CN114320240A - 一种海洋水合物采注系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海洋水合物采注系统及方法，其中系统包括海上开采平台、主干井长直段、至少一个海洋水合物开采分支井水平段和至少一个注水分支井水平段，主干井长直段设置于所述海上开采平台下方，并与所述海上开采平台相连通；海洋水合物开采分支井水平段设置于海洋水合物储层，且与主干井长直段相连通；注水分支井水平段，设置于海洋水合物储层附近的蓄水地层，且与主干井长直段相连通。本发明公开的一种海洋水合物采注系统及方法，在海洋水合物开采分支井水平段开采海洋水合物储层的海洋水合物的过程中，通过注水分支井水平段能及时向蓄水地层注水，促使在海洋水合物储层中的海洋水合物进一步分解，提高了开采的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及海洋水合物开发技术领域，具体涉及一种海洋水合物采注系统及方法。
背景技术
海洋水合物储层蕴藏着甲烷、可燃冰等，极具发展潜力，是海洋气田开发过程中除了常规的石油、天然气以外又一重要资源。通常在常规的开采油气的主干直井上设置分支水平井，用于开采海洋水合物。然而，由于海洋水合物对温度要求高，且在开采过程不断破坏水合物与周围物质的化学平衡条件，如不在开采的同时及时注入替代物填充海洋水合物在原有水合物储层的空间，会引发海床地质变化，破坏海洋生态。
总之，海洋水合物的开采较为复杂，海洋水合物开采利用率低，究其原因是，目前没有适合的海洋水合物分支井注采一体化的装置及方法，能在开采海洋水合物的同时，还能及时注入替代物，促使在原有海洋水合物储层中的海洋水合物进一步分解。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋水合物采注系统及方法，能在开采海洋水合物的同时，还能及时注入替代物，促使在原有海洋水合物储层中的海洋水合物进一步分解，提高了开采的利用率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海洋水合物采注系统，包括：海上开采平台，主干井长直段，设置于所述海上开采平台下方，并与所述海上开采平台相连通；至少一个海洋水合物开采分支井水平段，设置于海洋水合物储层，且与所述主干井长直段相连通；以及至少一个注水分支井水平段，设置于海洋水合物储层附近的蓄水地层，且与所述主干井长直段相连通；其中，在所述海洋水合物开采分支井水平段开采海洋水合物储层的海洋水合物的过程中，通过所述注水分支井水平段能及时向蓄水地层注水，促使在海洋水合物储层中的海洋水合物进一步分解。
进一步地，包括两个海洋水合物开采分支井水平段和一个注水分支井水平段，其中，一个海洋水合物开采分支井水平段设置于上海洋水合物储层，另一个海洋水合物开采分支井水平段分别设置于下海洋水合物储层，且上海洋水合物储层位于下海洋水合物储层的上方；所述蓄水地层夹在所述上海洋水合物储层和所述下海洋水合物储层之间。
进一步地，所述主干井长直段的顶端伸出海平面与所述海上开采平台固定连接，所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段均埋设于海底泥面以下，所述主干井长直段的顶端伸入海底泥面，且与所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段连通。
进一步地，所述主干井长直段、所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段均包括外套管以及设置于所述外套管内的液体输送管，每个海洋水合物开采分支井水平段的外套管和每个注水分支井水平段的外套管分别与所述主干井长直段的外套管密封连接；每个海洋水合物开采分支井水平段的液体输送管和每个注水分支井水平段的液体输送管分别与所述主干井长直段的液体输送管密封连接；所述海洋水合物开采分支井水平段的液体输送管上由近至远依次设置有海洋水合物开采单向阀、水平井段气液分离器和电潜泵装置，所述电潜泵装置套设有防砂管，所述防砂管内壁设有防砂网；所述注水分支井水平段的液体输送管与外套管之间设置有封隔器，所述封隔器前方的所述注水分支井水平段的液体输送管上由近至远依次设置有注水单向阀和加热注水装置。
