[实用新型]一种海底浅层非成岩天然气水合物举升装置

说明书

本实用新型公开了一种海底浅层非成岩天然气水合物举升装置，用于海底浅层非成岩天然气水合物举升，钻头打领眼井，到达预定位置后，启动压力泵，高压海水带动螺杆马达旋转，通过万向轴将扭矩和转速传递给螺杆泵；喷嘴开始射流破碎，通过收集口、二次破碎装置和分离器对水合物进行收集、二次破碎和分离，分离之后的砂粒回填，水合物浆体通过螺杆泵举升到海洋平台上的固控系统进行后期处理。本实用新型具有以下优点：整个装置结构简单，能够有效地实现海底浅层非成岩水合物的破碎、分离和举升；螺杆泵装置结构紧凑，体积小，自吸能力强，运转平稳，工作寿命长；上桥式通道和下桥式通道巧妙地实现了海水和水合物浆体的泵送和举升，节省了井下空间。

技术领域

本发明涉及到天然气水合物开采技术领域，尤其涉及到海底浅层非成岩天然气水合物举升装置。

背景技术

天然气水合物又称“可燃冰”，由甲烷为主的烃类气体和水在一定的温度压力条件下形成的“笼型化合物”，呈白色晶状结构。天然气水合物特别是海洋水合物是目前尚未开发的储量最大的一种新能源，其储量相当于全世界已知煤炭、石油和天然气等能源储量的两倍，但要实现水合物有效可控的商业开采是目前全世界面临的难题。

水合物的主要存在形式有砂岩型、砂岩裂隙型、细粒裂隙型和分散型，其中细粒裂隙型和分散型水合物占绝大多数。目前为止，在我国海域所取得的天然气水合物样品均为非成岩天然气水合物，全球成功获取的天然气水合物绝大多数也是非成岩天然气水合物。深水非成岩天然气水合物具有储量大、弱胶结、稳定性差的特点，一旦所在区域的温度、压力条件发生变化，就可能导致海底非成岩天然气水合物的大量分解、气化和自由释放，存在潜在的风险。水合物传统开采方法中的降压法、注热法、化学抑制剂法和CO₂置换开采法等方法对极地砂岩和海域砂岩储层天然气水合物进行了短期试采技术示范验证，其安全性有待深入研究，并且单井测试产量距离商业开采门限还有很大距离。因此，对于储存在海底表层几米到200米之内深水浅层、弱胶结的天然气水合物的开发则需要考虑一种全新的开采模式。周守为等根据世界海域水合物取样和我国海域水合物取样情况，首次提出了深水浅层天然气水合物固态流化开采技术，减少浅层水合物分解可能带来的环境风险，达到绿色可控开采的目的。但针对浅层水合物固态流化之后，混合浆体的收集、水合物颗粒与砂粒的分离、水合物浆体的举升，目前还没有比较完善的装置。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种海底浅层非成岩天然气水合物举升装置，包括压力泵、固控系统、双层管、上桥式通道、螺杆马达、下桥式通道、万向轴、螺杆泵、喷嘴、扩口短节、收集口、二次破碎装置、螺旋管、分离器、溢流管、排砂眼、钻头。

高压泵与双层管的环空相连，固控系统与双层管的内管相连；上桥式通道上端联接双层管，下端联接螺杆马达；螺杆马达的转子下端穿过下桥式通道，并用万向轴联接螺杆泵的转子中心轴；下桥式通道上端联接螺杆马达，下端联接螺杆泵；螺杆泵的外筒布置有喷嘴，螺杆泵下端与扩口短节联接；二次破碎装置上端与扩口短节联接，下端与分离器联接，在二次破碎装置的外筒布置有收集口，并且通过螺旋管使混合浆体切向流入分离器；分离器上端与二次破碎装置联接，下端与钻头联接，钻头中心有排砂眼，与分离器的沉砂口相通，作为分离出的泥砂的回填通道；分离器中的溢流管穿过二次破碎装置中心与扩口短节联接，作为水合物浆体的溢流通道，使水合物浆体进入到螺杆泵，经过螺杆泵举升，最后泵送到固控系统进行后期处理。

本发明具有以下优点：（1）整个装置结构简单，能够有效地实现海底浅层非成岩水合物的破碎、分离和举升；（2）螺杆泵装置结构紧凑，体积小，自吸能力强，运转平稳，工作寿命长；（3）上桥式通道和下桥式通道巧妙地实现了海水和水合物浆体的泵送和举升，节省了井下空间。

附图说明

图1为海底浅层非成岩天然气水合物举升装置示意图；