現有的採油技術可以用於開採可燃冰嗎?

如題。期待石油工程師們的回答。


略知一二,膽戰心驚地來填坑。

從方法論層面說,開採可燃冰和開採普通油氣藏的大思路是相似的。然而,由於可燃冰體系本身的特殊性,在具體操作上並不能簡單套用傳統油氣藏的成熟技術方案。從技術/經濟/環境等方面著眼,科學家和工程師們正在針對可燃冰體系的特殊性對傳統採油方法進行改良和完善。

開採傳統油氣藏,一般採用兩種思路:

第一種,利用油氣的可壓縮性,降低井口壓力,讓油氣降壓膨脹自發湧出——原理可類比劇烈搖晃可樂瓶之後打開瓶蓋(圖1)。大家在紀錄片里看到的打完一口井原油就噴上天的場景,就是屬於這種操作。 對於某些滲透率很低的油藏,比如油頁岩,人們也往往先加壓將岩石打出裂縫來促進降壓之後油氣的產出速度(即所謂水力壓裂)。

圖1:降低壓力開採可口可樂的技術方案(大霧)

第二種,用另一種物質擠占油氣原本佔據的空間,從而將油氣排擠或夾帶出來——原理可類比烏鴉喝水的故事(圖2)。對於傳統油藏,工程師常常會打不止一口井,然後從一口井裡注水,用水把油氣趕到另一口井去;如果水裡面再加上什麼厲害的東西(聚合物呀表面活性劑亞什麼的)或者使用了水以外的厲害東西(二氧化碳呀泡沫呀什麼的),我們就管它叫「提高採收率技術」。對於頁岩氣藏,很多油田會先加壓注入二氧化碳,再減壓,迴流的二氧化碳就會把一些原本流不出來的天然氣夾帶出來。

圖2:《通過置換法採收飲用水的新型技術》,烏鴉國專利局

好了,那麼面對可燃冰,以上兩種思路應該如何改進呢?我們先羅列一下可燃冰不同於傳統石油和天然氣藏的區別:

首先,可燃冰必須通過變成氣體甲烷才能流動從而被開採起來。固氣相變導致的體積變化是很驚人的,遠非普通油氣在減壓之後的和緩膨脹可以比擬。這種劇烈的體積變化會帶來複雜的動力學不穩定性。

其次,可燃冰地層中,經常並不存傳統油氣田中那種無比堅固不會散架的岩石結構來支撐地質結構(這方面的名詞沒用中文學過,求教)——大家可以想像一下沙子混在水裡被凍成了冰塊的樣子,一旦加熱溶化了冰塊,沙子就散掉了,無法繼續支撐原來的形狀(見圖3,當然可燃冰地層沒這麼誇張)。可燃冰地層里,一旦因為甲烷被開採而出現了壓力劇烈降低,原有的岩土結構很難撐住上面地層的壓力,從而可能會引起嚴重的地層垮塌,甚至導致甲烷大規模泄漏——which will definitely be 地質災難。即便沒有垮塌,散掉的泥沙也會不斷湧入井口導致井筒堵塞。實際上,之前的很多次實驗都是因為出沙太多而被迫中止的。

圖3:自己用PPT整個圖真不容易

綜上所述,一方面可燃冰必須要通過降壓/加溫變成氣體才能采出來,而另一方面地層壓力又必須被維持以防止垮塌。因此,如果想對可燃冰進行長期穩定有效的開採,還是需要儘可能採用「置換」的方式,即用另一種物質填充原來可燃冰佔據的空間,從而在得到甲烷的同時維持地層結構的穩定。

此外,可燃冰開採過程中會至少涉及到水-氣-砂三相流、流動-反應耦合、流體力學-岩石力學耦合三個複雜的物理過程。稍微接觸過相關課題的就應該知道,這三個關鍵問題中的任何一個都尚未被很好地解決。因此,建立物理模型描述開採過程也是一件非常艱難的任務。

現在一個比較火的研究方向是用二氧化碳水合物替代甲烷水合物,即所謂「CO2-CH4置換開採法」——向可燃冰礦層注入二氧化碳,然後讓二氧化碳置換甲烷水合物中的甲烷。具體在Claudia:如何評價我國首次海域可燃冰開採成功?這個答案中被 @Claudia 聊得很多了。不過這種方法在動力學上的效率是個大問題:如何在可接受的時間裡讓二氧化碳分子置換可燃冰晶體內部(而不僅僅是表面)的甲烷分子呢?如何有效地讓二氧化碳接觸到儘可能多的可燃冰,而不是局限在高滲透率區域呢?研究者們還是提出了一些方案的,至於以後的發展,咱們拭目以待。

其實我自己也不是可燃冰開採的「小內行「,因此答案可能多有不完備甚至錯誤之處,歡迎各位大佬拍磚斧正 。


不能夠。這是全新技術。

個人開腦洞啊,最好是直接在平台上做發電站,當場燒了發電最嗲。

這玩意開採起來跟傳統的油氣比太不穩定了


我覺得不可行。天然氣本來價錢就低,現在的技術開採的話估計除了賠本還是只能賠本。除非你不考慮生態環境。


大部分一樣的,鑽井的時候加點抑制天然氣水合物的添加劑,比如聚乙烯吡咯烷酮

開採目前確實沒有能持續下去,主要原因是可燃冰都在非常容易破碎的淺層,一開採就大量出砂了,如何解決大量可以運動的固體目前還沒有好辦法。目前的油氣開採設備都無法應對大量泥沙從井內生產出來,不管是泵還是管線還是儲罐,都不允許,因此可持續開採可燃冰和常規油氣開採完全是兩碼事,當然不排除打擦邊球的。。。


我們課題組做過陸地上的天然氣水合物開採試驗。但是我不是這個方向的。

想邀請導師來回答。

哈哈哈。


不能。詳細內容參見百度「可燃冰開採」第一頁。如果覺得不詳細,也可以知網搜索。

空城,以後這種百度能解決的問題不要邀請我了。


不行,沒有氣液固三相的流體模型。直接後果就是堵管子。


不是誰都能做的事的。這個技術已經保密。


上次學習聽說好像用的老貝的設備,用的國外一個項目(準備了3年)很老的技術。


可燃冰 可以開採,但是現在的成本很高 牽扯很多問題。。。。是成本很高,陸地開採技術 咱們做了很多年了,技術也很成熟 但是海洋是這幾年新興的,要由最上面開始研究戰術 ,然後在培訓 然後再去開採。。。


UPC沒開課,只知道是有差異的,前幾年似乎比較流行二氧化碳置換法


出沙問題解決不了


看看紀錄片超級工程3,有講到這


推薦閱讀:

京津冀地區天然氣來源及使用狀況?
為什麼迪拜這麼富,阿聯酋的石油都集中在那裡嗎?
環保產業(垃圾焚燒發電方向)是否會在5-10年內成為新的投資熱點?
從環保角度講,特斯拉比傳統汽車減排多少?

TAG:能源 | 地質學 | 石油 |