[發明專利]一種利用地層能量加熱的可燃冰開采管柱及其作業方法

有效

• 申請號: 202010543951.9
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111911117B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 馬喜超;程心平;姚振河;張鳳輝;薛德棟;黃宇軒;郭沛文
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油能源發展股份有限公司
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/24;E21B43/38
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種利用地層能量加熱的可燃冰開采管柱及其作業方法，包括分離氣油管、分離液油管、液流轉換器、液流旁通管線、ESP封隔器、防砂封隔器、灌裝泵系統、第一配產器、第二配產器和第三配產器；本發明通過設置利用地層能量加熱進行可燃冰開采管柱，實現了開采過程中的水體加熱，防止水合物二次形成及不動管柱的水合物開采層的熱驅增溫，節約了加熱能耗。通過可調配產器實現了地熱水與水合物的配比調節，從而實現采出溫度控制。所設計的液流轉換器實現了分離氣及采出液的轉向分流，便于管柱內部流體控制。

技術領域

本發明屬于可燃冰開采技術領域，尤其是涉及一種利用地層能量加熱的可燃冰開采管柱及其作業方法。

背景技術

可燃冰在開采過程中，主要有降壓法，熱激化法，化學藥劑注入法等。其中降壓法是通過降低儲層壓力來促使可燃冰分解，抽出儲層中的液態水或底部的游離氣，導致地層壓力降低，促使可燃冰分解，是目前水合物試采的主要方法。

降壓法開采在井下實現了天然氣和水的分離，在天然氣舉升至地面過程中，隨著井筒內壓力增大，有可能會再次形成水合物，堵塞管道，影響水合物開采。需要考慮在井下對分離的天然氣進行加熱，從而避免水合物的形成。

申請號201710027757的專利提出了一種利用電磁感應分解天然氣水合物的實驗室儀器，無法滿足可燃冰的大規模工業化開采。申請號為201910128714.3的一種用于海底可燃冰開采的電磁加熱裝置需要利用地面能量進行電磁加熱，功耗大，節能效果不明顯。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用地層能量加熱的可燃冰開采管柱及其作業方法。將下層地熱水對水合物開采層進行加溫，增加分離效率的同時對分離的天然氣進行加溫，從而防止二次水合物的形成。同時可以通過調節配產器水嘴，實現對水合物開采層不動管柱的熱驅增溫。該水合物開采管柱減少了地面能量的應用，可以通過配產器實時的對地熱水進行配比，達到溫度控制的目的，解決了傳統的水合物開采需要地面進行加熱的不足，充分利用地層能量，節約地面能源，為海上可燃冰的開采提供了一種新的管柱和方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種利用地層能量加熱的可燃冰開采管柱，包括分離氣油管、分離液油管、液流轉換器、液流旁通管線、ESP封隔器、防砂封隔器、灌裝泵系統、第一配產器、第二配產器和第三配產器；

所述分離氣油管上端連接水面開采裝置，所述分離氣油管上設置有BOP及水下測試樹，所述分離氣油管下端與分離液油管的連接處設置有液流轉換器和ESP封隔器，所述ESP封隔器上方形成采液環空，所述分離液油管上端通過液流轉換器的分離液出口與所述采液環空連通，采液環空通過液流旁通管線連接至水面開采裝置；

所述防砂封隔器設置于水合物開采層的上方，ESP封隔器和防砂封隔器之間形成采氣環空，所述分離氣油管下端通過液流轉換器的分離氣進口與所述采氣環空連通；所述防砂封隔器上設置有管柱懸掛器，用于定位安裝分離液油管，并且可供分離氣通過，使采氣環空與水合物開采層相連通；

所述分離液油管下端穿過水合物開采層伸入地熱層中，所述分離液油管由上至下設置有第一配產器、灌裝泵、第二配產器和第三配產器；所述第一配產器位于采氣環空中，所述第二配產器位于水合物開采層，所述第三配產器位于地熱層。

在上述技術方案中，所述第一配產器、第二配產器和第三配產器通過配產器控制電纜與水面開采裝置連接。

一種利用地層能量加熱的可燃冰開采管柱的作業方法，包括開采作業和地熱驅作業，分別按照下列步驟進行：

一、開采作業