CN114517655A - 一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于天然气水合物开采技术领域，公开了一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统，包括油管挂、井下安全阀、可拆卸式注醇装置、环空主阀、环空翼阀、环空管线、套压监测装置、总闸门、生产主阀、生产翼阀、生产管线和流量监测装置、测压阀门和油压测试装置、井下机器人控制系统、脐带管和导向架。上部油管头总成与下部套管头总成采用法兰进行连接。井下机器人控制系统与套管头总成与油管头总成相连，外部移动连接导向架。脐带管与井下机器人控制系统相连。本发明采用可拆卸移动式注醇防范二次结冰风险；采用井下机器人液压控制实现远程操作控制，提高控制效率；增加阴极保护设备，延长采气树使用寿命。

Description

一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统
技术领域
本发明属于天然气水合物开采技术领域，尤其涉及一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统。
背景技术
天然气水合物俗称“可燃冰”，主要由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或者二氧化碳、硫化氢等分子和水在低温高压条件下形成。目前自然界中的天然气水合物主要成分是甲烷，90％分布在海底，所以又被称为甲烷水合物。天然气水合物属于非常规天然气，是一种巨大的潜在能源，具有巨大的开发价值和开采潜力。开发天然气水合物对于保障能源安全和实现低碳目标具有重要的意义。
采气树是海洋天然气水合物开采环节中的关键生产设备。在海上开采过程中，天然气采气树均位于水下泥线附近，用于实现注采气体、监控压力、修井作业、注入液体等功能。因为采气树长期处于水下进行工作，且从海面到海底温度不断降低，天然气水合物开采过程中由于生产制度的调整引发二次结冰，导致采气树堵塞，影响开采效果。天然气水合物独特的开采环境对采油树的密封性能和可靠性是巨大的挑战。
现有水下采气树主要用于海上常规天然气开采，存在的问题主要包括：一是不能有效针对天然气水合物开采，特别是无法很好实现流动保障。二是整体结构复杂，综合成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统来降低生产成本、提高流动保障能力、提高可操作性和便于安装维护。
本发明通过以下技术方案来实现：一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统，包括套管头总成、油管头总成，井下机器人(ROV)控制系统、脐带管和导向架。所述套管头总成包括油管挂、井下安全阀、可拆卸式注醇装置、环空主阀、环空翼阀、环空管线、套压监测装置和总闸门。所述油管头总成生产主阀、生产翼阀、生产管线和流量监测装置、测压阀门和油压测试装置。所述套管头总成和油管头总成采用法兰进行连接。所述井下机器人(ROV)控制系统与套管头总成与油管头总成相连，外部移动连接导向架。所述脐带管与井下机器人(ROV)控制系统相连。
优选地，所述套管头总成下部存在井下安全阀，能够利用脐带管进行液压控制，实现紧急情况下在地面进行关井。
优选地，所述井下安全阀内置机械压力式关井装置，当压力监测装置监测到采气树压力处于异常情况，且需要紧急关井时，能够利用机械压力自卸式关井。
优选地，所述套管头总成具备可拆卸式注醇装置。所述可拆卸式注醇系统设置有堵头，通过堵头可以开启或者关闭注醇功能。需要开启注醇功能时，打开油管翼阀，使得药剂能够注入到井筒内，实现药剂投放，保障井筒流动性。
优选地，所述可拆卸式注醇装置能够进行拆卸，当注醇装置药剂用量不够时，能够从海底运回地面重新补充药剂。
优选地，所述套管头总成两端包括环空主阀、环空翼阀以及环空管线。生产主阀和生产翼阀上布置有流量监测装置和压力监测装置，便于利用套管进行采气或者开展气举。
优选地，所述套管头总成和油管头总成采用法兰进行连接，套管头总成上部和油管头总成下部有总闸门。总闸门处于常开状态。
优选地，所述油管头总成两端包括生产主阀、生产翼阀以及生产管线。生产主阀和生产翼阀上布置有流量监测装置，能够分析跟踪采气情况，便于实时动态调整生产方案。
优选地，所述油管头总成包含测压阀门，测压阀门上部连接压力监测装置，实时动态监测气井油管压力。
优选地，所述井下机器人(ROV)控制系统与套管头总成与油管头总成相连。井下机器人控制系统通过液压控制各个阀门的开关和闭合，满足不同操作的要求。
优选地，所述天然气水合物采气树系统外部连接有导向架。导向架在采气树下入过程中实现精准定位，不会出现对接偏差。保障采气树系统能够长时间进行工作。
优选地，所述井下机器人(ROV)控制系统与脐带管进行连接。脐带管将井下信息传输到海上平台，海上平台操作人员根据井下工况采取对应措施，保障天然气水合物能够安全高效开采。
优选地，所述天然气水合物采气树系统外部设置有阴极保护装置。阴极保护装置减小海水的腐蚀作用，保护采气树系统，延长使用寿命，提高作业时间，保障生产安全。
本发明采用移动可拆卸式注醇装置，能够及时补充井下药剂用量，保障天然气水合物流动安全；设置井下机器人控制系统，所有操作通过地面远程操作实现井下液压控制；采气树系统本体外部连接导向装置，能够在水下实现精确定位，具有良好的可操作性；采气树系统设置有井下安全阀，能够在紧急情况下自动切断采气树，提高安全性能；采气树系统外部设置有阴极保护装置，可以减小海水腐蚀作用，提供采气树系统寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的天然气水合物小井口采气树结构示意图。
