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连续注入热海 水开采海底 天然气水合物的装置及方法

阅读：564发布：2024-02-16

专利汇可以提供连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置，所述装置包括：多根下水管(1)，进口端设置在近海平面，进口端的位置高于海平面；多根散热管 (3)，呈蛛网式或六边形网式或树枝式或环式结构分布在海底水合物层(6)；至少一根出水管(2)，出口端设置在近海平面，出水管(2)的出口端等于或低于下水管(1)的进口端；所述多根下水管(1)、多根散热管(3)、至少一根出水管(2)依次连接形成一个连通器。充分利用连通器的静压传递原理，仅靠普通型号的小功率离心泵将海面表层的高温海水连续通过铺设在海底水合物层内的散热管。本发明的散热管道采用网式结构进行布置，可以提高散热效率，扩大散热面积，提高开采效率。，下面是连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置，用于对海底水合物层（6）的天然气水合物进行开采，其特征在于，所述装置包括：
多根下水管（1），进口端设置在近海平面，进口端的位置高于海平面；
多根散热管（3），呈蛛网式或六边形网式或树枝式或环式结构分布在海底水合物层（6）；
至少一根出水管（2），出口端设置在近海平面，出水管（2）的出口端等于或低于下水管（1）的进口端；
所述多根下水管（1）、多根散热管（3）、至少一根出水管（2）依次连接形成一个连通器；
当所述多根散热管（3）呈蛛网式分布，所述出水管（2）为一根，并且所述出水管（2）设置在蛛网式结构的中心处；当所述多根散热管（3）呈六边形网式分布，出水管（2）设置在网状结构的中间节点，出水管（2）的个数少于下水管（1）的个数；当所述多根散热管（3）呈树枝式分布，出水管（2）设置在树枝式结构的一端；当所述多根散热管（3）呈环式分布，出水管（2）设置在环式结构的环形边线上；
所述下水管（1）、散热管（3）、出水管（2）分别设置在不同的井内；
还包括多个生产井，水合物分解产生的气体通过所述生产井进行收集，当所述多根散热管（3）呈蛛网式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管（3）之间；当所述多根散热管（3）呈六边形网式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管（3）之间；当所述多根散热管（3）呈树枝式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管（3）之间；当所述多根散热管（3）呈环式分布，每个生产井设置在环式结构的中间；
所述生产井包括：井本体、设置在井本体上的防止气体溢出的井帽、设置在井帽上的出气管、以及设置在所述出气管上的阀门，通过所述出气管及所述阀门控制气体的流出量及流出时间；还包括设置在井帽上的减压阀，用于减轻井内气体的压力；
要根据地层的参数，以及高温海水在管内流动时的热量损失情况，计算出下水管的数量。
2.一种连续注入热海水开采海底天然气水合物的方法，其特征在于，包括：
在海底水合物层内开凿呈蛛网式或六边形网式或树枝式或环式分布的多个水平井；
在所述多个水平井内一一对应地设置多根散热管道；
分别在所述多个水平井的一端设置与所述水平井相适应的多个下水井，并在所述多个水平井的另一端设置至少一个共同的出水井，在所述多个下水井内一一对应地设置多根下水管，在所述至少一个共同的出水井内设置至少一根出水管，将出水管的出口端设置为等于或低于下水管的进口端；
将所述多根下水管、多根散热管道、至少一跟出水管依次相连构成一个连通器；
所述出水管为一个，并且所述出水管设置在蛛网式结构的中心处；或者当所述多根散热管呈六边形网式分布，所述出水管为多个，所述出水管的个数少于所述下水管的个数，所述出水管设置在网状结构的中间节点；或者当所述多根散热管呈树枝式分布，所述出水管为一个，并且所述出水管设置在树枝结构的一端；或者当所述多根散热管呈环式分布，所述出水管为一个，并且所述出水管设置在环式结构的环形边线上；
所述方法还包括以下步骤：
用离心泵将海面表层热海水经由进水管连续导入到铺设在海底水合物层内的呈蛛网式分布的散热管道内，流经散热管道散热后的海水经由出水管排出；
设置多个生产井，水合物分解产生的气体通过所述生产井进行收集，当所述多根散热管呈蛛网式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管之间；当所述多根散热管呈六边形网式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管之间；当所述多根散热管呈树枝式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管之间；当所述多根散热管呈环式分布，每个生产井设置在环式结构的中间；
所述生产井包括：
井本体、设置在井本体上的防止气体溢出的井帽、设置在井帽上的出气管、以及设置在所述出气管上的阀门，通过所述出气管及所述阀门控制气体的流出量及流出时间；还包括设置在井帽上的减压阀，用于减轻井内气体的压力。

