CN110397424B - 一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统及方法，系统包括水下井口与生产系统、水下中心接收系统、立管系统、上部接收系统和脐带缆系统，水下井口与生产系统包括设置于深水水下的天然气水合物气液同采采气树；水下中心接收系统包括控制阀组、水下汇管、水下分离器、水下增压装置；上部接收系统包括设置于海上浮体的天然气水合物接收阀组和控制仪表，以连接下游预处理装置；脐带缆系统包括连通海上生产设施与水下设施的工艺管道、仪表电缆管束、脐带缆接线箱、脐带缆分线箱和阀组。本发明实现了单井采出介质向海上处理设施的安全、高效输送，以降低各单井井下设备投资，提高深水立管利用效率，并提高流动保障能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统及方法。
背景技术
天然气水合物(以下简称水合物)是由水分子和气体小分子(主要是烃类气体)在低温和高压条件下接触而形成的具有笼状结构的似冰状结晶化合物，目前公认的储量极为丰富，其分布以深水海洋储藏为主。天然气水合物可视为被高度压缩的天然气资源，1m3天然气水合物能够分解释放出160～180m3(标准状态)的天然气，依此粗略估算，全球天然气水合物矿藏中蕴藏的天然气总体积量大约为1.8×1016～2.1×1016m3，相当于全球已探明常规化石燃料总碳量的2倍，因此水合物的能源地位有望在未来取代常规的石油、煤等化石燃料，成为新型的洁净能源。目前，海域天然气水合物尚处于勘探和试采阶段，同时开展大量的基础研究。近年来，相继开展了多次海域天然气水合物试采活动。
根据海域天然气水合物形成条件，采用降压法开采是一种原理较为清晰、经过试采活动验证的方式，在现阶段的试采活动中，该方法主要通过降低海域天然气水合物藏的压力，打破其稳定条件，促使天然气水合物形成气相和液相，并通过地层中的防砂装置、分离装置和电潜泵等，经独立的气相管道(通道)和液相管道(通道)，将所产介质输送至海上平台进行处理、排放。
然而，由于目前尚停留在单井试采阶段，采用“单井-单平台”的试采方式，导致设施配置经济性暂不具备成本优势，在大规模开采中，必须基于开采-生产系统协同考虑，进一步通过优化系统配置，改善天然气水合物开发活动的经济性；同时，目前尚未公开对于海床上部的海域天然气水合物大规模生产系统工艺和方法的详细报道，仅存在零星预测与展望，且鲜有聚焦于系统优化、设备高效配置等方面的成果。鉴于天然气水合物的成藏特性和开发规律，多井联合开发、井位动态调整是其大规模生产的鲜明特点，通过合理的井下、井上协同配置，通盘考虑多井开发的配套生产系统，有利于推动天然气水合物经济、高效开发。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统及方法，基于降压法开采理论，借助分布式海底单井生产模式，从多井介质集中二次分离、集中增压和流动保障的角度出发，在一定程度上改善现有单井井下流体加热、井下液相增压的试采模式，建立位于海床上部中心区域的分离、增压系统，实现单井采出介质向海上处理设施的安全、高效输送，以降低各单井井下设备投资，提高深水立管利用效率，并提高流动保障能力。
本发明所采用的技术方案是：一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统，包括水下井口与生产系统、水下中心接收系统、立管系统、上部接收系统和脐带缆系统，其中：
所述水下井口与生产系统包括设置于深水水下的天然气水合物气液同采采气树，所述采气树分别通过气相采集管道和液相采集管道接入水下中心接收系统；
所述水下中心接收系统包括控制阀组、水下汇管、水下分离器、水下增压装置；
