可燃冰勘探开采理论

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二、可燃冰的勘探开采理论

可燃冰开采的基本思路是在地下将水合物分解为水和天然气，再将气采出。没有封盖和不成岩是水合物储层与常规天然气藏最大的区别，这就导致常规的天然气开采方法不能简单适用于可燃冰开采。

2.1传统开采理论2.1.1热激发开采法

原理：直接对天然气水合物层进行加热，使天然气水合物层的温度超过其平衡温度，从而使天然气水合物分解为水与天然气的开采方法。经历了向天然气水合物层中注入热流体加热、火驱法加热、井下电磁加热以及微波加热等过程。

优点：可实现循环注热，作用方式快。

缺点：热利用效率较低，只能进行局部加热。同时整个开采过程对甲烷进行两次分离，还要消耗大量能源来加热温水。

2.1.2减压开采法

原理：是通过降低水合物层压力，使其低于水合物在该区域温度条件下相平衡压力，从而使水合物从固体分解相变产生甲烷气体的过程。降压法开采井的设计与常规油气开采相近，渗透性较好的水合物藏内压力传播很快，因此，降压法是最有潜力的经济、有效的开采方式。

减压途径有两种：

1）采用低密度泥浆钻井达到减压目的；

2）若天然气水合物层下方存在游离气或其他流体时，通过泵出天然气水合物层下方的游离气或其他流体来降低天然气水合物层的压力。

这就需要和常规的气藏开采结合起来，先把水合物下面的气藏开采了，或者把气藏掏空了，压力降下来了，让水合物分解以后，气体慢慢往气床里注，然后再从气床里把气开采出来。这可能是商业开采最有可能采用的方法。

优点：无需连续激发，成本较低，适合大面积开采，尤其适用于存在下伏游离气层的天然气水合物藏得开采。

缺点：1）对天然气水合物藏的性质有特殊要求，只有当天然气水合物藏位于温压平衡边界附近时，减压开采才具有经济可行性）2）开采过程中必需对生产速度和压力进行精细控制，间歇性地为地层提供热量；3）需要装备人工举升设备及产出水收集与处理设备，并制定严格的防砂措施；4）钻井的后勤和作业费用巨大，井筒和集输设备必须采取流动保障措施。因此需要与周期加热、机械举升、化学增产等诸多方法集成

2.1.3化学试剂注入开采法

原理：向天然气水合物层注入化学试剂，如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，破坏天然气水合物藏的相平衡条件，促使天然气水合物分解。

优点：降低初期能量输入。

缺点：化学试剂费用昂贵，对天然气水合物层作用缓慢，而且还会带来一些环境问题。对甲烷气体难以进行有效的收集，布设收集管道是个难题。

2.2新型开采理论2.2.1 CO2置换开采法

原理：依据天然气水合物稳定带的压力条件。

一定温度条件下，天然气水合物保持稳定需要的压力比CO2水合物更高。某一特定的压力范围内，天然气水合物会分解，而CO2水合物则易于形成并保持稳定。此时向天然气水合物藏内注入CO2气体，CO2气体就可能与天然气水合物分解出的水生成CO2水合物。这种作用释放出的热量可使天然气水合物分解反应得以持续地进行下去。

设备思路：把地球上人类活动所产生的温室气体二氧化碳收集起来，然后通过分离纯化、提纯，再把它注入地底下，注入到有水合物的底层里。

2.2.2 固体开采法

最初是直接采集海底固态天然气水合物，将天然气水合物托至浅水区进行控制性分解。这种方法最终演变成混合开采法或称泥浆开采法。步骤是，首先促使天然气水合物在原地分解为气液混合相，采集混有气、液、固体水合物的混合泥浆，然后将这种混合泥浆导入海平面作业船或生产平台进行处理，促使天然气水合物彻底分解，从而获取天然气。

国内学者经过多年研究，也提出了一些基于固态开采法思想的方法，比如利用地热法、地面分解法、绞吸法、海水提升法等。当然这些方法还处于理论阶段，仍有很多关键问题需要解决。

各种开采方法都有使用条件限制，也存在各种优缺点。如何选择合适的开采方法，需要结合天然气水合物所在环境条件以及自身的技术水平，这需要不断的理论和试验探索。目前国际上认为有前景的海底天然气水合物开采方法有降压法、CO2水合物置换法、固态开采法等。

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新的能源要诞生了

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