[发明专利]一种利用地层能量加热的可燃冰开采管柱及其作业方法

说明书

本发明公开了一种利用地层能量加热的可燃冰开采管柱及其作业方法，包括分离气油管、分离液油管、液流转换器、液流旁通管线、ESP封隔器、防砂封隔器、灌装泵系统、第一配产器、第二配产器和第三配产器；本发明通过设置利用地层能量加热进行可燃冰开采管柱，实现了开采过程中的水体加热，防止水合物二次形成及不动管柱的水合物开采层的热驱增温，节约了加热能耗。通过可调配产器实现了地热水与水合物的配比调节，从而实现采出温度控制。所设计的液流转换器实现了分离气及采出液的转向分流，便于管柱内部流体控制。

技术领域

本发明属于可燃冰开采技术领域，尤其是涉及一种利用地层能量加热的可燃冰开采管柱及其作业方法。

背景技术

可燃冰在开采过程中，主要有降压法，热激化法，化学药剂注入法等。其中降压法是通过降低储层压力来促使可燃冰分解，抽出储层中的液态水或底部的游离气，导致地层压力降低，促使可燃冰分解，是目前水合物试采的主要方法。

降压法开采在井下实现了天然气和水的分离，在天然气举升至地面过程中，随着井筒内压力增大，有可能会再次形成水合物，堵塞管道，影响水合物开采。需要考虑在井下对分离的天然气进行加热，从而避免水合物的形成。

申请号201710027757的专利提出了一种利用电磁感应分解天然气水合物的实验室仪器，无法满足可燃冰的大规模工业化开采。申请号为201910128714.3的一种用于海底可燃冰开采的电磁加热装置需要利用地面能量进行电磁加热，功耗大，节能效果不明显。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用地层能量加热的可燃冰开采管柱及其作业方法。将下层地热水对水合物开采层进行加温，增加分离效率的同时对分离的天然气进行加温，从而防止二次水合物的形成。同时可以通过调节配产器水嘴，实现对水合物开采层不动管柱的热驱增温。该水合物开采管柱减少了地面能量的应用，可以通过配产器实时的对地热水进行配比，达到温度控制的目的，解决了传统的水合物开采需要地面进行加热的不足，充分利用地层能量，节约地面能源，为海上可燃冰的开采提供了一种新的管柱和方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用地层能量加热的可燃冰开采管柱，包括分离气油管、分离液油管、液流转换器、液流旁通管线、ESP封隔器、防砂封隔器、灌装泵系统、第一配产器、第二配产器和第三配产器；

所述分离气油管上端连接水面开采装置，所述分离气油管上设置有BOP及水下测试树，所述分离气油管下端与分离液油管的连接处设置有液流转换器和ESP封隔器，所述ESP封隔器上方形成采液环空，所述分离液油管上端通过液流转换器的分离液出口与所述采液环空连通，采液环空通过液流旁通管线连接至水面开采装置；

所述防砂封隔器设置于水合物开采层的上方，ESP封隔器和防砂封隔器之间形成采气环空，所述分离气油管下端通过液流转换器的分离气进口与所述采气环空连通；所述防砂封隔器上设置有管柱悬挂器，用于定位安装分离液油管，并且可供分离气通过，使采气环空与水合物开采层相连通；

所述分离液油管下端穿过水合物开采层伸入地热层中，所述分离液油管由上至下设置有第一配产器、灌装泵、第二配产器和第三配产器；所述第一配产器位于采气环空中，所述第二配产器位于水合物开采层，所述第三配产器位于地热层。

在上述技术方案中，所述第一配产器、第二配产器和第三配产器通过配产器控制电缆与水面开采装置连接。

一种利用地层能量加热的可燃冰开采管柱的作业方法，包括开采作业和地热驱作业，分别按照下列步骤进行：

一、开采作业