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1、10申请公布号CN103306650A43申请公布日20130918CN103306650ACN103306650A21申请号201310181790322申请日20130516E21B43/2420060171申请人李贤明地址250100山东省济南市历下区华信路18号72发明人李乐水李贤明李永红54发明名称陆地冻土层天然气水合物的开采办法及系统57摘要本发明提供了一种陆地冻土层天然气水合物的开采办法及系统通过钻机钻两个深度不同，间距不太远的竖井到天然气水合物层。在竖井的底部用炸药炸出两个空腔并贯通，向较深一点的井底注入高温淡水，使天然气从固态变成气态，再从另一个竖井中喷出，经过加压和冷却除去。
2、水分，再经过氮气压缩机制冷到162成液体天然气或者再次做成天然气水合物储存，开采的天然气一部分用作为给淡水加热的燃料。本发明的有益效果是只要停止注入高温淡水，天然气水合物就会停止分解，管路和容器罐有保温措施，无热能的浪费；采用柴油发电机组供电；该方法属于空隙渗透置换法，不会造成地下坍塌；排放物只有部分二氧化碳，其它废弃物全部回填地下再利用。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN103306650ACN103306650A1/1页21一种陆地冻土层天然气水合物又名“甲烷水合物”和“可燃冰”的。
3、开采办法及系统，包括热水气输入管路1，增压水泵2，燃烧加热炉3，增压风机4，储水罐5，柴油发电机组6，氮气压缩制冷机7，储存罐8，气体压缩分离器9，换热器10，钻井工作平台11，天然气输出管路12，供水泵13以及控制中心14；其特征是为了防止热量损失，所有输送管路和容器罐外面都要作保温隔热处理。2根据权利要求1所述的陆地天然气水合物的开采办法及系统其特征是需要通过陆地钻井机钻两个深度略有不同，间距不要太远的竖井到陆地冻土层下面含有天然气水合物的矿层的中下部，然后在竖井的底部同时用适量的炸药炸出两个空腔并尽可能确保贯通；再向较深一点的竖井底部通过热水气输入管路1不断注入加热后的高温地表水或水蒸气。
4、，使天然气从固态变成气态，天然气从另一个竖井中经输出管路12喷出。3根据权利要求1所述的陆地天然气水合物的开采办法及系统其特征是该系统所生产的部分天然气作为燃烧加热炉3给地表水加热的燃料；储水罐5中的水是经过增压水泵2输送进保温燃烧加热炉3内加热的，然后通过热水气输入管路1不断注入地下冻土层的。4根据权利要求1所述的陆地天然气水合物的开采办法及系统其特征是燃烧加热炉3产生的废气通过增压风机4增压后被输进储水罐5内，其余热和水分以及含硫废物和部分二氧化碳被水吸收，并再次回流到地下，排放物只有少量二氧化碳。5根据权利要求1所述的陆地天然气水合物的开采办法及系统其特征是该系统储存罐8里的最终产品是天。
5、然气水合物或液体天然气，产品进入储存罐8之前要经过气体压缩分离器9分离出水分，再经氮气压缩制冷机7冷却降温。6根据权利要求1所述的陆地天然气水合物的开采办法及系统其特征是该系统中陆地的天然气水合物是以天然气与水蒸气混合气体自喷的方式经天然气输出管路12喷出，提升到钻井工作平台11上的。7根据权利要求1所述的陆地天然气水合物的开采办法及系统其特征是地表水经供水泵13进入储水罐5之前，要经过换热器10进行热量交换升温，同时给刚刚从输出管路12上来的天然气降温。8根据权利要求1所述的陆地天然气水合物的开采办法及系统其特征是该系统的整体运行是由控制中心14进行控制的。9根据权利要求1所述的陆地天然气水。
6、合物的开采办法及系统其特征是该系统使用柴油发电机组6供电。权利要求书CN103306650A1/3页3陆地冻土层天然气水合物的开采办法及系统一技术领域0001本发明涉及一种陆地冻土层天然气水合物又名“可燃冰”和“甲烷水合物”的开采办法及系统，尤其是一种结构简单、运行可靠成本低、节能环保、安全可控无污染物排放的海洋油气资源开采办法及系统，技术领域属于陆地油气资源开采领域。二背景技术0002陆地天然气水合物是甲烷气体在低温高压环境下与水分子结合形成的结晶体，主要存在于陆地高原冻土层中，加热减压分解后产生的主要气体成分是纯度很高的甲烷，甲烷分子只有一个碳原子，燃烧后排放的二氧化碳少，且没有硫化物产生。
7、，是一种理想的清洁能源。目前，世界上还没有一种成熟的陆地冻土层天然气水合物的开采办法及系统正式投入商业运行，原因是现有的开采办法都比较复杂，成本高，而且缺乏可控性和可操作性，容易引起甲烷气体的泄漏，造成环境污染和大气的温室效应，还处于试验室探索阶段，无法投入商业运营。三发明内容0003本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、运行可靠、成本低、节能环保、安全可控无污染物排放的陆地冻土层天然气水合物的开采办法以及系统。0004本发明是通过以下技术方案实现的0005本发明的特殊之处在于通过陆地钻井机钻两个竖井到陆地冻土层下面含有天然气水合物的矿层中下部，两个竖井的深度略有不同，间距不要太远。
