[发明专利]一种结合降压法的天然气水合物CO2置换开采方法

说明书

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，涉及一种基于CO₂置换法的天然气水合物的开采方法。 

背景技术

随着传统化石能源的储量急剧减少，世界各国对新能源的利用与发展给予了特别的重视。其中，天然气水合物作为一种新型高效、储量大的能源，被世界普遍认为具有广阔的开发前景。而且美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物。目前传统的天然气水合物开采方法主要有热激法、降压法、抑制剂法等。但均处于实验研究和试开采阶段。 

降压法是一种通过降低压力促使天然气水合物分解的开采方法。减压途径主要有两种：1）采用低密度泥浆钻井达到减压目的；2）通过泵出天然气水合物层下方的游离气或者其他流体来降低天然气水合物层的压力。降压开采方法不需要连续激发，成本较低。然而甲烷气体作为一种重要的温室气体，开采过程中任何因素诱发的水合物大规模失稳分解，都将有可能给全球气候环境带来严重破坏，且天然气水合物分解将使沉积层强度降低，有可能引起地质结构失稳，造成严重的地质灾害，破坏周边生态环境。 

CO₂置换开采方法是近期比较热门的研究对象，其依据是天然气是水合物稳定带的压力条件。在一定温度条件下，天然气水合物保持稳定需要的压力比二氧化碳水合物更高。因此在某一特定的压力范围内，天然气水合物会分解，而二氧化碳水合物则易于形成并保持稳定。这种作用释放的热量可是天然气水合物的分解反应得以持续地进行下去。 

CO₂置换法开采天然气水合物的研究具有非常重要的意义。一方面，把空气中或者工业生产产生的二氧化碳气体注入到天然气水合物储层中，可以把二氧化碳 以水合物的形式储存在海底，这样可以有效减缓二氧化碳的温室效应；另一方面，CO₂置换CH₄过程中可以完整地保存水合物沉积层，避免因为水合物的开采而引起的海洋地质灾害。 

沉积层中CO₂置换天然气水合物的过程受CO₂在含水合物沉积层中的扩散作用的重要影响。使用气态或液态CO₂置换天然气水合物，置换过程中外层首先生成的CO₂水合物将起到屏蔽作用，阻碍CO₂向含水合物相扩散，致使置换过程缓慢，置换速率随着时间的增加和生成CO₂水合物层厚度的增长迅速降低。CO₂乳化液可以增强分子扩散作用与置换过程中的热传导，强化置换过程，提高置换速率。然而由于天然气水合物的存在，储层多孔介质的渗透特性对CO₂乳化液的注入有很大影响。多孔介质中天然气水合物的部分分解有助于打开孔隙通道，增进CO₂乳化液的扩散。 

发明内容

本发明针对已有技术的不足，根据降压开采方CO₂置换开采方法的特点和原理，提出一种结合降压法的天然气水合物CO₂置换开采方法。通过先降压使部分天然气水合物分解生成CH₄，打开孔隙通道，增进CO₂乳化液在储层中的扩散。本方法易于实现，适用于天然气水合物CO₂置换开采方法的后续研究。 

为达到以上述目的，本发明采用下述技术方案： 

一种结合降压法的天然气水合物CO₂置换开采方法，包括以下步骤: 

（1）选取降压口位置，采用低密度泥浆钻井对天然气水合物储层降压，使部分天然气水合物分解，打开孔隙通道，提高渗透率，增进CO₂乳化液在储层中的扩散； 

（2）制取CO₂乳化液，在高压容器中控制压力与温度选用异构醇乙氧基化物（TMN-6）为乳化剂，以液态CO₂为分散相水为连续介质，制备CO₂乳化液； 

（3）钻取CO₂乳化液注入通道，将CO₂与水的乳化液从乳化液注入口注入天然气水合物储层； 

（4）通过乳化液注入口控制储层压力，控制其压力在对应于储层温度的二氧化碳水合物相平衡压力范围内，促进CO₂与天然气水合物发生置换反应，生成二氧化碳水合物和CH₄气体； 

（5）在气体排出口收集CH₄气体，进行CH₄气体的储藏与运输。