CN110242257A - 一种天然气水合物井下试采工艺管柱 - Google Patents

一种天然气水合物井下试采工艺管柱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然气水合物试采工艺管柱,由防砂系统、井下监测系统、电加热系统、井下气体分离系统和电泵举升系统组成。所述防砂系统通过防砂筛管对水合物产出物的砂进行控制;所述井下监测系统通过温压监测器实现对井下介质温度和压力的实时监测,通过温压监测电缆将井下数据传输到井口;所述电加热系统位于温压监测器上部,实现对井下介质和地层的加热,提高井下介质的温度,解决水合物在井筒中的二次生成,同时实现对地层的加热;所述井下气体分离系统实现井下气体和液体的高效分离。本发明通过高效气体分离系统和井下电加热系统,实现水合物安全可靠的试采作业,该工艺管柱具有施工安全、可靠性高、操作性强、工序简单、施工方便等特点。

Description

一种天然气水合物井下试采工艺管柱
技术领域
本发明涉及新能源油气资源开发技术,特别涉及一种天然气水合物井下试采工艺管柱。
背景技术
天然气水合物因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”。1立方米的可燃冰在常温常压下释放164立方米的天然气及0.8立方米的水。天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍,具有广阔的开发前景。
目前在海上领域成功进行过的水合物试采工艺为降压+加热法水合物试采工艺和固态开采方法,其中降压+加热法水合物试采工艺在试采中就发现以下问题:出砂、高含气、低含水和水合物二次生成等问题,针对上述问题,开发了一种新型的天然气水合物试采工艺管柱。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种天然气水合物井下试采工艺管柱,通过将防砂系统、井下监测系统、电加热系统、井下气体分离系统和电泵举升系统结合起来,实现天然气水合物在井筒中举升的流动保障,确保天然气水合物试采的安全可靠。
本发明所采用的技术方案是:一种天然气水合物试采工艺管柱,包括由外向内的套管、防砂筛管、悬挂封隔器和生产管柱,所述生产管柱包括同心布置的大油管和小油管,所述大油管的下端连接Y接头,所述Y接头的下端第一端口连接潜油电泵、第二端口连接工作筒,所述工作筒通过排气油管连接高效气体分离器;所述小油管的下端与所述工作筒对接配合;
所述高效气体分离器的出气口与所述排气油管相连通,所述排气油管与所述小油管相连通,使得通过所述高效气体分离器分离后的气体通过所述小油管排出;所述高效气体分离器的出液口与套管环空相连通,使得通过所述高效气体分离器分离后的液体流经位于套管环空内的所述潜油电泵并通过所述潜油电泵的增压后通过所述大油管和小油管之间的环空排出。
进一步地,所述生产管柱上、位于防砂段位置设置有电加热器,所述电加热器通过电加热电缆与上位机相连接,实现对井下介质和地层的加热。
进一步地,所述生产管柱上、位于所述生产管柱底部带孔圆堵的上方设置有温压监测器,所述温压监测器通过温压监测电缆与上位机相连接,实现对井下介质的温度和压力的实时监测。
进一步地,所述生产管柱通过下定位密封与所述悬挂封隔器对接配合,所述高效气体分离器位于所述下定位密封的上部,实现井下气体和液体的分离。
进一步地,所述小油管的下端通过上定位密封与所述工作筒对接配合。
本发明的有益效果是:
1.井下气体分离系统实现井下气体的高效分离,分离效率达到90以上;
2.井下电加热系统可以实现对地层的加热,能提高井筒附近的温度,防止水合物在近井地带由于温度过低产生二次水合物,同时能持续的给地层供热;
3.排采工艺方面采用同心双管的设计,水通过大小油管环空排出,气体通过小油管排出。
附图说明
图1:本发明天然气水合物井下试采工艺管柱的结构示意图。
附图标注:1、小油管;2、大油管;3、套管;4、潜油电泵电缆;5、电加热电缆;6、温压监测电缆;7、Y接头;8、上定位密封;9、工作筒;10、排气油管;11、潜油电泵;12、高效气体分离器;13、下定位密封;14、悬挂封隔器;15、电加热器;16、温压监测器;17、防砂筛管;18、带孔圆堵。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
一种天然气水合物试采工艺管柱,属于一种Y型同心双管排采管柱,具备高效分离功能和地层加热功能。该工艺管柱由防砂系统、井下监测系统、电加热系统、井下气体分离系统和电泵举升系统组成。所述防砂系统通过防砂筛管17对水合物产出物的砂进行控制;所述井下监测系统通过温压监测器16实现对井下介质的温度和压力的实时监测,通过和温压监测器16连接的温压监测电缆6将井下数据传输到井口;所述电加热系统,位于温压监测器16上部,实现对井下流体和地层的加热,提高井下介质的温度,解决水合物在井筒中二次生成的问题,同时能实现给地层进行加热,补充井筒附近或者地层中由于水合物分解造成的温度降低,防止水合物二次生成,对产液通道进行堵塞;所述井下气体分离系统采用旋流和重力分离双重设计,可以实现井下气体和液体的高效分离,分离效率能达到90以上,从而确保进入潜油电泵11的气体在其允许范围内,确保潜油电泵11的正常运行;所述电泵举升系统将水通过潜油电泵11增压举升,举升后的水从大油管2和小油管1的环空内进行排出;通过井下气体分离系统分离后的气体,通过小油管1排出。
如附图1所示,一种天然气水合物试采工艺管柱,管柱由外向内由四部分组成:
第一部分管柱是由套管3组成的完井套管。
第二部分管柱是由悬挂封隔器14和防砂筛管17组成的防砂系统,对水合物产出物的砂进行控制。