1为油管悬挂器；2为井下安全阀；3为可拆卸式注醇装置；4为环空主阀；5为环空翼阀；6为环空管线；7为套压监测装置；8为总闸门；9为生产主阀；10为生产翼阀；11为流量监测装置；12为生产管线；13为测压阀门；14为油压测试装置；15为井下机器人(ROV)控制系统；16为脐带管；17为导向架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
一种天然气水合物小井口采气树系统，包括油管悬挂器1，油管悬挂器1位于采气树下方，油管悬挂器1下部配有井下安全阀2，能够利用脐带管16进行液压控制，实现紧急情况下在地面进行关井。油管悬挂器1、井下安全阀2、可拆卸式注醇装置3、环空主阀4、环空翼阀5、环空管线6、套压监测装置7和总闸门8共同构成套管头总成。井下安全阀2内置机械压力式关井装置，当压力监测装置监测到采气树压力处于异常情况，且需要紧急关井时，能够利用机械压力自卸式关井。
可拆卸式注醇装置3设置有堵头，通过堵头可以开启或者关闭注醇功能。需要开启注醇功能时，打开环空主阀4，使得药剂能够注入到井筒内，实现药剂投放，保障井筒流动性。可拆卸式注醇装置3能够进行拆卸，当注醇药剂用量不够时，能够从海底运回地面重新补充药剂或者通过脐带管16注入药剂。
环空主阀4和环空翼阀6上布置压力监测装置。利用环空管线6可以利用套管进行采气或者开展气举。
生产主阀9、生产翼阀10、流量监测装置11、生产管线12、测压阀门13和油压测试装置14共同构成油管头总成。套管头总成和油管头总成采用法兰进行连接，套管头总成上部和油管头总成下部有总闸门8。总闸门处于常开状态。生产主阀9和生产翼阀10上布置有流量监测装置，能够分析跟踪采气情况，便于实时动态调整生产方案。
井下机器人(ROV)控制系统15与套管头总成与油管头总成相连。井下机器人控制系统15通过液压控制各个阀门的开关和闭合，满足不同操作的要求。
井下机器人(ROV)控制系统15与脐带管16进行连接。脐带管将井下信息传输到海上平台，海上平台操作人员根据井下工况采取对应措施，保障天然气水合物能够安全高效开采。
天然气水合物采气树系统外部连接有导向架17。导向架17在采气树下入过程中实现精准定位，不会出现对接偏差，保障采气树系统能够长时间进行工作。
天然气水合物采气树系统外部设置有阴极保护装置。阴极保护装置减小海水的腐蚀作用，保护采气树系统，延长使用寿命，提高作业时间，保障生产安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统，其特征在于，该采气树系统包括包括油管挂、井下安全阀、可拆卸式注醇装置、环空主阀、环空翼阀、环空管线、套压监测装置、总闸门、生产主阀、生产翼阀、生产管线和流量监测装置、测压阀门和油压测试装置、井下机器人控制系统、脐带管和导向架。
其中所述油管头总成生产主阀、生产翼阀、生产管线和流量监测装置、测压阀门和油压测试装置，所述套管头总成和油管头总成采用法兰进行连接，所述井下机器人(ROV)控制系统与套管头总成与油管头总成相连，外部移动连接导向架，所述脐带管与井下机器人(ROV)控制系统相连。
2.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，在所述套管头总成下部存在井下安全阀，能够利用脐带管进行液压控制，实现紧急情况下在地面进行关井。
3.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，所述井下安全阀内置机械压力式关井装置，当压力监测装置监测到采气树压力处于异常情况，且需要紧急关井时，能够利用机械压力自卸式关井。
4.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，所述套管头总成具备可拆卸式注醇装置，所述可拆卸式注醇系统设置有堵头，通过堵头可以开启或者关闭注醇功能，需要开启注醇功能时，打开油管翼阀，使得药剂能够注入到井筒内，实现药剂投放。
5.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，所述可拆卸式注醇装置能够进行拆卸，当注醇装置药剂用量不够时，能够从海底运回地面重新补充药剂。
6.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，所述套管头总成两端包括环空主阀、环空翼阀以及环空管线，生产主阀和生产翼阀上布置有流量监测装置和压力监测装置。
7.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，所述井下机器人(ROV)控制系统与套管头总成与油管头总成相连，井下机器人控制系统通过液压控制各个阀门的开关和闭合，满足不同操作的要求。
8.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，所述天然气水合物采气树系统外部连接有导向架。
9.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，所述井下机器人(ROV)控制系统与脐带管进行连接，脐带管将井下信息传输到海上平台，海上平台操作人员根据井下工况采取对应措施。
10.如权利要求1所述的采气树系统，其特征在于，天然气水合物采气树系统外部设置有阴极保护装置。
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