[发明专利]一种天然气水合物开采装置及方法

说明书

本发明公开了一种天然气水合物开采装置，包括举升机构和固液气分离机构；举升机构包括单螺杆泵；固液气分离机构包括外筒和内筒；内筒侧壁的中上部设置有若干供固液介质通过的通孔；单螺杆泵的顶部出口端与内筒底部连通；顶盖上设置有用来驱动内筒旋转的第二驱动机构。本发明还公开了一种天然气水合物开采方法，本发明方法采用降压开采，具有开采成本低的特点，同时运用了砂、水与天然气共同举升的方式，不进行防砂完井，避免了在常规水合物降压开采过程中因为要进行防砂而减少产量的缺点；将砂、水和天然气利用螺杆泵举升，再进行天然气与水、砂的分离，到达海上平台时已经分离完毕，从而提高了天然气水合物的产能，节省了人力物力。

技术领域

本发明属于天然气水合物开采技术领域，具体涉及一种天然气水合物开采装置及方法。

背景技术

天然气水合物是天然气和水分子结合而成的结晶化合物，其储层主要分布于深海岩层中，它具有资源量大、能量密度高和低污染等优点，是一种具有良好前景的重要后续清洁能源。因此，实现天然气水合物资源的开发利用对于推进能源工业发展、改善能源消费结构、保障能源安全供应、促进生态文明建设、保持经济社会可持续发展具有重要意义。但是，全球范围内至今还没有实现海上天然气水合物的工业开采，只有少数国家进行了试验性工业开采，如美国、日本、中国。

目前所提出的三种可行的天然气水合物开采方法为：热激发法、降压法以及化学抑制剂法。其中，由于天然气水合物形成的特殊性，其所在储层往往条件复杂，这些开采方式会使天然气水合物储层扰动，造成大量出砂。因此，目前提出的三种开采方式都需要采取机械防砂或者化学防砂的技术手段。

但是天然气水合物储层往往是极细砂储层，而现有提出的结合防砂手段的开采方式会减少开采效率，降低产能，加大开发成本。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种天然气水合物开采装置及方法，采用螺杆泵举升及固液气分离结合的技术手段，将天然气、水和极细砂混合物共同举升，然后分离储存，实现不防砂开采天然气水合物；具有结构简单，操作方便，提高产能的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种天然气水合物开采装置，包括位于井筒内的举升机构和固液气分离机构；

所述举升机构包括单螺杆泵，所述单螺杆泵的底部入口端设置有前罩；

所述固液气分离机构包括同轴设置的位于外部的外筒和位于内部的内筒，所述外筒、内筒的顶部和底部分别设置有顶盖和底座；所述内筒侧壁的中上部设置有若干供固液介质通过的通孔；

所述单螺杆泵的顶部出口端与内筒底部连通；

所述顶盖上设置有用来驱动内筒旋转的第二驱动机构；

所述外筒、内筒之间的环形空间内设置有固液传输管路，所述固液传输管路的一端延伸至外筒底部，所述固液传输管路的另一端向上与位于海上平台上的电泵的入口连接，所述电泵的出口通过出口管与位于海上平台上的固液储存罐连接；

所述内筒顶部设置有气相传输管路，所述气相传输管路的一端插入内筒顶部，所述气相传输管路的另一端向上与位于海上平台上的天然气储存罐连接。

优选的，所述前罩呈上细下粗的筒状结构。

优选的，所述内筒包括位于底部的由钢板制成的下内筒和位于上部的由纱网构成的上内筒。

优选的，所述上内筒的高度为下内筒高度的四倍。

优选的，所述内筒的顶部设置有隔离网。

优选的，所述单螺杆泵的底部入口端通过下接头与前罩相连；所述单螺杆泵的顶部出口端通过上接头与底座相连。