【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气水合物开采，具体涉及一种海洋天然气水合物降压开采装置及方法。
技术介绍
1、天然气水合物是自然界中最丰富的甲烷资源，地球上天然气水合物蕴含能源的总含碳量是已探明的化石能源含碳量的2倍。我国海洋天然气水合物总储量高达700亿级油当量，其产业化开发对于改善能源消费结构、保障能源安全具有重要意义。
2、现有技术中已进行了多次海洋天然气水合物试采，无论是竖向井开采，还是水平井开采，降压开采被认为是未来天然气水合物开采的首要方法，但在降压开采后期因水合物层压力的降低，开采工作难以持续进行只能被迫中止，一方面，采气量无法满足产业化要求，另一方面，开采结束后原有管道基本上均会被弃用，无法重复利用，极大地提高了天然气水合物开采成本。从大规模、产业化开采的角度来看，开采被迫中止以及高额的建井成本很难实现这一目标。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种开采管道可循环利用且可高效开采的海洋天然气水合物降压开采装置及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种海洋天然气水合物降压开采装置，包括：
3、海上钻井平台；
4、钻柱，所述钻柱的顶端与所述海上钻井平台连接，所述海上钻井平台可将所述钻柱提升或下放，所述钻柱的内部设有第一管道，所述第一管道的一端与所述海上钻井平台连接，所述第一管道用于排放钻井泥浆液；
5、钻头，所述钻头与所述钻柱的底部固定连接，所述钻头用于开设井孔，所述钻头的直径大于所述钻柱的直径；
7、导管，所述导管设置于所述环形容纳空间并向海底方向延伸，所述导管的顶端与所述海上钻井平台连接，所述海上钻井平台可将所述导管提升或下放，所述导管上设有压力调节装置，所述压力调节装置用于调节所述导管内的压力，所述导管的侧壁设有割缝，所述割缝通过流通装置与所述套管和所述水合物层连通。
8、可选的，所述海上钻井平台包括升降式螺旋吊机、第一升降台和第二升降台；
9、所述升降式螺旋吊机与所述钻柱的顶端可拆卸连接，所述升降式螺旋吊机用于带动所述钻柱旋转及升降；
10、所述第一升降台与所述套管的顶端可拆卸连接，所述第一升降台用于带动所述套管沿海拔方向升降；
11、所述第二升降台与所述导管的顶端可拆卸连接，所述第二升降台用于带动所述导管沿海拔方向升降。
12、可选的，所述海上钻井平台还包括压力泵和泥浆泵；
13、所述压力泵与所述导管的顶端连通，所述压力泵用于抽吸所述导管内的天然气及向所述导管内释放压裂液；
14、所述泥浆泵与所述第一管道连通。
15、可选的，所述钻柱的内部还设有第二管道，所述第二管道与所述第一管道间隔设置，所述第二管道的顶端与所述压力泵连通，所述第二管道用于通入钻井液。
16、可选的，所述环形密封装置为高压气囊，所述高压气囊与所述压力泵连接。
17、可选的，还包括隔水管，所述隔水管与所述钻头的外壁滑动连接。
18、可选的，所述割缝的截面为梯形，所述梯形的短边设置在所述套管靠近所述水合物层的一侧。
19、可选的，还包括勘测装置，所述勘测装置沿所述井孔的周侧均匀分布。
20、可选的，还包括控制系统，所述控制系统与所述海上钻井平台通讯连接。
21、本专利技术还提供一种海洋天然气水合物降压开采方法，采用上述海洋天然气水合物降压开采装置，包括如下步骤：
22、s1:安装钻头与钻柱，并将钻柱及第一管道与海上钻井平台连接，安装套管及导管并与海上钻井平台连接；
23、s2:启动钻柱，使钻柱带动钻头向下开采形成井孔，同时下放套管和导管，完成钻井；
24、s3：通过压力泵平台向导管内压入压裂液，调节导管内的压力调节装置使压裂液通过割缝、流通装置和套管流入水合物层进行压裂；
25、s4：压裂结束后，调节导管内的压力调节装置使导管内压力降低，直至天然气水合物达到相平衡点时，通过导管收集天然气至海上钻井平台；
26、s5：开采完毕后，通过控制海上钻井平台将钻柱、钻头、套管和导管提升回收，拆卸清洗后循环利用。
27、本专利技术提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
28、本专利技术提供的海洋天然气水合物降压开采装置，通过在钻柱上设置第一管道并与海上钻井平台连接，使得在开采过程中可将开采的泥浆通过第一管道排出至海上钻井平台并收集利用。设置钻头与钻柱连接且钻头的直径大于钻柱的直径，使得在钻头开采过程中井孔直径大于钻柱的直径。进一步设置套管套设在钻柱的外周侧且与钻柱之间形成有环形容纳空间，导管设置在环形容纳空间中，且套管和导管均与海上钻井平台连接，导管中设置压力调节装置以及割缝。从而可以通过调节导管内压力控制压裂液的流通以及天然气的收集。同时，套管的外壁设有环形密封装置，可将上覆土层与水合物层隔离防止污染物进入井孔，且可在水合物层中形成密封环境，便于压裂和开采。因此，在钻井完成后，通过导入压裂液使其进入到水合物层对储层进行压裂，压裂完毕后，通过调节导管内的压力直至天然气水合物达到相平衡点时水合物分解，进而通过压力差可将天然气通过导管收集到海上钻井平台。待开采完毕，通过控制海上钻井平台可将钻柱、钻头、套管和导管提升回收，拆卸清洗后循环利用，不仅提高了开采效率，而且实现了水合物开采和装置回收利用于一体，降低了开采成本。
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1.一种海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，所述海上钻井平台(1)包括升降式螺旋吊机(11)、第一升降台(12)和第二升降台(13)；
3.根据权利要求2所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，所述海上钻井平台(1)还包括压力泵(14)和泥浆泵(15)；
4.根据权利要求3所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，所述钻柱(2)的内部还设有第二管道(22)，所述第二管道(22)与所述第一管道(21)间隔设置，所述第二管道(22)的顶端与所述压力泵(14)连通，所述第二管道(22)用于通入钻井液。
5.根据权利要求3所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，所述环形密封装置(41)为高压气囊，所述高压气囊与所述压力泵(14)连接。
6.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，还包括隔水管(9)，所述隔水管(9)与所述钻头(3)的外壁滑动连接。
7.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物降压开采
8.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，还包括勘测装置(6)，所述勘测装置(6)沿所述井孔的周侧均匀分布。
9.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，还包括控制系统(7)，所述控制系统(7)与所述海上钻井平台(1)通讯连接。
10.一种海洋天然气水合物降压开采方法，采用上述权利要求1至9中任一项所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，所述海上钻井平台(1)包括升降式螺旋吊机(11)、第一升降台(12)和第二升降台(13)；
3.根据权利要求2所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，所述海上钻井平台(1)还包括压力泵(14)和泥浆泵(15)；
4.根据权利要求3所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，所述钻柱(2)的内部还设有第二管道(22)，所述第二管道(22)与所述第一管道(21)间隔设置，所述第二管道(22)的顶端与所述压力泵(14)连通，所述第二管道(22)用于通入钻井液。
5.根据权利要求3所述的海洋天然气水合物降压开采装置，其特征在于，所述环形密封装置(41)为高压气囊，所述高压气囊与所述压力泵(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆汀汀，王奥旺，张宸毅，马朝政，马传贺，韩涛，张雨，杨维好，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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