深海天然气水合物无隔水管勘探系统及方法技术方案

本公开提供了一种深海天然气水合物无隔水管勘探系统，包括：钻井平台(11)；无隔水管天然气水合物防喷器(5)，安装连接到天然气水合物井；水下泵模块(3)，安装连接到天然气水合物钻井基盘(17)；天然气水合物分离器(4)，连接到所述无隔水管天然气水合物防喷器(5)及水下泵模块(3)；其中，所述钻杆(15)直接穿过开放水体进行钻井。通过使用该系统，保证了天然气水合物处于一个恒定低压力，且生产的稳定和低压力与产量无关，浅层埋藏水合物可以安全、可靠、经济地连续生产。

Exploration system and method of Deep Sea gas hydrate without riser

【技术实现步骤摘要】
深海天然气水合物无隔水管勘探系统及方法
本公开涉及深海天然气水合物钻探勘探领域，尤其涉及一种深海天然气水合物沉积物的勘探钻井、测试和生产。
技术介绍
天然气水合物沉积在海床浅层地表下面，沉积物所在的地层压力梯度与海水压力梯度相近或者相同。由于天然气水合物沉积物的顶部与海床的距离较短，传统的钻井和生产技术不符合现有的安全性和完整性的措施。另一方面，天然气水合物的减压过程通常通过插入一个电潜泵进入天然气水合物井孔内来减低天然气水合物沉积物的压力。这个电潜泵需要一个最小的流量来维持减压过程，当由于一些列原因导致天然气水合物生产缓慢时，减压将不能再维持下去而造成生产停止。当前，还没有经过商业验证从海底水合物开采天然气的方法，为了勘探和开采天然气水合物沉积物中的天然气，必须引进新的方法，从而提供一个安全可靠的系统。因此，本专利技术通过了一种获取和开采海底水合物的独特方法和创新的系统。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种深海天然气水合物无隔水管勘探系统及方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种深海天然气水合物无隔水管勘探系统，包括：钻井平台11；无隔水管天然气水合物防喷器5，安装连接到天然气水合物井；水下泵模块3，安装连接到天然气水合物钻井基盘17；天然气水合物分离器4，连接到所述无隔水管天然气水合物防喷器5及水下泵模块3；其中，该深海天然气水合物无隔水管勘探系统所述钻杆15直接穿过开放水体进行钻井。在一些实施例中，所述水下泵模块3包括无隔水管钻井泵34、减压泵35，以及连接所述深海天然气水合物无隔水管勘探系统的海底设备和钻井平台11的钻井液生产液回流管线1和气体生产管线2。在一些实施例中，所述无隔水管钻井泵34与减压泵35为两个分离的泵系统，其中：所述无隔水管钻井泵34用于在天然气水合物井在无隔水钻井阶段将钻井液和钻屑泵回钻井平台；所述减压泵35用于在天然气水合物井开始生产后天然气水合物的地层减压。在一些实施例中，所述减压泵35用于通过控制气体生产管线2内部的液位来控制天然气水合物沉积物的减压。在一些实施例中，所述钻井液生产液回流管线1用于钻井液和生产液回流至钻井平台；和/或作为压井管线使用，将压井液从钻井平台11泵入无隔水管天然气水合物防喷器5，进入井孔19，进行井控。在一些实施例中，所述气体生产管线2用于将周围海水隔离，所述气体生产管线2内液体直接接触天然气水合物沉积物。在一些实施例中，所述气体生产管线2被配置为当气体生产管线2内的液位比管线外周围的海水低于预定阈值时，天然气水合物沉积物被减压，使得天然气水合物从冻结状态分解成为天然气和水。在一些实施例中，所述钻井液生产液回流管线1和天然气生产管线2被悬挂在钻井船上偏离井口的钻井液生产液回流中心16，所述钻井液生产液回流管线1和天然气生产管线2由两条分离管线或一条双层同心管线构成。在一些实施例中，所述钻井液生产液回流管线1和天然气生产管线2被配置为能够参与一根管线对另一根管线线进行冲洗。