所述立管系统包括连接水下中心接收系统和上部接收系统的气相立管和液相立管；
所述上部接收系统包括设置于海上浮体的天然气水合物接收阀组和控制仪表，以连接下游预处理装置；
所述脐带缆系统包括连通海上生产设施与水下设施的工艺管道、仪表电缆管束、脐带缆接线箱、脐带缆分线箱和阀组；
所述水下井口与生产系统、水下中心接收系统、立管系统、上部接收系统和脐带缆系统分别与逻辑控制系统相连。
本发明还提供了一种基于降压开采的深水天然气水合物生产方法，包括如下步骤：
步骤一、水下天然气水合物在井底降压后发生气化，分解为天然气、水和部分泥砂，在井底经过防砂系统、加热系统和分离系统后，液相从井筒输往海床表面，接入水下采气树的液相井口管道，气相从环空输往海床表面，接入水下采气树的气相井口管道；
步骤二、在某单井开始投产且准备接入中心生产系统时，连通脐带缆-水下井口的液相通道，开启阀门67/64/4，关闭井下截断阀1和球阀12，向该段管道充入净化水，建立从井下截断阀至上部接收系统的自然液压；水下井口液相管道与井筒通过井下截断阀隔离；开启井下截断阀，建立从水合物藏至上部接收装置的自然液压，保持水合物藏稳定；连通上部接收脐带缆-水下井口的气相通道，开启球阀8/61，关闭井下截断阀5、球阀18，从上部接收系统向该段管道内充入氮气，建立从井下截断阀至上部接收装置的自然背压；关闭球阀67，开启水下中心接收系统的投产泵68，向海上接收系统排出液相通道的介质，以缓慢降低水合物藏的压力，井下天然气水合物开始分解；开启配套的井下生产阀门和设备；开启井下截断阀，打通天然气水合物气相、液相产物经脐带缆通道至上部接收装置的投产路径；
步骤三、该单井建立生产能力后，开启水下中心接收系统的接收球阀12和18，关闭脐带缆管道球阀64和61，单井所产介质经调压阀13和19进入液相水下汇管和气相水下汇管，与其他单井介质混合后，进入水下分离器，分离后的气相，当总体产量较少时，通过旁路和气相立管直接进入上部接收系统，当总体产量较大时，开启气相增压装置，增压后通过气相立管进入上部接收系统；分离后的液相，经液相增压装置举升增压后，通过液相立管进入上部接收系统；
步骤四、当单井需要停产时，关闭该单井对应水下接收系统的接收球阀12和18，重新开启脐带缆管道球阀64和67，保持投产泵关闭；关闭气相井口截断阀，重新开启脐带缆管道球阀61，气相海底管道中残留天然气通过脐带缆气相管路向海上装置放空，并充入氮气隔离；通过海上生产装置向海底液相管路-脐带缆液相管路这一路注入净化水，重新建立从水合物藏至上部接收装置的自然液压，满足天然气水合物藏的停止分解压力要求，关闭井口液相截断阀和井下相关阀门，完成关井操作，以备后续检修与重新开井；
步骤五、当检测到井下流量和井口流量异常降低后，迅速联锁关闭该单井对应水下接收系统的接收球阀18和12，并关闭气相井口截断阀，按照步骤四进行处理。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明公开了一种深水天然气水合物生产系统，包括水下井口与生产系统、水下中心采集系统、立管系统、上部接收系统、脐带缆系统、逻辑控制系统等，通过设置本系统，与本系统直接关联的、基于本系统进行优化的前端井下预分离及输送系统得到了优化。
本发明根据海域天然气水合物成藏与开采特点，提出了一套多井生产系统，最大程度利用天然气水合物井下能量，合理设置集中压力增补装置，实现多井集中增压；进一步利用水下中心接收系统二次分离优势，提高气液分输效率；最大程度共用立管通道，提高采输经济性与灵活性。具体表现为：
(1)设置科学
本发明基于天然气水合物降压法开采理论，利用常规井下降压后天然气水合物分解形成带压气相和液相的特点，取消设置于井下的电潜泵，利用介质自身能量，输送至水下中心接收装置，在进行二次分离的同时，通过多井汇合，提供集中举升能量，并设置集中的水合物二次生成抑制系统，设置的井下分离器能够同时具备气液分离和携砂举升的效果，不仅满足多井经济、安全生产需求，也进一步提高了天然气水合物大规模开采中的流动保障效果。
