一种开采地下水溶氦气的方法与流程

本发明涉及氦气开发，具体涉及一种开采地下水溶氦气的方法。

背景技术：

1、氦气是一种无色无味的惰性单原子气体，可应用于航天、医疗保健、也可作为气象及其他观测气球的升力源，用途十分广泛。

2、由于氦气被越来越多的国家和地区列列入战略物资清单，氦气的进口渠道受到缩限，而我国的陕西、山西、西藏等地均有丰富的水溶氦气资源，国内水溶氦气资源量约占我国总氦气资源量的31％。

3、目前，国内的地下水溶氦气的开采一直都是将富氦地层水开采至地面，再进行各种技术提氦，提氦之后的地下水还需要进行地层回注，成本很高，不具备大规模开采氦气的能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种开采地下水溶氦气的方法，以解决现有技术中不具备大规模开采氦气的能力的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供一种开采地下水溶氦气的方法，包括以下步骤：

3、确定富氦地层水的有效圈闭；

4、向圈闭的地下水中注入载体气，以使氦气在气水界面从水中脱溶进入载体气中；

5、载体气会自然运移至水圈闭的顶部形成富氦气藏；

6、在圈闭的顶部钻井，开采富氦气藏。

7、作为本发明的一种优选方案，确定富氦地层水的有效圈闭及地下水流向的方法为：

8、利用包括地质、物探、化探、钻探在内的手段，落实富氦地层水的分布范围；

9、利用包括构造解释，储层反演在内的技术，落实地热水分布范围内的有效圈闭；

10、优选包括稀释法、地下水分析工具集、数值模拟软件、地下水流速流向仪以及三点法在内的方法和技术，确定有效圈闭及邻近区地下水的流向。

11、作为本发明的一种优选方案，向圈闭注入载体气的方法为：

12、若地下水为不动水，则从圈闭的低部位钻井，并通过钻井向富氦地下水层注入载体气；

13、若地下水为流动水，则从地下水流的上游部钻井，并通过钻井向富氦地下水层注入载体气。

14、作为本发明的一种优选方案，载体气可以为氮气、甲烷或二氧化碳；

15、在载体气注入并形成气顶后，通过换热装置使地层水温度降低，以助力氦气析出。

16、作为本发明的一种优选方案，所述载体气为二氧化碳，所述二氧化碳的来源设备包括燃煤锅炉和水泥窑，以在开采氦气的同时，能够将二氧化碳气藏封闭于圈闭中，达到降碳的目的。

17、作为本发明的一种优选方案，所述二氧化碳从来源设备排出后，通过净化装置以化学和/或物理方法去除二氧化碳中的杂气，后通过连通圈闭与所述净化装置的直通管将二氧化碳注入圈闭中。

18、作为本发明的一种优选方案，所述直通管上设置有储气罐，并且所述储气罐的进口端和出口端均设置有阀门；

19、当来源设备工作并且需要向圈闭中注入二氧化碳时，所述储气罐进口端和出口端的阀门均开启；

20、当来源设备工作，但不需要向圈闭中注入二氧化碳时，出口端的阀门关闭，进口端的阀门开启；

21、当来源设备不工作，但需要向圈闭中注入二氧化碳时，出口端的阀门开启，进口端的阀门关闭。

22、作为本发明的一种优选方案，在储气罐的进口端设置压缩机，用于将来流二氧化碳压缩至储气罐中，以增大储气罐可容纳的二氧化碳的量。

23、作为本发明的一种优选方案，储气罐设置有多个，并且多个储气罐相互之间并联，直通管作为主管路，每个储气罐的进口端和出口端分别通过支管路与上游直通管和下游直通管连接，并且每个支管路上均设置有阀门；

24、作为本发明的一种优选方案，上游直通管上设置有第一换热器，用于吸收二氧化碳被压缩时放出的热量，以降低二氧化碳的温度；

25、下游直通管上设置有膨胀机，用于将储气罐内的高压二氧化碳转化为低压低温二氧化碳，以提高氦气从地层水中析出的效率。

26、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

27、本发明通过富氦地层水圈闭附近，根据实际需求部署两口及以上钻井，通过向圈闭中注入载体气，利用载体气提取地层水中溶解的氦气，运移至圈闭高部位中构成富氦气藏，进而在圈闭高部位实施钻井，开采富氦气藏。该方法适宜大规模开采氦气。

技术特征：

1.一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的一种开采地下水溶氦气的方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了氦气开发技术领域的一种开采地下水溶氦气的方法，包括以下步骤：确定富氦地层水的有效圈闭及地下水流向；向圈闭的低部位注入载体气，以使氦气在气水界面从水中脱溶进入载体气中；载体气会自然运移至水圈闭的顶部形成富氦气藏；在圈闭的顶部钻井，开采富氦气藏。技术研发人员：张运波,包书景,冯岩,林燕华,葛明娜,谭锋奇,乔鹏,苑坤,牟德刚受保护的技术使用者：中国地质调查局油气资源调查中心技术研发日：技术公布日：2024/6/23