进一步地，所述主干井长直段的液体输送管上设置有长直井段气液分离器，所述主干井长直段的外套管与液体输送管之间的环形空间内设置有集气装置，所述集气装置上设有集气口，所述集气口位于所述长直井段气液分离器的上方，所述海上开采平台上设置有储气罐，所述集气装置与所述储气罐相连通。
进一步地，所述主干井长直段的外套管与液体输送管之间设置有长直井段扶正器。
进一步地，所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段的外套管与液体输送管之间分别设置有水平井段扶正器。
进一步地，所述主干井长直段与海底泥面的结合处设置有海底井口装置。
进一步地，所述主干井长直段、所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段的外套管内穿设有电缆；所述主干井长直段的电缆的上端与所述海上开采平台连接，所述海洋水合物开采分支井水平段的电缆和所述注水分支井水平段的电缆分别与所述主干井长直段的电缆的下端连接；所述海洋水合物开采分支井水平段的电缆的末端与所述海洋水合物开采分支井水平段的水平井段气液分离器和电潜泵装置连接；所述注水分支井水平段的电缆的末端与所述注水分支井水平段的加热注水装置连接。
本发明还公开了一种海洋水合物采注方法，采用上述的海洋水合物采注系统，包括以下步骤：
步骤A：在海洋水合物开采过程中，上海洋水合物储层和下海洋水合物储层中水合物分解产生天然气和液体的混合物形成气液混合物，气液混合物不断汇入海洋水合物开采分支井水平段形成气液混合流体；
步骤B：气液混合流体经过防砂管进入电潜泵装置，流经水平井段气液分离器时，气液混合流体中的天然气和液体发生分离形成天然气和液体；
步骤C：天然气进入液体输送管与外套管之间的环空，并在环空中向上流动，于集气口处聚集，通过集气口进入集气装置，经过集气装置流入海上开采平台的储气罐储存；
步骤D：液体经过海洋水合物开采单向阀后，通过液体输送管流至长直井段气液分离器时气液进一步分离，液体输送管内天然气含量进一步降低，分离出的天然气进入液体输送管与外套管之间的环空；
步骤E：重复步骤C，直至天然气流入海上开采平台的储气罐储存。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
本发明公开的一种海洋水合物采注系统及方法，在海洋水合物开采分支井水平段开采海洋水合物储层的海洋水合物的过程中，通过注水分支井水平段能及时向蓄水地层注水，促使在海洋水合物储层中的海洋水合物进一步分解，提高了开采的利用率。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的海洋水合物采注系统的结构示意图。
附图标记说明：101-海平面，102-海底泥面，201-上海洋水合物储层，202-下海洋水合物储层，300-蓄水地层；
1-海上开采平台，2-外套管，3-液体输送管，4-电缆；
51-海洋水合物开采单向阀；52-水平井段气液分离器；53-防砂管；54-电潜泵装置；
61-注水单向阀，62-加热注水装置，63-封隔器；
71-长直井段气液分离器；72-集气装置；
81-长直井段扶正器，82-水平井段扶正器；
9-海底井口装置。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1：一种海洋水合物采注系统
实施例1提供一种海洋水合物采注系统，下面对其结构进行详细描述。
参考图1，该海洋水合物采注系统包括海上开采平台1、主干井长直段、至少一个海洋水合物开采分支井水平段和至少一个注水分支井水平段，
主干井长直段设置于海上开采平台1下方，并与海上开采平台1相连通；
海洋水合物开采分支井水平段设置于海洋水合物储层，且与主干井长直段相连通，用于开采海洋水合物；
注水分支井水平段设置于海洋水合物储层附近的蓄水地层300，且与主干井长直段相连通，用于向海洋水合物储层周围注水；