说明书全文

连续注入热海 水开采海底 天然气水合物的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及天然气水合物开采领域，尤其涉及一种连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置及方法。

背景技术

[0002] 随着我国经济的发展，对能源的需求不断增长，因此急需开发新能源以满足我国经济高速发展的需要。天然气水合物是在一定的条件下由水和天然气在高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。地球上的天然气水合物蕴藏量十分丰富，大约27％的陆地(大部分分布在永冻层)和90％的海域都有天然气水合物。在标准状况下，1单位体积的水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，其能量密度是煤的10倍，具有使用方便、燃烧热值高、清洁无污染等特点，因而是一种很有前景的清洁能源。

[0003] 2007年5月我国在南海北部的神狐海域正式采集到天然气水合物的实物样品，证实了中国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源。初步预测，我国南海地区天然气水合物远景资源量可达上百亿吨油当量，约相当于我国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一，为我国未来可替代能源提供了有力的资源保障。如何开采我国南海地区的水合物资源成为一个关键的问题。

[0004] 开采水合物的方法有减压法、加热法和注化学剂法。天然气水合物的分解过程是一个吸热过程，分解热大约是104J/mol。如果要进行大量的水合物藏的开采，则需要外来的巨大的热能，从而极大地折减了开采的经济效益，甚至得不偿失。尤其是水合物在连续开采中由于发生相变，降压或加热过程中，水合物分解需要大量的潜热，温度不断下降，从而使分解中止、生产中断。因此，一种经济、高效、可行的水合物开采方法和装置是迫切需要的。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置及方法，能够方便、高效地获取能源。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置，用于对海底水合物层(6)的天然气水合物进行开采，所述装置包括：

[0007] 多根下水管(1)，进口端设置在近海平面，进口端的位置高于海平面；

[0008] 多根散热管(3)，呈蛛网式或六边形网式或树枝式或环式结构分布在海底水合物层(6)；

[0009] 至少一根出水管(2)，出口端设置在近海平面，出水管(2)的出口端等于或低于下水管(1)的进口端；

[0010] 所述多根下水管(1)、多根散热管(3)、至少一根出水管(2)依次连接形成一个连通器。

[0011] 优选的，当所述多根散热管(3)呈蛛网式分布，所述出水管(2)为一根，并且所述出水管(2)设置在蛛网式结构的中心处；当所述多根散热管(3)呈六边形网式分布，出水管(2)设置在网状结构的中间节点，出水管(2)的个数少于下水管(1)的个数；当所述多根散热管(3)呈树枝式分布，出水管(2)设置在树枝式结构的一端；当所述多根散热管(3)呈环式分布，出水管(2)设置在环式结构的环形边线上。

[0012] 优选的，所述下水管(1)、散热管(3)、出水管(2)分别设置在不同的井内。

[0013] 优选的，还包括多个生产井，水合物分解产生的气体通过所述生产井进行收集，当所述多根散热管(3)呈蛛网式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管(3)之间；当所述多根散热管(3)呈六边形网式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管(3)之间；当所述多根散热管(3)呈树枝式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管(3)之间；当所述多根散热管(3)呈环式分布，每个生产井设置在环式结构的中间。

