CN117703340A - 一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统与方法，包括用于对产出的气相介质进行输送的气相采集管道以及用于对产出的液相介质进行输送的液相采集管道，所述液相采集管道与液相管道水合物控制系统相连，用于对井口液相采出介质的游离气进行分离。本发明基于海域可燃冰开采理论，顺应降压法开采模式，针对井下分解时输出的气相通道和液相通道的介质特征，结合深水开发环境下的压力和温度条件，评价并获得了气相介质采集管道基本维持3MPa运行压力下的水合物二次生成风险较小、重点针对液相介质采集管道进行水合物二次生成防治的观点，提出了气液二次分离的方案，从组分上对液相介质采集管道进行水合物二次生成防治。
Description
技术领域
本发明属于可燃冰开采输送技术领域，特别涉及一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统与方法。
背景技术
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。特别地，我国在2020年成功开展了南海海域可燃冰第二轮试采，采用“水平井”开采模式再一次创造了可燃冰开采时间与开采总量的记录，为商业化开采奠定了坚实的基础。
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，并通过井下的防砂装置、预分离装置和电潜泵等，经独立的气相管道和液相管道，将所产介质输送至海上平台进行处理、排放。
水合物二次生成防治是可燃冰开采、输送的关键问题。受成藏条件、降压开采工艺、井下预处理工艺等影响，采出的液相介质中含有一定的游离气，采出的气相介质中含有一定的游离水；同时，介质从井下采出后，水下生产系统面临较为严苛的压力、温度制约(例如，深水环境温度一般为3～8℃，可燃冰采集水域水深可达1400m左右)，这都对水合物二次生成场景提供了存在性条件。因此，对于气液分输管道的不同运行条件，合理控制与减缓输送系统中水合物二次生成对高效、安全输送具有重要意义。
目前，鲜有对可燃冰采集系统中水合物二次生成防治技术的详细报道，部分公开信息未专门针对输送管道系统中水合物二次生成防治提出具体方案。因此，有必要开展降压法可燃冰采集的水下生产系统水合物二次防治系统与方法的研究，提出合理可行的技术方案，支撑后期商业开发。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够安全、高效地防治海域可燃冰采集管路水合物二次生成问题的防治系统与方法。
本发明基于水平井降压法开采工艺，以采出介质水合物二次生成防治为目标，设置合理的采出介质输送工艺系统。具体地，在水下设置液相管道水合物控制系统，用于对井口采出的液相介质进行缓冲与分离，将井下预分离后仍然夹带在液相管道中的游离气进行大幅分离，保障进入水下液相输送系统的介质基本为纯液相，即可燃冰分解水，从本质上大幅降低液相管道水合物二次生成风险及由此可能引起的水合物颗粒冲蚀风险，同时，将分离出的气相利用小幅压差注入气相管道，提高气相管道输送效率，另外，也包括在中心系统的汇管处设置周期性排气阀，用于对可能积聚的“死气”进行排放至气相管道；在水下设置停输截断与压力控制系统，用于对液相管道在停输工况时进行静水压力隔离、游离气聚集区域压力泄放等，进一步对非流动工况进行水合物二次生成进行控制；在井口、管汇等位置有针对性地设置水下水合物抑制剂注入系统，用于对气相管道、液相管道提供必要的水合物抑制剂注入接口，根据生产运行的实际需要注入水合物抑制剂，作为对水下提供水合物二次生成控制的附加保障措施。由此，形成了一种海域可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，实现了基于组分控制、压力控制和抑制剂备份注入多维度的防治体系，达到高效控制水合物二次生成的目的。
