JP2024088564A - Natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、深海石油ガス資源採掘装置分野に関し、具体的には天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システム及び方法に関する。 The present invention relates to the field of deep-sea oil and gas resource extraction equipment, and more specifically to a natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint extraction system and method.
天然ガスハイドレートは、可燃氷とも称され、分布が広く、地質貯蔵量が大きく、エネルギー密度が高く、環境汚染が小さいという特徴を有し、開発潜在力が巨大な新エネルギーである。現在提案されていた天然ガスハイドレート採掘方法は、降圧法、熱励起法、置き換え法、固体流動採掘法などの方法があり、そのうち、固体流動採掘方法は、中国が初めて創造した海底非成岩天然ガスハイドレート採掘方法であり、この方法は、海底採掘、密閉流動リフトシステムにより深水浅層の制御不可能な天然ガスハイドレート採掘プロセスを制御可能な採掘プロセスにすることによって、生産安全を確保し、環境汚染を低減し、クリーンで効率よい開発を実現する。しかし、現在、天然ガスハイドレート採掘は、まだ検討階段にあり、商業化採掘に達成するまで時間がかかる。 Natural gas hydrate, also known as combustible ice, is a new energy with great development potential, featuring wide distribution, large geological reserves, high energy density, and little environmental pollution. Currently proposed methods for extracting natural gas hydrate include the step-down method, thermal excitation method, replacement method, and solid fluidization mining method. Among them, the solid fluidization mining method is the first method of extracting non-conformal seafloor natural gas hydrate created in China. This method uses seafloor mining and a closed fluidization lift system to turn the uncontrollable deep-water shallow layer natural gas hydrate extraction process into a controllable mining process, thereby ensuring production safety, reducing environmental pollution, and realizing clean and efficient development. However, natural gas hydrate extraction is still in the exploration stage at present, and it will take some time to achieve commercialization.
浅層ガス貯蔵は、埋め深さが１５００ｍより小さいガス貯蔵を指し、主に生物ガス、石炭層ガス、油型ガス、水溶性ガスなどを含む。浅層ガス貯蔵の貯蔵層は、通常レンズ状砂体で、平面上連通性が悪く、非均質性が著しく、断片状の分布であり、縦方向の変化が大きく、ガス貯蔵の温度が小さく、通常、単層厚さが１０ｍより大きくない。 Shallow gas storage refers to gas storage with a burial depth of less than 1,500 m, and mainly includes biogas, coal seam gas, oil-type gas, water-soluble gas, etc. The reservoir layer of shallow gas storage is usually a lenticular sand body with poor planar connectivity, significant non-homogeneity, fragmented distribution, large vertical change, small gas storage temperature, and a single layer thickness usually not greater than 10 m.
現在、天然ガスハイドレート採掘は、まだ検討階段にあり、世界でも天然ガスハイドレートの試採掘作業を行っている国が五カ国しかなく、商業化採掘に達成するまで時間がかかり、浅層ガス貯蔵については、地層貯蔵層における地層水排出がガス井の排水の原因になり、天然ガスの採掘効率に影響し、具体的には、以下の通りである。 Currently, natural gas hydrate extraction is still in the experimental stage, and only five countries in the world are conducting exploratory drilling for natural gas hydrate. It will take time to achieve commercial production. Regarding shallow gas storage, the discharge of formation water in the geological storage layer causes the gas well to drain, which affects the efficiency of natural gas extraction. Specifically, the following are some of the issues:
（１）天然ガスハイドレートの試採掘結果によれば、天然ガスハイドレートの単一井戸採掘のコストが高く、ガス井の生産量が低く、ガス生産の周期が短く、規模化、商業化の採掘に達成していなく、商業化採掘まで時間がかかる。 (1) The results of test drilling of natural gas hydrate show that the cost of extracting natural gas hydrate from a single well is high, the production volume of gas wells is low, the gas production cycle is short, and large-scale, commercialized extraction has not been achieved, and it will take a long time before commercialization can be achieved.
