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专利号: 2018105733613
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.定向钻进超临界二氧化碳致裂置换开采天然气水合物方法,其特征在于,包括如下步骤:

a.在海平面上建设两个海上移动抽采平台和一个海上移动注入平台,按海上移动抽采平台、海上移动注入平台、海上移动抽采平台顺序等距直线排放;两侧海上移动抽采平台上布置有抽采设备、混合物分离设备、定向钻进控制平台和海洋地球物理探测装置,中间作业平台上布置有定向钻进控制平台、海洋地球物理探测装置和超临界二氧化碳致裂控制平台;从海上移动抽采平台和海上移动注入平台同时向海底布置开采井和注入井;开采井直径为能够放置定向钻机并预留一定作业空间,井底与海底接触后不再向下延伸,注入井直径为能够放置定向钻机并预留一定作业空间或能够放置超临界二氧化碳致裂设备并预留一定作业空间,井底与海底接触后不再向下延伸;

b.由海上移动抽采平台、海上移动注入平台下放定向钻机及辅助设备至开采井和注入井井底,将泥浆泵和钻进监视器布置在海上平台、海上移动注入平台上,利用钻机向海底地层垂直钻孔,钻杆安装有测量探管和连续钻进装置,能够根据预定轨迹进行定向钻孔;

c.钻杆垂直钻入水合物层后,钻孔转为正交于三平台所在直线水平钻进,继续钻孔至设定长度,钻孔完成后,及时向钻孔内安装高强防砂筛管,保证钻孔孔壁稳定性,采用密封装置将孔口暂时密封,再向相反方向进行水平钻进至设定长度,钻孔完成后,及时向钻孔内安装高强防砂筛管,保证钻孔孔壁稳定性,采用密封装置将孔口暂时密封,之后撤出定向钻机及辅助设备完成抽采水平井和注入水平井的打设;

d.在海上移动注入平台下放超临界二氧化碳致裂设备和辅助设备,对水合物矿层进行超临界二氧化碳致裂,裂隙构通注入水平井和抽采水平井,使二氧化碳与天然气水合物有充分的接触面积和反应空间,致裂工作一直持续至当前服务范围开采完全;

e.在抽采平台下的抽采水平井井口安装抽采管道,连接海上开采平台上的抽采设备,抽采到开采平台的是气、水掺杂少量细砂的混合物,混合物进入分离设备后将天然气、水、细砂分离开来,分别从天然气出口和砂、水出口排出完成抽采工作;

f.抽采过程中,采用海洋地球物理探测装置观测水合物层变化情况,达到一定的抽采限度后,将海上移动注入平台和其中一个海上移动抽采平台下抽采水平井、注入水平井永久封闭,撤出相关设备,封闭开采井和注入井,完成此区域天然气水合物置换开采工作,移设相关平台海上移动抽采平台、海上移动注入平台至合适位置进行下一区域的开采。

2.根据权利要求1所述的定向钻进超临界二氧化碳致裂置换开采天然气水合物方法,其特征在于,步骤a中所述的开采井为定向钻进水平井,直径为0.25m。

3.根据权利要求1所述的定向钻进超临界二氧化碳致裂置换开采天然气水合物方法,其特征在于,步骤d中所述的裂隙构通注入水平井和抽采水平井,使二氧化碳与天然气水合物有充分的接触面积和反应空间同时阻止二氧化碳直接进入抽采水平井。

4.根据权利要求1所述的定向钻进超临界二氧化碳致裂置换开采天然气水合物方法,其特征在于,步骤d中所述的超临界二氧化碳介于液态和气态之间,临界温度31.26℃,压力高于7.4Mpa。

5.根据权利要求1所述的定向钻进超临界二氧化碳致裂置换开采天然气水合物方法,其特征在于,步骤e中所述的抽采管道下端钻入到水合物层。

6.根据权利要求1所述的定向钻进超临界二氧化碳致裂置换开采天然气水合物方法,其特征在于,步骤e中所述的抽采设备、天然气出口和砂、水出口均设置有泵装置。