本發(fā)明涉及天然氣水合物開采領域，特別涉及一種利用地層水熱度和鹽度開采天然氣水合物的方法及裝置。

背景技術：

天然氣水合物作為一種清潔高效的新能源，成為21世紀最受矚目的能源之一。由于天然氣水合物大量存在于海底或凍土區(qū)，其儲存量巨大，且具有清潔高效的特點，使其開發(fā)前景非常好。因此，只要破壞其存在平衡條件，就可以使其分解成水和天然氣，從而將其開采出來。

針對這一特點，目前的天然氣開采方法主要有熱激法、降壓法、化學試劑法打破天然氣水合物的穩(wěn)壓平衡使其分解以及利用CO2置換出CH4?，F(xiàn)有開采技術還不能夠進行商業(yè)開采，但是如果技術成熟，可以進行大規(guī)模的商業(yè)開采，那么天然氣水合物必將成為21世紀代替石油煤炭的新的主要能源。

天然氣水合物是在低溫高壓條件下，形成的一種具有籠狀結構的似冰狀結晶化合物。通俗的講其實就是天然氣被關在水分子形成的籠子里，溫壓條件改變就可以釋放天然氣。1方天然氣水合物在標準狀態(tài)下可以釋放出164～180立方的甲烷氣體和0.87立方水。

熱激法主要是通過注入熱水或蒸汽、原位燃燒法等對天然氣水合物成進行加熱，從而使地層溫度超過其平衡溫度，分解成水和天然氣，進而采出天然氣水合物。但這種方法由于傳熱效率不高而導致大量的熱能浪費，從而大大增加了開采成本。

降壓法主要是通過降低天然氣水合物層壓力促使其分解。常用的方法是通過抽取天然氣水合物層下部的游離氣層實現(xiàn)降低天然氣水合物的壓力，從而改變天然氣水合物溫壓條件，破壞其平衡，使天然氣水合物分解。但是這種方法要求天然氣水合物層下部有游離氣層，并且由于天然氣水合物分解吸熱釋放出水會形成冰，阻止天然氣水合物進一步分解。故其普適性不太好，具有較大的局限性。

化學試劑法是通過向天然氣水合物層注入化學試劑(如鹽水、甲醇、乙醇等)改變天然氣水合物的相平衡條件，降低其穩(wěn)定溫度從而促使其分解，這種方法的成本太大，不適于工業(yè)開采。目前多結合以上三種方法來進行天然氣水合物開采。

本發(fā)明主要是在熱激法和化學試劑法(鹽度)理念的基礎上，利用天然氣水合物層之下一定深度的地層水的鹽度和熱度進行天然氣水合物開采。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有熱激法和化學試劑法開采天然氣水合物的不足，提出的一種利用地層熱鹽水開采天然氣水合物的方法及裝置，將地層熱鹽水采出并注入天然氣水合物層，利用其熱度和鹽度快速、經濟開采天然氣水合物，并將采出、分離的生產廢水回注入鹽水層，以補充其鹽水虧空、維持其地層壓力，并有助于降低地面生產廢水處理成本，減少環(huán)境污染。

本發(fā)明的技術方案：一種利用地層熱鹽水開采天然氣水合物的方法和裝置，其裝置包括一口用于將地層水注入天然氣水合物層的A井，由套管和隔熱管組成，在套管和隔熱管適當位置安裝有兩個注水封隔器，在隔熱管適當位置安裝配水器，并將A井井口封住，以將地層熱鹽水注入天然氣水合物層；一口同采同注井B井，由套管和注水管組成，套管和注水管環(huán)空適當位置安裝有封隔器，以開采天然氣水合物并向地層鹽水層注入生產廢水。井口安裝氣液分離器和地面泵。

一種利用地層熱鹽水開采天然氣水合物的方法和裝置，其方法包括將地層熱鹽水注入天然氣水合物層階段、開采天然氣水合物階段和向鹽水層回注生產廢水階段。其中開采天然氣水合物階段和向地層回注生產廢水階段是在同一口井中完成的。采用現(xiàn)有的石油、天然氣開采鉆井技術在天然氣水合物開采區(qū)打一系列井，構成井網，以相鄰兩口井為一組，現(xiàn)以一組井對其方法進行說明。

所述將地層熱鹽水注入天然氣水合物層階段中，在熱鹽水層自身能量和回注廢水的能量驅動下，地層熱鹽水通過事先在A、B井熱鹽水層射孔壓裂形成的壓裂縫或所鉆水平井向A井井底滲流，由于A井環(huán)空安裝有封隔器，熱鹽水將流入A井隔熱抽水管，并通過配水器注入天然氣水合物層，利用其鹽度降低天然氣水合物平衡溫度，并利用其熱度破壞天然氣水合物平衡條件，從而使天然氣水合物分解成水和天然氣。