[0014] 优选的，所述生产井包括：

[0015] 井本体、设置在井本体上的防止气体溢出的井帽、设置在井帽上的出气管、以及设置在所述出气管上的阀门，通过所述出气管及所述阀门控制气体的流出量及流出时间；还包括设置在井帽上的减压阀，用于减轻井内气体的压力。

[0016] 为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种连续注入热海水开采海底天然气水合物的方法，包括：

[0017] 在海底水合物层内开凿呈蛛网式或六边形网式或树枝式或环式分布的多个水平井；

[0018] 在所述多个水平井内一一对应地设置多根散热管道；

[0019] 分别在所述多个水平井的一端设置与所述水平井相适应的多个下水井，并在所述多个水平井的另一端设置至少一个共同的出水井，在所述多个下水井内一一对应地设置多根下水管，在所述至少一个共同的出水井内设置至少一根出水管，将出水管的出口端设置为等于或低于下水管的进口端；

[0020] 将所述多跟下水管、多根散热管道、至少一跟出水管依次相连构成一个连通器。

[0021] 优选的，所述方法还包括以下步骤：

[0022] 用离心泵将海面表层热海水经由进水管连续导入到铺设在海底水合物层内的呈蛛网式分布的散热管道内，流经散热管道散热后的海水经由出水管排出。

[0023] 优选的，所述出水管为一个，并且所述出水管设置在蛛网式结构的中心处；或者当所述多根散热管呈六边形网式分布，所述出水管为多个，所述出水管的个数少于所述下水管的个数，所述出水管设置在网状结构的中间节点；或者当所述多根散热管呈树枝式分布，所述出水管为一个，并且所述出水管设置在树枝结构的一端；或者当所述多根散热管呈环式分布，所述出水管为一个，并且所述出水管设置在环式结构的环形边线上。

[0024] 优选的，还包括以下步骤：

[0025] 设置多个生产井，水合物分解产生的气体通过所述生产井进行收集，当所述多根散热管呈蛛网式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管之间；当所述多根散热管呈六边形网式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管之间；当所述多根散热管呈树枝式分布，每个生产井设置在每二个相邻的散热管之间；当所述多根散热管呈环式分布，每个生产井设置在环式结构的中间。

[0026] 优选的，所述生产井包括：

[0027] 井本体、设置在井本体上的防止气体溢出的井帽、设置在井帽上的出气管、以及设置在所述出气管上的阀门，通过所述出气管及所述阀门控制气体的流出量及流出时间；还包括设置在井帽上的减压阀，用于减轻井内气体的压力。

[0028] 本发明由于采用以上技术方案，具有以下的优点：

[0029] 1.本发明的装置将下水管进口端设置在近海平面，可以实现就地获取表层热海水，相比于采用其他的热源，比如水蒸气等，不需要购买、加热和运输，能够廉价获取热能，节约成本；

[0030] 2.本发明装置的下水管进口端及出水管出口端不相连，而是充分利用了连通器原理，相比于下水管及出水管相连封闭的结构，可以大大降低泵入压力，只需克服水流的沿程阻力即可，所以水泵的选型实现简单，需用的能量消耗也很低，可以节省费用；

[0031] 3.本发明不是将热海水直接注入水合物储层中，而是布置了散热管道，让热海水连续通过铺设在水合物层内的散热管道，管内海水源源不断，可以保持高温，保证开采的顺利进行，避免了因海水注入储层，滞留冷却，导致分解中止、生产中断的弊病；

[0032] 4.本发明的散热管道采用网式结构进行布置，相比于单根散热管或者几根简单的散热管结构可以提高散热效率，扩大散热面积，提高热能输入；

[0033] 5.本发明将出水管设置为少于下水管的个数，并设置在网式结构的中心或者中间节点处，从而保证水合物能够比较均匀地得到分解和开采；将下水管设置在四周，出水管设置在中心，可以保证在出水管位置附近的水合物也能吸收到较多的能量，从而分解；若是设置成“多出水管一进水管”，进水管附近的水合物分解就已经吸收掉了大量的热量，因此无法保证管道流经区域的水合物同时分解；