本发明采用的技术方案是：一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，包括用于对产出的气相介质进行输送的气相采集管道以及用于对产出的液相介质进行输送的液相采集管道，其特征在于：所述液相采集管道与液相管道水合物控制系统相连，用于对井口液相采出介质的游离气进行分离；
所述液相管道水合物控制系统包括气液分离器、旁路截断阀以及分离器气相调节阀，所述液相采集管道与气液分离器相连，所述气液分离器的液相出口与液相管道中心汇管相连，所述气液分离器的气相出口通过设置有分离器气相调节阀的管道与气相采集管道相连，并接至气相管道中心汇管，所述气液分离器设置有旁路，在所述旁路上设置有旁路截断阀，所述旁路的进口端与气液分离器的上游管道相连，其出口端与气液分离器的下游管道相连。
本发明所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，其所述液相管道水合物控制系统还包括液相汇管排气调节阀，所述液相汇管排气调节阀连通液相管道中心汇管和气相管道中心汇管，用于将液相管道中心汇管内积聚的气体排入气相管道系统中。
本发明所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，其在所述气相采集管道和液相采集管道上分别设置有停输截断阀组，所述停输截断阀组包括设置在气相采集管道上的气相采集管道井口截断阀和气相采集管道末端截断阀，以及设置在液相采集管道上的液相采集管道井口截断阀、液相采集管道分离后截断阀和液相采集管道末端截断阀。
本发明所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，其在所述气相采集管道和液相采集管道之间设置有压力控制系统，所述压力控制系统包括起端液相采集管道泄压截断阀、起端液相采集管道泄压调节阀、末端液相采集管道泄压截断阀以及末端液相采集管道泄压调节阀；
设置有起端液相采集管道泄压截断阀和起端液相采集管道泄压调节阀的管道用于沟通气液分离器液相出口的上游段与气相采集管道；设置有末端液相采集管道泄压截断阀和末端液相采集管道泄压调节阀的管道用于沟通气液分离器液相出口的下游段与气相采集管道，在停输状态下，所述气相采集管道用作液相系统泄压介质接收管道。
本发明所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，其所述防治系统还包括水下水合物抑制剂注入系统，所述水下水合物抑制剂注入系统包括抑制剂注入主管道、水下中心汇管注入调节阀、井口液相管道注入调节阀以及井口气相管道注入调节阀；
所述抑制剂注入主管道连接水上处理平台的水合物抑制剂注入单元和水下系统，所述抑制剂注入主管道通过水下中心汇管注入调节阀与液相管道中心汇管相连，所述抑制剂注入主管道通过井口液相管道注入调节阀与气液分离器的液相出口相连，所述抑制剂注入主管道通过井口气相管道注入调节阀与气液分离器的气相出口相连。
一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，其特征在于：具体包括如下方法：
可燃冰采用井下降压开采的模式生产，采出的气相介质通过气相采集管道输送至水下中心区域，与其他单井气相采集管道汇合后，通过气相立管输送至水面；采出的液相介质通过液相采集管道、液相增压泵及液相泵后管道输送至水下中心区域，与其他单井液相采集管道汇合后，通过液相立管输送至水面；其中，液相采集管道将液相接入气液分离器，将分离的游离气通过分离器气相调节阀注入气相管道；
当正常输送时，保持抑制剂注入主管道开启，周期性地开启水下中心汇管注入调节阀，用于向中心汇管小剂量注入水合物抑制剂，且同步周期性地开启液相汇管排气调节阀，用于将液相管道中心汇管内积聚的气体排入气相管道系统中；
当气液分离器需要检修时，开启旁路截断阀，液相采出介质短期内不进行气液分离；同步地，开启井口液相管道注入调节阀，用于向液相管道持续注入水合物抑制剂，该部分水合物抑制剂注入量应与井下分解时已经注入的水合物抑制剂注入量协同作用，保障液相管道中游离气在输送中不发生冻堵；同时，仍然周期性地开启液相汇管排气调节阀。
