連續(xù)注入熱海水開采海底天然氣水合物的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣水合物開采領域，尤其涉及一種連續(xù)注入熱海水開采海底天然氣水合物的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求不斷增長，因此急需開發(fā)新能源以滿足我國經(jīng)濟高速發(fā)展的需要。天然氣水合物是在一定的條件下由水和天然氣在高壓和低溫條件下混合時組成的類冰的、非化學計量的、籠形結晶化合物。地球上的天然氣水合物蘊藏量十分豐富，大約27%的陸地(大部分分布在永凍層)和90%的海域都有天然氣水合物。在標準狀況下，I單位體積的水合物分解最多可產(chǎn)生164單位體積的甲烷氣體，其能量密度是煤的10倍，具有使用方便、燃燒熱值高、清潔無污染等特點，因而是一種很有前景的清潔能源。
[0003]2007年5月我國在南海北部的神狐海域正式采集到天然氣水合物的實物樣品，證實了中國南海北部蘊藏豐富的天然氣水合物資源。初步預測，我國南海地區(qū)天然氣水合物遠景資源量可達上百億噸油當量，約相當于我國目前陸上石油、天然氣資源量總數(shù)的二分之一，為我國未來可替代能源提供了有力的資源保障。如何開采我國南海地區(qū)的水合物資源成為一個關鍵的問題。
[0004]開采水合物的方法有減壓法、加熱法和注化學劑法。天然氣水合物的分解過程是一個吸熱過程，分解熱大約是104J/mol。如果要進行大量的水合物藏的開采，則需要外來的巨大的熱能，從而極大地折減了開采的經(jīng)濟效益，甚至得不償失。尤其是水合物在連續(xù)開采中由于發(fā)生相變，降壓或加熱過程中，水合物分解需要大量的潛熱，溫度不斷下降，從而使分解中止、生產(chǎn)中斷。因此，一種經(jīng)濟、高效、可行的水合物開采方法和裝置是迫切需要的。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種連續(xù)注入熱海水開采海底天然氣水合物的裝置及方法，能夠方便、高效地獲取能源。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種連續(xù)注入熱海水開采海底天然氣水合物的裝置，用于對海底水合物層出)的天然氣水合物進行開采，所述裝置包括:
[0007]多根下水管(I)，進口端設置在近海平面，進口端的位置高于海平面；
[0008]多根散熱管(3)，呈蛛網(wǎng)式或六邊形網(wǎng)式或樹枝式或環(huán)式結構分布在海底水合物層⑶;
[0009]至少一根出水管⑵，出口端設置在近海平面，出水管(2)的出口端等于或低于下水管⑴的進口端；
[0010]所述多根下水管(I)、多根散熱管(3)、至少一根出水管(2)依次連接形成一個連通器。
[0011]優(yōu)選的，當所述多根散熱管(3)呈蛛網(wǎng)式分布，所述出水管(2)為一根，并且所述出水管(2)設置在蛛網(wǎng)式結構的中心處；當所述多根散熱管(3)呈六邊形網(wǎng)式分布，出水管(2)設置在網(wǎng)狀結構的中間節(jié)點，出水管(2)的個數(shù)少于下水管(I)的個數(shù)；當所述多根散熱管(3)呈樹枝式分布，出水管(2)設置在樹枝式結構的一端；當所述多根散熱管(3)呈環(huán)式分布，出水管(2)設置在環(huán)式結構的環(huán)形邊線上。
[0012]優(yōu)選的，所述下水管(1)、散熱管(3)、出水管⑵分別設置在不同的井內。
[0013]優(yōu)選的，還包括多個生產(chǎn)井，水合物分解產(chǎn)生的氣體通過所述生產(chǎn)井進行收集，當所述多根散熱管(3)呈蛛網(wǎng)式分布，每個生產(chǎn)井設置在每二個相鄰的散熱管(3)之間；當所述多根散熱管(3)呈六邊形網(wǎng)式分布，每個生產(chǎn)井設置在每二個相鄰的散熱管(3)之間；當所述多根散熱管(3)呈樹枝式分布，每個生產(chǎn)井設置在每二個相鄰的散熱管(3)之間；當所述多根散熱管(3)呈環(huán)式分布，每個生產(chǎn)井設置在環(huán)式結構的中間。
