[发明专利]一种海域天然气水合物气举反循环钻井系统及开采方法

说明书

本发明公开了一种海域天然气水合物气举反循环钻井系统及开采方法，钻井系统包括有钻塔、钻井平台、主动钻杆和钻头，其中钻塔架设在钻井平台的顶面上，主动钻杆吊挂在钻塔上，钻头设在主动钻杆的下部，钻头与主动钻杆之间装配有三通道钻杆，主动钻杆的顶端装配有气水龙头，气水龙头通过管路与天然气分离系统相连接。其方法为：步骤一、形成垂直通道；步骤二、利用高压水射流辅助切削刀具破碎水合物储层；步骤三、被降压分解罐分离出的天然气通过输气管进入储气罐中进行存储；步骤四、形成水射流用于切削地层和冷却钻头。有益效果：反循环携岩效率高，可避免岩屑床的形成，减少井下复杂情况，减少非生产时间。

技术领域

本发明涉及一种气举反循环钻井系统及开采方法，特别涉及一种海域天然气水合物气举反循环钻井系统及开采方法。

背景技术

目前，天然气水合物是水分子和甲烷等气体分子在低温、高压、气体体积分数大于其溶液条件下形成的一种具有笼状结构的化合物，是一种清洁无污染的新型能源，并以固态形式赋存于深海沉积物中和永久冻土地区，据估计，陆地上20.7％和深水海底90％的地区具有形成水合物的有利条件，其中海洋水合物储量巨大，保守估计总量达2.83×10¹⁵m³，是陆地资源量的100倍。

对于成岩天然气水合物的开采方法(降压法、加热法、注入抑制剂法)是采用降压、加热、注剂等方式破坏水合物稳定存在的温度压力条件，使其分解为气体和水，分解后的气体通过岩石裂隙流入井筒，再输运到地面储气设备进行采集。但在降压开采过程中，颗粒运移可能导致储层渗透率变化，压实作用引起地层破坏，影响了产气的稳定性和可持续性。

非成岩水合物是指水合物颗粒蕴藏在弱胶结、易碎化的尚未成形的岩石骨架中，常常表现为沙-水的混合浆体。二氧化碳置换法只能开采与二氧化碳有接触表面的非成岩天然气水合物，不适于大规模的商业化开采。大规模商业开采中，可能会使地质结构变得疏散，导致海底地层不稳定，从而出现海床沉降、坍塌以及海底滑坡等地质灾害。

综上所述，各种开采方法存在的技术问题成为制约天然气水合物商业开采的瓶颈。本发明提出一种海域天然气水合物气举反循环钻井系统及开采方法，旨在解决目前天然气水合物开采所面临的的技术难题，并为水合物的开发利用提供新的思路。

发明内容

本发明的目的是为了解决海底天然气水合物在开采过程中所存在的诸多问题而提供的一种海域天然气水合物气举反循环钻井系统及开采方法。

本发明提供的海域天然气水合物气举反循环钻井系统包括有钻塔、钻井平台、主动钻杆和钻头，其中钻塔架设在钻井平台的顶面上，主动钻杆吊挂在钻塔上，钻头设在主动钻杆的下部，钻头与主动钻杆之间装配有三通道钻杆，主动钻杆的顶端装配有气水龙头，气水龙头通过管路与天然气分离系统相连接。

主动钻杆的下端套设有防喷器，防喷器的下部套设有隔水导管，主动钻杆的下端与三通道钻杆上端连接，并从防喷器和隔水导管的中心通道穿过，三通道钻杆是由外层钻杆、内层钻杆和注气管组成，其中内层钻杆插设在外层钻杆内，内层钻杆和外层钻杆为同心结构，内层钻杆的内腔设置有中心通道，外层钻杆的内壁与内层钻杆的外壁之间形成有环状通道，注气管插设在环状通道内并与内层钻杆并列设置，内层钻杆纵向的连接形式为插接，外层钻杆纵向采用螺纹连接，注气管采用金属软管，注气管的纵向采用插接或螺纹连接，内层钻杆的中心通道内装配有气水混合器，气水混合器通过内层钻杆侧壁上的通孔与注气管相连接，主动钻杆与三通道钻杆的断面结构相应，主动钻杆的内腔与三通道钻杆的内腔相连通。

钻头内设置有射吸孔和合金喷嘴，射吸孔与内层钻杆的中心通道相连通，合金喷嘴与内层钻杆和外层钻杆之间的环状通道相连通，钻头的内腔与内层钻杆的中心通道相连通。