本发明所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，其井下增压泵提供液相进入气液分离器时压力高于气相采集管道内压力1MPa。
本发明所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，其当单井系统计划性停产后，关闭气相采集管道井口截断阀、液相采集管道井口截断阀、液相采集管道分离后截断阀、气相采集管道末端截断阀和液相采集管道末端截断阀，将单井采集系统分割为井口区域和采集管道区域；
实施分段区域压力降低，开启起端液相采集管道泄压截断阀和起端液相采集管道泄压调节阀，向气相管道排入高压液相管道介质，降低液相泵后管道的压力，随后，开启末端液相采集管道泄压截断阀和末端液相采集管道泄压调节阀，向气相管道排入高压液相管道中的可能聚集的游离气，逐步降低液相泵后管道的压力；保持分离器气相调节阀开启，逐步降低气液分离器的压力。
本发明所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，其水下水合物抑制剂注入系统连通水面生产系统至水下系统，水下水合物抑制剂注入系统计划性地向液相管道中心汇管、气液分离器的液相出口以及气液分离器的气相出口注入水合物抑制剂。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明基于海域可燃冰水平井开采需求，结合生产规律与产出介质特点，提出了一套基于气相采出管道、液相采出管道运行压力不相互干扰的水合物二次生成防治系统与方法，从组分控制气液分离、“死气”聚集区域清除、停输后压力隔离与泄放等角度出发，辅以水面水合物抑制剂支持，多维度提供了高效、可行的水下可燃冰采出介质输送管道的水合物二次生成防治功能。
具体表现为：
(1)设置科学
本发明基于海域可燃冰开采理论，顺应降压法开采模式，针对井下分解时输出的气相通道和液相通道的介质特征，结合深水开发环境下的压力和温度条件，评价并获得了气相介质采集管道基本维持3MPa运行压力下的水合物二次生成风险较小、重点针对液相介质采集管道进行水合物二次生成防治的观点，提出了气液二次分离的方案，从组分上对液相介质采集管道进行水合物二次生成防治，并在液相采集管道可能涉及的“死气”区域进行周期性排气。
进一步地，对停输后的采集系统，提出了压力隔离的措施，以降低静水压力对采集管道系统的影响，大幅改善水合物二次生成的条件。总体来讲，通过有效分析基于降压开采的可燃冰采集系统水合物二次形成风险与规律，提出了合理的控制措施。
(2)经济性佳
本发明提出了仅针对液相管道进行井口分离的措施，大幅降低了水下分离器尺寸，有针对性地对液相采集管道组分进行控制，亦大幅降低了抑制液相管道形成水合物所需的水合物抑制剂的注入量。同时，设置的压力隔离与控制系统，对单井停产后的管道系统进行有效的介质压力控制，避免了采用全线水合物抑制剂驱替与置换。通过采用本系统提供的方案，基本可实现可燃冰采集系统水合物二次生成防治所需的抑制剂“近零注入”，仅需对井下可燃冰分解增产所需的水合物抑制剂提供支撑。
(3)理念先进
我国已经开展多次海域可燃冰试采活动，积累了较多经验，为后期商业化开采提供了良好的基础。本发明的技术方案顺应水平井降压开采模式，对水下采集系统的流动保障问题进行了专题研究，对过往研究成果进行了优化，提出了气相采集管道、液相采集管道的水合物二次生成防治要点与做法，对支撑后续规模性开发提供了良好的借鉴与支撑。
附图说明
本发明将通过具体实施例并参照附图的方式说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
