[發明專利]一種天然氣水合物氣層合采管柱和方法

在審

• 申請號: 202010325564.8
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111502602A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 于繼飛;沈瓊;李清平;劉書杰;周守為;程心平;姬煜晨
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/38;E21B33/122;E21B17/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種天然氣水合物氣層合采管柱和方法，包括：由外向內同軸設置的完井套管、防砂封隔管和生產管柱；防砂封隔管包括由上至下依次設置的頂部封隔器、隔離封隔器和底部封隔器；頂部封隔器、隔離封隔器和底部封隔器通過篩管連接；生產管柱包括水合物層段油管、氣層段油管、氣液分離器、排液管和排氣管，水合物層段油管設置于頂部封隔器和隔離封隔器之間；氣層段油管設置于隔離封隔器和底部封隔器之間，水合物層段油管與氣層段油管連通，水合物層段油管連接氣液分離器，氣液分離器將采集的氣體和液體分離，氣體從排氣管收集，液體通過排液管收集。其解決了單井天然氣采集效率低下，投入產出比低的問題。

技術領域

本發明是關于一種天然氣水合物氣層合采管柱和方法，屬于天然氣開采技術領域。

背景技術

可燃冰，學名天然氣水合物，在一定溫度和壓力下，天然氣與液結合形成的結晶狀水合物，廣泛分布于陸域的永久凍土和深海沉積物。地球上可燃冰的儲量約為2×10¹⁶m³，是剩余天然氣儲量的128倍，其有機碳總資源量相當于全球已知煤、石油和天然氣碳含量的2倍。由于儲藏豐富，全世界已有多個國家和地區開展了天然氣水合物的研究與勘探，但是在水合物試采方面全球包括我國在內僅有少數國家進行了該項研究。

現有技術中采集天然氣水合物的管柱與采集氣層中天然氣的管柱結構不同，不能同時采集天然氣水合物和氣層天然氣，從而導致目前水合物試采中單井產氣不是很高，最高日產氣量只有2.5x10⁴m³，投入產出比低，成本高。成本問題已經成為制約天然氣水合物實際應用的一個主要問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供了一種天然氣水合物氣層合采管柱和方法，以解決目前天然氣水合物與氣層中天然氣不能同時采集，導致單井天然氣采集效率低下，投入產出比低的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種天然氣水合物和氣層合采管柱，包括：由外向內同軸設置的完井套管、防砂封隔管和生產管柱；防砂封隔管包括由上至下依次設置的頂部封隔器、隔離封隔器和底部封隔器；頂部封隔器、隔離封隔器和底部封隔器通過篩管連接；生產管柱包括水合物層段油管、氣層段油管、氣液分離器、排液管和排氣管，水合物層段油管設置于頂部封隔器和隔離封隔器之間；氣層段油管設置于隔離封隔器和底部封隔器之間，水合物層段油管與氣層段油管連通，水合物層段油管連接氣液分離器，氣液分離器將采集的氣體和液體分離，氣體從排氣管收集，液體通過排液管收集。

進一步，生產管柱中氣液分離器與排液管之間設置有罐裝系統，罐裝系統內設置有泵組，泵組用于對將氣液分離器分離的液體進行增壓，以便從排液管排出，并收集。

進一步，罐裝系統的外壁與完井套管的內壁之間存在環狀間隙空間，環狀間隙空間連通氣液分離器與排氣管，用于將氣液分離器分離的氣體排出，排氣管設置于完井套管的頂部。

進一步，水合物層段油管和氣層段油管上均設置有智能套管，智能套管通過傳輸線纜與上位機連接。

進一步，智能套管包括溫壓傳感器和閥門。

進一步，生產管柱與頂部封隔器對應位置設置第一密封件；生產管柱與隔離封隔器對應位置設置第二密封件。

進一步，生產管柱的底部設有引鞋。

本發明還公開了一種天然氣水合物和氣層合采方法，采用上述任一種天然氣水合物和氣層合采管柱，包括以下步驟：S1根據氣層壓力對氣層的天然氣進行采集；S2當氣層壓力降低后，水合物層的水合物分解，調節水合物層段油管的內外壓力，至水合物層段油管內部壓力和外部壓力平衡，開啟水合物層段油管，使分解的水合物進入水合物層段油管內部；S3開啟水合物層段油管中的加熱器，使加熱后的水合物和氣體一起進行排采；S4通過氣液分離器將氣體和液體分離，排氣管對氣體進行采集，通過排液管對液體進行采集。