在一些实施例中，所述钻井液生产液回流管线1和天然气生产管线2下端连接到水下泵模块的紧急断开系统9，所述紧急断开系统9用于断开包括钻井平台11和海底安装的深海天然气水合物无隔水管勘探系统设施的所有线缆和管线连接，且所述紧急断开系统9在紧急断开后能够重新连接到水下泵模块3。在一些实施例中，系统还包括井控隔离阀44，设置于所述水下泵模块4与所述无隔水管天然气水合物防喷器5之间的压井管线31上，所述井控隔离阀44被配置为井控时打开，使得压井液从钻井平台11上泵入钻井液生产液回流管线1，通过水下泵模块3旁通的压井管线31和封闭的无隔水管天然气水合物防喷器5进入井内。在一些实施例中，所述无隔水管天然气水合物防喷器5设置于井口上方的钻井中心14，用于深水中的浅层天然气水合物井的钻井和生产。在一些实施例中，所述钻井中心14与所述钻井液生产液回流中心16之间的水平距离大于预定阈值。在一些实施例中，所述无隔水管天然气水合物防喷器5用于在钻井过程中控制井孔中的钻井液的液位，以及在生产阶段用于隔离天然气水合物沉积物和周围海水的压力。在一些实施例中，所述无隔水管天然气水合物防喷器5安装有防喷器天然气水合物通海阀26，该防喷器天然气水合物通海阀26用于允许防喷器外部海水进入天然气水合物井内。在一些实施例中，所述天然气水合物分离器4具有内腔体22，且所述天然气水合物分离器4上部与气体生产管线2相连，所述内腔体22被配置为当天然气水合物井中的减压流体进入天然气水合物分离器4的内腔体22时，流体从内腔体22的管底向上流动，当流体从所述内腔体22上方的出口51流出时方向向下反转，天然气水合物流体被分离为气相和液相。在一些实施例中，所述天然气水合物分离器4、减压泵34、钻井液生产液回流管线1、钻井平台11依次连接，用于使所述天然气水合物分离器4分离出的液相流体，通过减压泵34和钻井液生产液回流管线1被泵回到钻井平台11。在一些实施例中，所述水下泵模块3被配置为用于隔离水下泵模块3和无隔水管天然气水合物防喷器5之间的所有管线。在一些实施例中，所述无隔水管天然气水合物防喷器5的顶部安装有一个钻井液体积控制器6，该钻井液体积控制器6包括液位传感器，用于在钻井阶段时，通过控制无隔水管钻井泵34的转速实现海水和钻井液接触面液位24控制。根据本公开的另一个方面，提供了一种深海天然气水合物勘探方法，包括以下步骤：S100，安装包括无隔水管天然气水合物防喷器井口头，水下泵模块，天然气水合物分离器的天然气水合物水下钻井基盘；S200，使用闭环钻井液回流系统完成天然气水合物井的钻井和完井作业，通过无隔水管天然气水合物防喷器内的钻井液体积控制器6和其内部的液位传感器实现井孔内的钻井液体积控制，并确保海水未进入钻井液回流系统；S300，在气体生产管线内注入乙二醇混合液，并降低气体生产管线内部液体液位，进行减压到预定阈值以下，天然气水合物分解为气体和水；S400，通过提高气体生产管线内部的液位控制停止生产。在一些实施例中，所述步骤S300包括：S301，当试验生产计划开始时，关闭无隔水管天然气水合物防喷器，将气体生产管线内的液体替换为乙二醇混合液；S302，启动泵模块的减压泵降低气体生产管线内部液体液位；S303，当沉积物被充分减压到预定阈值以下，天然气水合物从冻结状态分解为气体和水；S304，将生产气体和水的混合物通过天然气水合物分离器，减压泵将沉积物和水通过钻井液生产液回流管泵回到钻井平台上，天然气通过气体生产管线输送到钻井平台。在一些实施例中，所述步骤S100还包括：安装紧急快速断开系统，该紧急断开系统用于断开包括钻井平台和海底安装的深海天然气水合物无隔水管勘探系统设施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，包括：/n钻井平台(11)；/n无隔水管天然气水合物防喷器(5)，安装连接到天然气水合物井；/n水下泵模块(3)，安装连接到天然气水合物钻井基盘(17)；/n天然气水合物分离器(4)，连接到所述无隔水管天然气水合物防喷器(5)及水下泵模块(3)；/n其中，该深海天然气水合物无隔水管勘探系统所述钻杆(15)直接穿过开放水体进行钻井。/n

