[0001] 本发明涉及一种开采天然气水合物的方法，特别涉及一种注入饱和热盐水开采天然气水合物的方法。

[0002] 天然气水合物是一种具有笼状结构的结晶化合物，每单位晶胞有两个十二面体和六个十四面体，其端点都是水分子，这些十二面体和十四面体将碳烃化合物包合在笼内，而90％以上的被包合碳烃化合物都是甲烷因此天然气水合物也称甲烷水合物，分子式为CH4·8H2O。

[0003] 天然气水合物广泛赋存于海底或永冻土区地层，迄今为止，墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、冲绳海槽、日本海等海域证实天然气水合物的存在。我国南海神狐海域、青藏冻土区、长白山冻土区等地也发现储量巨大的天然气水合物藏。由于天然气水合物蕴涵量巨大、燃烧洁净，且1立方米天然气水合物可分解出164立方米天然气，天然气水合物正成为21世纪替代传统能源的新能源，具有非常好的发展前景。只要开采技术进一步突破，天然气水合物必将成为新世纪的主要能源。

[0004] 目前，开采天然气水合物的技术主要有四种，分别是：降压开采法、热分解法、注化学抑制剂法和CO2置换法。本发明涉及前三种方法的综合应用。

[0005] 降压法主要是通过降低天然气水合物层压力促使其分解。一般通过抽取天然气水合物层下部的游离气层实现降低天然气水合物的压力，破坏天然气水合物的平衡条件，使天然气水合物分解。但是降压法对天然气水合物储层有特殊要求，并且由于天然气水合物分解吸热释放出水会形成冰，阻止天然气水合物进一步分解。故其普适性不太好，具有较大的局限性。

[0006] 热分解法主要是通过注入热水或蒸汽、原位燃烧法等对天然气水合物成进行加热，从而使地层温度超过其平衡温度，促进天然气水合物分解。但这种方法由于沿程热损失而导致大量的热能浪费，从而大大增加了开采成本。

[0007] 注化学抑制剂法是通过向天然气水合物层注入化学试剂(如盐水、甲醇、乙醇等)降低天然气水合物稳定温度从而促使其在较低温度时分解。其中，注入盐水促使天然气水合物分解是经济有效的。一方面，盐度每提高5％，天然气水合物分解速率将提高4％；另一方面，海水中盐的平均质量分数为3.5％，而常温20摄氏度下饱和盐水的质量分数为26.74％，所以用粗盐和表层温海水来配置饱和热盐水可以大大降低开采成本。

[0008] 气液重力分异现象被广泛应用于稠油及超稠油开采领域。由于气体密度较小，液体密度较大，两者在储层内会发生重力分异现象，即气体聚集在储层顶部，而液体下沉到储层下部。利用这种现象，可以注入蒸汽开采稠油及超稠油，使蒸汽与稠油及超稠油换热后聚集到油层顶部，而受热后的稠油及超稠油粘度降低，并下沉到储层底部与蒸汽分开，从而可以从储层底部开采出稠油及超稠油。

[0009] 本发明基于饱和热盐水辅助热分解天然气水合物以及气液重力分异现象，提出了一种注入饱和热盐水开采天然气水合物的方法。

[0010] 本发明的目的是提出一种注入饱和热盐水开采天然气水合物的方法，其特点是将小体积饱和热盐水注入事先在天然气水合物储层顶部压裂的水平缝网，利用其高盐度和温度使天然气水合物快速分解，并在重力差异的作用下，一方面从储层上部采出天然气，另一方面热盐水与分解水混合继续分解天然气水合物；混合后热盐水的盐度和温度都会降低，天然气水合物分解速度减缓，当分解速度低于天然气水合物经济开采速度时，通过改变井网，再次注入小体积饱和热盐水，从而持续分解天然气水合物。本方法大幅减少注入量，减少热能输入，采出天然气造成储层体积亏空形成的压力降也有助于加速天然气水合物分解，且不用回注处理生产废水，减少开采成本。本发明综合应用了热分解和注化学抑制剂开采天然气水合物的方法。

[0011] 本发明的技术方案：一种注入饱和热盐水开采天然气水合物的方法，其方法包括以下步骤：

[0012] 1、利用现有石油及天然气钻井技术在天然气水合物拟开采区域按一定井网钻一批井眼至天然气水合物储层顶部，并通过压裂施工在天然气水合物层顶部形成彼此沟通的水平缝网，用于注入饱和热盐水，增大与天然气水合物的接触面积，并作为天然气产出的流动通道；

