1、天然氣水合物的開采方法天然氣水合物的開采方法天然氣水合物的開采是很大的難題。通用的方法是先用各種方法將水合物分解再回收游離的氣體。前蘇聯(lián)的麥索亞哈水合物氣藏最早進(jìn)入了試驗(yàn)性工業(yè)開采。2001年10月2002年3月，在加拿大的Mallik氣藏鉆了一口生產(chǎn)試驗(yàn)井和兩口觀察井，成功地進(jìn)行了為期79d的降壓開采和加熱開采試驗(yàn)。目前提出的天然氣水合物的開采方法基本上還是概念性的，這方面的研究尚處于試驗(yàn)階段。1熱力開采法熱力開采法又稱熱激法。是研究最多、最深入的天然氣水合物開采技術(shù)。其利用鉆探技術(shù)在天然氣水合物穩(wěn)定層中安裝管道，對(duì)含天然氣水合物的地層進(jìn)行加熱，提高局部?jī)?chǔ)層溫度，破壞水合物中的氫鏈，從而促成

2、天然氣水合物分解，再用管道收集析出的天然氣f見圖1。對(duì)含天然氣水合物的地層加熱有兩種途徑：一是將蒸汽、熱水、熱鹽水或其他熱流體通過地面泵注入水合物地層：二是采用開采重油時(shí)使用的火驅(qū)法或利用鉆柱加熱器。圖1熱激發(fā)開采天然氣水合物示意圖熱開采技術(shù)的主要缺陷是會(huì)造成大量熱損失，效率很低，特別是在永久凍土區(qū)，即使利用絕熱管道永凍層也會(huì)降低傳遞給儲(chǔ)集層的有效熱量。蒸汽注入和火驅(qū)技術(shù)在薄水合物氣層的熱損失很大，只有在厚段（大于15m）水合物氣層熱效率較高。注入熱水的熱損失較蒸汽注人和火驅(qū)小，但水合物氣層內(nèi)水的注入率限制了該方法的使用。采用水力壓裂工藝可改善水的注入率，但由于連通效應(yīng)，又要產(chǎn)生較低的傳質(zhì)效率

3、。研究表明，電磁加熱法是一種比常規(guī)加熱方法更為有效的方法1，其有效性已在開采重油方面得到了顯示。此法是在垂直（或水平）井中沿井的延伸方向，在緊鄰水合物帶的上下（或水合物層內(nèi)）放入不同的電極，再通以交變電流使其生熱并直接對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行加熱。儲(chǔ)層受熱后壓力低通過膨脹產(chǎn)生氣體。此外，電磁熱還很好地降低了流體的黏度促進(jìn)了氣體的流動(dòng)。其中，最有效的電磁加熱法當(dāng)屬微波加熱。因?yàn)樘烊粴馑衔飳?duì)微波有一定的吸收作用。在微波的輻射下會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)而加快天然氣水合物的分解。使用微波加熱法時(shí)可直接將微波發(fā)生器置于井下，利用儀器自身重力使發(fā)生器緊貼水合物層。同時(shí)發(fā)生器可附加驅(qū)動(dòng)裝置，使其在井下自由移動(dòng)。此方法適于各類天然氣

4、水合物的開采。2降壓法降壓法是通過降低壓力破壞天然氣水合物穩(wěn)定狀態(tài)，促使其分解。其最大的特點(diǎn)是不需要昂貴的連續(xù)激發(fā)，僅通過調(diào)節(jié)天然氣的提取速度就可控制儲(chǔ)層壓力，進(jìn)而控制水合物分解的效果。降壓法一般是通過降低水合物層之下的游離得不穩(wěn)定而分解見圖2。也可以通過采取礦層中流體的方法來降低水合物礦層的層壓。實(shí)際上，如果天然氣水合物氣藏與常規(guī)天然氣藏相鄰，開采水合物層之下的游離氣是降低儲(chǔ)層壓力的一種有效方法。隨著游離氣體的不斷減少，天然氣水合物與氣之間的平衡不斷受到破壞。使得氣水合物層開始融化并產(chǎn)出氣體不斷補(bǔ)充到游離氣氣庫中，直到天然氣水合物開采完為止。前蘇聯(lián)的麥索亞哈水合物氣田就是采用該法進(jìn)行開采的。

5、水合物蓋層自由氣分解區(qū)圖2降壓法開采天然氣水合物示意圖與熱激發(fā)法相比，降壓開采水合物無熱量消耗和損失，可行性較高,其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便易行、無需增加設(shè)備，是所有開采方法中的首選有效的方法.有良好的應(yīng)用前景。但是單一使用減壓法開采天然氣水合物的速度很慢且由于實(shí)際天然氣水合物藏中水合物分解將導(dǎo)致其周圍砂巖溫度大幅降低，如果上下蓋層向儲(chǔ)集層的熱流量無法及時(shí)補(bǔ)充儲(chǔ)集層的熱損失，即會(huì)出現(xiàn)解出的水結(jié)冰堵塞氣層.降壓開采也會(huì)中斷，該法一般不適用于儲(chǔ)層原3分解促進(jìn)劑注入法該法采用可使氣體水合物分解的甲醇類藥劑如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等）作為分解促進(jìn)劑，使甲烷水合物與甲烷氣體的分界線向低溫高壓方向移動(dòng)，

6、水合物變得易于分解（見圖3）。試驗(yàn)表明，天然氣水合物溶解速率與抑制劑濃度、排量、壓力、抑制液溫度及水合物與抑制劑的注入界面面積有關(guān)。麥索亞哈氣田水合物氣層開采初期，有2口井在其底部層段注入甲醇后產(chǎn)量增加了6倍分解區(qū)天然氣甲醇等不可滲透層水合物不可滲透層圖3注入化學(xué)劑法開采天然氣水合物示意圖4其他開采方法近年來，學(xué)者們又提出了一些新的設(shè)想，例如利用C0,置換開采法。該法通過向天然氣水合物層注入一定壓力、溫度的CO氣體，使其生成水合物并釋放熱量，從而促使天然氣水合物的分解。同時(shí)，EbinumE從理論上指出，CO,生成水合物釋放并傳遞給天然氣水合物的熱量將是注人海水的5.7倍。根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)理論.自

7、發(fā)化學(xué)反應(yīng)總是向Gibbs自由能減小的方向進(jìn)行，即G0Masakiotai】指出，在溫度為271.2275.2K、壓力3.25MPa和反應(yīng)時(shí)間低于10h的條件下，CO置換天然氣水合物的Gibbs自由能為負(fù)值，置換反應(yīng)將會(huì)自發(fā)進(jìn)行。對(duì)于該法的研究目前還只是處于理論階段。但由于該法可將CO深埋于地下，可有效緩解地球溫室效應(yīng)，因此該法在未來將是熱點(diǎn)研究方向。此外，有學(xué)者指出可以在深海中使天然氣水合物顆粒化，或?qū)⑻烊粴馑衔镅b入一種可膨脹的軟式氣袋中（其內(nèi)部保持天然氣水合物穩(wěn)定所需的溫壓條件），再用潛水艇把天然氣水合物拖到大陸架附近的淺水地區(qū)，在那里天然氣水合物能夠緩慢地分解，釋放出天然氣和水。有人提出直接在井底設(shè)置高溫催化爐，把甲烷催化成CO和H,利用釋放的熱量來分解水合物。綜上。各種開采方法都有局限性，