[發明專利]一種海底淺層天然氣水合物開采及雙泵舉升裝置

在審

• 申請號: 202010048187.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111188598A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 王川;劉玉鵬;王國榮;鐘林;鄭語嫣;王東波
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/00
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本發明公布了一種海底淺層天然氣水合物開采及雙泵舉升裝置，其特征在于：它包括水合物鉆采船、管道輸送系統、水下舉升系統和水下鉆采系統；所述管道輸送系統包括鉆桿、安裝于鉆桿內的連續管、安裝于海底泥沙蓋層內的套管；所述水下舉升系統包括水下舉升泵。本發明的有效增益是：取消了隔水管的使用，使用鉆桿與連續管結合的開采方式，降低了開采成本，同時降低了加裝隔水管和鉆桿操作的復雜性和時間成本；使用雙舉升泵的結構，根據生產需要可以自助控制單泵舉升和雙泵舉升的舉升方式，更好的實現可控生產。

技術領域

本發明涉及海底天然氣水合物開采技術領域，特別是一種海底淺層天然氣水合物開采及雙泵舉升裝置。

背景技術

在深水海底，天然氣水合物主要的存在形式有砂巖型，砂巖裂隙型、細粒裂隙型和分散型，其中細粒裂隙型和分散型水合物占絕大多數，但該類型的水合物埋深淺，膠結性差，開采過程中極易引發地質和環境災害。

近年來，日本和中國相繼開展了海洋天然氣水合物試采研究，其所主要采用的試采方法為注熱法、降壓法等，而這些開采方法均是基于傳統油氣開采思路，因此即便是應用于飽和度高、蓋層穩定的天然氣水合物藏，其也僅能實現天然氣水合物的短期試采，無法實現長期持續性開采，且可能引起潛在環境地質災害的危險，也導致開采成本較高。

固態流化的開采方法是一種針對海底天然氣水合物的全新開采思路，其核心思想是在不改變海底溫度和壓力的情況下，直接利用機械或采掘天然氣水合物礦體，通過密閉管道將破碎后的天然氣水合物固體顆粒與海水混合泵送至海面。但是固態流化開采還沒有解決有效的開采天然氣水合物的問題，即水合物固體顆粒不能很好的與巖石細沙等顆粒分離。

本文提出的方法，將固態流化與氣舉結合，可以更加有效的開采海底天然氣水合物。使用雙泵舉升系統，可以根據生產需求調節選擇單泵或雙泵舉升，節約能源，降低開采成本。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種經濟的，有效的，可控效率的天然氣水合物開采及舉升裝置和方法；采用固態流化與氣舉結合的開采方式提高了鉆采效率，可以更加有效的開采海底天然氣水合物；取消了隔水管，使用鉆桿與連續管結合的開采方式，降低了操作的復雜性和成本。

本發明的技術方案：一種海底淺層天然氣水合物開采及雙泵舉升系統，其特征在于：它包括水合物鉆采船、管道輸送系統、水下舉升系統和水下鉆采系統；所述管道輸送系統包括鉆桿、安裝于鉆桿內的連續管、安裝于海底泥沙蓋層內的套管及封隔器；所述水下鉆采系統包括螺桿馬達、水力噴射器、鉆頭。

所述管道輸送系統還包括兩個四通短節；兩個四通短節分別與鉆桿間隔連接，四通短節設置有側面通道。

所述水下舉升系統包括兩臺水下舉升泵；舉升泵的主體安裝于密封筒內，密封筒的上端與懸掛器連接，并懸掛在舉升泵的主體上用卡盤鎖死，密封筒的下端口與卡進喇叭口再用卡盤鎖死；舉升泵的上出口端與上四通短節的側面通道連接，舉升泵的下入口端與下四通短節的側面通道連接；可以根據生產需要控制單泵舉升或者雙泵舉升。

所述管道輸送系統還包括安裝于鉆桿內的鉆桿內封隔器，鉆桿內封隔器用于封隔鉆桿與連續管之間的環空中的天然氣水合物漿體，鉆桿內封隔器與舉升泵共同作用，實現天然氣水合物的舉升。在舉升泵的作用下，天然氣水合物與巖屑的混合物漿體通過鉆桿與連續管之間的環空向上運輸，由鉆桿內封隔器封隔阻擋后流向舉升泵，經過舉升泵的舉升進一步泵送至海面的水合物鉆采船。

所述水下鉆采系統還包括氣舉閥、傳動連桿，傳動連桿連接螺桿馬達和水力噴射器，水力噴射器與鉆頭通過螺紋連接。

所述水力噴射器包括噴射口和電控液壓滑套，電控液壓滑套控制噴射口的開啟和閉合。

所述鉆頭內設置有單向球閥和噴射器。