8、。再向较深一点的竖井底部注入加热后的高温地表水，使天然气从固态变成气态，从另一个竖井中喷出，经过加压和冷却除去其中的水分，经过氮气压缩制冷机再次冷却变成液化天然气或者再次做成天然气水合物储存备用。所开采的天然气的一部分用作地表水加热的燃料。0006本发明的有益效果是1、由于该发明是通过向陆地冻土层下面有天然气水合物的矿层注入高温地表水，使天然气从固态变成气态的，在注入热地表水之前有充分的时间做好管道的密封防漏工作，由于天然气水合物的分解过程需要吸收热量，在开采的过程中只要停止注入高温地表水，天然气水合物就会在短时间内停止其分解过程，不会造成水合物的泄漏。2、所开采的部分水合物在燃烧加热炉内燃烧。
9、后加热地表水，高温地表水的热量一部分在陆地下面被天然气水合物吸收，剩余部分上升到上面以后经过换热器换热再次加热地表水得到循环利用。水合物燃烧后产生的高温废气经过储水罐后再排到大气中，废气中的水分和热量再次得到充分吸收和利用，废气中的一部分二氧化碳变成碳酸混合入罐内的淡水中再次注入地下。排放物只有少量二氧化碳。整套系统绝大多数管路和容器罐采用保温措施，几乎没有热能的浪费。3、该系统采用柴油发电机组供电，造价低，运行可靠，维护方便。4、该开采办法属于空隙渗透置换法，而非挖掘法，不会产生很大的空腔，注入陆地下面的地表水填充了原来天然气水合物所占的空隙，不会造成陆地坍塌。5、所开采的水合物没有散发到大。
10、气中，经过多次循环利用达到开采率最大化。6、该系统的排放物只有二氧化碳，说明书CN103306650A2/3页4其他废弃物全部回填陆地下面得到再利用，无污染物排放。四附图说明0007附图1为本发明陆地天然气水合物开采办法及系统的示意图0008附图2为本发明陆地天然气水合物开采办法及系统的简化示意图0009其中1热水气输入管路，2增压水泵，3燃烧加热炉，4增压风机，5储水罐，6柴油发电机组，7氮气压缩制冷机，8储存罐，9气体压缩分离器，10换热器，11钻井工作平台，12天然气输出管路，13供水泵，14控制中心。五具体实施方式0010如图1、2所示为本发明陆地天然气水合物开采办法以及系统的一种具体。
11、实施例。包括热水气输入管路1，增压水泵2，燃烧加热炉3，增压风机4，储水罐5，柴油发电机组6，氮气压缩制冷机7，储存罐8，气体压缩分离器9，换热器10，钻井工作平台11，天然气输出管路12，和供水泵13，控制中心14。0011实施时可以通过陆地钻井机，钻两个竖井深度达到陆地冻土层中天然气水合物储层的中下部，在竖井中分别放入热水气输入管路1和天然气输出管路12并与竖井内壁之间密封好，防止天然气泄露，然后在竖井的底部同时用适量的炸药炸出两个空腔并尽可能确保贯通，爆炸后热水气输入管路1开始向炸药炸出两个空腔注入高温地表水，空腔内的天然气水合物受热后分解出具有一定压力的含有水蒸气的天然气，连同先前爆炸。
12、分解出的天然气一起从输出管路12上升到地面以上进入换热器10进行冷却；天然气经换热器10冷却后分离出的冷凝水流进储水罐5内。0012天然气经换热器10冷却，再经过气体压缩分离器9压缩并分离出其中的水分后，经过流量控制分配阀分配，大部分天然气经过氮气压缩制冷机7冷却到162后变成液态天然气，或者再次变成天然气水合物，输送到储存罐8中等待转运。小部分输送到燃烧加热炉3内燃烧并加热地表水。0013燃烧加热炉3最初可以用现成的天然气作为燃料燃烧，加热地表水。燃烧加热炉3内天然气燃烧后产生的高温废气主要成分是二氧化碳和水蒸气经过增压风机4增压，进入储水罐5中，废气中的热量再次加热地表水，废气中的水蒸气变。
13、成液态水，混合入罐内的地表水中。废气中的一部分二氧化碳变成碳酸也混合入罐内的水中，再次注入地下。排放物只有少量二氧化碳。0014该系统的运行特别是各个管路的流量是由控制中心14进行整体控制的。0015储水罐5中的地表水主要由供水泵13从地表水中汲取，经换热器10加热后提供的。0016热水气输入管路1是根据天然气输出管路12中出气量的多少和地表水回填需要决定输入热水还是热水蒸气的。0017随着热水气的不断注入，炸药炸出的两个地下空腔会不断扩大，合二为一，并继续扩大，如果天然气水合物的含量不是太大，则空腔不会扩大，但空腔周围的缝隙会不断向周围延伸，缝隙中会不断冒出天然气。0018为了减少热量损失，该系统几乎所有输送管路和容器罐外面都要作保温隔热处说明书CN103306650A3/3页5理。0019该系统的简化运转方式是，加热后的热水汽经过热水气输入管路1，源源不断地注入陆地冻土层中天然气水合物储层，天然气源源不断地从输出管路12生产出来。说明书CN103306650A1/2页6图1说明书附图CN103306650A2/2页7图2说明书附图CN103306650A。