[發(fā)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

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• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN112081559A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了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，本發(fā)明的裝置通過對雙注入管柱的設計，利用內管柱對儲層天然氣水合物降壓抽氣開采，利用外井筒管柱底部布置傳感器對儲條件，改善儲層滲透性，保障流體流通渠道順暢和降壓采氣順利。本發(fā)明的方法包括以下步驟：構筑開采井、布置雙注入管柱及相關開采和監(jiān)測設備；天然氣水合物的降壓分解；儲層信息的監(jiān)測和利用注入改性流體技術對儲層水合物的分級及儲層滲透性提供保障；天然氣及水的收集產出。本發(fā)明結合了降壓法和注入法的優(yōu)點，對天然氣水合物資源開采的同時，能及時掌握和反饋儲層變化信息，根據實際需要向儲層注入改性流體進行人工作業(yè)，降低水合物的分解開采目的。

技術領域

本發(fā)明涉及天然氣水合物的開采技術領域，尤其是一種降壓和雙管注入改性流體技術開采天然氣水合物的裝置和方法。

背景技術

天然氣水合物（可燃冰）被譽為 21 世紀的新型清潔替代能源，是一種以天然氣（主要成分甲烷）與水在低溫高壓條件下形成的白色冰雪狀晶體化合物，具有儲量大、分布廣、埋藏淺、能量密度高、燃燒潔凈的特點。天然氣水合物的開采不同于常規(guī)化石能源，它開采的基本思路是：通過改變天然氣水合物穩(wěn)定存在的溫-壓環(huán)境，即水合物相平衡條件，造成固體水合物在儲層原位分解成氣體和水后再將天然氣采出。據此提出的幾種常規(guī)天然氣水合物開采方法（熱激法、減壓法、化學試劑法），均涉及在原位沉積物藏條件下水合物的分解開采及多相流體流動過程，與石油、天然氣的開采相比，具有很大的開采難度。

迄今為止，尚未形成一種經濟而有效的可以實現天然氣水合物的大規(guī)模商業(yè)化開采，而已知方法中單純采用一種開采方法很難實現真正的商業(yè)開采目的，必須綜合不同方法的優(yōu)點，取長補短才能達到對天然氣水合物藏的經濟、高效、安全化的商業(yè)開采目的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種能夠經濟、高效、安全的實現海洋天然氣水合物商業(yè)化開采，同時也可應用于陸地永久凍土層中的天然氣水合物開采的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。

為實現以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術方案 ：

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，其中：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、表層套管、開采平臺出口、電潛泵舉升系統，生產套管設置在表層套管內；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、水氣分離器和調節(jié)閥D電潛泵舉升系統放置在生產套管內，電潛泵舉升系統出口分別連接開采平臺出口和控砂除泥器裝置；氣相監(jiān)控系統設置在電潛泵舉升系統與控砂除泥裝置之間。

上述方案進一步包括：

空氣壓縮注入裝置包括空氣壓縮機、儲氣罐、第二注入管和調節(jié)閥C，其中，空氣壓縮機通過儲氣罐與第二注入管連接，調節(jié)閥C設在儲氣罐與第二注入管之間；水砂混合注入裝置包括儲水罐、儲砂箱、水砂混合箱、注入泵和調節(jié)閥B，其中，所述儲水罐和儲砂箱與控制閥A相連，水砂混合箱與第一注入管通過注入泵和調節(jié)閥B連接；第一注入管和第二注入管伸入到開采井井筒生產套管底部；控砂除泥器裝置通過水氣分離器的氣相出口與儲氣罐連接，水氣分離器的液相出口與儲水罐連接。

所述水氣分離器的氣相出口和液相出口分別設置流量計。

水氣分離器的氣相出口設置孔板流量計，液相出口設置電磁流量計。

一種基于前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，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(jiān)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；