[0034] 6、本发明通过将下水管、出水管、散热管分别通过不同的井来布置，从而相比于将进水管、出水管设置在一个井内，或者将进水管、出水管以及散热管设置在一个井内的方案，具有节约成本的优点；本发明的优点是尽量把热在水平方向内向四周扩散，将进水管、出水管以及散热管设置在一个井内的方案，热量是在垂直方向内向四周扩散。由于海底的水合物层垂直方向的厚度远小于水平方向的尺度，因此将进水管、出水管以及散热管设置在一个井内的方案不利于节约能量；

[0035] 7、本发明通过在下水管外壁设置保温层，可以保护下水管内的热海水不被周围介质降低温度；

[0036] 8、本发明并设置多个生产井，将每个生产井的进口端设置在散热管之间，水合物分解产生的气体通过所述生产井进行收集，将所述生产井布置在散热管之间，可以对每个散热管附近的气体进行收集，从而可以提高工作效率，达到较好的收集效果；

[0037] 9、本发明充分利用现成的便利资源，能经济、高效地实现海底天然气水合物的开采，并且结构简单，可望得到广泛应用，具有较好的市场前景；

[0038] 10、以我国的南海地区开采时间半年为例，当采用蛛网式布网方式时，开采出的天然气，完全燃烧后可释放热量78.2×1015J的热量，是所消耗能量的1437倍。如果采用单根的散热管，半年时间开采出的天然气完全燃烧后可释放热量63.6×1014J的热量，是所消耗能量的117倍。说明网式布网方式的开采效率是单根散热管的12倍，采用网式的散热管结构，可以提高开采效率。附图说明

[0039] 图1为本发明实施例中连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置结构示意图；

[0040] 图2为本发明实施例中散热器在海底的蛛网式管网布置方式示意图；

[0041] 图3为本发明实施例中散热器在海底的六边形网式布置方式示意图；

[0042] 图4为本发明实施例中散热器在海底的树枝式结构布置方式示意图；

[0043] 图5为本发明实施例中散热器在海底的环式结构布置方式示意图；

[0044] 图6为本发明实施例中生产井结构示意图；

[0045] 图7为本发明实施例中连续注入热海水开采海底天然气水合物的方法流程图。

具体实施方式

[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0047] 天然气水合物的分解过程是一个吸热过程，分解热大约是40～60KJ/mol。本发明利用表层热海水高效开采天然气水合物的装置及方法，适用于广泛的热带海洋区域，本发明实施中仅以我国南海地区海洋为例。我国南海地区地处热带，由于太阳照射，海水表面温度较高，在靠近海表面的水温约为25～30℃(数据来源于国家海洋环境预报中心)，海水中储备有巨大的热能，而海底的水合物储层温度较低(约在0℃附近)，二者之间的最高温差可接近三十度，且季节的变化也不大。

[0048] 本发明的主要思想是利用连通器原理设置多个下水管和一个出水管的结构，并将下水管进口端和出水管出口端均设置在海平面附近，配合连接蛛网式、六边形网式、树枝式或环式散热管网。用离心泵将海面表层的高温海水连续导入到铺设在海底水合物层内的散热管网内，可以保证散热管内的海水温度不会下降很多。由于注入的海水与水合物周围环境存在温差，因此高温海水的热量通过散热管管壁传导到水合物层内，促使水合物温度升高并分解，散热后的海水经由出水管排出。本发明实现利用方便获得的表层热海水，用小功率泵连续驱动海水通过铺设在水合物层内的散热管网，从而可经济、高效地开采天然气水合物。

