[发明专利]一种结合二氧化碳抑制剂的天然气水合物置换开采方法

说明书

本发明提供了一种结合抑制剂的天然气水合物置换开采方法，属于海洋天然气水合物开采技术领域。首先在开采区域钻探多个开采井至天然气水合物矿藏内部，每个开采井包括垂直和水平井段；开采时，将抑制剂通过注入井注入到储层中，打开孔隙通道，提高地层渗透率，然后注入二氧化碳进行置换开采。通过控制注入井和收集井之间的压力差，促进抑制剂和二氧化碳在两个开采井之间的扩散。在置换开采过程中，抑制剂可以延长注入井筒周围二氧化碳水合物的生成时间，从而增大二氧化碳扩散距离，增大置换反应的接触面积，提高开采深度和效率。本方法易于实现，且能够大大提高置换深度和速率，可以用来天然气水合物的大规模开采。

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物开采技术领域，具体涉及一种结合二氧化碳抑制剂的天然气水合物置换开采方法。

背景技术

天然气水合物俗称“可燃冰”，是在低温高压条件下由甲烷和水相互作用形成的非化学计量形笼形固态晶体物质。自然界中的天然气水合物主要存在于海底、湖泊与冻土区，其储量非常巨大，据测算全球天然气水合物矿藏中的所蕴含的有机碳总量是现有化石能源中有机碳含量的两倍。因此，天然气水合物也被认为是一种重要的可以替代传统化石能源的清洁能源。

目前，传统的天然气水合物的开采方法，主要有降压法，注热法，注化学试剂法。这些方法的基本原理都是打破水合物存在的平衡条件，使其发生分解，进而可以开采出甲烷气体。但是，采用这种破坏水合物相平衡开采的原理，有可能导致水合物分解后地质储层的不稳定性，进而甚至会引发地质灾害，造成无法挽回的灾难性后果。二氧化碳置换法开采是一种新型的水合物开采方法，主要利用二氧化碳生成水合物的焓变较甲烷生成水合物低的原理；利用二氧化碳在原位条件下将天然气水合物转化为二氧化碳水合物，置换出其中的甲烷分子而不改变笼形基本结构，进而达到开采甲烷气体的目的。它既可以开采甲烷气体，又能保持原有地层的结构，还能够达到封存二氧化碳的作用。随着二氧化碳排放量的不断增多，温室效应的日益严重，置换开采也引起了人们越来越多的关注。

二氧化碳置换法虽然有诸多优点，但是较低的置换效率和开采速率限制了置换法的实际应用。分析其原因，主要为置换反应首先发生在注入井周围，反应生成的二氧化碳水合物阻碍了二氧化碳与天然气水合物的进一步接触，导致二氧化碳你无法输送到距离注射井较远区域，从而使置换反应停止，开采结束。

本发明针对目前天然气水合物置换开采方法所存在的缺陷，结合抑制剂法，提出了一种新的水合物开采方法。

发明内容

针对置换开采天然气水合物置换效率低、置换速率慢的问题，本发明的目的采用提供一种结合抑制剂法的天然气水合物置换开采方法，提高置换开采的效率和速率。

具体技术方案为：

一种结合抑制剂法的天然气水合物置换开采方法，包括以下步骤：

(1)根据水合物矿藏的成藏位置，选取钻井位置，采用低密度泥浆钻井方法钻取开采井至天然气水合物储层内部，所述开采井包括注入井和收集井；

(2)初期开采；方案一：降低收集井压力至天然气水合物相平衡压力以下，天然气水合物分解，进行初期开采；方案二：将天然气水合物抑制剂通过收集井注入到水合物储层，促进天然气水合物分解，进行初期开采；

(3)初期开采结束后，方案一：首先，将二氧化碳水合物抑制剂通过注入井注入到天然气水合物储层，再将二氧化碳注入到含有二氧化碳水合物抑制剂的水合物层，进行置换开采；方案二：将二氧化碳水合物抑制剂和二氧化碳同时通过注入井注入到天然气水合物储层，进行置换开采；两种方案中所述二氧化碳水合物抑制剂的添加浓度为保证不完全抑制二氧化碳水合物生成；所述的二氧化碳水合物抑制剂包括热力学抑制剂、动力学抑制剂和生物氨基酸类抑制剂中的一种或两种以上；

(4)将置换开采出的混合气体进行分离得到纯净的甲烷气体。