[0014]優(yōu)選的，所述生產(chǎn)井包括:
[0015]井本體、設置在井本體上的防止氣體溢出的井帽、設置在井帽上的出氣管、以及設置在所述出氣管上的閥門，通過所述出氣管及所述閥門控制氣體的流出量及流出時間；還包括設置在井帽上的減壓閥，用于減輕井內氣體的壓力。
[0016]為了解決上述技術問題，本發(fā)明還提供了一種連續(xù)注入熱海水開采海底天然氣水合物的方法，包括:
[0017]在海底水合物層內開鑿呈蛛網(wǎng)式或六邊形網(wǎng)式或樹枝式或環(huán)式分布的多個水平井;
[0018]在所述多個水平井內一一對應地設置多根散熱管道；
[0019]分別在所述多個水平井的一端設置與所述水平井相適應的多個下水井，并在所述多個水平井的另一端設置至少一個共同的出水井，在所述多個下水井內一一對應地設置多根下水管，在所述至少一個共同的出水井內設置至少一根出水管，將出水管的出口端設置為等于或低于下水管的進口端；
[0020]將所述多跟下水管、多根散熱管道、至少一跟出水管依次相連構成一個連通器。[0021 ] 優(yōu)選的，所述方法還包括以下步驟:
[0022]用離心泵將海面表層熱海水經(jīng)由進水管連續(xù)導入到鋪設在海底水合物層內的呈蛛網(wǎng)式分布的散熱管道內，流經(jīng)散熱管道散熱后的海水經(jīng)由出水管排出。
[0023]優(yōu)選的，所述出水管為一個，并且所述出水管設置在蛛網(wǎng)式結構的中心處；或者當所述多根散熱管呈六邊形網(wǎng)式分布，所述出水管為多個，所述出水管的個數(shù)少于所述下水管的個數(shù)，所述出水管設置在網(wǎng)狀結構的中間節(jié)點；或者當所述多根散熱管呈樹枝式分布，所述出水管為一個，并且所述出水管設置在樹枝結構的一端；或者當所述多根散熱管呈環(huán)式分布，所述出水管為一個，并且所述出水管設置在環(huán)式結構的環(huán)形邊線上。
[0024]優(yōu)選的，還包括以下步驟:
[0025]設置多個生產(chǎn)井，水合物分解產(chǎn)生的氣體通過所述生產(chǎn)井進行收集，當所述多根散熱管呈蛛網(wǎng)式分布，每個生產(chǎn)井設置在每二個相鄰的散熱管之間；當所述多根散熱管呈六邊形網(wǎng)式分布，每個生產(chǎn)井設置在每二個相鄰的散熱管之間；當所述多根散熱管呈樹枝式分布，每個生產(chǎn)井設置在每二個相鄰的散熱管之間；當所述多根散熱管呈環(huán)式分布，每個生產(chǎn)井設置在環(huán)式結構的中間。
[0026]優(yōu)選的，所述生產(chǎn)井包括:
[0027]井本體、設置在井本體上的防止氣體溢出的井帽、設置在井帽上的出氣管、以及設置在所述出氣管上的閥門，通過所述出氣管及所述閥門控制氣體的流出量及流出時間；還包括設置在井帽上的減壓閥，用于減輕井內氣體的壓力。
[0028]本發(fā)明由于采用以上技術方案，具有以下的優(yōu)點:
[0029]1.本發(fā)明的裝置將下水管進口端設置在近海平面，可以實現(xiàn)就地獲取表層熱海水，相比于采用其他的熱源，比如水蒸氣等，不需要購買、加熱和運輸，能夠廉價獲取熱能，節(jié)約成本；
[0030]2.本發(fā)明裝置的下水管進口端及出水管出口端不相連，而是充分利用了連通器原理，相比于下水管及出水管相連封閉的結構，可以大大降低泵入壓力，只需克服水流的沿程阻力即可，所以水泵的選型實現(xiàn)簡單，需用的能量消耗也很低，可以節(jié)省費用；
[0031]3.本發(fā)明不是將熱海水直接注入水合物儲層中，而是布置了散熱管道，讓熱海水連續(xù)通過鋪設在水合物層內的散熱管道，管內海水源源不斷，可以保持高溫，保證開采的順利進行，避免了因海水注入儲層，滯留冷卻，導致分解中止、生產(chǎn)中斷的弊病；
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