CN108487882A - 一种用于开采天然气水合物的采油树装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于开采天然气水合物的采油树装置及方法，该装置包括油管、套管、油管悬挂器、液相出口、气相出口、电潜泵和加热装置：套管套设在油管外部，且套管与油管之间存在油套环空；油管的上端插设在油管悬挂器中，液相出口通过抽水管线侧主阀与油管相连通，气相出口通过采气管线侧主阀与油套环空相连通；电潜泵设置在油管的末端，并与油管相连通，加热装置设置在电潜泵的下部。本发明采用油管抽水，环空采气的突破性创新模式开采，实现气水在井底即分离，有效避免了两相在同一通道中流动时再次产生水合物堵塞井筒和采油树的风险，提高开采的安全性；同时，有效避免气水两相混输的过程中，水在重力作用下大量聚集井底，造成气井水淹，影响正常生产。

Description

一种用于开采天然气水合物的采油树装置及方法

技术领域

本发明涉及一种天然气水合物的开采设备及方法，具体是关于一种用于开采天然气水合物的采油树装置及方法。

背景技术

目前，深水天然气水合物开发只有降压法开采得到了一定程度的工业验证。在单井开采中，储层中的水合物降压分解产生天然气和液态水。对于常规油气藏，其开采过程一般是将井筒内汇集的油气水三相流体通过地层压力或人工举升的方式提供能量采至地面后，再进行油气水相态分离和后续加工；而当采用降压法开采天然气水合物时，一般成藏于距海底平面数十米至数百米深度的地层中，天然气水合物在储层分解产生液态水和天然气(主要组分为甲烷)，天然气占据管道空间相对体积较液态水大很多，天然气气体托举液态水上升困难，此时井底将会积聚液态水，造成采气井水淹，这将影响天然气水合物继续分解及天然气向井筒中流动；另外，由于井筒内压力高、温度低，气水两相同时在井筒中流动极易再次生成天然气水合物固态，堵塞井筒和采油树，这两种情况均会造成生产缓慢甚至停滞。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于开采天然气水合物的采油树装置及方法，以解决常规开采过程中天然气水合物采气井水淹和管道内二次生成水合物堵塞管道两大生产障碍。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于开采天然气水合物的采油树装置，其特征在于，该采油树装置包括油管、套管、油管悬挂器、液相出口、气相出口、电潜泵和加热装置：其中，所述套管套设在所述油管外部，且所述套管与所述油管之间存在油套环空；所述油管的上端插设在所述油管悬挂器中，所述油管悬挂器用于支承所述油管并密封所述油套环空；所述液相出口通过抽水管线侧主阀与所述油管相连通，所述气相出口通过采气管线侧主阀与所述油套环空相连通；所述电潜泵设置在所述油管的末端，并与所述油管相连通，所述加热装置设置在所述电潜泵的下部。

在一个优选的实施例中，在所述液相出口处设置有用于监测井口处所述油管内温度和压力值的井口油管温度/压力传感器。

在一个优选的实施例中，在所述气相出口处设置有用于监测井口处所述油套环空内温度和压力值的井口环空温度/压力传感器。

在一个优选的实施例中，还包括一连通井底和井口的注化学剂通道，所述注化学剂通道用于在必要时注入一定的利于储层天然气水合物相变分解的化学剂入井。

在一个优选的实施例中，在位于所述抽水管线侧主阀后方的所述液相出口内设置有一抽水管线侧翼阀，在位于所述采气管线侧主阀后方的所述气相出口内设置有一采气管线侧翼阀；同时在所述液相出口和气相出口之间并联有一转换通道，所述转换通道的一端与所述抽水管线侧主阀和抽水管线侧翼阀之间的所述液相出口相连通，另一端与所述采气管线侧主阀和采气管线侧翼阀之间的所述气相出口相连通，并且在靠近所述液相出口一侧的所述转换通道内设置有一抽水管线侧转换阀，在靠近所述气相出口一侧的所述转换通道内设置有一采气管线侧转换阀。

在一个优选的实施例中，在所述油管悬挂器的顶部外侧设置有用于连接外部供电线路的干式电接头；同时，在所述油管悬挂器的顶部连接处设置有湿式电接头，用于连接所述油套环空内为所述电潜泵和加热装置供电的电缆。

