本发明专利技术公开了一种天然气水合物开采井筒温压控制系统及方法，涉及天然气水合物开采技术领域，该系统包括海面开采装置、海床、裸眼砾石和气液分离机构，所述海面开采装置和海床之间设置有防护筒，所述防护筒的上端安装在海面开采装置的下端，所述防护筒的下端设置在海床的上端，所述防护筒的下端竖直安装有井筒套管，所述井筒套管的下端穿过海底储层设置在水合物储层上端，所述裸眼砾石铺设在开采层的上端，所述气液分离机构设置在防护筒和井筒套管的内部，本发明专利技术通过两套电潜泵机组和两组电加热器对井筒套管内流体的温度和压力进行灵活调控，通过若干个温压传感器实时监测，有效防止井筒套管内水合物的二次生成、保证安全、高效生产。效生产。效生产。
【技术实现步骤摘要】
一种天然气水合物开采井筒温压控制系统及方法
[0001]本专利技术涉及天然气水合物开采
，具体是一种天然气水合物开采井筒温压控制系统及方法。
技术介绍
[0002]目前针对海域天然气水合物试采实践均表明，作为一种经济有效的开发方式，降压法通过抽出储层中的液态水和游离气降低储层压力来促使水合物发生分解，是目前水合物试采的主要方法。
[0003]在天然气水合物的开采过程中，最为有效的抽汲储层流体来达到降压效果的工具是电潜泵。
[0004]天然水合物的降压开采实现了天然气和水的分离，在地层水的游离气举升到地面的过程中，由于井筒内温度压力的变化，存在水合物二次生成的风险，造成管道堵塞，影响水合物开采。在地层水和游离气的举升过程中，需对井筒温度压力进行监测和控制，防止井筒内水合物的二次生成。
[0005]目前，天然气水合物试采过程中常采用在井筒中安装一套电潜泵机组和电加热器的模式，储层流体通过电加热器加热后进入电潜泵机组，由电潜泵机组将井底流体举升至地面，通过一套电潜泵机组和电加热器的共同作用达到对水合物开采井筒温度和压力的控制。但是，由于水合物开采井筒的深度都超过1000米，这种方法对井筒中温度压力的控制效果十分有限，也无法有效防止井筒中水合物的二次生成，常采取加入大量的水合物抑制剂的方法来防止井筒中水合物的二次生成，但是这种方式成本高且容易污染环境。
[0006]针对上述问题，现在设计一种改进的天然气水合物开采井筒温压控制系统及方法。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种天然气水合物开采井筒温压控制系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种天然气水合物开采井筒温压控制系统，包括海面开采装置、海床和气液分离机构，所述海面开采装置和海床之间设置有防护筒，所述防护筒的上端安装在海面开采装置的下端，所述防护筒的下端设置在海床的上端，所述防护筒的下端竖直安装有井筒套管，所述井筒套管的下端穿过海底储层设置在水合物储层上端。
[0010]所述气液分离机构设置在防护筒和井筒套管的内部，用于对开采的水合物气液进行分离。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述气液分离机构包括ESP封隔器、液流旁通管线、第一密闭系统悬挂、第二密闭系统悬挂和防砂封隔器，所述液流旁通管线竖直安装在防护筒的内壁上，所述液流旁通管线的上端连接海面的海面开采装置，所述ESP封隔器安装在井筒
套管的内壁上端，所述ESP封隔器的上方形成采液环空，所述ESP封隔器的内部安装有液流转换器，所述液流转换器的液体输出端通过采液环空和液流旁通管线向海面开采装置输送液体水，所述液流转换器的气体输出端安装有分离气管线，所述分离气管线的上端连接海面的海面开采装置。
[0012]所述防砂封隔器安装在井筒套管的侧壁下端，所述防砂封隔器和ESP封隔器之间形成采气环空，所述防砂封隔器的内部设置有过流通道，所述防砂封隔器内部过流通道的输入端安装有五号温压传感器，所述防砂封隔器内部过流通道的液体输出端安装有下密闭系统罐体，所述下密闭系统罐体的上端设置有连接管线，所述连接管线的上端安装有上密闭系统罐体，所述上密闭系统罐体的上端设置有分离液管线，所述分离液管线的上端安装在液流转换器的液体输入端，所述上密闭系统罐体和下密闭系统罐体的内部设置有用于对井筒套管内流体的温度和压力进行灵活调控的调控组件。
[0013]作为本专利技术再进一步的方案：所述调控组件包括上电潜泵机组和下电潜泵机组，所述上电潜泵机组安装在上密闭系统罐体的内部，所述上电潜泵机组上方的上密闭系统罐体内部安装有一号温压传感器，所述上电潜泵机组下方的上密闭系统罐体内部安装有上电加热器，所述上电加热器和上电潜泵机组之间的上密闭系统罐体内部安装有二号温压传感器，所述下电潜泵机组安装在下密闭系统罐体的内部，所述下电潜泵机组上方的下密闭系统罐体内部安装有三号温压传感器，所述下电潜泵机组下方的下密闭系统罐体内部安装有下电加热器，所述下电加热器和下电潜泵机组之间的下密闭系统罐体内部安装有四号温压传感器，所述上电潜泵机组、上电加热器、下电潜泵机组和下电加热器通过控制电缆与海面的海面开采装置电性连接。
[0014]作为本专利技术再进一步的方案：所述上电潜泵机组和下电潜泵机组安装位置的深度差应控制在400
‑
800米。
[0015]作为本专利技术再进一步的方案：所述分离气管线上设置有BOP及水下测试树。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：所述防护筒的内壁下端安装有防喷器。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：在开采层的上端铺设有用于防止出砂堵塞的裸眼砾石。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：所述井筒套管的侧壁上安装有用于提高井筒套管结构强度的加强肋条。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：所述连接管线和下密闭系统罐体通过第二密闭系统悬挂连接在一起，所述分离液管线与上密闭系统罐体通过第一密闭系统悬挂连接在一起。