[0049] 参照图1所示，为本发明实施例的连续注入热海水开采海底天然气水合物的装置结构示意图。如图所示，天然气水合物层6位于上下两个不渗透地层7之间。所述装置包括：多根下水管1、呈蛛网式分布的多根散热管3和至少一根出水管2。多根下水管1的进口端均设置在近海平面，从而可以方便实现注入海面表层热海水5。进口端的海水需要离心泵导入，不是与海水直接相通，因此进口端的位置应高于海平面。出水管2的出口端也设置在近海平面，出水管2的出口端等于或低于下水管1的进口端，可以将散热后的海水经由出水管2出水口排出。散热管3铺设在海底的水合物层6中，同时参照图2所示，散热管3的两端分别与下水管1、出水管2相接通形成连通器，其中下水管1为多根，出水管2为一根，并且所述出水管2设置在蛛网式结构的中心处。

[0050] 要根据地层的参数，以及高温海水在管内流动时的热量损失情况，计算出下水管的数量。

[0051] 在本发明的一个优选实施例中，将所述下水管1、散热管3、出水管2分别设置在不同的井内，从而相比于将进水管、出水管设置在一个井内，或者将进水管、出水管以及散热管设置在一个井内的方案，具有节约成本的优点。主要是从节约热能的角度考虑，其次是成本的问题，才不选择“将进水管、出水管以及散热管设置在一个井内的方案”。

[0052] 为了尽量减少在下水管1内的热量损失，使进入到散热管3内的海水维持较高的温度，因此在下水管1的外壁加护有保温层4(图1所示)，以保护下水管1内的热海水不被周围介质降低温度。对于海底的散热管3，以及出水管2则不需要作保温措施。

[0053] 联合参照图1及图2所示，具体工作时，通过水泵向下水管1中注入海面表层热海水5，海面表层热海水5经由下水管1流入散热管3，当流经散热管3时，将其热量通过散热管3向水合物层6散热，水合物吸收热量温度升高，当温度升高到高于水合物的相平衡温度时，水合物开始分解，释放出甲烷气体，散热后的海水经由出水管2排出。

[0054] 需要指出的是，在本实施例中，下水管1的进口端和出水管2的出口端不相连，这样可以利用连通器原理，用较低的泵入压力就可以把海水导入到海底的散热管中，从而技术方案实现方便并且可以节约能源。

[0055] 本发明在海底铺设散热管3，这是十分有必要的。若无散热管3，下水管直接把海水导入到海底的水合物层6，下水管1附近的水合物先吸收海水的热量进行分解，海水的热量一旦被吸收后，海水温度降低，冷却后的海水无法返回到地面，只能继续停留在地层中，这样易于发生水合物的二次生成以及形成冰，从而堵塞地层，阻止海水的流动，进而使水合物无法继续分解下去，难以实现天然气水合物的开采。通过设置本实施例的蛛网式散热管3，海水不进入地层，仅仅是利用散热管3将海面表层热海水5携带的热量散热到水合物层6中，从而使水合物分解，因此不存在水合物的二次生成，堵塞地层的问题。可见，通过设置散热管3，克服了将海水直接导入水合物层6的弊端，可以更好地实现天然气水合物的开采。

[0056] 参照图2所示，为本发明实施例中的蛛网式的管网布置结构示意图。由于水合物分解需要吸收大量的热量，单根散热管的散热效率有限，为了扩大散热面积，采用了蛛网式的管网布置方式。多根下水管1与多根散热管3相连接，海面表层热海水5通过下水管1注入到水合物层后，直接流入与之相连的多根散热管3内，这样就可以同时使更多面积的水合物分解。水合物分解产生的气体通过多个生产井8收集起来，每个生产井8的进口端设置在每二个相邻的散热管3之间。将所述生产井8布置在散热管3之间，可以对每个散热管3附近的气体进行收集，从而可以提高工作效率，达到较好的收集效果；并且与一根下水管与一根散热管相连接的情形相比，这种蛛网式的布管模式大大地增加了散热面积，提高了开采效率。