(2)经济性佳
本发明借助井下分解后的天然气水合物自带能量，在水下中心接收装置集中再增压，代替了现有降压法开采天然气水合物所需的井下电潜泵，在多井开采的情况下，经济性大为提高；同时，本发明采用在中心接收系统处加入可回收的水合物抑制剂，可进一步降低井下加热系统的热负荷；另外，本发明所涉及的海底管道为安装、拆卸方便的柔性软管，便于回收和再利用，可进一步匹配天然气水合物开采的布井灵活性特点。
(3)理念先进
目前，虽然海域天然气水合物尚处于试采阶段，但其开采原理、后期生产风险等问题均已开展了大量的研发工作。本发明基于天然气水合物开采特点，提出的集中举升、气相选择性增压、水合物抑制剂集中注入等观点，可较好匹配海域天然气水合物后期多井生产的实际问题，将复杂的井下作业转移至作业条件较好的水下，便于系统拓展与设施维护。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明的一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统的示意图。
具体实施方式
一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统，如图1所示，主要包括：井下截断阀1、液相井口管道2、压力变送器3、井口截断阀4、井下截断阀5、气相井口管道6、压力变送器7、井口截断阀8、液相采集管道9、气相采集管道10、压力变送器11、球阀12、调节阀13、预留球阀14、预留调节阀15、液相水下汇管16、压力变送器17、球阀18、调节阀19、预留球阀20、预留调节阀21、气相水下汇管22、液相管道23、球阀24、气相管道25、球阀26、水下分离器27、压力变送器28、气相出口管道29、气相旁路管道30、球阀31、气相增压装置32、压力变送器33、液相出口管道34、液相增压装置35、压力变送器36、气相立管41、压力变送器42、球阀43、调节阀44、压力变送器45、液相立管46、压力变送器47、球阀48、调节阀49、压力变送器50、水合物抑制剂注入管道51、注水管道52、注气管道53、仪表电缆管束54、脐带缆接线箱55、脐带缆56、脐带缆分线箱57、水下仪表电缆管束58、水下注气管道59、球阀60、球阀61、水下注水管道62、球阀63、球阀64、水下水合物抑制剂注入管道65、球阀66、球阀67、投产泵68、止回阀69。
其中，井下截断阀1、液相井口管道2、压力变送器3、井口截断阀4、井下截断阀5、气相井口管道6、压力变送器7、井口截断阀8等组成水下采气树的关键部件，与液相采集管道9、气相采集管道10组成水下井口与生产系统，负责单井天然气水合物的开采输出；压力变送器11、球阀12、调节阀13、预留球阀14、预留调节阀15、液相水下汇管16、压力变送器17、球阀18、调节阀19、预留球阀20、预留调节阀21、气相水下汇管22、液相管道23、球阀24、气相管道25、球阀26、水下分离器27、压力变送器28、气相出口管道29、气相旁路管道30、球阀31、气相增压装置32、压力变送器33、液相出口管道34、液相增压装置35、压力变送器36等组成水下中心接收系统，负责多井采出物的收集、二次分离与增压；气相立管41、液相立管46组成立管系统，负责增压后介质向海上设施输送；压力变送器42、球阀43、调节阀44、压力变送器45、压力变送器47、球阀48、调节阀49、压力变送器50组成上部接收系统，负责海上设施单元接收所采介质，控制系统操作压力，并输往海上处理设施；水合物抑制剂注入管道51、注水管道52、注气管道53、仪表电缆管束54、脐带缆接线箱55、脐带缆56、脐带缆分线箱57、水下仪表电缆管束58、水下注气管道59、球阀60、球阀61、水下注水管道62、球阀63、球阀64、水下水合物抑制剂注入管道65、球阀66、球阀67、投产泵68、止回阀69组成脐带缆系统，负责向水下生产设施提供支撑生产的水合物抑制剂、开井/关井介质、动力和仪表控制信号。