图中标记：1为气相采集管道，2为液相采集管道，3为液相增压泵，4为液相泵后管道，5为气相管道中心汇管，6为气相立管，7为液相管道中心汇管，8为液相立管，11为气液分离器，12为旁路截断阀，13为分离器气相调节阀，14为液相汇管排气调节阀，21为气相采集管道井口截断阀，22为液相采集管道井口截断阀，23为液相采集管道分离后截断阀，24为气相采集管道末端截断阀，25为液相采集管道末端截断阀，26为气相立管起端截断阀，27为液相立管起端截断阀，28为起端液相采集管道泄压截断阀，29为起端液相采集管道泄压调节阀，31为末端液相采集管道泄压截断阀，32为末端液相采集管道泄压调节阀，41为抑制剂注入主管道，42为水下中心汇管注入调节阀，43为井口液相管道注入调节阀，44为井口气相管道注入调节阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，需要说明的是，本防治系统主要基于可燃冰采集的典型流程，该典型流程的可燃冰采集系统包括气相采集管道1、液相采集管道2、液相增压泵3、液相泵后管道4、气相管道中心汇管5、气相立管6、液相管道中心汇管7以及液相立管8，其基本原理是依托降压法开采，对产出的气相介质(天然气、游离水)和液相介质(水、游离天然气)进行单井分输，并在水下中心位置(多井开采)通过中心汇管汇集，利用统一的气相立管和液相立管输送至水面平台进行进一步处理。
本发明以可燃冰采集的典型流程为基本依托，所述液相采集管道2与液相管道水合物控制系统相连，用于在正常运行情况下，对井口液相采出介质的游离气进行分离，从组分上控制液相管道中游离气的含量，大幅提高下游液相管道系统介质的流动稳定性，降低下游液相管道系统中液相夹带二次生成天然气水合物浆体的概率。
其中，所述液相管道水合物控制系统包括气液分离器11、旁路截断阀12、分离器气相调节阀13以及液相汇管排气调节阀14，所述液相采集管道2与气液分离器11相连，所述气液分离器11的液相出口与液相管道中心汇管7相连，所述气液分离器11的气相出口通过设置有分离器气相调节阀13的管道与气相采集管道1相连，并接至气相管道中心汇管5，分离器气相调节阀用于克服液相管道与气相管道的运行压力差值，将立式气液分离器分离的游离天然气输送至气相管道；所述气液分离器11设置有旁路，在所述旁路上设置有旁路截断阀12，设置的旁路截断阀用于对立式气液分离器提供旁路备用，在检修、故障工况下，仍保持正常生产，所述旁路的进口端与气液分离器11的上游管道相连，其出口端与气液分离器11的下游管道相连；所述液相汇管排气调节阀14连通液相管道中心汇管7和气相管道中心汇管5，用于将液相管道中心汇管7内积聚的气体排入气相管道系统中。由此，液相管道水合物控制系统从组分控制的角度大幅降低了液相管道在正常生产过程中的天然气水合物二次生成与堵塞风险。
具体地，所示系统中，立式气液分离器11连接液相采集管道2，用于对液相采集管道2输送的液相介质(含有游离气)进行缓冲与分离，分离出游离气和水，优选立式分离器，气相中含液粒径小于200μm；旁路截断阀12及所在管线连通液相采集管道2和液相泵后管道4，用于提供立式气液分离器11的旁路，在立式气液分离器11检修时不影响生产；分离器气相调节阀13连接立式气液分离器11的气相出口与气相采集管道1，优选保持压差1MPa左右，用于将立式气液分离器11分离的游离气注入气相采集管道1，进一步地，当压差较大时，可协同井口气相管道注入调节阀44注入小剂量的水合物抑制剂；液相汇管排气调节阀14设置于液相中心汇管处，用于将中心汇管处可能由于汇管结构导致积聚的“死气”周期性地排入气相管道系统，避免液相中心汇管“死气”出现天然气水合物二次冻堵，进一步地，可协同水下中心汇管注入调节阀42注入小剂量的水合物抑制剂，液相汇管排气调节阀14开启频率优选为2小时/次。
其中，在所述气相采集管道1和液相采集管道2上分别设置有停输截断阀组，所述停输截断阀组包括设置在气相采集管道1上的气相采集管道井口截断阀21和气相采集管道末端截断阀24，以及设置在液相采集管道2上的液相采集管道井口截断阀22、液相采集管道分离后截断阀23和液相采集管道末端截断阀25，在所述气相立管6上设置有气相立管起端截断阀26，在所述液相立管8上设置有液相立管起端截断阀27。
