[发明专利]一种超临界二氧化碳射流喷射钻井开采水合物装置

摘要

本发明属于水合物钻采设备及工艺技术领域，涉及一种超临界二氧化碳射流喷射钻井开采水合物装置，采用超临界二氧化碳射流喷射钻井开采水合物装置实现对水合物的开采,先将二氧化碳充入液体二氧化碳存储装置中经过储罐制冷装置持续冷却至液态，高压柱塞泵将液态的二氧化碳加压后采用现有技术泵入钻具进行喷射钻井，钻具钻进至水合物储层后，钻头喷出的高压超临界态二氧化碳射流温度降低，携带出井筒和近井地层的水合物沿环形空间上返；水合物到达井口节流装置后依次经过三相分离器和气体分离器分离出天然气和二氧化碳，完成水合物的开采；其使用的装置结构简单，操作方便，维护成本低，开采方法简便，原理科学，开采过程安全。

主权项

一种超临界二氧化碳射流喷射钻井开采水合物装置，其特征在于，主体结构包括二氧化碳罐车、液体二氧化碳存储装置、储罐制冷装置、高压柱塞泵、上部钻杆、下部钻杆、钻头、水合物储层、下伏地层、上覆岩层、井筒环空、井口节流装置、三相分离器、气体分离器、天然气采出管线、二氧化碳采集装置、气体压缩机和制冷管线；二氧化碳罐车的尾部连接液体二氧化碳存储装置，液体二氧化碳存储装置的下部侧面连接有储罐制冷装置，液体二氧化碳存储装置的顶部与返回钻井液的制冷管线连通；液体二氧化碳存储装置的右端与高压柱塞泵连接，钻井的井口设有井口节流装置，由上部钻杆和下部钻杆组成的钻杆设置在井筒内，钻杆与井壁之间形成环形空间；井筒为从井口到井底开采天然气形成的通道，下部钻杆通过上覆岩层钻入水合物储层，水合物储层的下部为下伏地层；下部钻杆为直弯结构，下部钻杆的尾端连接有钻头，钻头上布置有可以形成超临界二氧化碳射流喷射钻井的喷嘴；三相分离器的两端分别与井口节流装置和气体分离器连接，气体分离器分别与天然气采出管线和二氧化碳采集装置连接，气体压缩机的两端分别与二氧化碳采集装置和制冷管线连接；其中，所述二氧化碳罐车用于为所述液体二氧化碳存储装置供应二氧化碳，所述储罐制冷装置用于将所述液体二氧化碳存储装置中的二氧化碳冷却为压力高于5MPa、温度低于5℃的液态二氧化碳，所述高压柱塞泵用于将所述液态二氧化碳加压至30MPa以上；所述超临界二氧化碳射流喷射钻井开采水合物装置用于水合物储层中水合物的开采，其钻具钻进至水合物储层后，钻头喷出的高压超临界态二氧化碳携带井筒及近井地层的水合物沿所述环形空间上返；所述三相分离器用于分离经过所述井口节流装置的水合物中的固相和水相，所述气体分离器用于分离天然气和二氧化碳，所述天然气经天然气采出管线采出；所述二氧化碳采集装置用于采集所述二氧化碳，所述气体压缩机用于对所述二氧化碳采集装置采集到的所述二氧化碳进行增压，所述制冷管线用于对所述二氧化碳采集装置采集到的所述二氧化碳进行降温；所述上部钻杆所处的地层中为温度低于31.1℃的液态二氧化碳射流喷射钻井，所述下部钻杆所处温度超过31.1℃的地层处转变为高压超临界态二氧化碳射流喷射钻井。