天然气水合物资源开采方法研究

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1、天然气水合物资源开采方法研究摘要自然界中存在大量的水合物，这些水合物是已经被认为是将来重要的能源，本文分析了天然气水合物资源的特点，并综合介绍了现阶段提出的天然气水合物开采方法及模型，对比分析了典型开采方法，如热激发、降压和注抑制剂等的优缺点和经济性，评述了研究中存在的问题，并提出了今后研究的重点。关键词水合物资源开采TheResearchofNaturalGasProductionFromHydrateAbstractThereareagreatdealhydratesintheEarthandhydratereservoi

2、rshavebeenconsideredasasubstantialfutureenergyresource.Thispaperanalyzedthecharacteristicsofhydratereservoir,introducedthemethodandmodelsofnaturalgasproductionfromhydratedissociation,investigatedtherelativemeritsandeconomicalefficiencyoftypicalmethodsuchasthermalsti

3、mulation,depressurizationandinhibitorinjection,andgivenoutsomesuggestsfortheemphasesoftheresearchinthefuture.Key，可存在诸如墨西哥湾的绿色峡谷中。该水合物气体为从深处迁移的热成因气体。第三种是层状水合物，分散于沉积物的各薄层中，例如：在布莱克--白哈马山脉发现的晶核，该水合物存在于所有的近海区域和永久冻土中。第四种是块状水合物，厚度为3-4m，水合物的含量为95%的，沉积物含量少于5%的，例如在远离中美洲海沟的DSD

4、P84航次570井位发现的水合物样品。现在还不清楚该样品是来自于生物起源还是来自于热成因。当该水合物增长时，大部分气体可转移到水合物处，或者形成与断层中，或当块状水合物增加时气体挤压沉积物。在大陆上，天然气水合物形成带范围较小，大体上与冻结岩石发育带一致。天然气水合物形成带的最大厚度为1800～2000m，其中最常见的厚度为700～1000m[3]。而在海洋中，天然气水合物最初形成的海水深度是：在两极地区约为100~200m，在赤道附近地区为400~600m，水合物的生成带的厚度从几米到500米[4]。如果沉积物中的全部孔隙都

5、被天然气水合物充满，则该沉积体变可形成一个相对不渗透的屏障，其下可以聚集游离态的天然气，如图1所示。图1典型水合物储层示意图2天然气水合物开采方法及模型天然气水合物开采的思路基本上是首先将蕴藏于沉积物中的天然气水合物进行分解，然后加以利用，现阶段提出的方法可以归为四类。天然气水合物资源开采方法研究来自:　2．1热激发法这类方法的基本思路是利用各种加热技术对天然气水合物储层进行加热，使水合物层的温度达到天然气水合物的分解温度以上使水合物分解，代表的方法是注蒸汽（图2）和利用电（或磁）加热。图2热激发开采天然气水合物示意图在热刺激

6、模型中，水合物产生的热传导控制技术有两种[5]。1）用热水或蒸汽循环注入预热井。该过程由两个步骤组成。1）蒸气或热水输入。2）水合物分解阶段。3）产生气体和水的阶段。宏观模型可确定蒸汽注射阶段以及分解阶段中，蒸汽输入和裂化阶段所需的平均储压和水的饱和度。输入蒸气过程中有热损，其它热量则消耗用于水合物的分解和对地层的加热。研究表明：水合物的储层最小应有15%的孔隙度，厚度应有7.5cm。如果注射液的温度为340K和395K之间，则可满足其经济可行性的需要。2）利用电磁或微波等直接加热。为了更有效利用热能，该模型一般在井下安装加热

7、装置，设备较复杂。如果利用微波加热，可以通过波导将微波导入井底，直接加热水合物或水。论文天然气水合物资源开采方法研究(一)来自在数值模拟的模型中，一般忽略了水的流动，再使用差分方法来求解热扩散方程和物质扩散方程，但从实验研究结果看忽略水的流动是不科学的。2．2降压法通过降低压力而引起天然气水合物稳定的相平衡曲线的移动，从而达到促使水合物分解的目的。其一般是通过在一水合物层之下的游离气聚集层中"降低"天然气压力或形成一个天然气"囊"（由热激发或化学试剂作用人为形成），与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水。其实，开采

8、水合物层之下的游离气是降低储层压力的一种有效方法（如图3），另外通过调节天然气的提取速度可以达到控制储层压力的目的，进而达到控制水合物分解的效果。图3降压法开采天然气水合物示意图当储藏压力低于三相（LW-H-V）平衡值时，水合物会分解，要从周围环境中吸热，可观察到储藏物的温度