（２）天然ガスハイドレートの採掘効率が低く、天然ガスハイドレートの固体流動法によるハイドレート採掘プロセスにおいて、リフトポンプだけで砕かれた後のハイドレートと掘削流体との混合物をリフトアップし、リフトアップの効率が比較的に低い。 (2) The mining efficiency of natural gas hydrate is low. In the hydrate mining process using the solid fluidization method for natural gas hydrate, the mixture of crushed hydrate and drilling fluid is lifted up only by the lift pump, and the lifting efficiency is relatively low.
（３）浅層ガス貯蔵採掘のプロセスでは、ガス貯蔵のブロックが小さいため、単一井戸の制御可能な貯蔵量が少なく、ガス井の生産量が低く、自体のエネルギーで坑井溜り液体を運び出しにくく、ガス井において、水が排出したら、ガス井の砂排出を激化させ、ガス井の生産量を低減し、有効作業周期を減少する。 (3) In the process of shallow gas storage extraction, the gas storage block is small, so the controllable storage volume of a single well is small, the production volume of the gas well is low, and it is difficult to transport the wellhead liquid by its own energy. When water is discharged from the gas well, it will intensify the discharge of sand from the gas well, reduce the production volume of the gas well, and shorten the effective working cycle.
そのため、天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システム及び方法が求められて、単一の坑井を構築できるとともに、天然ガスハイドレート、浅層ガス及び深層ガスを効率よく採掘でき、天然ガスハイドレートの単一坑井採掘生産量を向上させ、更に天然ガスハイドレート商業化採掘要求を満足し、浅層ガス井の溜り液体の排出の問題を解決し、浅層ガス井の水排出によるガス井の生産量低減、ガス井の砂排出の問題を防止する。 Therefore, a natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system and method are required, which can construct a single well and efficiently mine natural gas hydrate, shallow gas and deep gas, improve the single well mining production of natural gas hydrate, and further meet the requirements for commercialization of natural gas hydrate mining, solve the problem of discharge of accumulated liquid from shallow gas wells, and prevent the reduction in gas well production caused by water discharge from shallow gas wells and the problem of sand discharge from gas wells.
本発明の目的は、天然ガスハイドレートの単一坑井の生産量が低く、浅層ガス貯蔵採掘プロセスにおいて浅層ガス井の水排出によるガス井の砂排出により、ガス井の生産量に影響するという問題に対して、適切な天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システム及び方法を提案して、天然ガスハイドレート採掘の単一坑井の生産量が低く、浅層ガス井に溜り液体の排出があるという問題を解決することである。天然ガスハイドレートを採掘しつつ、浅層ガス、深層ガスを採掘することによって、単一坑井のガス生産量を向上させ、浅層ガス、深層ガスにより砕かれた後の天然ガスハイドレートをリフトアップし、採掘の効率を向上させ、採掘具によって浅層ガス井の溜り液体排出の問題を対処して、ガス井の効果的な生産を確保し、ガス井の生産周期を延長する。 The objective of the present invention is to solve the problems of low production of single wells of natural gas hydrate and sand discharge of gas wells due to water discharge of shallow gas wells in the process of shallow gas storage mining, which affects the production of gas wells, by proposing a suitable natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system and method, and to solve the problems of low production of single wells of natural gas hydrate mining and discharge of accumulated liquid in shallow gas wells. By mining shallow gas and deep gas while mining natural gas hydrate, the gas production of a single well is improved, the natural gas hydrate after being fractured by shallow gas and deep gas is lifted up, the efficiency of mining is improved, and the problem of discharge of accumulated liquid in shallow gas wells is addressed by the mining tool, ensuring effective production of gas wells and extending the production cycle of gas wells.