具体地，所示系统中，井下截断阀1为远程电动控制球阀，安装在水下采气树液相通道的井口下部，负责连通/隔断水下液相管道与井筒；井口截断阀4为远程电动控制球阀，安装在水下采气树液相通道的井口翼部，负责连通/隔断水下液相管道与采气树；压力变送器3安装于井口截断阀4的上游，负责检测/上传井口液相通道的压力。井下截断阀5为远程电动控制球阀，安装在水下采气树气相通道的井口下部，负责连通/隔断水下气相管道与环空；井口截断阀8为远程电动控制球阀，安装在水下采气树气相通道的井口翼部，负责连通/隔断水下气相管道与采气树；压力变送器3安装于井口截断阀8的上游，负责检测/上传井口气相通道的压力。井下截断阀1、井下截断阀5同时受远程信号和井口控制盘指令动作；井口截断阀4和井口截断阀8同时受远程信号和紧急截断信号动作。液相采集管道9为深水海底管道，可采用钢管或柔性管，负责连通水下采气树与下游中心接收系统的液相通道。气相采集管道10为深水海底管道，可采用钢管或柔性管，负责连通水下采气树与下游中心接收系统的气相通道。
具体地，所示系统中，压力变送器11、球阀12、调节阀13依次安装在液相接收管道上，球阀12为远程电动控制球阀，负责连通/隔断对应单井的液相采出管路，调节阀13为远程电动控制阀门，负责建立并控制单井液相通道的一级背压，直接控制井下天然气水合物分解；在液相接收管道上，设置了注水管道接口，用于脐带缆(液相管道)分支后接入，为单井开井/关闭提供介质；预留球阀14、预留调节阀15依次安装在预留液相接收管路上，均为远程控制阀门，用于为后期新增单井来液提供接入通道；液相接收管路与预留接收管路均接入液相水下汇管16，用于不同单井的来液混合，并通过液相管道23输入水下分离器27，在液相管道23上设置具有远程开启/关闭功能的球阀24，用于紧急情况关闭系统液相接收通道；压力变送器17、球阀18、调节阀19依次安装在气相接收管道上，球阀18为远程电动控制球阀，负责连通/隔断对应单井的气相采出管路，调节阀19为远程电动控制阀门，负责调节各单井来气管道的接收压力，以匹配液相接收系统；在气相接收管道上，设置了注气管道接口，用于脐带缆(气相管道)分支后接入，为单井开井/关闭提供介质；预留球阀20、预留调节阀21依次安装在预留气相接收管路上，均为远程控制阀门，用于为后期新增单井来气提供接入通道；气相接收管路与预留接收管路均接入气相水下汇管22，用于不同单井的来气混合，并通过气相管道25输入水下分离器27，在气相管道25上设置具有远程开启/关闭功能的球阀26，用于紧急情况关闭系统气相接收通道；水下分离器27为卧式结构，采用耐深水外压/内压强度设计或基于封闭承外压箱体包裹的抗内压设计，成撬预制，主要用于进一步提高单井采出介质的分离效率，降低下游气相立管中的含液量和下游液相立管中的含气量；水下分离器27在上部开口，连接气相出口管道；水下分离器27在底部开口，连接液相出口管道，以避免侧下部开口引起的底部积砂问题，即水下分离器27具备液砂实时协同外排的功能；水下分离器27上安装压力变送器28和液位变送器；水下分离器27按照“一用一备”的模式在水下部署；气相出口管道29连接水下分离器27和下游气量立管；在气相出口管道29上，安装气相增压装置32，用于对分离后的气相进行增压，提高下游气相立管的输送能力，同时利用气相增压后的余热，降低因增压而可能出现的气相立管中水合物