一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法专利检索-天然气燃料气体燃料种类专利检索查询-专利查询网

一种利用电磁加热方式开采 天然气 水合物的方法

阅读：1010发布：2020-07-15

专利汇可以提供一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，属于天然气水合物开采技术领域，在钻井液中混入铁粉，采用射流的方式将含有铁粉的钻井液注入到天然气水合物储层中；利用高频电加热原理，将交流电转化为高频电流，产生高频磁场，当磁场内磁力线通过绝缘的天然气水合物储层作用铁粉时，磁力线被切割，产生涡流，使铁粉自身发热，从而达到加热天然气水合物储层的目的，实现天然气水合物储层的热激发开采。该方法适用性较强，可根据工程实际需要，单独进行热激发开采天然气水合物；或与降压法联合使用，预防降压开采时开采井井壁周围形成二次水合物，提高降压开采的效率，本发明可实现天然气水合物储藏最优化开采，提高采气效率，增加经济效益。，下面是一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，其特征在于，该方法是在钻井液中混入铁粉，用高压射流系统采用射流的方式将含有铁粉的钻井液注入到天然气水合物储层中；利用电磁加热系统采用高频电加热方式将交流电转化为频率为20KHZ～40KHZ的高频电流，产生频率为20KHz～50GHz的高频磁场，当磁场内磁力线通过绝缘的天然气水合物储层作用在天然气水合物储层内的铁粉时，磁力线被切割，产生涡流，使铁粉的自身发热，从内部加热天然气水合物储层，实现热激发致使天然气水合物分解；产生的甲烷气体经气体回收系统加压存储；该方法中的高压射流系统由钻井液箱(1)、高压泵(2)、钻井液注入管路(3)和高压喷头(4)组成，钻井液箱(1)用于存放含铁粉的钻井液，高压泵(2)一端与钻井液箱(1)连接，高压泵(2)另一端与钻井液注入管路(3)连接，钻井液注入管路(3)位于开采井井底的一端安装有高压喷头(4)，含铁粉的钻井液通过高压泵(2)加压进入钻井液注入管路(3)，经高压喷头(4)形成射流；电磁加热系统由供电系统(5)、高压输电管线(6)和电磁发生器(7)组成，供电系统(5)通过高压输电管线(6)将交流电输入电磁发生器(7)中产生高频磁场，频率为20KHz～50GHz；气体回收系统由带孔管(8)、气体回收管线(9)、加压装置(10)和储气罐(11)组成，产生的甲烷气体依次经过带孔管(8)和气体回收管线(9)进入加压装置(10)，加压存储在储气罐(11)内；该方法具体包括以下步骤：
1)首先在海域天然气水合物待开采区域进行钻井作业，获取开采井，然后从钻井平台(12)上分别下入气体回收管线(9)和钻井液注入管路(3)，并在开采井井口处安装孔口密封装置(13)；
2)向钻井液箱(1)内加入铁粉，采用高压泵(2)将含铁粉的钻井液从钻井液注入管路(3)注入到开采井井底，然后经钻井液注入管路(3)上的高压喷头(4)使含铁粉的钻井液形成压力为0MPa～100MPa的射流并从高压喷头(4)喷射出来，射流经过井壁的带孔管(8)上的孔洞，将含铁粉的钻井液注入开采区；
3)将含铁粉的钻井液注入开采区后，向开采井内放入电磁发生器(7)，通过钻井平台(12)上的供电系统(5)将交流电转化为20KHZ～40KHZ的高频电流并通过高压输电管线(6)通入电磁发生器(7)中，产生高频磁场，频率为20KHz～50GHz；开采区内的铁粉由于涡流作用发热，对天然气水合物储层进行加热；
4)采用电磁加热对天然气水合物储层进行加热后，破坏天然气水合物的相平衡状态，天然气水合物储层分解产生甲烷气体，甲烷气体通过带孔管(8)上的孔洞进入开采井内，然后经气体回收管线(9)进入加压装置(10)，经加压装置(10)加压存储在储气罐(11)内。
2.根据权利要求1所述的一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，其特征在于：所述开采井为竖直开采井。
3.根据权利要求1所述的一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，其特征在于：所述开采井在天然气水合物储层内部采用水平井或斜井。
4.根据权利要求1所述的一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，其特征在于：采用多口开采井，其中一口开采井位于中间作为主开采井，其他开采井以圆周阵列方式闭合环状布置在主开采井外围，电磁发生器(7)置于主开采井井底，且向各个开采井方向加热。
5.根据权利要求1所述的一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，其特征在于：该方法与降压开采方法联合使用避免井壁形成二次水合物。

说明书全文

一种利用电磁加热方式开采天然气 水合物的方法

技术领域

[0001] 本发明属于天然气水合物开采技术领域，尤其是涉及一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，适用深海天然气水合物的热激发开采和降压开采中抑制二次水合物生成。

背景技术

[0002] 天然气水合物被认为是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源，世界各国尤其是发达国家及能源短缺国家高度重视天然气水合物的勘探开发。我国海域面积广阔，具有良好的天然气水合物成矿前景。目前水合物开采技术主要有降压法、热激发法和化学抑制剂法。