在一个优选的实施例中，所述电潜泵可拆卸地安装在所述油管的末端，所述加热装置可拆卸地安装在所述电潜泵的下部。

一种用于开采天然气水合物的方法，其特征在于，该方法采用上述的采油树装置，其包括以下步骤：

1)将电潜泵和加热装置安装在最末一根油管的末端，不断连接单根油管下入，直至到达目标深度井底，然后将首根油管与油管悬挂器连接，并通过井口连接器将采油树装置连接于井筒上；

2)开启加热装置，通过热传导作用使井底周围储层升温，井底周围储层中天然气水合物受热分解，产生液态水和天然气，液态水和天然气汇聚到井底；

3)开启电潜泵，电潜泵将液态水经油管和液相出口抽吸出井，天然气则在井底与地面内外压差的驱动下经油套环空和气相出口自升出井；

4)与此同时，井底周围储层压力降低，相邻区域天然气水合物在压降作用下继续分解，天然气水合物分解开采过程持续进行。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明采用油管抽水，环空采气的突破性创新模式开采，实现气水在井底即分离，分别在环空和油管中流动，有效避免了两相在同一通道中流动时再次产生水合物堵塞井筒和采油树的风险，提高开采的安全性；同时，本发明还有效避免气水两相混输的过程中，水在重力作用下大量聚集井底，造成气井水淹，影响正常生产。

附图说明

图1是本发明采油树装置的结构示意图。

图中附图标记：

1为油管；2为套管；3为油管悬挂器；4为液相出口；5为气相出口；6为电潜泵；7为加热装置；8为油套环空；9为抽水管线侧主阀；10为采气管线侧主阀；11为井口油管温度/压力传感器；12为井口环空温度/压力传感器；13为注化学剂通道；14为抽水管线侧翼阀；15为采气管线侧翼阀；16为转换通道；17为抽水管线侧转换阀；18为采气管线侧转换阀；19为干式电插头；20为电缆；21为湿式电插头；22为井口连接器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的采油树装置包括油管1、套管2、油管悬挂器3、液相出口4、气相出口5、电潜泵6和加热装置7。套管2套设在油管1外部，且套管2与油管1之间存在油套环空8。油管1的上端插设在油管悬挂器3中，油管悬挂器3用于支承油管1并密封油套环空8。液相出口4通过抽水管线侧主阀9与油管1相连通，气相出口5通过采气管线侧主阀10与油套环空8相连通。电潜泵6可拆卸地安装在油管1的末端，并与油管1相连通，加热装置7可拆卸地安装在电潜泵6的下部。

在一个优选的实施例中，在液相出口4处设置有井口油管温度/压力传感器11，用于监测井口处油管1内的温度和压力值；同时，在气相出口5处设置有井口环空温度/压力传感器12，用于监测井口处油套环空8内的温度和压力值。

在一个优选的实施例中，还包括一连通井底和井口的注化学剂通道13，在必要时注入一定的利于储层天然气水合物相变分解的化学剂入井。

在一个优选的实施例中，在位于抽水管线侧主阀9后方的液相出口4内设置有一抽水管线侧翼阀14，在位于采气管线侧主阀10后方的气相出口5内设置有一采气管线侧翼阀15；同时在液相出口4和气相出口5之间并联有一转换通道16，该转换通道16的一端与抽水管线侧主阀9和抽水管线侧翼阀14之间的液相出口4相连通，另一端与采气管线侧主阀10和采气管线侧翼阀15之间的气相出口5相连通，并且在靠近液相出口4一侧的转换通道16内设置有一抽水管线侧转换阀17，在靠近气相出口5一侧的转换通道16内设置有一采气管线侧转换阀18，这样通过主阀、翼阀和转换阀的配合使用可以进行洗井、修井等特殊作业。例如，开启主阀9、翼阀15和转换17、18，关闭主阀10和翼阀14，此时气相出口5由与油套环空8连通切换至与油管1连通，进而可进行洗井、修井等特殊作业。

在一个优选的实施例中，在油管悬挂器3的顶部外侧设置有干式电接头19，用于连接外部供电线路20，从而为井底电潜泵6及加热装置7供电；同时，在油管悬挂器3的顶部连接处设置有湿式电接头21，用于连接油套环空8内为电潜泵6和加热装置7供电的电缆。