二次生成的问题；设置气相旁通管道30和具有远程控制功能的球阀31，用于在单井总体产气量较小或者气相增压装置32检修的情况下，气相不增压输送；在气相增压装置32下游，安装压力变送器33；气相增压装置32为具有抗外压封箱设计的往复压缩机、冷却器、辅助系统成模块组合的增压系统，采用电力驱动，采用循环就地海水换热；液相出口管道34连接水下分离器27和下游液量立管；在液相出口管道34上，安装液相增压装置35，用于对分离后的液相进行增压；在液相增压装置35上游设置水合物抑制剂注入口；在液相增压装置35下游，安装压力变送器36；液相增压装置35为具有抗外压封箱设计的螺杆泵、辅助系统成模块组合的增压系统，采用电力驱动，采用循环就地海水换热。
具体地，所示系统中，气相立管41为柔性管或者SCR型式，根据上游浮体类型确定；液相立管46为柔性管或者SCR型式，根据上游浮体类型确定；所述立管具备清管功能。
具体地，所示系统中，压力变送器42、球阀43、调节阀44、压力变送器45依次连接，组成上部气相接收管路；球阀43为远程电动控制球阀，起到连通/隔断水下系统和上部系统的作用；调节阀44为远程电动控制阀门，负责建立并控制气相系统管道的二级背压；气相介质接入下游处理系统；压力变送器47、球阀48、调节阀49、压力变送器50依次连接，组成上部液相接收管路；球阀48为远程电动控制球阀，起到连通/隔断水下系统和上部系统的作用；调节阀49为远程电动控制阀门，负责建立并控制液相系统管道的二级背压；液相介质接入下游处理系统。
具体地，所示系统中，水合物抑制剂注入管道51、注水管道52、注气管道53、仪表电缆管束54位于海上生产系统，分别连接上游的水合物抑制剂储罐、注水系统、氮气系统和仪表电缆系统，并接入脐带缆接线箱55；脐带缆接线箱55将工艺管道和公用线缆集成于脐带缆56中，下放至海底，止于脐带缆分线箱57，并分出水下仪表电缆管束58、水下注气管道59、水下注水管道62和水下水合物抑制剂注入管道65；水下仪表电缆管束58负责为水下各处生产设施提供动力、仪表信号；水下注气管道59为钢制管道或柔性管道，连接至所述水下中心接收系统的各条气相接收管道，设置电动球阀61进行开启/关闭控制，并预留管路，通过电动球阀60进行开启/关闭控制；水下注水管道62为钢制管道或柔性管道，连接至所述水下中心接收系统的各条液相接收管道，设置电动球阀64进行开启/关闭控制，并预留管路，通过电动球阀63进行开启/关闭控制；在靠近脐带缆分线箱57一侧，水下注水管道62上设置电动球阀67，并设置旁路管线，安装投产泵68和止回阀69，在安装位置上，投产泵68和止回阀69可与部署在液相增压装置35的抗压封箱内。另外，在脐带缆系统中，还设置润滑油注入管道和抗压封箱内部气体循环管线。
所述逻辑控制系统通过水下井口与生产系统、中心接收系统、立管系统、脐带缆系统、上部接收系统等各系统中变送器提供信号，并联合井下仪表控制信号，为本系统内安全阀门、调节阀、泵、压缩机等提供运行指令。
本发明的工作原理为：
(1)水下天然气水合物在井底降压后发生气化，分解为天然气、水和部分泥砂，在井底经过防砂系统、加热系统和分离系统后，液相从井筒输往海床表面，接入水下采气树的液相通道，气相从环空输往海床表面，接入水下采气树的气相通道。该部分内容在本系统范围以外，但本系统的设置简化了井下系统的液相增压装置。