[0003] 降压法是通过降低水合物层压力或水合物层下伏游离气层的压力，破坏水合物层压力稳定性，促使水合物发生分解，但该方法产气速率较低，开采过程中容易形成二次水合物，造成近井壁出现堵塞现象，导致产气速率下降。

[0004] 热激发法是向水合物层中注入热水(泥浆)、热蒸汽和热空气等，促使水合物地层温度升高，打破温度平衡条件，实现开采。该方法在我国祁连山冻土区和加拿大马更些地区已取得成功应用，但开采过程中大量的热损失，造成开采效率较低。

[0005] 化学抑制剂法是将如盐水、甲醇和乙醇等化学试剂，注入到水合物层，改变水合物形成的相平衡条件，促使水合物发生分解。该方法虽然简单方便，但其主要缺陷是注入的化学抑制剂费用昂贵、作用缓慢，且可能会造成地下环境污染。

[0006] 现有专利文献中提及一种电磁感应分解天然气水合物的装置及方法(申请号为201710027757)，具体是通过电磁加热铁质容器外壳进而加热容器内沉积物，其加热储层方式为热传导方式(容器由外向里逐渐加热沉积物)，传热效率相对较低，同时其为室内实验装置与方法，属于模拟范畴，并未应用在实际工程中。

发明内容

[0007] 针对深海天然气水合物储层热激发开采热损失大、开采效率低，及降压开采中井壁形成二次水合物影响开采效率的问题，本发明的目的在于提供一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，适用于海洋天然气水合物储层的热激发开采方法，及与降压开采联合使用避免井壁形成二次水合物的方法。

[0008] 本发明是采用如下技术方案实现的：一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法，其特征在于，该方法是在钻井液中混入铁粉，用高压射流系统采用射流的方式将含有铁粉的钻井液注入到天然气水合物储层中；利用电磁加热系统采用高频电加热方式将交流电转化为频率为20KHZ～40KHZ的高频电流，产生频率为20KHz～50GHz的高频磁场，当磁场内磁力线通过绝缘的天然气水合物储层作用在天然气水合物储层内的铁粉时，磁力线被切割，产生涡流，使铁粉的自身发热，从内部加热天然气水合物储层，实现热激发致使天然气水合物分解；产生的甲烷气体经气体回收系统加压存储；该方法中的高压射流系统由钻井液箱、高压泵、钻井液注入管路和高压喷头组成，钻井液箱用于存放含铁粉的钻井液，高压泵一端与钻井液箱连接，高压泵另一端与钻井液注入管路连接，钻井液注入管路位于开采井井底的一端安装有高压喷头，含铁粉的钻井液通过高压泵加压进入钻井液注入管路，经高压喷头形成射流；电磁加热系统由供电系统、高压输电管线和电磁发生器组成，供电系统通过高压输电管线将交流电输入电磁发生器中产生高频磁场，频率为20KHz～50GHz；气体回收系统由带孔管、气体回收管线、加压装置和储气罐组成，产生的甲烷气体依次经过带孔管和气体回收管线进入加压装置，加压存储在储气罐内；该方法具体包括以下步骤：

[0009] 1)首先在海域天然气水合物待开采区域进行钻井作业，获取开采井，然后从钻井平台上分别下入气体回收管线和钻井液注入管路，并在开采井井口处安装孔口密封装置；

[0010] 2)向钻井液箱内加入铁粉，采用高压泵将含铁粉的钻井液从钻井液注入管路注入到开采井井底，然后经钻井液注入管路上的高压喷头使含铁粉的钻井液形成压力为0MPa～100MPa的射流并从高压喷头喷射出来，射流经过井壁的带孔管上的孔洞，将含铁粉的钻井液注入开采区；

[0011] 3)将含铁粉的钻井液注入开采区后，向开采井内放入电磁发生器，通过钻井平台上的供电系统将交流电转化为20KHZ～40KHZ的高频电流并通过高压输电管线通入电磁发生器中，产生高频磁场，频率为20KHz～50GHz；开采区内的铁粉由于涡流作用发热，对天然气水合物储层进行加热；

[0012] 4)采用电磁加热对天然气水合物储层进行加热后，破坏天然气水合物的相平衡状态，天然气水合物储层分解产生甲烷气体，甲烷气体通过带孔管上的孔洞进入开采井内，然后经气体回收管线进入加压装置，经加压装置加压存储在储气罐内。

[0013] 所述开采井为竖直开采井。

[0014] 所述开采井在天然气水合物储层内部采用水平井或斜井。

[0015] 采用多口开采井，其中一口开采井位于中间作为主开采井，其他开采井以圆周阵列方式闭合环状布置在主开采井外围，电磁发生器置于主开采井井底，且向各个开采井方向加热。

[0016] 本发明提出的一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法还可以与降压开采方法联合使用避免井壁形成二次水合物。

