[实用新型]海域天然气水合物自入式开采装置

说明书

本发明涉及一种海域天然气水合物自入式开采装置，包括自入结构体、防砂装置和气液举升系统，所述自入结构体为重力锚，防砂装置和气液举升系统安装在自入结构体上，自入结构体和防砂装置之间形成有至少一个空腔，所述空腔连通有至少一个通道，所述防砂装置允许液体和气体通过并进入所述空腔，过滤泥沙，气液举升系统包括至少一个举升动力装置，气液举升系统一端连接空腔，另一端经管路向外输出，本装置开采不需要钻井，利用自入式结构体冲击进入天然气水合物储层或者天然气水合物储层下伏游离气层，可以实现降压开采和开采系统回收，可极大降低天然气水合物的开采成本。

技术领域

本发明涉及一种海域天然气水合物自入式开采装置。

背景技术

天然气水合物是一种绿色能源，具有很高的开采潜力与资源价值。目前普遍认为，降压法及基于降压法的改良方案可能是实现海域天然气水合物产业化试采的最佳途径，而其他方法则主要作为降压法的辅助增产措施或产气稳定措施使用。

在天然气水合物开采的具体实施方面，现有的开采方法可以分为钻井法和表面开采法。钻井法开采是指通过海面钻井船在深海的海底钻井，进而通过降低井筒内压力实现降压法开采或者固态流化开采，这种方法可以实现海底下侧10m-500m埋深的天然气水合物开采。表面开采法是指直接下放开采机械或装置到海底表面，直接收集天然气水合物块体或者通过保护罩局部降压转换成天然气后收集气体，主要用于开采海底表面数米以内的天然气水合物。

基于钻井技术的相关开采方法包括：(1)钻井降压开采法：“叶建良等，中国南海天然气水合物第二次试采主要进展，中国地质，2020”，“CN107676058B-一种海洋天然气水合物砂浆置换开采方法及开采装置”，“CN109763794B-海洋水合物多分支水平井降压加热联采方法”和“CN101672177B-一种海底天然气水合物开采方法”等。(2)钻井固态流化开采法：“周守为等，全球首次海洋天然气水合物固态流化试采工程参数优化设计，天然气工业，2017”，“CN106939780B-一种海底浅层非成岩天然气水合物固态流化开采装置及方法”和“CN110700801B-一种天然气水合物固态流化开采自动射流破碎工具等”。

目前，在世界范围内，成功实施海域天然气水合物试采的案例，包括日本两次钻井降压法开采、中国两次钻井降压法和一次钻井固态流化法，都是采用钻井开采技术。然而，由于井筒周围天然气水合物分解会导致储层强度大幅度下降，在巨大的地应力作用下地层大量出沙，会导致井筒失稳，很难实现长期稳定开采。国内外进行的多次海域天然气水合物钻井开采法试开采均出现该问题。另外，基于钻井技术的开采方法，需要使用深海钻井船，其单日租金约700万，钻井周期30天，成本约2亿人民币，而采出的天然气的价值远远无法覆盖钻井成本，所以目前未能实现商业化开采。

基于表面开采理论的相关技术包括：(1)盖顶降压法：“黎伟等，天然气水合物盖顶降压装置开采机理研究，应用力学学报，2020”，“CN105781497A-一种海底天然气水合物采集装置”，“CN111648749A-一种海底浅表层天然气水合物移动立管式开采系统及开采方法”等，这些方法通过设置在海底的类似锥形盖顶的装置来收集天然气水合物或者其分解产物。 (2)机械收集法：“CN103628880B-深海海底浅层非成岩地层天然气水合物的绿色开采系统”，“CN104265300B-一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置”和“CN104948143B-一种海底表层天然气水合物的开采方法及其开采装置”等，这些方法通过设置在海底的采矿机械收集天然气水合物块体。

基于表面开采理论的相关技术仍处于理论探索阶段，由于直接赋存于海底表面的天然气水合物占比极少，且赋存分散，因此预期生产效率较低，应用范围有限。

发明内容

本发明针对现有钻井降压法开采技术存在的问题进行改进，根据海域天然气水合物通常赋存于黏土质粉砂或淤泥质沉积物中的特点，本发明提出一种海域天然气水合物自入式开采装置及其开采方法。