其中，在海洋水合物开采分支井水平段开采海洋水合物储层的海洋水合物的过程中，通过注水分支井水平段能及时向蓄水地层300注水，促使在海洋水合物储层中的海洋水合物进一步分解。
作为一种具体的实施方式，海洋水合物开采分支井水平段的数量为两个，其中，一个海洋水合物开采分支井水平段设置于上海洋水合物储层201，另一个海洋水合物开采分支井水平段分别设置于下海洋水合物储层202，且上海洋水合物储层201位于下海洋水合物储层202的上方，蓄水地层300夹在上海洋水合物储层201和下海洋水合物储层202之间。其中，主干井长直段的顶端伸出海平面101与海上开采平台1固定连接，海洋水合物开采分支井水平段和注水分支井水平段均埋设于海底泥面102以下，主干井长直段的顶端伸入海底泥面102，且与海洋水合物开采分支井水平段和注水分支井水平段连通。
优选地，海洋水合物开采分支井水平段水平在上海洋水合物储层201和下海洋水合物储层202的井斜方位角基本一致，蓄水地层300中的注水分支井水平段井斜方位角与上海洋水合物储层201的海洋水合物开采分支井水平段或下海洋水合物储层202的海洋水合物开采分支井水平段的井斜方位角角度差在120-180度。
更具体地，主干井长直段、海洋水合物开采分支井水平段和注水分支井水平段均包括外套管2以及设置于外套管2内的液体输送管3，每个海洋水合物开采分支井水平段的外套管2和注水分支井水平段的外套管2分别与主干井长直段的外套管2密封连接；每个海洋水合物开采分支井水平段的液体输送管3和每个注水分支井水平段的液体输送管3分别与主干井长直段的液体输送管3密封连接；海洋水合物开采分支井水平段的液体输送管3上由近至远依次设置有海洋水合物开采单向阀51、水平井段气液分离器52和电潜泵装置54，电潜泵装置54套设有防砂管53，防砂管53内壁设有防砂网；注水分支井水平段的液体输送管3与外套管2之间设置有封隔器63，封隔器63前方的注水分支井水平段的液体输送管3上由近至远依次设置有注水单向阀61和加热注水装置62。
其中，封隔器63用于阻挡主干井长直段的液体流向注水分支井水平段内。
注水单向阀61和海洋水合物开采单向阀51均为单向阀，其作用为：
开采过程中，上海洋水合物储层201和下海洋水合物储层202的天然气水合物分解产生大量的水通过液体输送管3可进入蓄水地层300，注水分支井水平段中的注水单向阀61可防止因蓄水地层300孔隙压力过大而导致的液体输送管3外部的地层水流入液体输送管3内。
在开采后期，为了提高采收率，需要三次开采，通过电缆4关闭电潜泵装置54，打开加热注水装置62，在海上开采平台1上通过液体输送管3将水或提高水合物采收率的药剂注入蓄水地层300，实现三次开采，海洋水合物开采单向阀51可防止从液体输送管3注入的水或为了提高采收率而加入的药剂进入上海洋水合物储层201和下海洋水合物储层202。
为了促进主干井长直段内的海洋水合物发生分解，主干井长直段的液体输送管3上设置有长直井段气液分离器71，主干井长直段的外套管2与液体输送管3之间的环形空间内设置有集气装置72，集气装置72上设有集气口，集气口位于长直井段气液分离器71的上方，海上开采平台1上设置有储气罐，集气装置72与储气罐相连通。海洋水合物在主干井长直段内的分解的气体通过集气口被集气装置72收集后，存储在海上开采平台1的储气罐内。
为了调整主干井长直段的外套管2与液体输送管3的姿态，主干井长直段的外套管2与液体输送管3之间设置有长直井段扶正器81。
为了调整海洋水合物开采分支井水平段和注水分支井水平段的外套管2与液体输送管3的姿态，海洋水合物开采分支井水平段和注水分支井水平段的外套管2与液体输送管3之间分别设置有水平井段扶正器82。
为了防止海水、海风对外套管2的物理性破坏，主干井长直段与海底泥面102的结合处设置有海底井口装置9。
为了给水平井段气液分离器52、电潜泵装置54和注水分支井水平段的加热注水装置62提高电力，需要穿设电缆，主干井长直段、海洋水合物开采分支井水平段和注水分支井水平段的外套管2内穿设有电缆4；主干井长直段的电缆4的上端与海上开采平台1连接，海洋水合物开采分支井水平段的电缆4和注水分支井水平段的电缆4分别与主干井长直段的电缆4的下端连接；海洋水合物开采分支井水平段的电缆4的末端与海洋水合物开采分支井水平段的水平井段气液分离器52和电潜泵装置54连接；注水分支井水平段的电缆4的末端与注水分支井水平段的加热注水装置62连接。