[0017] 通过上述设计方案，与现有技术相比本发明可以带来如下有益效果：本发明提供的方法的适用性较强，可根据工程实际需要，单独进行热激发开采水合物；或与降压法联合使用，预防降压开采时开采井井壁周围形成二次水合物，提高降压开采的效率。可以通过控制磁场的频率，调节加热天然气水合物储层的温度，温度范围0℃～350℃，可实现天然气水合物储藏最优化开采，提高采气效率，增加经济效益。附图说明

[0018] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：

[0019] 图1为本发明一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法工作过程示意图。

[0020] 图中：1-钻井液箱，2-高压泵，3-钻井液注入管路，4-高压喷头，5-供电系统，6-高压输电管线，7-电磁发生器，8-带孔管，9-气体回收管线，10-加压装置，11-储气罐，12-钻井平台，13-孔口密封装置。

具体实施方式

[0021] 实施例1

[0022] 在钻井液中混入细小铁粉，用高压射流系统采用射流的方式将含有铁粉的钻井液注入到天然气水合物储层中；利用电磁加热系统采用高频电加热原理，将交流电转化为频率为20KHZ～40KHZ的高频电流，产生频率为20KHz～50GHz的高频磁场，当磁场内磁力线通过绝缘的天然气水合物储层作用在天然气水合物储层内的铁粉时，磁力线被切割，产生大量小涡流，使铁粉的自身迅速发热，从内部加热天然气水合物储层，实现热激发致使天然气水合物分解；产生的甲烷气体经气体回收系统加压存储。该方法由高压射流系统、电磁加热系统和气体回收系统共同实现；高压射流系统由钻井液箱1、高压泵2、钻井液注入管路3和高压喷头4组成；钻井液箱1内用于存放含铁粉的钻井液，含铁粉的钻井液通过高压泵2加压进入钻井液注入管路3，经高压喷头4形成0Mpa～100Mpa的高压射流；电磁加热系统由供电系统5、高压输电管线6和电磁发生器7组成；供电系统5通过高压输电管线6将交流电输入电磁发生器7中产生高频磁场；气体回收系统由带孔管8、气体回收管线9、加压装置10和储气罐11组成，产生的甲烷气体依次经过带孔管8和气体回收管线9进入加压装置10，加压存储在储气罐11内。该方法用于单口竖直开采井开采海域天然气水合物具体包括以下步骤：

[0023] 1)首先，在天然气水合物储层打一口开采井，然后从钻井平台12上分别下入气体回收管路9和钻井液注入管路3；采用孔口密封装置13避免海水进入开采井井孔内，确保井孔内的密封性；

[0024] 2)在钻井液箱1内部加入铁粉，采用高压泵2将含铁粉的钻井液从钻井液注入管路3注入开采井井底，然后经钻井液注入管路3上的高压喷头4产生射流，射流经过井壁的带孔管8上的孔洞，将含铁粉的钻井液注入开采区；在工程施工中，针对实际要求，根据天然气水合物储层的性质及不同的开采要求(包括热激发开采或预防井壁形成二次水合物)，调整射流的压力，压力范围为0MPa～100MPa，实现不同的开采范围；

[0025] 3)将铁粉注入开采区后，向开采井内放入电磁发生器7，通过钻井平台12上的供电系统5将交流电转化为高频电流通过高压输电管线6通入电磁发生器7中，产生高频磁场、频率为20KHz～50GHz；开采区内的铁粉由于涡流作用迅速发热，对天然气水合物储层进行加热；

[0026] 4)采用电磁加热对天然气水合物储层进行加热后，破坏天然气水合物的相平衡状态，天然气水合物分解产生甲烷气体，甲烷气体通过带孔管8上的孔洞进入开采井内，然后经气体回收管线9进入加压装置10，经加压装置10加压存储在储气罐11内。

[0027] 实施例2

[0028] 本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，在天然气水合物储层内部采用水平井或斜井增大开采区范围，提高开采效率。

[0029] 实施例3

[0030] 本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，采用了多口开采井，在中间开采井周围圆周阵列布置，电磁发生器7置于中间开采井井底，且可向各个开采井方向加热；可减少设备和工程投入，进而降低成本。

[0031] 本发明是通过向天然气水合物储层内喷入铁粉，使其与天然气水合物储层中的沉积物混合，然后通过电磁发生器7加热铁粉，进而加热天然气水合物储层，可以更快更均匀的对天然气水合物储层进行加热，传热效率高。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种基于智能算法的分布式能源系统优化调度方法及装置	2020-05-08	968
一种内壁预置电缆井下柔性连续复合管连接接头及方法	2020-05-08	577
灯管生产用设置高压进风管的天然气燃烧管	2020-05-08	307
一种连续油管带螺杆钻钻磨通井方法、装置及应用	2020-05-08	192
一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置及其工作方法	2020-05-08	882
射流PDC钻头	2020-05-08	144
吸附剂及其制备方法	2020-05-11	936
岩性储层优势相带预测方法及设备	2020-05-08	748
一种甲烷低温催化裂解制氢催化剂及其制备方法、甲烷低温催化裂解制氢的方法	2020-05-11	384
将烃基气体脱水的方法	2020-05-11	799

一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法

一种利用电磁加热方式开采天然气水合物的方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：