本発明の目的は、以下の技術案によって実現される。天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システムであって、
海面掘削船と、海面掘削船上に設けられる制御装置と、高圧ポンプ群と、貯留タンクと、連続油パイプ収納装置と、井やぐらと、ガス注入装置とを含む海面支持システムと、
二層連続油パイプと、スタンドパイプと、井戸口噴出防止器と、線通過封止器とを含む管路搬送システムであって、前記スタンドパイプは、一端が海面掘削船に接続し、他端が井戸口噴出防止器に接続し、前記井戸口噴出防止器は、海底井戸口に取り付けられ、前記二層連続油パイプは、スタンドパイプ内に取り付けられ、前記二層連続油パイプは、一端が連続油パイプ収納装置上に取り付けられ、内層通路が貯留タンクに接続し、外層通路が高圧ポンプ群に接続し、前記二層連続油パイプの他端が海底採掘ツールパイプストリングシステムに接続し、前記線通過封止器は、井戸口噴出防止器下のスリーブ上にアンカーされる管路搬送システムと、
封止器とスマートスライディングスリーブを含む階層制御システムであって、前記封止器は、深層ガス層上方の主坑井内にアンカーされ、前記スマートスライディングスリーブ（３７）は、封止器下部に取り付けられる階層制御システムと、
天然ガス調節バルブと、二壁ロッドと、ブリッジ式通路Iと、検出パプジョイントIと、ブリッジ式通路IIと、ターボモータと、二層ロッドと、ブリッジ式通路IIIと、ガスリフトバルブと、リフトポンプと、圧力制御スライディングスリーブと、ノズルと、外層ロッドと、検出パプジョイントIIと、動力掘削具と、ドリルとを含む海底採掘ツールパイプストリングシステムであって、上記の装置が順次に接続されることが好ましい海底採掘ツールパイプストリングシステムとを含む。
The object of the present invention is realized by the following technical solution: A natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system, comprising:
a surface drilling vessel; a surface support system including a control device provided on the surface drilling vessel, a high-pressure pump group, a storage tank, a continuous oil pipe storage device, a well derrick, and a gas injection device;
A pipeline transportation system including a double-layer continuous oil pipe, a standpipe, a wellhead blowout preventer, and a line-passing seal, wherein one end of the standpipe is connected to an offshore drilling vessel, and the other end is connected to the wellhead blowout preventer, and the wellhead blowout preventer is attached to a subsea wellhead, the double-layer continuous oil pipe is installed in the standpipe, and one end of the double-layer continuous oil pipe is installed on a continuous oil pipe storage device, the inner layer passage is connected to a storage tank, and the outer layer passage is connected to a high-pressure pump group, and the other end of the double-layer continuous oil pipe is connected to a subsea mining tool pipe string system, and the line-passing seal is anchored on a sleeve under the wellhead blowout preventer;
A hierarchical control system including a plug and a smart sliding sleeve, the plug being anchored in a main wellbore above a deep gas reservoir, and the smart sliding sleeve (37) being attached to a lower portion of the plug;
The subsea mining tool pipe string system includes a natural gas regulating valve, a two-wall rod, a bridge type passage I, a detection pipe joint I, a bridge type passage II, a turbo motor, a two-layer rod, a bridge type passage III, a gas lift valve, a lift pump, a pressure control sliding sleeve, a nozzle, an outer layer rod, a detection pipe joint II, a power drilling tool, and a drill, and the above devices are preferably connected in series.
さらに、前記天然ガス調節バルブの内層は、二層連続油パイプ内層通路に連通し、前記天然ガス調節バルブの外層通路は、二層連続油パイプ外層通路に連通し、
前記二壁ロッドの内層通路は、天然ガス調節バルブの内層通路に連通し、前記二壁ロッドの外層通路は、天然ガス調節バルブ外層通路に連通し、
前記ブリッジ式通路Iの内層通路は、それぞれ二壁ロッド外層通路及び検出パプジョイントI内層通路に連通し、前記ブリッジ式通路Iの外層通路は、それぞれ二壁ロッド内層通路及び検出パプジョイントI外層通路に連通し、
前記ブリッジ式通路IIの内層通路は、それぞれ検出パプジョイントI内層通路及びターボモータ外層通路に連通し、前記ブリッジ式通路IIの外層通路は、それぞれ検出パプジョイントI外層通路及びターボモータ内層通路に連通し、
前記二層ロッドの内層通路は、それぞれターボモータ内層通路及びブリッジ式通路III外層通路に連通し、前記二層ロッドの外層通路は、それぞれターボモータ外層通路及びブリッジ式通路III内層通路に連通し、
Ｎ個の前記ガスリフトバルブは順に接続し、Ｎ≧３、最上位にあるガスリフトバルブの内層通路は、ブリッジ式通路III外層通路に接続し、最上位にあるガスリフトバルブの外層通路は、ブリッジ式通路III内層通路に連通し、最下位にあるガスリフトバルブの内層通路は、リフトポンプ内層通路に接続し、最下位にあるガスリフトバルブの外層通路は、リフトポンプ外層通路に接続し、
前記外層ロッドは、リフトポンプ外層通路外壁に接続し、前記圧力制御スライディングスリーブは、外層ロッド内に取り付けられ且つリフトポンプ内層通路外壁に接続し、
前記ノズルは、圧力制御スライディングスリーブと外層ロッドとの間の環状空間に径方向に取り付けられ、圧力制御スライディングスリーブ内層通路と地層とを連通させることができ、
前記検出パプジョイントIIの内層通路は、それぞれ圧力制御スライディングスリーブ内層通路及び動力掘削具内部通路に連通し、前記ドリル上且つその軸方向に噴射通路が設けられ、前記ドリル内部通路は、動力掘削具内部通路に連通する。
