[发明专利]一种海洋天然气水合物、浅层气、深部气合采系统及方法

说明书

本发明公开了一种海洋天然气水合物、浅层气、深部气合采系统，其包括海面支持系统、海底支持系统、天然气开采系统及水合物开采系统；海底支持系统包括海底双井口吸力桩、生产油管、大尺寸钻杆、连续管；天然气开采系统包括井下监测器Ⅰ、井下节流器Ⅰ、智能完井滑套Ⅰ；水合物开采系统包括配重钻杆Ⅰ、轴流泵、水力驱动马达、压控射流破碎工具。本发明可实现水下单井筒单井口对天然气水合物、浅层气、深部气等不同资源联合开采或单独开采，且开采中天然气流量、压力等参数可实时监测和控制；可调控浅层气或深部气产量助排举升水合物浆液，解决天然气水合物单独开采水合物浆液返出难，采收率低，地层漏失等问题，提高开采效率，降低开采成本。

技术领域

本发明涉及深海油气资源开采装备领域，具体涉及一种海洋天然气水合物、浅层气、深部气合采系统及方法。

背景技术

天然气水合物又称为可燃冰，具有分布广、地质储量大、能量密度高、环境污染小的特点，是一种开发潜力巨大的新能源。我国天然气水合物开采研究启动较晚，于2011年和2016年，研究人员首先在祁连山冻土区进行了两次陆上可燃冰试采，分别产气近5天和23天。2017年，在南海神狐海域进行了首次海上试采，稳定生产60天，产气30.9万立方米。2020年，在南海同一海域完成了第二次试采，试验了水平井在海底软泥沙中的钻探技术，实现稳定生产30天，产气86.14万立方米。目前为止，我国是世界上累计试采可燃冰产气量最多的国家。海洋天然气水合物的开发虽然迈出了关键一步，但无论在基础理论研究还是开采方法、装备、运营模式等方面，都还面临巨大挑战。2018年10月在西南石油大学召开了第十二届世界天然气水合物研究与开发大会暨中国工程院284次中国工程科技论坛，众多天然气水合物研究领域世界顶级专家们指出：“天然气水合物、浅层气、常规气“三气合采”可能是人类早期实现天然气水合物商业性开发利用的有效途径。”

然而，目前尚未形成一套可实现天然气水合物、浅层气、深部气“三气合采”的系统与方法。因此，为了实现天然气水合物早期商业性开发利用，所发明的海洋天然气水合物、浅层气、深部气合采系统需要满足以下要求、功能及特性：

1、在同一系统中实现天然气水合物、浅层气和深部气的共同开采，实现建立单井筒可以进行三种资源的开采，减少装备数量，降低作业成本，提高单井筒产量；

2、具有分层开采浅层气、深部气，并对其开采过程的产气流量、压力等环境工况参数进行监测和调控的功能，即可在实现三种资源同时开采的情况下实现各资源各自单独开采；

3、可以调控浅层气、深部气产出，利用浅层气、深部气自身高压特点实现浅层气、深部气气举助排天然气水合物，提高采出量和采出效率，防止天然气水合物不返出、漏失等问题。

因此，需要发明一种海洋天然气水合物、浅层气、深部气合采系统及方法，实现水下单井筒中联合或独立开采天然气水合物、浅层气、深部气，且实现对井筒中不同层位产出气的流量、压力等参数进行监测和调控，提升天然气水合物开采效率，满足天然气水合物商业化开采产量、效益及经济要求。

发明内容

本发明的目的在于针对天然气水合物单井筒产量低，天然气水合物开采效率低、不返出，天然气水合物、浅层气、深部气联合或者单独开采的问题，提出一种海洋天然气水合物、浅层气、深部气合采系统及方法，以解决上述问题。本发明通过海底支持系统、天然气开采系统、水合物开采系统进行天然气水合物、浅层气、深部气同时开采，提高单系统产量；通过利用浅层气、深部气自身高压气源举升助排破碎后的天然气水合物浆液，提高天然气水合物开采效率；通过井下节流器实现天然气开采过程中的控压调产，通过井下监测器实时监测天然气状态，以此来控制井下节流器对天然气的调节。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种海洋天然气水合物、浅层气、深部气合采系统，包括：

海面支持系统；所述海面支持系统包括海面钻采船，设置在海面钻采船上的控制装置、高压泵组、连续管钻机、钻机井架、地面循环处理系统；