[0057] 散热管的布置，除了蛛网式结构，还有六边形网式或树枝式或环式，都能较好地实现对水合物进行有效开采，都可以实现本发明的目的。

[0058] 参照图3所示，为本发明实施例中散热器在海底的六边形网式布置方式示意图，图中示出了多根下水管1、多根散热管3和出水管2，生产井8。多根下水管1的进口端相连可以构成一个六边形。多根散热管3呈六边形网式分布，出水管2的进口端设置在网状结构的中间节点，出水管2的个数少于下水管1的个数，每个生产井8的进口端设置在每二个相邻的散热管3之间。。

[0059] 参照图4所示，为本发明实施例中散热器在海底的树枝式结构布置方式示意图，图中示出了多根下水管1、多根散热管3和出水管2，生产井8。多根散热管3呈树枝式分布，出水管2设置在树枝式结构的一端，每个生产井8的进口端设置在每二个相邻的散热管3之间。

[0060] 参照图5所示，为本发明实施例中散热器在海底的环式结构布置方式示意图，图中示出了多根下水管1、多根散热管3和出水管2，生产井8。多根散热管3呈环式分布，出水管2设置在环式结构的环形边线上。每个生产井8的进口端设置在环式结构的中间。图中示出生产井8的个数为三个，当然也可以根据实际使用需求进行其他的设计，本发明对此不加以限定。

[0061] 由附图4和附图5可以看出，多根散热管呈环式分布，具有结构简单的特点，可节约建设成本。

[0062] 参照图6所示，为本发明实施例中生产井结构示意图。所述生产井包括：

[0063] 井本体、设置在井本体上的防止气体溢出的井帽13、设置在井帽13上的出气管11、以及设置在所述出气管11上的阀门12，通过所述出气管11及所述阀门12控制气体的流出量及流出时间；还包括设置在井帽上的减压阀10，用于减轻井内气体的压力。

[0064] 参照图7所示，为本发明实施例的连续注入热海水开采海底天然气水合物的方法流程图。所述方法包括：

[0065] 步骤301，在海底水合物层内开凿呈蛛网式或六边形网式或树枝式或环式分布的多个水平井；

[0066] 步骤302，在所述多个水平井内一一对应地设置多根散热管道；

[0067] 步骤303，分别在所述多个水平井的一端设置与所述水平井相适应的多个下水井，并在所述多个水平井的另一端设置至少一个共同的出水井，在所述多个下水井内一一对应地设置多根下水管，在所述至少一个共同的出水井内设置至少一根出水管，将所述下水管的进口端和所述出水管的出口端均设置在近海平面；

[0068] 步骤304，将所述多跟下水管、多根散热管道、至少一跟出水管依次相连构成一个连通器；

[0069] 在本发明的一个优选实施例中，所述方法还包括以下步骤：

[0070] 步骤305，用离心泵将海面表层热海水经由进水管连续导入到铺设在海底水合物层内的呈蛛网式分布的散热管道内，流经散热管道散热后的海水经由出水管排出。

[0071] 在本发明的一个优选实施例中，将所述出水管设置为一个，并且将所述出水管的进口端设置在蛛网式结构的中心处。或者当所述多根散热管呈六边形网式分布，所述出水管为多个，所述出水管的个数少于所述下水管的个数，所述出水管的进口端设置在网状结构的中间节点；或者当所述多根散热管呈树枝式分布，所述出水管为一个，并且所述出水管的进口端设置在树枝结构的一端；或者当所述多根散热管呈环式分布，所述出水管为一个，并且所述出水管的进口端设置在环式结构的环形边线上。与一根下水管与一根散热管相连接的情形相比，这种网式的布管模式大大地增加了散热面积，提高了开采效率。

[0072] 在本发明的一个优选实施例中，步骤303中还包括在所述下水管外壁设置保温材料。这样，呈蛛网式分布的多个散热管道的一端联通设置有保温材料的下水管，所述多个散热管道的另一端联通一共同的出水管。通过在下水管外壁设置保温材料，可以减少海面表层热海水经过下水管时的热量损失，从而保证到达散热管的海水保持理想温度。