在所述气相采集管道1和液相采集管道2之间设置有压力控制系统，所述压力控制系统包括起端液相采集管道泄压截断阀28、起端液相采集管道泄压调节阀29、末端液相采集管道泄压截断阀31以及末端液相采集管道泄压调节阀32，设置有起端液相采集管道泄压截断阀28和起端液相采集管道泄压调节阀29的管道用于沟通气液分离器11液相出口的上游段与气相采集管道1；设置有末端液相采集管道泄压截断阀31和末端液相采集管道泄压调节阀32的管道用于沟通气液分离器11液相出口的下游段与气相采集管道1，在停输状态下，所述气相采集管道1用作液相系统泄压介质接收管道。
通过停输截断阀组与压力控制系统的配合，用于在单井(含单井采集系统)或多井(含多井采集系统)计划性停输时提供分段截断功能，以支持液相管道系统分区泄放，克服静水压力对采集系统的压力影响，大幅降低起伏较低(相对水平)的液相采集管道系统压力，并对高程较高的采集管道末端可能在停输后积聚的游离气进行泄放，保障停输后液相采集管道的水合物二次生成防治安全。
具体地，所示系统中，气相采集管道井口截断阀21、液相采集管道井口截断阀22、液相采集管道分离后截断阀23、气相采集管道末端截断阀24、液相采集管道末端截断阀25、气相立管起端截断阀26以及液相立管起端截断阀27均为电动截断球阀，正常运行时保持开启；起端液相采集管道泄压截断阀28、起端液相采集管道泄压调节阀29、末端液相采集管道泄压截断阀31以及末端液相采集管道泄压调节阀32均为电动控制，正常运行时保持关闭。气相采集管道井口截断阀21和气相采集管道末端截断阀24将气相采集管道1在停输状态下隔离为井口段和海底管道段，由于气相管道压力、温度都高于水合物二次生成条件，可作为停输状态下的液相系统泄压介质接收体系；液相采集管道井口截断阀22、液相采集管道分离后截断阀23以及液相采集管道末端截断阀25将液相采集管道2和液相泵后管道4在停输状态下隔离为井口段、分离段和海底管道段，由于液相管道压力、温度都可能高于水合物二次生成条件，因此需要进行压力泄放(通过泄放介质实现)，先开启起端液相采集管道泄压截断阀28和起端液相采集管道泄压调节阀29，将海拔较低的起端液相采集管道段进行压力泄放(泄放介质为水)，压力降低至5MPa为宜；同时，再开启末端液相采集管道泄压截断阀31和末端液相采集管道泄压调节阀32，将海拔较高的起端液相采集管道段进行可能存在的游离气泄放至气相管道，压力降低至3MPa为宜。
其中，所述防治系统还包括水下水合物抑制剂注入系统，所述水下水合物抑制剂注入系统包括抑制剂注入主管道41、水下中心汇管注入调节阀42、井口液相管道注入调节阀43以及井口气相管道注入调节阀44，也包括水下中心处送往其他单井的分支管道、送往单井井下接口的注入管道。本系统中的水下水合物抑制剂注入系统用于对水下生产系统、井下生产系统提供必要的水合物抑制剂注入通道，对水下生产系统而言，依托前述的液相管道水合物控制系统，仅提供间歇性的小计量抑制剂注入，大幅降低了水合物抑制剂耗量。
具体地，所示系统中，所述抑制剂注入主管道41连接水上处理平台的水合物抑制剂注入单元和水下系统，提供水合物抑制剂注入的通道，分别输送至井口、各下载点，所述抑制剂注入主管道41通过水下中心汇管注入调节阀42与液相管道中心汇管7相连，其中，水下中心汇管注入调节阀42为电动调节阀，配合液相汇管排气调节阀14协同开启；所述抑制剂注入主管道41通过井口液相管道注入调节阀43与气液分离器11的液相出口相连，所述抑制剂注入主管道41通过井口气相管道注入调节阀44与气液分离器11的气相出口相连，其中，井口液相管道注入调节阀43和井口气相管道注入调节阀44均为电动调节阀，在需要注入水合物抑制剂的情况下，分别配合分离器气相调节阀13和旁路截断阀12运行开启。
本发明的工作原理为：