第三部分管柱是由大油管2、Y接头7、潜油电泵11等组成的Y型生产管柱。所述Y型生产管柱由上至下包括大油管2和Y接头7,所述Y接头7的下端第一端口连接潜油电泵11、第二端口连接工作筒9,所述工作筒9通过排气油管10连接高效气体分离器12;所述高效气体分离器12的下方依次设置有下定位密封13、电加热器15、温压监测器16和带孔圆堵18。所述潜油电泵11通过潜油电泵电缆4与上位机相连接,将水通过潜油电泵11增压举升;所述潜油电泵11和潜油电泵电缆4组成了本发明的电泵举升系统。所述高效气体分离器12为本发明的井下气体分离系统,位于所述下定位密封13上部,能实现井下气体和液体的高效分离;本实施例中,所述高效气体分离器12可采用公开号为CN108915665A所示的“一种井下两级气液分离器”。所述电加热器15位于防砂段,并位于所述温压监测器16的上部,所述电加热器15通过电加热电缆5与上位机相连接,实现对井下介质和地层的加热,提高井下介质的温度,解决水合物在井筒中二次生成的问题,同时能实现对地层的加热;所述电加热器15和电加热电缆5组成了本发明的电加热系统;本实施例中,所述电加热器15可采用公开号为CN108343415A所示的“一种井下涡流加热器”。所述温压监测器16通过温压监测电缆6与上位机相连接,通过所述温压监测器16实现对井下介质的温度和压力的实时监测,通过所述温压监测电缆6将井下数据传输到井口;所述温压监测器16和温压监测电缆6组成了本发明的井下监测系统。
第四部分管柱是由小油管1和上定位密封8组成的排气生产管柱。所述小油管1与大油管2同心布置,且,所述小油管1的下端通过所述上定位密封8与所述工作筒9对接配合,所述小油管1与所述排气油管10相连通。
所述高效气体分离器12的出气口与所述排气油管10相连通,所述排气油管10与所述小油管1相连通,使得通过所述高效气体分离器12分离后的气体通过所述小油管1排出;所述高效气体分离器12的出液口与套管环空相连通,使得通过所述高效气体分离器12分离后的液体流经位于套管环空内的所述潜油电泵11并通过所述潜油电泵11的增压后通过所述大油管2和小油管1之间的环空排出。
管柱的实施步骤如下:钻井完成后将套管3下入完井;接着对水合物开采层进行射孔作业,完成后通过专用工具将防砂筛管17下入到射孔层段;接着将悬挂封隔器14通过专用工具下入到防砂筛管17上部;接着下入Y型生产管柱,该管柱通过下定位密封13与悬挂封隔器14对接配合;最后下入排气生产管柱,通过上定位密封8和Y型生产管柱的工作筒9对接配合。
试采流程如下:当地层压力降低到一定程度,地层中天然气水合物稳定结构遭受到破坏,此时气水砂流体通过防砂筛管17进入到套管3内,通过带孔圆堵18进入到生产管柱内,通过温压监测器16实现对产液温度和压力的监测,通过温压监测电缆6将监测到的数据传输到地面,接着通过电加热器15对产液进行加热,加热后的产液通过油管进入到高效气体分离器12,通过离心和重力双重分离作用,气体继续往上通过小油管1排出,分离后的井液进入到套管环空内,通过潜油电泵11的增压,进入到Y接头7内,接着进入到大油管2和小油管1的环空排出。
发明专利通过高效气体分离系统和井下电加热系统,能实现水合物安全可靠的试采作业,该工艺管柱具有施工安全、可靠性高、操作性强、工序简单、施工方便等特点。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种天然气水合物试采工艺管柱,包括由外向内的套管(3)、防砂筛管(17)、悬挂封隔器(14)和生产管柱,其特征在于,所述生产管柱包括同心布置的大油管(2)和小油管(1),所述大油管(2)的下端连接Y接头(7),所述Y接头(7)的下端第一端口连接潜油电泵(11)、第二端口连接工作筒(9),所述工作筒(9)通过排气油管(10)连接高效气体分离器(12);所述小油管(1)的下端与所述工作筒(9)对接配合;
所述高效气体分离器(12)的出气口与所述排气油管(10)相连通,所述排气油管(10)与所述小油管(1)相连通,使得通过所述高效气体分离器(12)分离后的气体通过所述小油管(1)排出;所述高效气体分离器(12)的出液口与套管环空相连通,使得通过所述高效气体分离器(12)分离后的液体流经位于套管环空内的所述潜油电泵(11)并通过所述潜油电泵(11)的增压后通过所述大油管(2)和小油管(1)之间的环空排出。
2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物试采工艺管柱,其特征在于,所述生产管柱上、位于防砂段位置设置有电加热器(15),所述电加热器(15)通过电加热电缆(5)与上位机相连接,实现对井下介质和地层的加热。
3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物试采工艺管柱,其特征在于,所述生产管柱上、位于所述生产管柱底部带孔圆堵(18)的上方设置有温压监测器(16),所述温压监测器(16)通过温压监测电缆(6)与上位机相连接,实现对井下介质的温度和压力的实时监测。
4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物试采工艺管柱,其特征在于,所述生产管柱通过下定位密封(13)与所述悬挂封隔器(14)对接配合,所述高效气体分离器(12)位于所述下定位密封(13)的上部,实现井下气体和液体的分离。
5.根据权利要求1所述的一种天然气水合物试采工艺管柱,其特征在于,所述小油管(1)的下端通过上定位密封(8)与所述工作筒(9)对接配合。
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