(2)各单井采出的天然气和水分别通过海底气相采集管道和海底液相采集管道输送至中心位置的水下中心接收系统的气相接收管路和液相接收管路；气相接收管路设置了电动球阀和调节阀，用于调节控制各管道来气进入中心接收系统的压力，同时，液相接收管路也设置了电动球阀和调节阀，用于调节控制各管道来液进入中心接收系统的压力，气、液介质调压相等后，进入水下分离器进行气液二次分离；分离后的气相经增压后(在前期小流量时或气相增压系统检修时不增压)进入气相立管，最终输往海上生产设施的气相接收管路；在接收点设置电动球阀和调节阀，用于控制气相立管的背压；分离后的液相经增压后进入液相立管，最终输往海上生产设施的液相接收管路；在接收点设置电动球阀和调节阀，用于控制液相立管的背压；通过脐带缆系统，从海上生产设施向水下液相增压系统前注入水合物抑制剂，防止增压后，管路中由于高压而发生水合物二次生成。
(3)本系统设置脐带缆系统，从海上生产设施向水下传输水合物抑制剂、开井/关井用气、开井/关井用水、仪表信号、电力、润滑油、循环空气等，满足生产系统全周期运行需求。
本发明还公开了一种深水天然气水合物生产方法，包括如下主要内容：
步骤一：总体按照天然气水合物井下降压分解的原理进行海域天然气水合物开发，即通过降低井下压力，促进天然气水合物藏分解，在井下防砂、小幅加热和气液一级分离后，气相通过环空输送至海床、液相通过井筒输送至海床，分别接入水下采气树的2处出口通道，并通过后续生产设施采集、二次处理后，输送至海上处理装置，实现多井开采、生产。
步骤二：在某单井开始投产且准备介入中心生产系统时(此时其他单井在生产)，连通脐带缆(液相管道)-水下井口的液相通道，开启阀门67/64/4，关闭井下截断阀1、球阀12，向该段管道充入储存于海上浮体储罐的净化水，建立从井下截断阀1至上部接收系统的自然液压；水下井口液相管道与井筒通过井下截断阀1隔离；开启井下截断阀1，建立从水合物藏至上部接收装置的自然液压，保持水合物藏稳定。连通上部接收脐带缆(气相管道)-水下井口的气相通道，开启球阀8/61，关闭井下截断阀5、球阀18，从上部接收系统向该段管道内充入氮气，建立从井下截断阀5至上部接收装置的自然背压，背压值根据水合物分解所需压力和从环空至采气树压损确定。关闭球阀67，开启水下中心接收系统的投产泵68，向海上接收系统排出液相通道的介质，以缓慢降低水合物藏的压力，井下天然气水合物开始分解；开启配套的井下生产阀门和设备；开启井下截断阀5，打通天然气水合物气相、液相产物经脐带缆通道至上部接收装置的投产路径。
步骤三：该单井建立生产能力后，开启水下中心接收系统的接收球阀12和18，关闭脐带缆管道球阀64和61，单井所产介质经调压阀13和19进入液相水下汇管16和气相水下汇管22，与其他单井介质混合后，进入水下分离器27。分离后的气相，当总体产量较少时，通过旁路30越过气相增压装置32，直接通过气相立管41进入上部接收系统；当总体产量较大时，开启气相增压装置32，增压后通过气相立管41进入上部接收系统。分离后的液相，经液相增压装置35举升增压后，通过液相立管46进入上部接收系统。同时，可根据实际情况，开启脐带缆(水合物抑制剂管路)的水下球阀66，向增压前的液相注入水合物抑制剂，避免液相增压后出现水合物二次生成。
步骤四：当单井需要停产时，关闭该单井对应水下接收系统的接收球阀12和18；重新开启脐带缆管道球阀64和67，保持开井泵68关闭；关闭气相井口截断阀5，重新开启脐带缆管道球阀61，气相海底管道中残留天然气通过脐带缆(气相管路)向海上装置放空，并充入氮气隔离；通过海上生产装置向海底液相管路9-脐带缆(液相管路)62这一路注入净化水，重新建立从水合物藏至上部接收装置的自然液压，满足天然气水合物藏的停止分解压力要求，关闭井口液相截断阀1和井下相关阀门，完成关井操作，以备后续检修与重新开井。
步骤五：对于井底出砂管理，虽然在井下设置了防砂装置，但在异常工况下，可发生井下大规模出砂，这将导致对应单井产量异常降低；当严重出砂时，迅速联锁关闭该单井对应水下接收系统的接收球阀18和12，并关闭气相井口截断阀5，按照步骤四(停产步骤)进行处理。
Claims (6)
