个方面的潜在危险，从根本上避免了各种环境变化等问题引起的天然气水合物分解带来的地质和环境灾害。附图说明图1为本专利技术实施例的天然气水合物的绿色开采方法的示意图。图2为本专利技术实施例的天然气水合物的绿色开采方法的天然气水合物走向示意图。图3为本专利技术实施例的天然气水合物的绿色开采方法的采掘设备的示意图。具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是，本专利技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。本专利技术实施例的用于开采深海浅层非成岩地层中的天然气水合物的绿色开采方法，其思路和原理是：将深海浅层弱胶结的天然气水合物藏当作一种海底矿藏资源，利用其在海底温度和压力下的稳定性，采用固态开采方法，即采用采掘设备以固态形式开发天然气水合物藏，将含天然气水合物的沉积物粉碎成细小颗粒后，再与海水混合、采用封闭管道输送至海上的海面支持系统(或称海上支持系统)，尔后将其在海上的支持系统进行后期处理和加工，如图1所示。其中，海面支持系统可以为海面支持平台或海面支持船。常规油气藏受圈闭构造的控制，可实现开采过程的有序控制。而本专利技术的天然气水合物的开采方法，是将深海浅层不可控的非成岩水合物藏，通过固态采掘和密闭流化举升系统，变为可控的天然气水合物资源，从而保证生产安全，达到绿色可控开采的目的。下面具体介绍本专利技术实施例的用于开采深海浅层非成岩地层中的天然气水合物的绿色开采方法。如图1和图2所示，本专利技术实施例的用于开采深海海底浅层非成岩地层中的天然气水合物的方法，包括在海床天然气水合物的储藏区域的固态采掘和破碎的步骤、由海床至海上的输送步骤和在海上的分离处理步骤这三个大步骤。以下逐一介绍：一、在海床的采掘和破碎的步骤本步骤是在天然气水合物的储藏区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气水合物的绿色开采方法，用于深海海底浅层非成岩地层的天然气水合物的开采，其特征在于，所述天然气水合物的绿色开采方法包括：步骤S1：在所述天然气水合物的储藏区域，以自然环境中的压力和温度，以固态形式采掘所述天然气水合物藏，将含所述天然气水合物的固体物质进行收集并粉碎为颗粒物，将海水与所述颗粒物通过引射混合形成气液固多相混合物流；步骤S2：将所述气液固多相混合物流，通过具有增压系统的密闭管道将所述气液固多相混合物流提升至海上；步骤S3：对通过密闭管道提升至海上的所述气液固多相混合物进行分离和处理，得到天然气。

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物的开采方法，用于深海海底浅层非成岩地层的天然气水合物的开采，其特征在于，所述天然气水合物的开采方法包括：步骤S1：在所述天然气水合物的储藏区域，以自然环境中的压力和温度，以固态形式采掘天然气水合物藏，将含所述天然气水合物的固体物质进行收集并粉碎为颗粒物，将海水与所述颗粒物通过引射混合形成气液固多相混合物流；其中，采掘固态形式的所述天然气水合物包括对所述固态形式的所述天然气水合物的两次破碎，第一次破碎是由采掘设备的外置破岩机械对所述天然气水合物进行破碎，采掘设备将经过第一次破碎的所述天然气水合物传送至所述采掘设备中内置的二次破岩机械进行第二次破碎；步骤S2：将所述气液固多相混合物流，通过具有增压系统的密闭管道将所述气液固多相混合物流提升至海上；步骤S3：对通过密闭管道提升至海上的所述气液固多相混合物流进行分离和处理，得到天然气。2.如权利要求1所述的天然气水合物的开采方法，其特征在于，采掘所述天然气水合物的采掘设备与供电系统采用湿式电连接。3.如权利要求2所述的天然气水合物的开采方法，其特征在于，步骤S2中，利用压力、温度监测设备监测所述密闭管道中的温度与压力。4.如权利要求3所述的天然气水合物的开采方法，其特征在于，在步骤S2中，通过控制所述密闭管道内的所述气液固多相混合物流在提升过程中所述管道内静液柱的压力变化，以及随水深变化温度升高，使所述气液固多相混合物流中的部分所述天然气水合物分解为水和天然气，随着天然气分解量增加实现在所述密闭管道内所述气液固多相混合物流的自气举。5.如权利要求4所述的天然气水合物的开采方法，其特征在于，进行所述第二次破碎形成小于等于100目的所述颗粒物。6.如权利要求5所述的天然气水合物的开采方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括将浅海的海水提升至海面，经过滤后输送至所述密闭管道与所述颗粒物混合，并通过所述海水引流所述密闭管道中的所述气液固多相混合物流的步骤。7.如权利要求1所述的天然气水合物的开采方法，其特征在于，在步骤S2中，在深海超深水海域，所述增压系统包括在海底设置的增压设备和在所述密闭管道中部距离水面300米水深设置的水中增压设备。8.如权利要求7所述的天然气水合物的开采方法，其特征在于，所述水中增压设备为增压撬。9.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：周守为，李清平，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，
类型：发明
国别省市：