[发明专利]一种海洋天然气水合物开采井除砂的装置和方法

权利要求书

1.一种海洋天然气水合物开采井除砂的装置，其特征在于，该海洋天然气水合物开采井除砂的装置包括砾石填充组、离心除砂器、潜水泵和连接法兰，砾石填充组设置在开采井底部，离心除砂器和潜水泵用连接法兰连接好整体降至开采井底部坐底，离心除砂器的导流室的外壁与砾石填充组内壁贴合；

所述的砾石填充组采用粒径为地层砂粒度中值3～5倍的砾石堆积而成，用于阻挡较大的沉积物颗粒；

所述的离心除砂器包括导流室、流入口、上集箱、沉降室、阻流板、上升管、下集箱和集砂箱，用于使流入的含粉砂气、水产生旋流，通过离心力作用分离气、水中含有的细粉砂；导流室的流入口切向设置在上集箱上，上集箱连接沉降室，上升管设在沉降室内；所述阻流板用支撑架安装在下集箱上，处于下集箱和沉降室的连接处，对旋转水流进行阻挡减速；旋转水流被阻流板阻挡减速，经过上升管被潜水泵抽提上升至开采平台；集砂箱用于收集下集箱的沉降粉砂；

所述的潜水泵用于将气、水抽提至开采平台，并提供旋流动力；

所述的连接法兰用于连接离心除砂器和潜水泵。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导流室为圆筒状。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述流入口根据气水流量设置1个以上。

4.采用权利要求1或2所述的海洋天然气水合物开采井除砂的装置进行海洋天然气水合物开采井除砂的方法，其特征包括以下步骤：

(1)分解气、水、砂向井筒流动，较大的沉积层砂被砾石填充组阻隔，含细粉砂的气、水进入井筒；

(2)含细粉砂的气、水经过离心除砂器的导流室、流入口进入上集箱，并产生旋流；

(3)在离心力的作用下细粉砂向沉降室内壁聚集并下降到集砂箱中；

(4)旋转水流被阻流板阻挡减速，经上升管被潜水泵抽提上升至开采平台。

5.采用权利要求3所述的海洋天然气水合物开采井除砂的装置进行海洋天然气水合物开采井除砂的方法，其特征包括以下步骤：

(1)分解气、水、砂向井筒流动，较大的沉积层砂被砾石填充组阻隔，含细粉砂的气、水进入井筒；

(2)含细粉砂的气、水经过离心除砂器的导流室、流入口进入上集箱，并产生旋流；

(3)在离心力的作用下细粉砂向沉降室内壁聚集并下降到集砂箱中；

(4)旋转水流被阻流板阻挡减速，经上升管被潜水泵抽提上升至开采平台。

6.采用权利要求1或2所述的海洋天然气水合物开采井除砂的装置进行海洋天然气水合物开采井除砂的方法，其特征包括以下步骤：

(1)钻井完成后首先将砾石填充组降至井筒底部，然后将离心除砂器和潜水泵用连接法兰连接好整体降至井筒底部坐底；离心除砂器的导流室的外壁与砾石填充组内壁贴合；

(2)开采开始后，天然气水合物层分解后产生的气、水和可移动砂向井筒流动，较大的沉积层颗粒被砾石填充组阻挡，较小颗粒的粉砂随分解气水进入离心除砂器；

(3)含粉砂的分解气、水通过离心除砂器的导流室进入流入口；流入口切向设置在上集箱上，使流入的气、水产生旋流，并通过沉降室上方的孔道进入沉降室内；

(4)进入沉降室的含粉砂气、水在旋流离心力的作用下，细粉砂在沉降室内壁上聚集并下沉；

(5)阻流板用支撑架安装在下集箱上，位置处于下集箱和沉降室的连接处，气、水旋流在阻流板的作用下旋转速度迅速降低，形成负压带，通过潜水泵的抽吸，不含粉砂的气、水通过上升管被抽提上升；

(6)沉降的粉砂通过下集箱流入到集砂箱中。

7.采用权利要求3所述的海洋天然气水合物开采井除砂的装置进行海洋天然气水合物开采井除砂的方法，其特征包括以下步骤：

(1)钻井完成后首先将砾石填充组降至井筒底部，然后将离心除砂器和潜水泵用连接法兰连接好整体降至井筒底部坐底；离心除砂器的导流室的外壁与砾石填充组内壁贴合；

(2)开采开始后，天然气水合物层分解后产生的气、水和可移动砂向井筒流动，较大的沉积层颗粒被砾石填充组阻挡，较小颗粒的粉砂随分解气水进入离心除砂器；

(3)含粉砂的分解气、水通过离心除砂器的导流室进入流入口；流入口切向设置在上集箱上，使流入的气、水产生旋流，并通过沉降室上方的孔道进入沉降室内；

(4)进入沉降室的含粉砂气、水在旋流离心力的作用下，细粉砂在沉降室内壁上聚集并下沉；

(5)阻流板用支撑架安装在下集箱上，位置处于下集箱和沉降室的连接处，气、水旋流在阻流板的作用下旋转速度迅速降低，形成负压带，通过潜水泵的抽吸，不含粉砂的气、水通过上升管被抽提上升；

(6)沉降的粉砂通过下集箱流入到集砂箱中。