[发明专利]通过气体水合物转化制造游离气体

说明书

本发明一方面涉及从地层中生产烃类。另一方面，本发明涉及从天然生成的气体水合物沉积中回收游离气体的方法。再一方面，本发明涉及将温室气体隔离在地层中的方法。 

气体水合物是由被水分子笼包围的气体分子构成的结晶固体。这些气体分子通常是轻质烃(C1-C4)。气体水合物在形成冰所需的压力和温度条件上下形成固相。气体水合物过去在油工业中被认为是令人讨厌的，因为它们在油和气体管道中自发形成，这会阻碍油在管道内的流动。 

然而，天然生成的气体水合物沉积近年来已经作为能源工业的替代燃料源成为注意的焦点。除了在永冻土和深海环境中的浅埋沉积物中发现的非传统储集物外，在许多现有油田附近发现大量天然生成的气体水合物沉积。一些资料估计，仅在美国，天然甲烷水合物沉积中所含的甲烷量是以游离甲烷形式存在于天然气沉积中的量的200倍。此外，天然气水合物沉积中潜在能源的量据估计为现有油、煤和天然气沉积总量的两倍。 

传统的从气体水合物中提取天然气的方法包括将气体水合物加热和/或减压以释放出天然气。然而，这些传统方法有两个主要问题。首先，它们要求在该系统中加入大量能量，从而导致高的提取成本。其次，它们使水合物地层不稳定，因为减压和加热均导致水合物熔化。这可能导致含有水合物的沉积物和其它附近地层失稳和/或坍塌。因为通常在油和天然气矿床附近提取气体水合物，这种不稳定性会导致油和天然气提取中的问题。 

与气体水合物的提取无关的一个现有问题涉及向地球大气中释放温室气体。各种现有工业生产过程产生过量温室气体，尤其是二氧化碳，其如果继续释放到大气中就可能导致灾难性的气候变化。但是，以永久防止气 体释放的方式处理过量温室气体是相当昂贵的。因此，需要提供比之前的处理方法更有效和经济的隔离温室气体(例如二氧化碳)的新方法。 

由于这些和其它问题，需要提供更有效的从天然气水合物中回收气体的方法。 

还需要提供不需要将天然气水合物明显加热或减压的从天然气水合物中回收气体的方法。 

还需要提供不会破坏水合物地层稳定性的从天然气水合物中回收气体的方法。 

还需要提供永久隔离大量二氧化碳的方法。 

应该指出的是，本文公开的本发明不需要实现上述所有要求，根据本发明的下列描述和所附权利要求，本发明的其它目的和优点是显而易见的。 

根据本发明的一个实施方案，提供了在天然气水合物地层没有明显熔化的情况下从天然气水合物地层中释放烃类的方法。 

根据本发明的另一实施方案，提供了从包含与固态水结合的烃的气体水合物中释放烃类的方法。本发明的方法包括用释放剂取代烃，以从固态水中释放烃，由此提供包含与固态水结合的释放剂的取代水合物。 

根据本发明的再一实施方案，提供了从紧邻地下通道的地下气体水合物中生产烃类的方法。该方法包括(a)将释放剂加入地下通道；(b)使释放剂与气体水合物接触，由此在不使气体水合物熔化的情况下将烃释放到通道中；和(c)从通道中回收释放出的烃。 

下面参照附图更详细地描述本发明的优选实施方案，其中： 

图1是示意性显示用二氧化碳释放剂取代甲烷水合物中的甲烷、由此产生二氧化碳水合物和游离甲烷的图；和 

图2是显示用于从紧邻油井或天然气井的水合物地层中释放出气体的本发明实施方案的图。 

根据本发明，通过使水合物与释放剂接触而从该气体水合物中释放出 气体。当释放剂与气体水合物接触时，释放剂自发地取代水合物结构中的气体。释放剂对水合物结构中的气体的这种自发取代在不使水合物结构熔化的情况下从水合物结构中释放出气体。 

与释放剂接触的气体水合物优选包含结合在固态水中的烃。更优选地，气体水合物是轻质烃(C1-C4)水合物。最优选地，气体水合物是甲烷水合物。在一个实施方案中，气体水合物是多孔地层中所含的天然生成的水合物。这种地层可以包括多孔岩石或沉积物，它们与形成天然气水合物所必须的适当的压力和温度条件相联系。