[0013] 2、将海平面温海水泵入热盐水池，加入足量价格低廉的粗盐，配制成饱和热盐水；

[0014] 3、将小体积配制好的饱和热盐水注入天然气水合物储层的缝网内；在饱和盐水的高盐度(20摄氏度时NaCl质量分数为26.94％)和热度的共同作用下，天然气水合物快速分解为天然气和水；

[0015] 4、注入饱和热盐水后关井一段时间，使天然气水合物充分接触饱和热盐水并大量分解；在重力差异作用下，分解出来的天然气聚集在天然气水合物层顶部，分解水与饱和盐水混合成盐度较低的混合盐水，下沉并与天然气水合物接触；

[0016] 5、打开所有井，分解出来的天然气将从水平裂缝中流向井内被采出；混合盐水则继续留在储层内与分解前缘的天然气水合物接触，使之继续分解；

[0017] 6、饱和热盐水与分解水混合，其盐度和温度将会逐渐降低，天然气水合物分解速度减缓，当分解速度低于天然气经济开采速度时，将井网中一部分开采井变为注水井，持续注入小体积饱和热盐水以维持天然气水合物储层内的盐度和热度，这样就可以持续稳定的开采天然气。

[0018] 本发明由于采取上述方案，具有以下优点：(1)大幅减少注入量，便于采用小尺寸注入管道，有利于减少投入；(2)大幅减少注入量，维持了较低的天然气水合物储层压力，有利于加速天然气水合物分解；(3)不用处理、回注生产废水，有利于减少投入；(4)注入饱和热盐水，降低了天然气水合物的分解温度，减少了能量输入，有利于减少投入；(5)充分利用天然气和水的重力差异，使得天然气以单相流在井内流动，减少了流动阻力；(6)注入饱和热盐水，可持续开采天然气水合物，最大限度利用物质和能量；(7)用价格低廉的粗盐配置饱和热盐水，有利于减少投入。附图说明

[0019] 图1是一种注入饱和热盐水开采天然气水合物的方法的技术方案示意图。

[0020] 图中，抽水泵1、热盐水池2、注水泵3、注采井4、海水5、盖层6、天然气水合物层7、水平裂缝8、工作平台9、气液分离器10。

[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0022] 本发明在具体实施时，采用现有的石油天然气钻采技术在天然气水合物区域按一定井网钻一批注采井4至天然气水合物储层7顶部位置；通过压裂施工在天然气水合物储层7顶部形成彼此沟通的水平缝网8，以注入饱和热盐水，增大盐水与天然气水合物的接触面积，并作为天然气进入生产井的流动通道。同时通过抽水泵1将表层温海水5抽到工作平台9上的热盐水池2中，加入足量粗盐以配制饱和热盐水。然后将小体积配制好的饱和热盐水通过注水泵3泵注到事先在天然气水合物储层7顶部形成的水平缝网8中，此时注采井4作为注水井注入饱和热盐水。注入饱和热盐水后关井一段时间，使饱和热盐水与天然气水合物充分接触，饱和热盐水的高盐度(20摄氏度时NaCl质量分数为26.94％)可以明显降低天然气水合物分解温度，使饱和热盐水的热度足以快速分解天然气水合物。在重力差异作用下，分解的天然气聚集到天然气水合物储层7顶部，分解水与饱和热盐水混合，下沉与天然气水合物储层7内。一段时间后开井，聚集到天然气水合物储层7顶部的天然气通过水平裂缝8流向注采井4，此时注采井4作为开采天然气的生产井，采出的天然经气液分离器10进一步分离后输送至下游；分解水和饱和热盐水混合后由于重力差异继续留在天然气水合物层7内，下沉并与天然气水合物继续接触，进一步分解天然气水合物。饱和热盐水与分解水混合后，其盐度和温度都会降低，天然气水合物分解速度减缓，当分解速度低于天然气经济开采速度时，将井网中部分用于开采天然气的井4改作注水井，向天然气水合物层7顶部持续注入小体积饱和热盐水。再次注入的饱和热盐水在重力作用下自然流到天然气水合物分解前缘，持续促使天然气水合物分解。这样就可实现持续、快速、经济的开采天然气水合物。