(1)海域可燃冰试采采用降压法开采后，一般将压力降低至3～4MPa，分解为天然气(甲烷)和水，通过两条流道输送至井口，并通过海底气相管道和液相管道输送至中心区域，多口井介质汇合后，利用立管输送至水上平台。由于井下分解后仅采用小型分离设施进行气-水初分离，因此采出介质中，气相管道内含有一部分游离水，液相管道内含有一部分游离气。在水下系统中，天然气利用井下压力能可以举升至平台，最高操作压力约为3MPa左右，海洋环境温度在3℃～8℃附近，基本避开了水合物形成区间，因此气相管道(含有小部分游离水)的水合物二次生成风险较低；但对于液相管道，由于其需要在井下(或水下)增压至13～14MPa左右提供举升压力能，因此其运行压力远高于水合物二次生成条件。为此，液相管道达到了水合物二次生成条件，其水合物形成规模取决于游离气的含量。
(2)为了尽量降低液相管道水合物二次生成风险，在井口对液相管道进行气液分离，分离后的游离气利用压力差进入气相管道，分离后的液相(采出水)进入液相管道，由此大幅降低了液相管道中的含气量，从组分控制上减缓了水合物二次生成。
(3)由于水下生产部分区域具有汇合功能，其中部分海拔相对较高的区域极有可能形成流动性相对较差的“死气”区域，为此，需要定期地进行介质驱替。为此，设置了中心汇管的液相汇管排气功能，用于周期性地排放液相管道中尚存的、在“死气区”聚集的天然气，将其导入气相管道中，避免液相系统发生水合物二次生成引起的冻堵。
(4)由于海底管道的高程由井口、中心汇集系统和水面逐步增加，水下生产系统具有的较高压力均来自静水压力的贡献。在管道停输后，液相中夹带的气相将由于密度原因向海拔较高的位置移动和聚集，这也将造成一定的水合物二次生成与堵塞风险。为此，对单井管道设置了停输截断与压力控制系统，在停输后利用截断阀对压力传递进行隔断，并对停输的液相管道进行适当泄压，避免游离气聚集引起的局部水合物冻堵。由于存在天然的压差，液相泄放介质直接进入气相停输管道，不会引起附加的水合物二次生成风险。
(5)为了统筹井下生产、水下生产，设置了由海面生产系统统一输往水下的水合物抑制剂注入系统，并向井口、部分点位提供水合物抑制剂供应功能，用于在连续生产、周期性生产期间进行加注。由于本水下生产系统进行了充分的天然气水合物二次生成识别与评估，通过设置分离、泄压等手段进行了水合物二次生成的本质控制，因此对连续注入水合物抑制剂需求极小。
本发明还公开了一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，具体包括如下方法：
海域可燃冰采用井下降压开采的模式生产，采出的气相介质(天然气)通过气相采集管道输送至水下中心区域，与其他单井气相采集管道汇合后，通过气相立管输送至水面，输送能量依托开采时的井下压力能；采出的液相介质(分解水)通过液相采集管道、液相增压泵及液相泵后管道输送至水下中心区域，与其他单井液相采集管道汇合后，通过液相立管输送至水面，输送能量依托开采时的井下压力能、输送泵压力能等。
其中，气相管道运行最高压力约为3MPa，输送温度按照环境温度5℃左右考虑，气相管道基本处于水合物生成的安全区域(即对应压力下的输送温度高于天然气水合物生成温度)；液相管道由于需要提供较高的举升压力(约为14MPa左右)，因此其输送压力远高于对应环境温度下的天然气水合物形成压力。因此，液相采集管道将液相(分解水，含有部分游离气)接入气液分离器，将分离的游离气通过分离器气相调节阀注入气相管道，分离后的液相基本不含有游离气，大幅降低了后续输送时水合物二次生成风险。需要说明的是，液相管道输送压力可通过井下增压泵、液相增压泵3协同提供。优选井下增压泵提供液相进入气液分离器时压力高于气相采集管道内压力1Mpa，降低分离器气相调节阀前后的压差。
当正常输送时，保持抑制剂注入主管道开启，周期性地开启水下中心汇管注入调节阀，用于向中心汇管小剂量注入水合物抑制剂，且同步周期性地开启液相汇管排气调节阀，用于将液相管道中心汇管内积聚的气体排入气相管道系统中，即将液相汇管内可能存在的“死气”向气相管道排放，避免该部分“死气”在高压、低温下发生水合物冻堵，优选周期为2小时/次。