所述開采天然氣水合物階段，被地層熱鹽水分解的天然氣水合物以氣液混合物的形式在地層本身能量和注入地層熱鹽水的能量驅動下，通過事先在A、B井天然氣水合物層射孔壓裂形成的壓裂縫或所鉆水平井向同住同采井B井滲流，并從B井環(huán)空流向井口，進入到地面氣液分離器，從而分離出天然氣和廢水，天然氣經過進一步處理后進入輸氣管網，分離出的廢水可回注入鹽水層，從而循環(huán)利用。

所述向地層回注生產廢水階段，經氣液分離器分離出來的生產廢水，用地面泵向鹽水層回注，由于封隔器封住B井環(huán)空，在泵壓的作用下，廢水通過事先在A、B井熱鹽水層射孔壓裂形成的壓裂縫或所鉆水平井被注入鹽水層，以補充其鹽水虧空、維持其地層壓力，并有助于降低地面生產廢水處理成本，減少環(huán)境污染。

本發(fā)明由于采用上述方案，具有以下幾個優(yōu)點：(1)充分利用地層水的溫度和鹽度來開采天然氣水合物，而不是注入蒸汽、熱水或者化學試劑，大大減少了投資成本；(2)由于循環(huán)利用采出的生產廢水，鹽水層將具有充足的能量，并能夠削減地面生產廢水處理成本；(3)將生產廢水回注入鹽水層，既能夠補充鹽水層的虧空體積，又能夠驅動地層熱鹽水進入天然氣水合物層，始終保持該生產系統(tǒng)具有充足的循環(huán)能量；(4)本發(fā)明一系列操作均可采用現(xiàn)有的石油與天然氣鉆采技術完成，所需技術裝備均已成熟。

附圖說明

圖1是本發(fā)明利用地層熱鹽水開采天然氣水合物的一組井的結構示意圖。

圖中，隔熱抽水管1、A井套管2、配水器3、封隔器4、地面泵5、注水管6、氣液分離器7、B井套管8、天然氣水合物層9、封隔器10、地層熱鹽水層11、人工井底12。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明提供的天然氣水合物開采方法，包括以下步驟：(1)在天然氣水合物開采區(qū)打一系列井構成井網；(2)通過在A、B兩井鹽水層和天然氣水合物儲層進行射孔壓裂或者鉆水平井；(3)將地層熱鹽水注入天然氣水合物層；(4)開采天然氣水合物；(5)向鹽水層回注生產廢水；

本發(fā)明的開采天然氣水合物裝置如圖1所示，一種利用地層熱鹽水開采天然氣水合物的裝置，包括一口用于將地層水注入天然氣水合物層的A井，由隔熱抽水管1和套管2組成，在隔熱抽水管1和套管2適當位置安裝有兩個注水封隔器4，在隔熱抽水管1適當位置安裝配水器3，并將A井井口封??；一口同采同注B井，由套管8和注水管6組成，套管8和注水管6環(huán)空適當位置安裝有注水封隔器10，B井井口安裝氣液分離器7和地面泵5。

本發(fā)明在具體實施時，采用現(xiàn)有的石油、天然氣鉆采技術在天然氣水合物開采區(qū)打一系列井構成井網，以其中相鄰兩口井為例詳細說明實施過程。在A、B兩井熱鹽水層11和天然氣水合物儲層9進行射孔壓裂或者鉆水平井，以溝通兩井減少滲流阻力，并增大熱鹽水和天然氣水合物的接觸面積，提高能量利用率。熱鹽水在熱鹽水層11自身能量和回注廢水能量的驅動下，通過事先在熱鹽水層射孔壓裂形成的壓裂縫或所鉆水平井向A井井底滲流，由于封隔器封住A井環(huán)空，熱鹽水在壓力作用下從A井井底沿隔熱抽水管1流至配水器3，地層熱鹽水經過配水器3向天然氣水合物層9注入，地層自身能量和回注廢水能量可以保證熱鹽水具有足夠能量注入天然氣水合物層9，事先在天然氣水合物層射孔壓裂形成的壓裂縫或所鉆水平井可以保證熱鹽水在天然氣水合物層中流動具有較小的流動阻力，并且保證熱鹽水與天然氣水合物具有較大的接觸面積。注入天然氣水合物層9的熱鹽水，利用其鹽度降低天然氣水合物的平衡溫度，利用其熱度破壞天然氣水合物的平衡條件，從而使天然氣水合物分解成水和天然氣，分解后的水和天然氣在天然氣水合物層9自身能量和注入熱鹽水能量驅動下以氣液混合物的形式，通過事先在天然氣水合物層射孔壓裂形成的壓裂縫或所鉆水平井向B井環(huán)空滲流，并從B井環(huán)空中流向地面氣液分離器7。地面氣液分離器7分離得到天然氣經進一步處理后進入輸氣管網，分離得到生產廢水在地面泵5的作用下，以一定壓力流入B井注水管，由于封隔器封住B井環(huán)空，生產廢水通過事先在熱鹽水層射孔壓裂形成的壓裂縫或所鉆水平井注入熱鹽水層11，以補充鹽水層11的虧空體積、維持其地層壓力，并有助于降低地面生產廢水處理成本，減少環(huán)境污染。