[0073] 在本发明的一个优选实施例中，所述方法还包括以下步骤：

[0074] 设置多个生产井，水合物分解产生的气体通过所述生产井进行收集，当所述多根散热管呈蛛网式分布，每个生产井的进口端设置在每二个相邻的散热管之间；当所述多根散热管呈六边形网式分布，每个生产井的进口端设置在六边形的中间；当所述多根散热管呈树枝式分布，每个生产井的进口端设置在每二个相邻的散热管之间；当所述多根散热管呈环式分布，每个生产井的进口端设置在环式结构的中间。将所述生产井布置在散热管之间，可以对每个散热管附近的气体进行收集，从而可以提高工作效率，达到较好的收集效果。

[0075] 所述生产井包括：井本体、设置在井本体上的防止气体溢出的井帽、设置在井帽上的出气管、以及设置在所述出气管上的阀门，通过所述出气管及所述阀门控制气体的流出量及流出时间；还包括设置在井帽上的减压阀，用于减轻井内气体的压力。

[0076] 本发明实施例中通过设置保温材料和离心泵，可以保证散热管内的海水温度不会下降很多。由于注入的海水与水合物周围环境存在温差，因此高温海水的热量通过散热管管壁传导到水合物层内，促使水合物温度升高并分解，散热后的海水经由出水管排出。高温海水在散热管内流动既充分利用了其热量来使水合物分解，又避免了海水直接注入水合物储层内，由于地层岩石的致密性，海水在地层中的流动非常缓慢，且一次注入到地层内的海水体积很小，注入海水的热量被水合物吸收后温度降低，冷却后的海水无法返回到地面只能滞留在地层中，这样易于发生水合物的二次生成，阻止水合物继续分解。为了增加散热面积，提高开采效率，铺设在海底水合物层内的散热管采用了网式的管网布置方式，即多根下水管分别与多根散热管相连，这样可以使更多面积的水合物同时吸热分解，可大大地提高水合物的开采效率。

[0077] 水合物的分解不是在整个地层内分解，而是类似于冰的融化，存在着一个分解前沿。当具有较高温度的表层海水被源源不断地注入到水合物层时，由于散热管内的海水与管外的地层存在温度梯度，于是散热管开始向外放热。地层吸收热量后，水合物开始分解，分解前沿平行于管线的轴心线，且沿着径向方向推进。该分解前沿把整个区域分为已分解区和未分解区两个区域，分解区存在气、水两相，未分解区含有固态的水合物。随着水合物的分解，分解前沿向前移动，不断分解产生出气体。

[0078] 水合物开采的能量效率，指水合物分解所得到的甲烷气体充分燃烧所产生的热量与开采水合物所消耗的能量之比。以我国的南海地区为例，国家地质调查局初步估计，我国南海海槽地区水合物分布区域的面积有2400平方公里，钻探显示该地区的水合物饱和度在20％～43％之间，含水合物沉积层的厚度为11～34m。在进行预测时，我们选取水合物的平均饱和度为30％。原动机的功率为3500kW，运行半年将消耗相当于约54.4×1012J的热量。
当利用该地区的表层热海水来开采水合物时，以开采时间半年为例，当采用蛛网式布网方式时，开采出的天然气，完全燃烧后可释放热量78.2×1015J的热量，是所消耗能量的1437倍。如果采用单根的散热管，半年时间开采出的天然气完全燃烧后可释放热量63.6×1014J的热量，是所消耗能量的117倍。说明网式布网方式的开采效率是单根散热管的12倍，采用网式的散热管结构，可以提高开采效率。

[0079] 总之，本发明充分利用了连通器的静压传递原理，不需要很高的泵入压力，仅需克服海水在管线中流动的沿程水头损失即可，普通型号的离心泵就可满足此要求，将海面表层的高温海水连续导入到铺设在海底水合物层内的散热管内。并且散热管采用网式的管网布置方式，可大大地提高水合物的开采效率。

[0080] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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