实施例2
实施例2提供一种海洋水合物注采方法，采用实施例1提供的海洋水合物采注系统，该方法包括以下步骤：
步骤A：在海洋水合物开采过程中，上海洋水合物储层201和下海洋水合物储层202中水合物分解产生天然气和液体的混合物形成气液混合物，气液混合物不断汇入海洋水合物开采分支井水平段形成气液混合流体；
步骤B：气液混合流体经过防砂管53进入电潜泵装置54，流经水平井段气液分离器52时，气液混合流体中的天然气和液体发生分离形成天然气和液体；
步骤C：天然气进入液体输送管3与外套管2之间的环空，并在环空中向上流动，于集气口处聚集，通过集气口进入集气装置72，经过集气装置72流入海上开采平台1的储气罐储存；
步骤D：液体经过海洋水合物开采单向阀51后，通过液体输送管3流至长直井段气液分离器71时气液进一步分离，液体输送管3内天然气含量进一步降低，分离出的天然气进入液体输送管3与外套管2之间的环空；
步骤E：重复步骤C，直至天然气流入海上开采平台1的储气罐储存。
当产出的天然气含量较高时，调高两个海洋水合物开采分支井水平段中的电潜泵装置54的功率，上海洋水合物储层201和下海洋水合物储层202内的海洋水合物分解产出的液体分别进入两个海洋水合物开采分支井水平段的液体输送管3内，一部分液体经加热注水装置62进入蓄水地层300，另一部分液体经过水平井段气液分离器52进入海上开采平台1。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种海洋水合物采注系统，其特征在于，包括：
海上开采平台(1)，
主干井长直段，设置于所述海上开采平台(1)下方，并与所述海上开采平台(1)相连通；
至少一个海洋水合物开采分支井水平段，设置于海洋水合物储层，且与所述主干井长直段相连通；以及
至少一个注水分支井水平段，设置于海洋水合物储层附近的蓄水地层(300)，且与所述主干井长直段相连通；
其中，在所述海洋水合物开采分支井水平段开采海洋水合物储层的海洋水合物的过程中，通过所述注水分支井水平段能及时向蓄水地层(300)注水，促使在海洋水合物储层中的海洋水合物进一步分解。
2.根据权利要求1所述海洋水合物采注系统，其特征在于，包括两个海洋水合物开采分支井水平段和一个注水分支井水平段，
其中，一个海洋水合物开采分支井水平段设置于上海洋水合物储层(201)，另一个海洋水合物开采分支井水平段分别设置于下海洋水合物储层(202)，且上海洋水合物储层(201)位于下海洋水合物储层(202)的上方；
所述蓄水地层(300)夹在所述上海洋水合物储层(201)和所述下海洋水合物储层(202)之间。
3.根据权利要求2所述海洋水合物采注系统，其特征在于，
所述主干井长直段的顶端伸出海平面(101)与所述海上开采平台(1)固定连接，
所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段均埋设于海底泥面(102)以下，所述主干井长直段的顶端伸入海底泥面(102)，且与所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段连通。
4.根据权利要求3所述海洋水合物采注系统，其特征在于，
所述主干井长直段、所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段均包括外套管(2)以及设置于所述外套管(2)内的液体输送管(3)，
每个海洋水合物开采分支井水平段的外套管(2)和每个注水分支井水平段的外套管(2)分别与所述主干井长直段的外套管(2)密封连接；
每个海洋水合物开采分支井水平段的液体输送管(3)和每个注水分支井水平段的液体输送管(3)分别与所述主干井长直段的液体输送管(3)密封连接；
所述海洋水合物开采分支井水平段的液体输送管(3)上由近至远依次设置有海洋水合物开采单向阀(51)、水平井段气液分离器(52)和电潜泵装置(54)，所述电潜泵装置(54)套设有防砂管(53)，所述防砂管(53)内壁设有防砂网；