当气液分离器需要检修时，开启旁路截断阀，液相采出介质短期内不进行气液分离；同步地，开启井口液相管道注入调节阀，用于向液相管道持续注入水合物抑制剂，该部分水合物抑制剂注入量应与井下分解时已经注入的水合物抑制剂注入量协同作用，保障液相管道中游离气在输送中不发生冻堵；同时，仍然周期性地开启液相汇管排气调节阀，进行“死气”区域水合物二次生成防治。
当单井系统计划性停产后，关闭气相采集管道井口截断阀、液相采集管道井口截断阀、液相采集管道分离后截断阀、气相采集管道末端截断阀和液相采集管道末端截断阀，将单井采集系统分割为井口区域和采集管道区域。此时，气相管道(气相采集管道末端截断阀上游部分)最高压力约为3MPa，液相管道(液相采集管道末端截断阀上游部分)最高压力约为14MPa。
实施分段区域压力降低，(1)液相管道中可能存在的游离气会在停输后向高处聚集，因此采取降压措施。开启起端液相采集管道泄压截断阀和起端液相采集管道泄压调节阀，向气相管道排入高压液相管道介质，降低液相泵后管道的压力，随后，开启末端液相采集管道泄压截断阀和末端液相采集管道泄压调节阀，向气相管道排入高压液相管道中的可能聚集的游离气(由于水下生产系统的管道海拔是单井至中心区域逐步增加，水下中心区域是可能聚集游离气的区域)，逐步降低液相泵后管道的压力至3MPa左右；(2)保持分离器气相调节阀开启，逐步降低气液分离器的压力至3MPa左右。
对于其他工况，水下水合物抑制剂注入系统连通水面生产系统至水下系统，水下水合物抑制剂注入系统计划性地向液相管道中心汇管、气液分离器的液相出口以及气液分离器的气相出口注入水合物抑制剂，进一步保障水下生产系统的二次水合物生产风险可控。
本发明并不局限于前述的具体实施方式，本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (9)
1.一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，包括用于对产出的气相介质进行输送的气相采集管道(1)以及用于对产出的液相介质进行输送的液相采集管道(2)，其特征在于：所述液相采集管道(2)与液相管道水合物控制系统相连，用于对井口液相采出介质的游离气进行分离；
所述液相管道水合物控制系统包括气液分离器(11)、旁路截断阀(12)以及分离器气相调节阀(13)，所述液相采集管道(2)与气液分离器(11)相连，所述气液分离器(11)的液相出口与液相管道中心汇管(7)相连，所述气液分离器(11)的气相出口通过设置有分离器气相调节阀(13)的管道与气相采集管道(1)相连，并接至气相管道中心汇管(5)，所述气液分离器(11)设置有旁路，在所述旁路上设置有旁路截断阀(12)，所述旁路的进口端与气液分离器(11)的上游管道相连，其出口端与气液分离器(11)的下游管道相连。
2.根据权利要求1所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，其特征在于：所述液相管道水合物控制系统还包括液相汇管排气调节阀(14)，所述液相汇管排气调节阀(14)连通液相管道中心汇管(7)和气相管道中心汇管(5)，用于将液相管道中心汇管(7)内积聚的气体排入气相管道系统中。
3.根据权利要求1所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，其特征在于：在所述气相采集管道(1)和液相采集管道(2)上分别设置有停输截断阀组，所述停输截断阀组包括设置在气相采集管道(1)上的气相采集管道井口截断阀(21)和气相采集管道末端截断阀(24)，以及设置在液相采集管道(2)上的液相采集管道井口截断阀(22)、液相采集管道分离后截断阀(23)和液相采集管道末端截断阀(25)。
4.根据权利要求3所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，其特征在于：在所述气相采集管道(1)和液相采集管道(2)之间设置有压力控制系统，所述压力控制系统包括起端液相采集管道泄压截断阀(28)、起端液相采集管道泄压调节阀(29)、末端液相采集管道泄压截断阀(31)以及末端液相采集管道泄压调节阀(32)；