1.一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统，其特征在于：包括水下井口与生产系统、水下中心接收系统、立管系统、上部接收系统和脐带缆系统，其中：
所述水下井口与生产系统包括设置于深水水下的天然气水合物气液同采采气树，所述采气树分别通过气相采集管道和液相采集管道接入水下中心接收系统；
所述水下中心接收系统包括控制阀组、水下汇管、水下分离器、水下增压装置；具体包括安装在液相接收管路上的第一压力变送器（11）、第一球阀（12）和第一调节阀（13），安装在预留液相接收管路上的第一预留球阀（14）和第一预留调节阀（15）；以及安装在气相接收管路上的第二压力变送器（17）、第二球阀（18）和第二调节阀（19），安装在预留气相接收管路上的第二预留球阀（20）和第二预留调节阀（21）；所述液相接收管路与预留液相接收管路均接入液相水下汇管，并通过液相管道（23）输入水下分离器；所述气相接收管路与预留气相接收管路均接入气相水下汇管，并通过气相管道（25）输入水下分离器；在水下分离器上安装第三压力变送器和液位变送器，所述水下分离器的上部开口和底部开口分别连接气相出口管道和液相出口管道，在气相出口管道和液相出口管道上分别安装气相增压装置和液相增压装置，在气相增压装置和液相增压装置下游均安装第四压力变送器；
所述立管系统包括连接水下中心接收系统和上部接收系统的气相立管和液相立管；
所述上部接收系统包括设置于海上浮体的天然气水合物接收阀组和控制仪表，以连接下游预处理装置；
所述脐带缆系统包括连通海上生产设施与水下设施的工艺管道、仪表电缆管束、脐带缆接线箱、脐带缆分线箱和阀组；具体包括接入脐带缆接线箱的水合物抑制剂注入管道、注水管道、注气管道和仪表电缆管束，所述脐带缆接线箱将工艺管道和公用线缆集成于脐带缆中，下放至海底，止于脐带缆分线箱，所述脐带缆分线箱分出水下仪表电缆管束、水下注气管道、水下注水管道和水下水合物抑制剂注入管道；所述水下注气管道连接至所述水下中心接收系统的各条气相接收管路，设置第一电动球阀（61）进行开启/关闭控制，并预留第一管路，通过第二电动球阀（60）进行第一管路的开启/关闭控制；所述水下注水管道连接至所述水下中心接收系统的各条液相接收管路，设置第三电动球阀（64）进行开启/关闭控制，并预留第二管路，通过第四电动球阀（63）进行第二管路的开启/关闭控制；在靠近脐带缆分线箱一侧的水下注水管道上设置第五电动球阀（67），并设置旁路管线，安装投产泵和止回阀；
所述水下井口与生产系统、水下中心接收系统、立管系统、上部接收系统和脐带缆系统分别与逻辑控制系统相连；
所述采气树包括安装在液相井口管道（2）上的第一井下截断阀（1）、第五压力变送器（3）和第一井口截断阀（4），以及安装在气相井口管道（6）上的第二井下截断阀（5）、第六压力变送器（7）和第二井口截断阀（8）；
所述第一井下截断阀（1）和第一井口截断阀（4）均为远程电动控制球阀，分别安装在采气树液相通道的井口下部和井口翼部；所述第二井下截断阀（5）和第二井口截断阀（8）均为远程电动控制球阀，分别安装在采气树气相通道的井口下部和井口翼部。
2.根据权利要求1所述的一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统，其特征在于：在所述液相管道（23）和气相管道（25）上均设置具有远程开启/关闭功能的第三球阀；在气相出口管道上与气相增压装置并联设置有具有远程控制功能的第四球阀（31）。
3.根据权利要求1所述的一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统，其特征在于：所述上部接收系统包括由第七压力变送器（42）、第五球阀（43）、第三调节阀（44）、第八压力变送器（45）依次连接组成的上部气相接收管路，以及由第九压力变送器（47）、第六球阀（48）、第四调节阀（49）和第十压力变送器（50）依次连接组成的上部液相接收管路。
