[发明专利]联合地热和CO2置换开采海域天然气水合物方法及系统

权利要求书

1.一种联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物方法，其特征在于；包括如下步骤：

第一步、注入井和生产井的准备，预设至少一口注入井和至少一口生产井，所述注入井和生产井的上井口均位于海洋开采平台上，所述注入井和生产井的下井口均位于地热层的压裂裂缝带上；所述生产井位于天然气水合物储藏层的井段位置处具有有射流孔；

第二步、将所述注入井的上井口通过管线与CO₂储存装置连通，在该管线上设置一个高压注入泵；将所述生产井的上井口通过管线与气液分离器连通，该气液分离器通过管线与三相分离器连通，该三相分离器又通过两根管线分别与CO₂储存装置和集气站连通；

第三步、海域天然气水合物开采，通过高压注入泵将高压CO₂注入注入井中，高压CO₂从注入井的下井口往地热层的压裂裂缝带上的压裂裂缝中蹿行，高压CO₂在地热层的压裂裂缝中蹿行的同时带走高温岩石的热量并吸热形成高温高压CO₂，高温高压CO₂从地热层的压裂裂缝中蹿行至生产井的下井口，高温高压CO₂再从生产井的下井口处沿生产井的井腔下段上行至天然气水合物储藏层的位置处，高温高压CO₂将破坏天然气水合物的相平衡条件，迫使天然气水合物分解，天然气水合物分解吸热，致使注入进水合物层的CO₂降温，一部分CO₂与天然气水合物发生置换反应，将水合物中的天然气置换出来并从射流孔处流入生产井的井腔上段内；另一部分CO₂与水合物、置换出来的天然气一体上升至生产井的上井口，实现对海域天然气水合物开采；

第四步、天然气分离，将第三步中所述另一部分CO₂与水合物、置换出来的天然气通过气液分离器进行气液分离，通过气液分离器进行气液分离后的气体为CO₂与天然气的混合气，再将该混合气通过三相分离器将CO₂与天然气分离，分离的CO₂注入CO₂储存装置中，天然气输送至集气站中。

2.根据权利要求1所述的联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物方法，其特征在于：所述CO₂储存装置通过管线与CO₂生成装置连通。

3.一种联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物系统，包括位于海水层（1）的水平面上的海洋开采平台（19），至少一口依次穿过海洋开采平台（19）、海水层（1）、沉积物层（2）的生产井（13），该生产井（13）的上井口通过生产井井头装置（9）和管线与气液分离器（10）连通，该气液分离器（10）通过管线与集气站（18）连通；其特征在于；

所述海洋开采平台（19）上设置有至少一口注入井（12），该注入井（12）的下井口依次穿过海洋开采平台（19）、海水层（1）、沉积物层（2）后穿入地热层（3）的压裂裂缝带位置处，所述注入井（12）的下井口与地热层（3）的压裂裂缝带上的压裂裂缝（15）连通；所述注入井（12）的上井口与高压注入泵（6）连通，该高压注入泵（6）通过管线与CO₂储存装置（7）连通；

所述生产井（13）的下井口穿入地热层（3）的压裂裂缝带位置处，所述生产井（13）的下井口与地热层（3）的压裂裂缝带上的压裂裂缝（15）连通；该生产井（13）位于沉积物层（2）中的天然气水合物储藏层（4）的井段位置处设置有射孔位置（14），该射孔位置（14）位于生产井（13）的内腔中，在射孔位置（14）上方位置处的生产井（13）的井壁上具有射流孔（16），该射流孔（16）将生产井（13）的内腔与天然气水合物储藏层（4）连通。

4.根据权利要求3所述的联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物系统，其特征在于：所述气液分离器（10）与集气站（18）之间的管线上设置有三相分离器（11）。

5.根据权利要求3或4所述的联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物系统，其特征在于：所述气液分离器（10）上设置有排水管（17）。

6.根据权利要求3所述的联合地热和CO₂置换开采海域天然气水合物系统，其特征在于：所述CO₂储存装置（7）通过管线与CO₂生成装置（5）连通。