基于上述实施例提供的采油树装置，本发明还提出了一种用于开采天然气水合物的方法，包括以下步骤：

1)将电潜泵6和加热装置7安装在最末一根油管1的末端，不断连接单根油管1下入，直至到达目标深度井底，然后将首根油管1与油管悬挂器3连接，并通过井口连接器22将采油树装置连接于井筒上；

2)开启加热装置7，通过热传导作用使井底周围储层升温，井底周围储层中天然气水合物受热分解，产生液态水和天然气，液态水和天然气汇聚到井底；

3)开启电潜泵6，电潜泵6将液态水经油管1和液相出口4抽吸出井，天然气则在井底与地面内外压差的驱动下经油套环空8和气相出口5自升出井；

4)与此同时，井底周围储层压力降低，相邻区域天然气水合物在压降作用下继续分解，天然气水合物分解开采过程持续进行。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种用于开采天然气水合物的采油树装置，其特征在于，该采油树装置包括油管、套管、油管悬挂器、液相出口、气相出口、电潜泵和加热装置：

其中，所述套管套设在所述油管外部，且所述套管与所述油管之间存在油套环空；所述油管的上端插设在所述油管悬挂器中，所述油管悬挂器用于支承所述油管并密封所述油套环空；所述液相出口通过抽水管线侧主阀与所述油管相连通，所述气相出口通过采气管线侧主阀与所述油套环空相连通；所述电潜泵设置在所述油管的末端，并与所述油管相连通，所述加热装置设置在所述电潜泵的下部。

2.如权利要求1所述的采油树装置，其特征在于，在所述液相出口处设置有用于监测井口处所述油管内温度和压力值的井口油管温度/压力传感器。

3.如权利要求1所述的采油树装置，其特征在于，在所述气相出口处设置有用于监测井口处所述油套环空内温度和压力值的井口环空温度/压力传感器。

4.如权利要求1所述的采油树装置，其特征在于，还包括一连通井底和井口的注化学剂通道，所述注化学剂通道用于在必要时注入一定的利于储层天然气水合物相变分解的化学剂入井。

5.如权利要求1所述的采油树装置，其特征在于，在位于所述抽水管线侧主阀后方的所述液相出口内设置有一抽水管线侧翼阀，在位于所述采气管线侧主阀后方的所述气相出口内设置有一采气管线侧翼阀；同时在所述液相出口和气相出口之间并联有一转换通道，所述转换通道的一端与所述抽水管线侧主阀和抽水管线侧翼阀之间的所述液相出口相连通，另一端与所述采气管线侧主阀和采气管线侧翼阀之间的所述气相出口相连通，并且在靠近所述液相出口一侧的所述转换通道内设置有一抽水管线侧转换阀，在靠近所述气相出口一侧的所述转换通道内设置有一采气管线侧转换阀。

6.如权利要求1所述的采油树装置，其特征在于，在所述油管悬挂器的顶部外侧设置有用于连接外部供电线路的干式电接头；同时，在所述油管悬挂器的顶部连接处设置有湿式电接头，用于连接所述油套环空内为所述电潜泵和加热装置供电的电缆。

7.如权利要求1所述的采油树装置，其特征在于，所述电潜泵可拆卸地安装在所述油管的末端，所述加热装置可拆卸地安装在所述电潜泵的下部。

8.一种用于开采天然气水合物的方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1到7任一项所述的采油树装置，其包括以下步骤：

1)将电潜泵和加热装置安装在最末一根油管的末端，不断连接单根油管下入，直至到达目标深度井底，然后将首根油管与油管悬挂器连接，并通过井口连接器将采油树装置连接于井筒上；

2)开启加热装置，通过热传导作用使井底周围储层升温，井底周围储层中天然气水合物受热分解，产生液态水和天然气，液态水和天然气汇聚到井底；

3)开启电潜泵，电潜泵将液态水经油管和液相出口抽吸出井，天然气则在井底与地面内外压差的驱动下经油套环空和气相出口自升出井；

4)与此同时，井底周围储层压力降低，相邻区域天然气水合物在压降作用下继续分解，天然气水合物分解开采过程持续进行。