天然氣水合物資源量豐富,被公認(rèn)為最有潛力的新型高效清潔替代能源,是未來能源革命的戰(zhàn)略突破口。由于天然氣水合物分解是伴隨相變的復(fù)雜物理化學(xué)過程,安全經(jīng)濟地開采天然氣水合物仍有許多瓶頸難題亟待解決。當(dāng)前降壓法是相對經(jīng)濟有效的開采方法,但天然氣平均日產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的需求。在分析降壓法規(guī)�；_采面臨的瓶頸問題的基礎(chǔ)上,提出了一種全新的天然氣水合物開采方法——原位補熱降壓充填開采法,重點剖析了該方法的3個基本原理,提出了該方法的開采技術(shù)方案、關(guān)鍵技術(shù)與工藝步驟。得出了如下結(jié)論:（1）天然氣水合物降壓法規(guī)�；_發(fā)需要突破"天然氣水合物分解熱補給"（補熱）、"儲層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性"（保穩(wěn)）和"提高儲層滲透率"（增滲）等3個方面的瓶頸難題;（2）基于"降壓分解原理"、"原位補熱原理"和"充填增滲原理",提出了天然氣水合物原位補熱降壓充填開采法,該方法將氧化鈣（CaO）粉末注入天然氣水合物儲層,反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量補充天然氣水合物的分解熱,同時,反應(yīng)生成的氫氧化鈣（Ca（OH）₂）既填充了天然氣水合物分解后留下的空隙,多孔結(jié)構(gòu)又提高了儲層的滲透性;（3）提出了天然氣水合物原位補熱... 

【文章來源】：工程地質(zhì)學(xué)報. 2020,28(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

天然氣水合物資源分布金字塔圖

目前，世界上有5個國家進行了共計9次天然氣水合物試采工作，其中陸地凍土區(qū)4次，海域5次。中國、日本、加拿大和美國在試采工程與基礎(chǔ)研究上處于領(lǐng)先地位。陸域試采的代表是加拿大麥肯齊三角洲、美國阿拉斯加北坡天然氣水合物試采，海域試采代表是中國南海神狐海域、日本南海海槽天然氣水合物試采。當(dāng)前已實施的試采方法主要有:降壓法、熱激法和二氧化碳置換法，相應(yīng)的試采情況如表1(Dong-Yeun Koh,2016;李守定等，2019;張旭輝等，2019;操秀英，2020)。在各類開采方法中，試采天然氣產(chǎn)量最高的是降壓法，但所達到的天然氣平均日產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到商業(yè)化開發(fā)的需求，更為高效安全的開采技術(shù)方案成為當(dāng)前相關(guān)研究領(lǐng)域的重點內(nèi)容。目前關(guān)于開采技術(shù)的研究中，大多關(guān)注開采原理的分析、開采形式的設(shè)計等，缺乏從儲層改造角度開展的試驗研究工作，未能形成有效的增產(chǎn)措施。中國天然氣水合物資源十分豐富，初步預(yù)測天然氣水合物約1100×108it油當(dāng)量(海域約800×108i油當(dāng)量)，相當(dāng)于中國常規(guī)天然氣資源量的兩倍(自然資源部，2018)。目前我國天然氣供給對外依存度高，產(chǎn)能缺口巨大。在此背景下，突破天然氣水合物開采技術(shù)，早日實現(xiàn)天然氣水合物產(chǎn)業(yè)化開發(fā)成為重要突破方向。

天然氣水合物原位補熱降壓充填開采方法，原理如圖3，圖3a為海域天然氣水合物地層結(jié)構(gòu)，圖3b為天然氣水合物儲層裂隙中注入氧化鈣(CaO);圖3c為天然氣水合物儲層降壓，引起天然氣水合物分解為天然氣和水(H2O)，氧化鈣(CaO)與水(H2O)反應(yīng)放熱，補充了天然氣水合物分解所需的熱量;圖3d為氧化鈣(CaO)與水(H2O)反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鈣(Ca(OH)2)，發(fā)生了體積膨脹，空隙體積增加，提高了滲透性，既充填了天然氣水合物分解后的空隙，又具有很好的滲透性。天然氣水合物原位補熱降壓充填開采方法主要原理如下:1.3.1 天然氣水合物降壓分解原理

【參考文獻】：
期刊論文
[1]日本天然氣水合物完井試采技術(shù)分析[J]. 杜衛(wèi)剛,錢旭瑞,謝夢春,王超,顧冰.  油氣井測試. 2019(06)
[2]海域含天然氣水合物地層鉆完井面臨的挑戰(zhàn)及展望[J]. 李文龍,高德利,楊進.  石油鉆采工藝. 2019(06)
[3]“一趟鉆”關(guān)鍵工具技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J]. 劉克強.  石油機械. 2019(11)
[4]天然氣水合物開采方法及海域試采分析[J]. 李守定,孫一鳴,陳衛(wèi)昌,于志全,周忠鳴,劉麗楠,赫建明,張召彬,李曉.  工程地質(zhì)學(xué)報. 2019(01)
[5]天然氣水合物開采方法的研究綜述[J]. 張旭輝,魯曉兵,李鵬.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2019(03)
[6]淺談泥質(zhì)粉砂巖防砂技術(shù)[J]. 杜衛(wèi)剛.  石化技術(shù). 2018(02)
[7]高濃度高氣壓在燒結(jié)用石灰氣力輸送中的應(yīng)用[J]. 劉利生,沈東,陳榮.  現(xiàn)代冶金. 2016(06)
[8]海洋天然氣水合物試采關(guān)鍵技術(shù)[J]. 光新軍,王敏生.  石油鉆探技術(shù). 2016(05)
[9]海洋鉆井過程中的井筒溫度敏感性研究[J]. 孫萬通,孟英峰,魏納,李永杰,李皋,陳光凌.  天然氣技術(shù)與經(jīng)濟. 2016(04)
[10]天然氣水合物開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 李楠,王曉輝,呂一寧,孫長宇,陳光進.  石油科學(xué)通報. 2016(01)



本文編號：3334687