【技术特征摘要】
1.一种深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，包括：
钻井平台(11)；
无隔水管天然气水合物防喷器(5)，安装连接到天然气水合物井；
水下泵模块(3)，安装连接到天然气水合物钻井基盘(17)；
天然气水合物分离器(4)，连接到所述无隔水管天然气水合物防喷器(5)及水下泵模块(3)；
其中，该深海天然气水合物无隔水管勘探系统所述钻杆(15)直接穿过开放水体进行钻井。


2.根据权利要求1所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述水下泵模块(3)包括无隔水管钻井泵(34)、减压泵(35)，以及连接所述深海天然气水合物无隔水管勘探系统的海底设备和钻井平台(11)的钻井液生产液回流管线(1)和气体生产管线(2)。


3.根据权利要求2所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述无隔水管钻井泵(34)与减压泵(35)为两个分离的泵系统，其中：
所述无隔水管钻井泵(34)用于在天然气水合物井在无隔水钻井阶段将钻井液和钻屑泵回钻井平台；
所述减压泵(35)用于在天然气水合物井开始生产后天然气水合物的地层减压。


4.根据权利要求3所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述减压泵(35)用于通过控制气体生产管线(2)内部的液位来控制天然气水合物沉积物的减压。


5.根据权利要求2所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述钻井液生产液回流管线(1)用于钻井液和生产液回流至钻井平台；和/或
作为压井管线使用，将压井液从钻井平台(11)泵入无隔水管天然气水合物防喷器(5)，进入井孔(19)，进行井控。


6.根据权利要求2所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述气体生产管线(2)用于将周围海水隔离，所述气体生产管线(2)内液体直接接触天然气水合物沉积物。


7.根据权利要求6所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述气体生产管线(2)被配置为当气体生产管线(2)内的液位比管线外周围的海水低于预定阈值时，天然气水合物沉积物被减压，使得天然气水合物从冻结状态分解成为天然气和水。


8.根据权利要求2所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述钻井液生产液回流管线(1)和天然气生产管线(2)被悬挂钻井船上偏离井口的钻井液生产液回流中心(16)，所述钻井液生产液回流管线(1)和天然气生产管线(2)由两条分离管线或一条双层同心管线构成。


9.根据权利要求2所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述钻井液生产液回流管线(1)和天然气生产管线(2)被配置为能够参与一根管线对另一根管线线进行冲洗。


10.根据权利要求2所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述钻井液生产液回流管线(1)和天然气生产管线(2)下端连接到水下泵模块的紧急断开系统(9)，所述紧急断开系统(9)用于断开包括钻井平台(11)和海底安装的深海天然气水合物无隔水管勘探系统设施的所有线缆和管线连接，且所述紧急断开系统(9)在紧急断开后能够重新连接到水下泵模块(3)。


11.根据权利要求1所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，系统还包括井控隔离阀(44)，设置于所述水下泵模块(4)与所述无隔水管天然气水合物防喷器(5)之间的压井管线(31)上，所述井控隔离阀(44)被配置为井控时打开，使得压井液从钻井平台(11)上泵入钻井液生产液回流管线(1)，通过水下泵模块(3)旁通的压井管线(31)和封闭的无隔水管天然气水合物防喷器(5)进入井内。


12.根据权利要求1所述的深海天然气水合物无隔水管勘探系统，其特征在于，
所述无隔水管天然气水合物防喷器(5)设置于井口上方的钻井中心(14)，用于深水中的浅层天然气水合物井的钻井和生产。


13.根据权利要求12...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯迈·格莱迪奇，沈越，
申请(专利权)人：派格水下技术广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44