所述注水分支井水平段的液体输送管(3)与外套管(2)之间设置有封隔器(63)，
所述封隔器(63)前方的所述注水分支井水平段的液体输送管(3)上由近至远依次设置有注水单向阀(61)和加热注水装置(62)。
5.根据权利要求4所述海洋水合物采注系统，其特征在于，
所述主干井长直段的液体输送管(3)上设置有长直井段气液分离器(71)，
所述主干井长直段的外套管(2)与液体输送管(3)之间的环形空间内设置有集气装置(72)，
所述集气装置(72)上设有集气口，所述集气口位于所述长直井段气液分离器(71)的上方，
所述海上开采平台(1)上设置有储气罐，所述集气装置(72)与所述储气罐相连通。
6.根据权利要求5所述海洋水合物采注系统，其特征在于，
所述主干井长直段的外套管(2)与液体输送管(3)之间设置有长直井段扶正器(81)。
7.根据权利要求5所述海洋水合物采注系统，其特征在于，
所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段的外套管(2)与液体输送管(3)之间分别设置有水平井段扶正器(82)。
8.根据权利要求2所述海洋水合物采注系统，其特征在于，
所述主干井长直段与海底泥面(102)的结合处设置有海底井口装置(9)。
9.根据权利要求5所述海洋水合物采注系统，其特征在于，
所述主干井长直段、所述海洋水合物开采分支井水平段和所述注水分支井水平段的外套管(2)内穿设有电缆(4)；
所述主干井长直段的电缆(4)的上端与所述海上开采平台(1)连接，所述海洋水合物开采分支井水平段的电缆(4)和所述注水分支井水平段的电缆(4)分别与所述主干井长直段的电缆(4)的下端连接；
所述海洋水合物开采分支井水平段的电缆(4)的末端与所述海洋水合物开采分支井水平段的水平井段气液分离器(52)和电潜泵装置(54)连接；所述注水分支井水平段的电缆(4)的末端与所述注水分支井水平段的加热注水装置(62)连接。
10.一种海洋水合物采注方法，采用如权利要求5或7或9所述的海洋水合物采注系统，其特征在于，包括：
步骤A：在海洋水合物开采过程中，上海洋水合物储层(201)和下海洋水合物储层(202)中水合物分解产生天然气和液体的混合物形成气液混合物，气液混合物不断汇入海洋水合物开采分支井水平段形成气液混合流体；
步骤B：气液混合流体经过防砂管(53)进入电潜泵装置(54)，流经水平井段气液分离器(52)时，气液混合流体中的天然气和液体发生分离形成天然气和液体；
步骤C：天然气进入液体输送管(3)与外套管(2)之间的环空，并在环空中向上流动，于集气口处聚集，通过集气口进入集气装置(72)，经过集气装置(72)流入海上开采平台(1)的储气罐储存；
步骤D：液体经过海洋水合物开采单向阀(51)后，通过液体输送管(3)流至长直井段气液分离器(71)时气液进一步分离，液体输送管(3)内天然气含量进一步降低，分离出的天然气进入液体输送管(3)与外套管(2)之间的环空；
步骤E：重复步骤C，直至天然气流入海上开采平台(1)的储气罐储存。
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| CN202111659272.9A Pending CN114320240A (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种海洋水合物采注系统及方法 |
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| CN (1) | CN114320240A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2021
- 2021-12-30 CN CN202111659272.9A patent/CN114320240A/zh active Pending
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