深海天然氣水合物一體化開發(fā)模擬實驗系統(tǒng)
1 背景
天然氣水合物是繼頁巖氣、致密氣、煤層氣等之后潛力巨大的接替能源,可分為成巖型和非成巖型兩類,其中非成巖型占76.5%以上。國內外天然氣水合物開采技術研究和試采工程以降壓法為主,但如果采用降壓法開采海洋非成巖天然氣水合物,水合物將無序分解且不可控,進而面臨環(huán)境、裝備、生產、工程以及地質等風險。為此,中國工程院周守為院士帶領團隊世界首創(chuàng)提出海洋非成巖天然氣水合物固態(tài)流化開采技術,利用水合物采掘、碎化、海水引射流化、泥砂分離回填、漿體舉升、平臺深度分離再回填技術工藝,將非成巖不可控水合物藏轉變?yōu)槊荛]管道內可控水合物藏,實現(xiàn)了“順其自然、變害為利、變不可控為可控”的安全綠色開采。進而,團隊針對海底淺表層水合物到中深層泥質粉砂水合物再到深部地層成巖型水合物以及下覆游離氣的儲層系統(tǒng),在世界上首次創(chuàng)新提出深海天然氣水合物固態(tài)流化~降壓法一體化開發(fā)技術。
2 深海天然氣水合物一體化開發(fā)模擬實驗系統(tǒng)
發(fā)明深海天然氣水合物一體化開發(fā)模擬實驗方法及技術,研制成功全球首個具有完全自主知識產權的深海天然氣水合物一體化開發(fā)大型物理模擬實驗系統(tǒng)(壓力0~16MPa、溫度-10~60℃、可視化),實現(xiàn)了1500m水深固態(tài)流化~降壓法一體化開發(fā)全程模擬。實驗系統(tǒng)包括:水合物大樣品快速制備、破碎及漿體調制模塊,水合物漿體高效管輸與分離模塊,實時圖像捕捉、數(shù)據(jù)采集及安全控制自動化模塊。
水合物大樣品快速制備、高效破碎、漿體調制“三位一體”實驗方法和技術,20h內可快速制備1062L水合物樣品;
水合物漿體保真運移方法和技術;
水平段56m、垂直段30m分段組合、逐點加密、多次循環(huán)、多次降壓、多次升溫的水合物顆粒、泥砂、分解氣、配制海水復雜漿體管輸模擬實驗方法和技術。
首次系統(tǒng)開展深海天然氣水合物固態(tài)流化~降壓法一體化開發(fā)實驗,創(chuàng)新形成從淺表層水合物到中深層泥質粉砂水合物再到深部地層成巖型水合物以及下覆游離氣的全鏈條、一體化開發(fā)理論。
2017年5月,全球首次海洋非成巖天然氣水合物固態(tài)流化試采在南海神狐海域成功實施。
3 應用范圍
依托大型物理模擬實驗系統(tǒng),在全球首次系統(tǒng)開展深海天然氣水合物固態(tài)流化~降壓法一體化開發(fā)模擬實驗,證明了固態(tài)流化~降壓法一體化開發(fā)技術原理科學可行、開采工藝可行,為指導海洋天然氣水合物和油氣一體化勘探開發(fā)、研制深海天然氣水合物高效開發(fā)系列裝備提供了理論依據(jù)和關鍵參數(shù)。
4 前景及經(jīng)濟社會效益
通過攻關為深海泥質粉砂天然氣水合物安全、高效開發(fā)提供方法與理論創(chuàng)新,為天然氣水合物固態(tài)流化~降壓法一體化高效開發(fā)評價提供重大實驗系統(tǒng),促進淺表層、中深層天然氣水合物與下覆游離氣一體化開發(fā)系列重大裝備研制,推動集成該方法、理論、技術、裝備成為我國引領世界天然氣水合物商業(yè)開采的前沿技術。
西南石油大學
2021-05-10