设置有起端液相采集管道泄压截断阀(28)和起端液相采集管道泄压调节阀(29)的管道用于沟通气液分离器(11)液相出口的上游段与气相采集管道(1)；设置有末端液相采集管道泄压截断阀(31)和末端液相采集管道泄压调节阀(32)的管道用于沟通气液分离器(11)液相出口的下游段与气相采集管道(1)，在停输状态下，所述气相采集管道(1)用作液相系统泄压介质接收管道。
5.根据权利要求1所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治系统，其特征在于：所述防治系统还包括水下水合物抑制剂注入系统，所述水下水合物抑制剂注入系统包括抑制剂注入主管道(41)、水下中心汇管注入调节阀(42)、井口液相管道注入调节阀(43)以及井口气相管道注入调节阀(44)；
所述抑制剂注入主管道(41)连接水上处理平台的水合物抑制剂注入单元和水下系统，所述抑制剂注入主管道(41)通过水下中心汇管注入调节阀(42)与液相管道中心汇管(7)相连，所述抑制剂注入主管道(41)通过井口液相管道注入调节阀(43)与气液分离器(11)的液相出口相连，所述抑制剂注入主管道(41)通过井口气相管道注入调节阀(44)与气液分离器(11)的气相出口相连。
6.一种可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，其特征在于：具体包括如下方法：
可燃冰采用井下降压开采的模式生产，采出的气相介质通过气相采集管道输送至水下中心区域，与其他单井气相采集管道汇合后，通过气相立管输送至水面；采出的液相介质通过液相采集管道、液相增压泵及液相泵后管道输送至水下中心区域，与其他单井液相采集管道汇合后，通过液相立管输送至水面；其中，液相采集管道将液相接入气液分离器，将分离的游离气通过分离器气相调节阀注入气相管道；
当正常输送时，保持抑制剂注入主管道开启，周期性地开启水下中心汇管注入调节阀，用于向中心汇管小剂量注入水合物抑制剂，且同步周期性地开启液相汇管排气调节阀，用于将液相管道中心汇管内积聚的气体排入气相管道系统中；
当气液分离器需要检修时，开启旁路截断阀，液相采出介质短期内不进行气液分离；同步地，开启井口液相管道注入调节阀，用于向液相管道持续注入水合物抑制剂，该部分水合物抑制剂注入量应与井下分解时已经注入的水合物抑制剂注入量协同作用，保障液相管道中游离气在输送中不发生冻堵；同时，仍然周期性地开启液相汇管排气调节阀。
7.根据权利要求6所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，其特征在于：井下增压泵提供液相进入气液分离器时压力高于气相采集管道内压力1MPa。
8.根据权利要求6所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，其特征在于：当单井系统计划性停产后，关闭气相采集管道井口截断阀、液相采集管道井口截断阀、液相采集管道分离后截断阀、气相采集管道末端截断阀和液相采集管道末端截断阀，将单井采集系统分割为井口区域和采集管道区域；
实施分段区域压力降低，开启起端液相采集管道泄压截断阀和起端液相采集管道泄压调节阀，向气相管道排入高压液相管道介质，降低液相泵后管道的压力，随后，开启末端液相采集管道泄压截断阀和末端液相采集管道泄压调节阀，向气相管道排入高压液相管道中的可能聚集的游离气，逐步降低液相泵后管道的压力；保持分离器气相调节阀开启，逐步降低气液分离器的压力。
9.根据权利要求6所述的可燃冰采集管路水合物二次生成防治方法，其特征在于：水下水合物抑制剂注入系统连通水面生产系统至水下系统，水下水合物抑制剂注入系统计划性地向液相管道中心汇管、气液分离器的液相出口以及气液分离器的气相出口注入水合物抑制剂。
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