[發明專利]一種海底可燃冰充填開采裝置及其開采方法

有效

• 申請號: 202010749288.8
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111894530B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 付會龍;高小迪;劉輝;金佩劍
• 申請（專利權）人: 吉林建筑大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21F15/00
• 代理公司: 西安匯恩知識產權代理事務所(普通合伙) 61244
• 代理人: 張偉花

本發明提供了一種海底可燃冰充填開采裝置及其開采方法，包括開采平臺和注漿平臺，所述開采平臺設置在可燃冰儲層的海面上，在開采井內設置有開采管道，開采管道的前端設置有開采器，所述開采器的一端設置有高壓熱流噴頭，所述開采器的另一端設置有注漿篩管，一種海底可燃冰充填開采裝置的開采方法，包括以下步驟：S1、利用海洋石油及天然氣鉆井設備進行鉆井作業，S2、開采井固井及完井；S3、改造預開采面，S4、采空區域充填，S5、開采設備回收，本發明中可燃冰開采與注漿平臺注漿充填同時進行，充填可以增加井下壓力，促進天然氣開采，且充填物能夠起到支撐作用，便于可燃冰的開采使用。

技術領域

本發明屬于可燃冰開采方法技術領域，具體涉及一種海底可燃冰充填開采裝置及其開采方法。

背景技術

可燃冰因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒，所以又被“固體瓦斯”或“氣冰”，其實是一個固態塊狀物。可燃冰在自然界廣泛分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。

但是，目前可燃冰開采方法主要有原地分解法和固體開采法，其中，海底可燃冰原地分解法包括加熱開采法、降壓開采法、二氧化碳置換開采法和化學試劑注入開采法。海底可燃冰開采存在很多技術攻關問題：一方面可燃冰開采設備的在開采過程中常常因為海底的洋流，常常造成設備偏移而不能很好的完成開采工作，另一方面的開采可燃冰的過程中，容易破壞海底地層結構造成海底塌陷、海底滑坡等海底地質災害，影響可燃冰的開采使用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種海底可燃冰充填開采裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種海底可燃冰充填開采裝置，包括開采平臺和注漿平臺，所述開采平臺設置在可燃冰儲層的海面上，在開采平臺下設置有延伸至可燃冰儲層的開采井，在開采井內設置有開采管道，開采管道的前端設置有開采器，所述開采器的一端設置有高壓熱流噴頭，所述開采器的另一端設置有注漿篩管，所述注漿篩管通過注漿管與設置在海面上的注漿平臺連通。

優選的，所述注漿管包括豎向段和水平段，水平段延伸至海面下的可燃冰儲層內，所述注漿篩管固定連通在水平段端部。

優選的，所述開采管道包括內層管道和外層管道，所述內層管道套接在外層管道中間，通過開采平臺將高壓熱射流通過外層管道注入可燃冰儲層，可燃冰受熱分解產生水和天然氣，水與天然氣通過開采器與內層管道采出。

一種海底可燃冰充填開采裝置的開采方法，包括以下步驟：

S1、利用海洋石油及天然氣鉆井設備進行鉆井作業，并建立注漿平臺和開采平臺，形成穩定的開采井，注入井固井及完井，注入井水平段前端下入水平篩管，造斜段以上注水泥固井；

S2、開采井固井及完井，開采井水平段前端設置有開采器，開采器與高壓熱流噴頭連接，開采管道與開采平臺連通，在開采井中送入開采器，開采器設置于水平井的注入端；

S3、改造預開采面，通過開采管道的外層管道通入高壓熱射流至可燃冰儲層內，開采平臺控制開采器前進，可燃冰受熱分解產生水和天然氣，水與天然氣通過開采器采出，天然氣通過內層管道輸送至開采平臺，完成天然氣的開采工作；

S4、采空區域充填，在天然氣開采的同時，注漿平臺通過注漿管高壓注漿，將填充材料填通過注漿管注入充至采空區，實現采空區的充填。

S5、開采設備回收，可燃冰開采完畢后，注漿平臺回收注漿管，開采平臺回收開采器與開采管道，實現開采設備回收。

優選的，所述填充材料通過注漿管注入到采空區時，在注漿管端部的注漿篩管能對填充材料進行篩選，便于完成采空區的填充。

本發明與現有技術相比具有以下優點：