4.根据权利要求3所述的一种基于降压开采的深水天然气水合物生产系统，其特征在于：所述第五球阀（43）、第三调节阀（44）、第六球阀（48）、第四调节阀（49）均为远程电动控制阀门。
5.一种利用权利要求1所述基于降压开采的深水天然气水合物生产系统的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、水下天然气水合物在井底降压后发生气化，分解为天然气、水和部分泥砂，在井底经过防砂系统、加热系统和分离系统后，液相从井筒输往海床表面，接入水下采气树的液相井口管道，气相从环空输往海床表面，接入水下采气树的气相井口管道；
步骤二、在某单井开始投产且准备接入水下中心接收系统时，连通脐带缆-水下井口采气树的液相通道，开启第五电动球阀(67)、第三电动球阀（64）和第一井口截断阀（4），关闭第一井下截断阀（1）和第一球阀（12），向该段管道充入净化水，建立从第一井下截断阀（1）至上部接收系统的自然液压；水下液相井口管道与井筒通过第一井下截断阀（1）隔离；开启第一井下截断阀（1），建立从水合物藏至上部接收系统的自然液压，保持水合物藏稳定；连通上部接收脐带缆-水下井口采气树的气相通道，开启第二井口截断阀（8）和第一电动球阀（61），关闭第二井下截断阀（5）、第二球阀（18），从上部接收系统向该段管道内充入氮气，建立从第二井下截断阀（5）至上部接收系统的自然背压；关闭第五电动球阀（67），开启投产泵（68），向上部接收系统排出液相通道的介质，以缓慢降低水合物藏的压力，井下天然气水合物开始分解；开启配套的井下生产阀门和设备；开启第二井下截断阀（5），打通天然气水合物气相、液相产物经脐带缆系统至上部接收系统的投产路径；
步骤三、该单井建立生产能力后，开启水下中心接收系统的第一球阀（12）和第二球阀（18），关闭脐带缆系统第三电动球阀（64）和第一电动球阀（61），单井所产介质经第一调节阀（13）和第二调节阀（19）进入液相水下汇管和气相水下汇管，与其他单井介质混合后，进入水下分离器，分离后的气相，当总体产量较少时，通过旁路和气相立管直接进入上部接收系统，当总体产量较大时，开启气相增压装置，增压后通过气相立管进入上部接收系统；分离后的液相，经液相增压装置举升增压后，通过液相立管进入上部接收系统；
步骤四、当单井需要停产时，关闭该单井对应水下接收系统的第一球阀（12）和第二球阀（18）；重新开启脐带缆系统第三电动球阀（64）和第五电动球阀（67），保持投产泵（68）关闭；关闭第二井下截断阀（5），重新开启脐带缆系统第一电动球阀（61），气相采集管道中残留天然气通过脐带缆水下注气管道向海上生产设施放空，并充入氮气隔离；通过海上生产设施向液相采集管道（9）-脐带缆水下注水管道（62）这一路注入净化水，重新建立从水合物藏至上部接收系统的自然液压，满足天然气水合物藏的停止分解压力要求，关闭第一井下截断阀（1）和井下相关阀门，完成关井操作，以备后续检修与重新开井；
步骤五、当检测到井下流量和井口流量异常降低后，迅速联锁关闭该单井对应水下接收系统的第二球阀（18）和第一球阀（12），并关闭第二井下截断阀（5），按照步骤四进行处理。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于：步骤三所述分离后的液相在经液相增压装置举升增压时，开启脐带缆系统水合物抑制剂注入管道的水下球阀（66），向增压前的液相注入水合物抑制剂，避免液相增压后出现水合物二次生成。
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