[发明专利]一种天然气水合物曲井钻采装置

说明书

本发明公开了一种天然气水合物曲井钻采装置，包括用于运输天然气水合物的罐车、用于存放天然气水合物的存储装置、用于冷却存储装置的第一制冷装置、高压柱塞泵、第一钻杆、第二钻杆、喷射射流钻头、天然气水合物层、地层、海水层、非渗透地层、井筒环型空间、井口节流阀、三相离装置、气体分离装置、用于输送天然气的气体输送管线、井口气体收集装置、空气压缩机和用于冷却空气压缩机的出口气体的第二制冷装置。本发明的天然气水合物曲井钻采装置的设计合理，具有使用安全、操作方便的特点，适合推广应用。

技术领域

本发明属于石油天然气开采技术领域，具体地说，涉及一种天然气水合物曲井钻采装置。

背景技术

天然气水合物(Natural Gas Hydrate/Gas Hydrate)，俗称可燃冰，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，分布在深海沉积物或陆域的永久冻土中，化学式一般写为：CH₄·xH₂O。天然气水合物分布在地球上的多年冻土地区和大陆边缘的海洋沉积物中。天然气水合物的全球资源量巨大，是一种重要的潜在接替能源，对天然气水合物的高效开发对于缓解目前日益加剧的能源短缺形势、满足不断增长的能源需求，乃至于保障国家的能源安全均具有极其重要的意义。

目前，从天然气水合物中开采天然气，一般是采用常规石油和天然气开采中使用的标准技术，即采用降压法、热激法，导致天然气水合物的分解，但上述方法的钻井过程中所采用的钻井液均含有水相，在钻进到天然气水合物层时，在水合物沉积物的孔隙空间中水极易与分解的天然气再次形成水合物，阻断气体的分解途径，造成天然气水合物层减产，降低最终采收率。不能有效防止开采过程中可能的突然性大规模气化与甲烷气化，这种情况一旦发生，将引发巨大的灾难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气水合物曲井钻采装置。其技术方案如下：

一种天然气水合物曲井钻采装置，包括用于运输天然气水合物的罐车1、用于存放天然气水合物的存储装置2、用于冷却存储装置的第一制冷装置3、高压柱塞泵4、第一钻杆5、第二钻杆6、喷射射流钻头7、天然气水合物层8、地层9、海水层19、非渗透地层10、井筒环型空间11、井口节流阀12、三相离装置13、气体分离装置14、用于输送天然气的气体输送管线15、井口气体收集装置16、空气压缩机17和用于冷却空气压缩机17的出口气体的第二制冷装置18；其中，罐车1的尾部连接存储装置2，存储装置2的下部与第一制冷装置3之间管线连接，存储装置2的出口与高压柱塞泵4的入口之间管线连接，高压柱塞泵4 的出口与第一钻杆5的上部管线连接，第二钻杆6设置在第一钻杆5的下部，第一钻杆5与第二钻杆6连接，即高压柱塞泵4、第一钻杆5和第二钻杆6之间的内腔相互连通，喷射射流钻头7安装在第二钻杆6的下端；喷射射流钻头7位于天然气水合物层8中，天然气水合物层8位于地层9和非渗透地层10之间，非渗透地层10位于天然气水合物层8的上部；井筒环型空间11与三相分离装置13之间管线连接，三相分离装置13与井筒环型空间11之间设置有井口节流阀12，三相分离装置13与气体分离装置14的入口之间管线连接，气体分离装置14的出口分别与气体输送管线15和井口气体收集装置16之间管线连接，井口气体收集装置16与空气压缩机17之间管线连接，空气压缩机17与存储装置2之间的连接管线上设置有第二制冷装置18，所述第一钻杆5穿过海水层19，所述第二钻杆6为U形结构，第一竖直部依次穿过非渗透地层10、天然气水合物层8、地层9，水平部位于地层9，第二竖直部依次穿过地层9和非渗透地层10，所述喷射射流钻头7设置在第二钻杆6的第二竖直段的端部。

进一步，所述喷射射流钻头7的出口处设有降压分解区层20。

进一步，所述喷射射流钻头7上设有喷嘴。

本发明的有益效果：

本发明的天然气水合物曲井钻采装置的设计合理，不扰动上覆地层(海水)压力系统，具有使用安全、操作方便的特点，适合推广应用。

附图说明