[发明专利]一种天然气水合物稳定分采的增产装置及方法

说明书

本发明提供的一种天然气水合物稳定分采的增产装置及方法，其中所述装置包括：双壁钻杆，设置在所述双壁钻杆与水合物层接触段的至少一个第一射孔；设置在所述双壁钻杆与水合物层接触段、且位于所述第一射孔下部的至少一个第二射孔；在所述双壁钻杆的内管内设有采气管道，且所述采气管道的进口与所述第一射孔齐高；以及在所述双壁钻杆的内管内设有采水管道，且所述采水管道的进口与所述第二射孔齐高。本发明提供的天然气水合物稳定分采的增产装置，使得水合物分解产生的天然气和水通过不同管道产出，在一定程度上避免了水锥进现象发生；同时提高了天然气水合物的采收率，且采出的天然气较纯净，节约了气水分离操作的成本。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术领域，更具体地，涉及一种天然气水合物稳定分采的增产装置及方法。

背景技术

天然气水合物(natural gas hydrate，简称NGH)，是天然气在一定的低温、高压下与水形成的非化学计量笼形化合物，也被称为“可燃冰”；其具有高密度、高热值、洁净环保的优点。1m³天然气水合物可含164m³甲烷气和0.8m³的水。“可燃冰”是天然气的附生产品，应用范围与天然气大致相同，是一种典型的石油替代品。“可燃冰”极易燃烧，在同等条件下，“可燃冰”燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要高出数十倍，被誉为“属于未来的超级能源”。

天然气水合物主要存在于陆地(基本为永久冻土层)和海洋中。目前，NGH开采方法主要有降压法、热激法、化学试剂法和CO2置换法等几类。其中降压法被认为是天然气水合物藏开采技术中最经济、最有效的生产方法。

现有的天然气水合物开采装置，通过射孔与大气连通或对于有下伏气层的水合物藏通过开采下伏气层降低天然气水合物层的压力，促进天然气水合物层的分解。但是，天然气水合物在降压开采时会发生相变，固相天然气水合物一般是储层的胶结成分，其分解会引起储层物性参数、力学性能及孔隙压力等一系列的变化，可能会在开采过程中出现出砂现象。天然气水合物分解产生天然气和水，在开采过程中可能会产生水锥进现象。同时，随着降压开采的进行，水合物分解导致水合物层温度降低，会形成二次水合物或者结冰。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提供一种天然气水合物稳定分采的增产装置及方法。

第一方面，本发明提供一种天然气水合物稳定分采的增产装置，包括：双壁钻杆，设置在所述双壁钻杆与水合物层的接触段上部的至少一个第一射孔；设置在所述双壁钻杆与水合物层的接触段下部的至少一个第二射孔；在所述双壁钻杆的内管内设有采气管道，且所述采气管道的进口与所述第一射孔齐高；以及在所述双壁钻杆的内管内设有采水管道，且所述采水管道的进口与所述第二射孔齐高。

其中，所述天然气水合物稳定分采的增产装置，还包括：第一圆柱封隔器，所述第一圆柱封隔器布置在所述第一射孔与所述第二射孔之间的区域；所述第一圆柱封隔器的圆柱面与所述双壁钻杆的内管管壁相接触；且所述采水管道穿过所述第一圆柱封隔器。

其中，所述天然气水合物稳定分采的增产装置，还包括：注热循环装置，所述注热循环装置的进口与所述采水管道的出口相通，所述注热循环装置的出口与所述双壁钻杆的外管相通。

其中，所述天然气水合物稳定分采的增产装置，还包括：设置在所述双壁钻杆的外管内壁的至少一根热管，所述热管布置在所述第一射孔与所述第二射孔之间的区域。

其中，所述天然气水合物稳定分采的增产装置，还包括：设置在所述双壁钻杆的内管内的防砂装置，所述防砂装置的底部与水合物层的底部齐高；相应地，所述第一圆柱封隔器替换为相贴合第二圆柱封隔器和第一环形圆柱封隔器；所述第二圆柱封隔器的圆柱面与所述防砂装置的内壁相接触；所述第一环形圆柱封隔器的内圆柱面与所述防砂装置的外壁相接触，所述第一环形圆柱封隔器的外圆柱面与所述双壁钻杆的内管管壁相接触；所述采气管道和所述采水管道布置在所述防砂装置内。