[發明專利]一種降壓和雙管注入改性流體開采天然氣水合物的裝置和方法

在審

• 申請號: 201910511437.4
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN112081559A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張磊;齊志剛;魏新芳;陳陽;楊海波;張建國;馬明新;李作會;曹會蓮;趙勇;邵茹
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B47/00;E21B47/06;E21B43/16
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

1.一種降壓和雙管注入改性流體開采天然氣水合物的裝置，包括氣相檢測系統、注入舉升系統和分離系統，其特征在于：注入舉升系統包括空氣壓縮注入裝置、水砂混合注入裝置和生產套管（14）、表層套管（12）、開采平臺出口（17）、電潛泵舉升系統（16），生產套管（14）設置在表層套管（12）內；分離系統包括井下分離系統和井上分離系統，井下分離系統采用膨脹懸掛器懸掛控砂除泥篩管，井上分離系統包括控砂除泥器裝置（3）、水氣分離器（4）和調節閥D（23）電潛泵舉升系統（16）放置在生產套管（14）內，電潛泵舉升系統（16）出口分別連接開采平臺出口（17）和控砂除泥器裝置（3）；氣相監控系統（19）設置在電潛泵舉升系統（16）與控砂除泥裝置（3）之間。

2.根據權利要求1所述的降壓和雙管注入改性流體開采天然氣水合物的裝置，其特征在于：空氣壓縮注入裝置包括空氣壓縮機（1）、儲氣罐（2）、第二注入管（15）和調節閥C（22），其中，空氣壓縮機（1）通過儲氣罐（2）與第二注入管（15）連接，調節閥C（22）設在儲氣罐（2）與第二注入管（15）之間；水砂混合注入裝置包括儲水罐（8）、儲砂箱（9）、水砂混合箱（10）、注入泵（11）和調節閥B（21），其中，所述儲水罐（8）和儲砂箱（9）與控制閥A（20）相連，水砂混合箱（10）與第一注入管（13）通過注入泵（11）和調節閥B（21）連接；第一注入管（13）和第二注入管（15）伸入到開采井井筒生產套管（14）底部；控砂除泥器裝置（3）通過水氣分離器（4）的氣相出口與儲氣罐（2）連接，水氣分離器（4）的液相出口與儲水罐（8）連接。

3.根據權利要求2所述的降壓和雙管注入改性流體開采天然氣水合物的裝置，其特征在于：所述水氣分離器（4）的氣相出口和液相出口分別設置流量計。

4.根據權利要求3所述的降壓和雙管注入改性流體開采天然氣水合物的裝置，其特征在于：水氣分離器（4）的氣相出口設置孔板流量計（5），液相出口設置電磁流量計（6）。

5.一種基于權利要求 2-4所述裝置的降壓和雙管注入改性流體開采天然氣水合物的方法，其特征在于，包括以下步驟 ：

步驟一，在開采井井眼內布置注液和抽氣用的雙井筒管柱，同時配置壓力、流量、聲能傳感器用于探測和監視；設置初始參數，包括水、氣、砂三相流體的流量、氣液比、砂的配比、注入速度；

步驟二，啟動注入舉升系統，儲氣罐（2）中的壓縮空氣通過第二注入管（15）注入人工井底（18），儲水罐（8）中的水和儲砂箱（9）內的砂按比例進入水砂混合箱（10）混合，經注入泵（11）增壓后通過第一注入管（13）注入人工井底（18）；同時利用壓力、聲能傳感器對儲層信息進行實時監控，根據開采進程需要，開啟水力增壓設備對儲層滲透性進行改善，保障流體流通渠道順暢和降壓采氣順利；

步驟三：隨著大面積天然氣水合物發生分解而產生更多的氣態天然氣和液態水，采用在開采井井口定出口流量或定出口壓力的方式將儲層的天然氣抽取出來，氣態天然氣和液態水先經濾砂裝置過濾，再通過多級氣液分離器分離收集，對產生的流體一部分通過的水氣分離器（4）將水回流到注入舉升系統內，而大部分則通過泵吸方式隨氣體一起被采至陸上氣-水收集系統后進行分離再利用；采氣完井管柱采用控砂除泥篩管，采用分級控砂，通過正反循環洗井的方式進行除泥；電潛泵舉升系統（16）將人工井底的水、氣、砂三相混合物舉升至井口，通過管線流入控砂除泥裝置（3）進行除砂，經過除砂除泥后的流體流入水氣分離器（4）進行水、氣兩相分離，并采集氣相流量數據和水相流量數據，氣體返回儲氣罐（2），水返回儲水罐（8），砂進入沉砂罐（7），測定出砂量，評價電潛泵的舉升效率、氣液分離效率和攜砂能力；

最后通過改變試采模擬裝置的操作參數，重復上述步驟，通過監測系統（19）監測并分析不同參數影響下的歷史工作曲線變化規律。