[0020]一种天然气水合物开采井筒温压控制系统的使用方法，包括以下步骤：
[0021]步骤一：利用电潜泵机组和电加热器对储层流体进行举升作业和加热，从而对井筒温压进行调控，正常工作时，开启下电潜泵机组和下电加热器，水合物开采层压力降低，水合物降压分解，分解后的气体经过防砂封隔器处的通道进入井筒套管环空，通过液流转换器进入ESP封隔器上部的分离气管线，实现对天然气的采集。
[0022]步骤二：由于泵吸作用，水合物分离的水通过井筒套管内油管进入下电加热器加热，防止水合物的二次生成，分离水由下电潜泵机组流出经连接油管进入上电加热器，然后进入上电潜泵机组，上下电潜泵机组及电加热器利用钢管电缆与海面开采装置进行调控，由井筒内五个位置处的温压传感器实时监测温度和压力，可确定开采层水合物的分解速率
以及井筒内是否有水合物二次生成的风险。
[0023]步骤三：当其达到水合物二次生成的条件时，通过启动上电潜泵机组和上电加热器，加速对开采层流体的抽提效率，同时对井筒内流体进行加热，可提高水合物的开采效率，防止井筒内水合物的二次生成。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术通过两套电潜泵机组和两组电加热器对井筒套管内流体的温度和压力进行灵活调控，通过若干个温压传感器实时监测，有效防止井筒套管内水合物的二次生成、保证安全、高效生产。
[0026]两套电潜泵机组和电加热器安装在井筒套管的不同深度，通过不同位置的温压传感器实时监测井筒套管内温压环境，当开采层水合物分解速率降低时，开启上电潜泵机组和上电加热器，可降低开采层压力，提高开采效率，当井筒套管油管内部温度和压力满足水合物二次生成时，开启上电加热器，提高油管内流体温度，有效防止水合物的二次生成，上电潜泵机组和上电加热器的启停可灵活调控，根据井筒套管内五个位置处的温压传感器数据，可同时启停上电潜泵机组和上电加热器，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物开采井筒温压控制系统，包括海面开采装置(1)、海床(4)和气液分离机构，所述海面开采装置(1)和海床(4)之间设置有防护筒，所述防护筒的上端安装在海面开采装置(1)的下端，所述防护筒的下端设置在海床(4)的上端，其特征在于，所述防护筒的下端竖直安装有井筒套管(6)，所述井筒套管(6)的下端穿过海底储层设置在水合物储层上端；所述气液分离机构设置在防护筒和井筒套管(6)的内部，用于对开采的水合物气液进行分离。2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采井筒温压控制系统，其特征在于，所述气液分离机构包括ESP封隔器(19)、液流旁通管线(2)、第一密闭系统悬挂(20)、第二密闭系统悬挂(23)和防砂封隔器(14)，所述液流旁通管线(2)竖直安装在防护筒的内壁上，所述液流旁通管线(2)的上端连接海面的海面开采装置(1)，所述ESP封隔器(19)安装在井筒套管(6)的内壁上端，所述ESP封隔器(19)的上方形成采液环空，所述ESP封隔器(19)的内部安装有液流转换器(18)，所述液流转换器(18)的液体输出端通过采液环空和液流旁通管线(2)向海面开采装置(1)输送液体水，所述液流转换器(18)的气体输出端安装有分离气管线(3)，所述分离气管线(3)的上端连接海面的海面开采装置(1)；所述防砂封隔器(14)安装在井筒套管(6)的侧壁下端，所述防砂封隔器(14)和ESP封隔器(19)之间形成采气环空，所述防砂封隔器(14)的内部设置有过流通道，所述防砂封隔器(14)内部过流通道的输入端安装有五号温压传感器(16)，所述防砂封隔器(14)内部过流通道的液体输出端安装有下密闭系统罐体(12)，所述下密闭系统罐体(12)的上端设置有连接管线(10)，所述连接管线(10)的上端安装有上密闭系统罐体(8)，所述上密闭系统罐体(8)的上端设置有分离液管线(26)，所述分离液管线(26)的上端安装在液流转换器(18)的液体输入端，所述上密闭系统罐体(8)和下密闭系统罐体(12)的内部设置有用于对井筒套管(6)内流体的温度和压力进行灵活调控的调控组件。3.根据权利要求2所述的一种天然气水合物开采井筒温压控制系统，其特征在于，所述调控组件包括上电潜泵机组(21)和下电潜泵机组(24)，所述上电潜泵机组(21)安装在上密闭系统罐体(8)的内部，所述上电潜泵机组(21)上方的上密闭系统罐体(8)内部安装有一号温压传感器(7)，所述上电潜泵机组(21)下方的上密闭系统罐体(8)内部安装有上电加热器(22)，所述上电加热器(22)和上电潜泵机组(21)之间的上密闭系统罐体(8)内部安装有二号温压传感器(9)，所述下电潜泵机组(24)安装在下密闭系统罐体(12)的内部，所述下电潜泵机组(24)上方的下...
【专利技术属性】
技术研发人员：伍锡道，庞建华，严谨，钟逸飞，
申请(专利权)人：广东海洋大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：
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