从气水合物中提取天然气的方法目前主要分有四类,分别为:热激发法、化学试剂法、降压法和二氧化碳替换法。
1. 热激发法
主要是将蒸气、热水、热盐水或其它热流体从地面泵入水合物地层,也可采用开采重油时使用的火驱法或利用钻柱加热器,总之只要能促使温度上升达到水合物分解的方法都可称为热激发法。热开采技术的主要不足是会造成大量的热损失,效率很低。特别是在永久冻土区,即使利用绝热管道,永冻层也会降低传递给储集层的有效热量。
近年来人们为了提高热激发法的效率采用井下装置加热技术,井下电磁加热方法就是其中之一。实践证明电磁加热法是一种比常规开采技术更为有效的方法,其在开采重油方面已显示出它的有效性。这种方法就是在垂直(或水平)井中沿井的延伸方向在紧邻水合物带的上下(或水合物层内)放入不同的电极,再通以交变电流使其生热直接对储层进行加热。储层受热后压力降低,通过膨胀产生气体。电磁热还很好的降低了流体的粘度,促进了气体的流动。
2.注化学试剂法
某些化学试剂,诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等可以改变水合物形成的相平衡条件,降低水合物稳定温度。当将上述化学试剂从井孔泵入后,就会引起水合物的分解。化学试剂法最大的缺点是费用太昂贵。由于大洋中水合物的压力较高,因而不宜采用此方法。化学试剂法曾在俄罗斯的梅索雅哈气田使用过,并在美国阿拉斯加的潜永冻层水合物中做过实验。
3.降压法
通过降低压力而引起天然气水合物稳定的相平衡曲线的移动,从而达到促使水合物分解的目的。其一般是通过在水合物层之下的游离气聚集层中“降低”天然气压力或形成一个天然气“囊”(由热激发或化学试剂作用人为形成),与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水。其实,开采水合物层之下的游离气是降低储层压力的一种有效方法,另外通过调节天然气的提取速度可以达到控制储层压力的目的,进而达到控制水合物分解的效果。减压法最大的特点是不需要昂贵的连续激发,因而其可能成为今后大规模开采天然气水合物的有效方法之一。但是,仅使用减压法开采天然气是很慢的。
4.二氧化碳替换法
主要是通过二氧化碳的泵入来将水合物分子中的甲烷气体替换出的方法,但是该开采技术缓慢。
中科院能源所天然气水合物一维开采模拟系统:
综上所述,从以上各方法的使用来看,单单采用某一种方法来开采天然气水合物是不经济的,只有结合不同方法的优点才能达到对水合物的有效开采。比如降压法和热开采技术结合就会展现出诱人的前景,即:用热激发法分解气水合物,而用降压法提取游离气体。
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