[發明專利]一種適用于天然氣水合物開采的經濟型小井口采氣樹系統

在審

• 申請號: 202111618069.7
• 申請日: 2021-12-27
• 公開（公告）號: CN114517655A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 羅飛;劉麗娟;李萌博;邊培明;敬鳳;趙錦棟
• 申請（專利權）人: 深圳市百勤石油技術有限公司
• 主分類號: E21B33/035
• 分類號: E21B33/035;E21B41/02;E21B17/00;E21B43/22;E21B34/06
• 代理公司: 成都知棋知識產權代理事務所(普通合伙) 51325
• 代理人: 馬曉靜

本發明屬于天然氣水合物開采技術領域，公開了一種適用于天然氣水合物開采的經濟型小井口采氣樹系統，包括油管掛、井下安全閥、可拆卸式注醇裝置、環空主閥、環空翼閥、環空管線、套壓監測裝置、總閘門、生產主閥、生產翼閥、生產管線和流量監測裝置、測壓閥門和油壓測試裝置、井下機器人控制系統、臍帶管和導向架。上部油管頭總成與下部套管頭總成采用法蘭進行連接。井下機器人控制系統與套管頭總成與油管頭總成相連，外部移動連接導向架。臍帶管與井下機器人控制系統相連。本發明采用可拆卸移動式注醇防范二次結冰風險；采用井下機器人液壓控制實現遠程操作控制，提高控制效率；增加陰極保護設備，延長采氣樹使用壽命。

技術領域

本發明屬于天然氣水合物開采技術領域，尤其涉及一種適用于天然氣水合物開采的經濟型小井口采氣樹系統。

背景技術

天然氣水合物俗稱“可燃冰”，主要由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或者二氧化碳、硫化氫等分子和水在低溫高壓條件下形成。目前自然界中的天然氣水合物主要成分是甲烷，90％分布在海底，所以又被稱為甲烷水合物。天然氣水合物屬于非常規天然氣，是一種巨大的潛在能源，具有巨大的開發價值和開采潛力。開發天然氣水合物對于保障能源安全和實現低碳目標具有重要的意義。

采氣樹是海洋天然氣水合物開采環節中的關鍵生產設備。在海上開采過程中，天然氣采氣樹均位于水下泥線附近，用于實現注采氣體、監控壓力、修井作業、注入液體等功能。因為采氣樹長期處于水下進行工作，且從海面到海底溫度不斷降低，天然氣水合物開采過程中由于生產制度的調整引發二次結冰，導致采氣樹堵塞，影響開采效果。天然氣水合物獨特的開采環境對采油樹的密封性能和可靠性是巨大的挑戰。

現有水下采氣樹主要用于海上常規天然氣開采，存在的問題主要包括：一是不能有效針對天然氣水合物開采，特別是無法很好實現流動保障。二是整體結構復雜，綜合成本較高。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種適用于天然氣水合物開采的經濟型小井口采氣樹系統來降低生產成本、提高流動保障能力、提高可操作性和便于安裝維護。

本發明通過以下技術方案來實現：一種適用于天然氣水合物開采的經濟型小井口采氣樹系統，包括套管頭總成、油管頭總成，井下機器人(ROV)控制系統、臍帶管和導向架。所述套管頭總成包括油管掛、井下安全閥、可拆卸式注醇裝置、環空主閥、環空翼閥、環空管線、套壓監測裝置和總閘門。所述油管頭總成生產主閥、生產翼閥、生產管線和流量監測裝置、測壓閥門和油壓測試裝置。所述套管頭總成和油管頭總成采用法蘭進行連接。所述井下機器人(ROV)控制系統與套管頭總成與油管頭總成相連，外部移動連接導向架。所述臍帶管與井下機器人(ROV)控制系統相連。

優選地，所述套管頭總成下部存在井下安全閥，能夠利用臍帶管進行液壓控制，實現緊急情況下在地面進行關井。

優選地，所述井下安全閥內置機械壓力式關井裝置，當壓力監測裝置監測到采氣樹壓力處于異常情況，且需要緊急關井時，能夠利用機械壓力自卸式關井。

優選地，所述套管頭總成具備可拆卸式注醇裝置。所述可拆卸式注醇系統設置有堵頭，通過堵頭可以開啟或者關閉注醇功能。需要開啟注醇功能時，打開油管翼閥，使得藥劑能夠注入到井筒內，實現藥劑投放，保障井筒流動性。

優選地，所述可拆卸式注醇裝置能夠進行拆卸，當注醇裝置藥劑用量不夠時，能夠從海底運回地面重新補充藥劑。

優選地，所述套管頭總成兩端包括環空主閥、環空翼閥以及環空管線。生產主閥和生產翼閥上布置有流量監測裝置和壓力監測裝置，便于利用套管進行采氣或者開展氣舉。

優選地，所述套管頭總成和油管頭總成采用法蘭進行連接，套管頭總成上部和油管頭總成下部有總閘門。總閘門處于常開狀態。

優選地，所述油管頭總成兩端包括生產主閥、生產翼閥以及生產管線。生產主閥和生產翼閥上布置有流量監測裝置，能夠分析跟蹤采氣情況，便于實時動態調整生產方案。