[发明专利]一种天然气水合物固态流化开采装置

说明书

本发明公开了一种天然气水合物固态流化开采装置，涉及水合物开采技术领域，包括：第一组件，第一组件包括钻杆，所述钻杆具有钻井液通道和水合物输送通道；第二组件，包括举升装置，所述举升装置用于输送水合物；第三组件，包括射流破碎装置，所述射流破碎装置用于破碎并收集所述水合物；以及第四组件，包括驱动装置及动力钻具，所述驱动装置用于驱动所述动力钻具。进行水合物的开采时，先使开采装置的动力钻具进行钻进到目标开采位置，然后利用射流破碎装置对天然气水合物储层的进行原位射流破碎并回收水合物桨体，在举升装置的举升运输的作用下，实现了钻进‑破碎‑回收举升的一体化开采，极大的提高了水合物的开采效率。

技术领域

本发明涉及水合物开采技术领域，特别涉及一种天然气水合物固态流化开采装置。

背景技术

我国南海深水海域蕴藏着丰富的天然气水合物资源，且多为非成岩天然气水合物，该类水合物具有弱胶结、稳定性差的特点，一旦储层区域温度、压力发生变化就可能导致水合物的大量无序分解、释放造成自然灾害。基于上述原因，传统天然气水合物(下文称水合物)开采方法例如降压法、注热法、化学抑制剂法和C02置换开采法等工艺都只能对天然气水合物进行短期试采，且国外试采过程中涉及到的装备及工具在国内处于空白状态。

针对上述水合物开采难题，我国提出了海洋非成岩天然气水合物“固态流化开采工艺”，并进行了试采，试采过程中存在需要先起下钻柱再下入工具开采的问题，步骤繁杂，开采效率较低，因此亟需设计一种新型水合物开采装置来提高采集钻采效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种天然气水合物固态流化开采装置，实现钻进、破碎及水合物回收举升的一体化，以提高水合物开采效率。

本发明实施例的天然气水合物固态流化开采装置，包括：第一组件，包括钻杆，所述钻杆具有钻井液通道和水合物输送通道；第二组件，包括举升装置，所述举升装置用于输送水合物；第三组件，包括射流破碎装置，所述射流破碎装置用于破碎并收集所述水合物；以及第四组件，包括驱动装置及动力钻具，所述驱动装置用于驱动所述动力钻具；其中，所述第一组件、所述第二组件、所述第三组件及所述第四组件依次设置在同一轴线上；所述钻井液通道贯穿所述第一组件、所述第二组件、所述第三组件及所述第四组件；所述水合物输送通道贯穿所述第一组件、所述第二组件及所述第三组件。

在进一步的实施例中，所述射流破碎装置包括射流破碎装置本体和喷头，所述射流破碎装置本体与所述举升装置连接，所述射流破碎装置本体具有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室通过所述喷头与所述射流破碎装置本体的外部连通，所述第二腔室的侧壁设置有水合物收集口。

在进一步的实施例中，所述射流破碎装置还包括滑套及弹簧，所述滑套设置于所述第一腔室内，所述滑套与所述第一腔室滑动连接，所述滑套的一端与所述弹簧固定连接，所述弹簧的另一端与所述射流破碎装置本体固定连接，所述滑套内具有钻井液通道，所述滑套的侧壁上具有出液口，所述滑套通过压缩所述弹簧以使所述钻井液通道与所述喷头连通。

在进一步的实施例中，所述射流破碎装置还包括自锁机构，所述自锁机构包括第一卡位部和第二卡位部，所述第一卡位部设置于所述滑套上，所述第二卡位部设置于所述第一腔室的内壁上，所述第一卡位部位于所述第二卡位部的一侧，所述第一卡位部的外径大于所述第二卡位部的内径。

在进一步的实施例中，所述举升装置包括举升泵和举升泵驱动装置，所述举升泵及所述举升泵驱动装置均具有钻井液通道和水合物输送通道，所述举升泵驱动装置用于驱动所述举升泵。

在进一步的实施例中，所述举升泵驱动装置包括第一涡轮马达和传动轴，所述第一涡轮马达包括涡轮，所述第一涡轮马达具有钻井液通道和水合物输送通道，所述涡轮与所述传动轴固定连接，所述涡轮设置于所述钻井液通道内，所述举升泵包括涡轮叶片和转动轴，所述涡轮叶片与所述转动轴固定连接，所述涡轮叶片设置于所述水合物输送通道中，所述传动轴与所述转动轴固定连接。