深海天然气水合物机械-热联合开采方法研究综述

摘要

天然气水合物由于储量大、污染低等优点,已成为我国非常重要的战略能源,世界各国也加快了天然气水合物的勘探和开发工作.经济高效的开采方法以及相关的灾害控制和环境保护是对天然气水合物进行商业化开采必须要解决好的两个关键问题.目前,注热法和降压法的联合使用被认为是最为有效的天然气水合物开采方法.在降压法和注热法中,天然气水合物开采涉及传热、相变、渗流和变形等物理过程和效应,而传热最慢且相变会消耗大量的热量,无法直接采用常规的单纯依靠渗流原理的油气开采方案来开采天然气水合物.我国南海的天然气水合物主要赋存于粉砂质黏土和粉细砂等类型的沉积物中,胶结性差且埋深较浅.常规的开采方法还不适合我国南海的水合物开采,需要考虑新型的开采方式,这其中提高沉积层中的热传导效率是天然气水合物开采的关键.郑哲敏提出了机械-热联合开采的新概念方法,利用无穷无尽表层海水的热量,基于对流传热的原理和管道输送技术,并兼顾类似采煤挖掘可能导致的深海浅软地层安全问题.天然气水合物机械-热联合开采法是一种新的概念模式,具有开采可控、高效且能有效降低地层安全性风险的优点.本文针对该新方法的能量、装备、经济可行性进行综合评估,阐述了针对核心问题管道含相变气液固多相流动、地层安全方面的研究进展,展望了未来推广应用的空间.