[发明专利]天然气水合物开采过程中除砂除水装置及方法

摘要

本发明涉及一种天然气水合物开采过程中除砂除水装置，天然气水合物开采过程中除砂除水装置包括数据监测传输系统、数据分析处理系统和自动注入调节系统；数据监测传输系统实时监测井底和井口的温度、压力及流量数据，并将监测到的数据传输给数据分析处理系统；数据分析处理系统对携带井底出砂出水所需的气体流量及抑制水合物在生产管柱中生成所需水合物抑制剂的量进行计算，并发出相应的气体注入和水合物抑制剂注入指令，启动相应的气体注入泵和水合物抑制剂注入泵，向套管环空注入适量氮气和水合物抑制剂。本发明能在不影响正常生产的情况下清除天然气水合物开采过程中进入到生产管柱中的砂量和水量，实现天然气水合物的安全高效开发。

主权项

1.一种天然气水合物开采过程中除砂除水装置，包括：数据监测传输系统、数据分析处理系统和自动注入调节系统；其特征在于，数据监测传输系统实时监测井底和井口的温度、压力及流量数据，并将监测到的数据传输给数据分析处理系统；数据分析处理系统通过分析数据监测传输系统得到的数据，对携带井底出砂和出水所需的气体流量及抑制水合物在生产管柱中生成所需的水合物抑制剂的量进行计算评估，并发出相应的气体注入和水合物抑制剂注入指令；自动注入调节系统根据数据分析处理系统发出的指令，启动相应的氮气注入泵和水合物抑制剂注入泵，向套管环空注入适量氮气和水合物抑制剂，通过气体携带作用将井底出砂和出水携带出生产管柱，通过水合物抑制剂防止生产管柱中再次生成水合物；数据监测传输系统，包括：井口监测传输装置和井下监测传输装置；井口监测传输装置，包括：第一井口压力计、第二井口压力计、井口温度计及井口流量计；第一井口压力计安装在井口，测量井口套管环空压力；第二井口压力计、井口温度计和井口流量计均安装在出流管线上，分别测量井口产出流体的压力、温度和气体流量和液体流量数据；第一井口压力计、第二井口压力计、井口温度计及井口流量计监测到的数据均传输到数据分析处理系统；井下监测传输装置，包括：井下温压传感器、光缆、光纤接口和光电解调器；井下温压传感器安装于生产管柱底部，实时监测井底的温度和压力，并将监测到的数据通过光缆和光纤接口传输到光电解调器，光电解调器将光信号转换为电信号传输给数据分析处理系统；数据分析处理系统，包括：计算机；计算机根据数据监测传输系统获得的数据，计算抑制水合物在生产管柱中生成所需的水合物抑制剂注入量，并计算分析井底产气量是否足以携带井底出砂及出水，确定是否需要向井底注入氮气，以及需要注气时所需的注气量，据此向自动注入调节系统发出相应的水合物抑制剂注入指令和氮气注入指令；自动注入调节系统，包括：水合物抑制剂自动注入装置和气体自动注入装置；水合物抑制剂自动注入装置，包括：第一信号执行机构、水合物抑制剂储罐、水合物抑制剂注入泵、水合物抑制剂注入管线；气体自动注入装置，包括：第二信号执行机构、制氮设备、氮气注入泵、气体注入管线；第一信号执行机构和第二信号执行机构分别与计算机相连，接收计算机发出的指令，分别对水合物抑制剂注入泵和氮气注入泵进行操作，包括启泵和停泵；水合物抑制剂储罐和制氮设备分别与水合物抑制剂注入泵和氮气注入泵相连，分别是水合物抑制剂和氮气的注入来源；水合物抑制剂注入泵和氮气注入泵分别通过水合物抑制剂注入管线和气体注入管线与注入接头相连，通过位于井口的注入接头将水合物抑制剂和氮气注入套管环空；注入的水合物抑制剂通过套管环空和单流阀进入生产管柱；注入的氮气经由套管环空和单流阀到达井底与天然气水合物储层产出的天然气混合，通过气体携带作用将井底出砂和出水携带出生产管柱。