[发明专利]一种无人值守全自动水合物降压开采系统

权利要求书

1.一种无人值守全自动水合物降压开采系统，其特征在于：包括开采井系统、开采活塞系统、井口装置、气液分离及降压系统、排水降压系统、海面能源和通信系统；所述开采井系统下端穿过上沉积层后进入水合物层内，所述井口装置安装在所述开采井系统的井口上，所述井口装置与所述气液分离及降压系统、排水降压系统、海面能源和通信系统分别通信连接；所述气液分离及降压系统一端与所述开采井系统上部连接，其另一端与所述排水降压系统连接；所述海面能源和通信系统与所述排水降压系统、所述气液分离及降压系统分别连接；所述开采活塞系统安装在所述开采井系统内且可沿其上下移动，所述开采井系统降压开采天然水合物储层的水合物，并通过所述开采活塞系统将开采出来的天然气和水送入所述气液分离及降压系统内；所述开采井系统包括含套管的直井，所述直井下端插入水合物层内；所述开采活塞系统包括活塞本体、锥面密封、连杆、弹簧和锥面上端盖；所述活塞本体开设有位于下部的第一连通孔和位于上部的第二连通孔，所述第二连通孔与所述第一连通孔处为连通空间，连通空间的纵向横截面为与所述锥面密封相匹配的锥形，所述第一连通孔与所述第二连通孔将所述活塞本体上下端贯穿；所述连杆上端固定在所述锥面上端盖上，其下端穿过所述第二连通孔、第一连通孔后可拆卸固定在所述锥面密封上；所述弹簧套设在所述活塞本体上端的连杆外周，所述弹簧的上端顶着所述锥面上端盖下侧，其下侧顶着所述活塞本体上端面；开始开采时，所述开采活塞系统位于所述直井下段，当所述开采活塞系统下段压力升高到一定程度，所述开采活塞系统沿所述直井上升，所述锥面密封向上并顶着连通空间的锥形，直到所述锥面上端盖碰触所述井口装置，所述锥面密封被顶开，所述开采活塞系统上下端联通，开采出来的天然气和水送入所述气液分离及降压系统；所述直井内气压平衡后，所述开采活塞系统在自身重力作用下快速下落，所述锥面密封在所述弹簧的作用下再次密闭所述开采活塞系统的两端；随着下侧压力持续上升达到一定程度，所述开采活塞系统再次上升，进入下一个循环。

2.根据权利要求1所述的无人值守全自动水合物降压开采系统，其特征在于：所述开采井系统还包括水平井，所述水平井一端固定在所述直井下端并与之连通，所述水平井内安装有用于监测所述水平井内压力变化的第一压力监测系统，所述第一压力监测系统与所述海面能源和通信系统通信连接。

3.根据权利要求1所述的无人值守全自动水合物降压开采系统，其特征在于：所述活塞本体外周开设有密封凹槽，所述密封凹槽内套有第一动密封，所述第一动密封外侧顶着所述直井内壁。

4.根据权利要求1所述的无人值守全自动水合物降压开采系统，其特征在于：所述井口装置包括防喷器和用于监测所述直井内压力变化的第二压力监测系统，所述第二压力监测系统与所述气液分离及降压系统、排水降压系统、海面能源和通信系统分别通信连接。

5.根据权利要求1所述的无人值守全自动水合物降压开采系统，其特征在于：所述气液分离及降压系统包括气液分离降压气缸、第一活塞、第一电机、天然气出口装置、用于监测气液分离降压气缸内压力变化的第三压力监测系统、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和相应的连接件、管道、密封件；所述天然气出口装置通过所述第一单向阀与所述气液分离降压气缸连接，所述气液分离降压气缸通过所述第二单向阀与所述直井连通；所述第一活塞安装在所述气液分离降压气缸内，所述第一活塞与所述第一电机连接，所述第一电机驱动所述第一活塞在所述气液分离降压气缸内作往复运动；所述第三压力监测系统与所述海面能源和通信系统通信连接。

6.根据权利要求5所述的无人值守全自动水合物降压开采系统，其特征在于：所述排水降压系统包括排水降压气缸、第二活塞、第二电机、用于监测排水降压气缸内压力变化的第四压力监测系统、排水口、第四单向阀和相应的连接件、管道、密封件；所述排水降压气缸通过管道与所述气液分离降压气缸连通，所述第三单向阀安装在所述排水降压气缸与所述气液分离降压气缸之间的管路上；所述第二活塞安装在所述排水降压气缸内，所述第二活塞与所述第二电机连接，所述第二电机驱动所述第二活塞在所述排水降压气缸内作往复运动；所述第四压力监测系统与所述海面能源和通信系统通信连接。