Furthermore, the inner layer of the natural gas regulating valve communicates with the inner layer passage of the two-layer continuous oil pipe, and the outer layer passage of the natural gas regulating valve communicates with the outer layer passage of the two-layer continuous oil pipe;
The inner passage of the two-wall rod communicates with the inner passage of the natural gas regulating valve, and the outer passage of the two-wall rod communicates with the outer passage of the natural gas regulating valve;
The inner layer passage of the bridge-type passage I is connected to the outer layer passage of the two-wall rod and the inner layer passage of the detection pipe joint I, and the outer layer passage of the bridge-type passage I is connected to the inner layer passage of the two-wall rod and the outer layer passage of the detection pipe joint I,
The inner layer passage of the bridge type passage II is connected to the inner layer passage of the detection pipe joint I and the outer layer passage of the turbo motor, and the outer layer passage of the bridge type passage II is connected to the outer layer passage of the detection pipe joint I and the inner layer passage of the turbo motor,
The inner layer passage of the two-layer rod is respectively connected to the turbo motor inner layer passage and the bridge type passage III outer layer passage, and the outer layer passage of the two-layer rod is respectively connected to the turbo motor outer layer passage and the bridge type passage III inner layer passage;
The N gas lift valves are connected in sequence, N≧3, the inner passage of the top gas lift valve is connected to the outer passage of the bridge-type passage III, the outer passage of the top gas lift valve is connected to the inner passage of the bridge-type passage III, the inner passage of the bottom gas lift valve is connected to the inner passage of the lift pump, and the outer passage of the bottom gas lift valve is connected to the outer passage of the lift pump;
the outer layer rod connects to a lift pump outer layer passage outer wall, and the pressure control sliding sleeve is mounted within the outer layer rod and connects to a lift pump inner layer passage outer wall;
The nozzle is radially mounted in the annular space between the pressure control sliding sleeve and the outer layer rod, and can communicate the pressure control sliding sleeve inner layer passage with the formation;
The inner passage of the detection pipe joint II is respectively connected to the inner passage of the pressure control sliding sleeve and the internal passage of the power drilling tool, and an injection passage is provided on the drill and in the axial direction thereof, and the internal passage of the drill is connected to the internal passage of the power drilling tool.
さらに、前記海面支持システムにおけるガス注入装置は、前記スタンドパイプと二層連続油パイプとの間の環状空間に連通する。 Furthermore, the gas injection device in the sea surface support system communicates with the annular space between the standpipe and the two-layer continuous oil pipe.
さらに、前記天然ガス調節バルブは、ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間の開度を調節することができる。 Furthermore, the natural gas regulating valve can adjust the opening of the annular space between the tool pipe string and the sleeve.
さらに、前記圧力制御スライディングスリーブは、最初期位置にある時、圧力制御スライディングスリーブとノズルとの間の連通通路を密閉する。 Furthermore, when the pressure control sliding sleeve is in the initial position, it seals the communication passage between the pressure control sliding sleeve and the nozzle.
さらに、前記スマートスライディングスリーブをオープンする時、スライディングスリーブの内部は坑井に連通し、前記スマートスライディングスリーブをクローズする時、スライディングスリーブ内部は坑井に連通しなく、深層ガスの採掘の時、前記スマートスライディングスリーブをオープンし、その以外の時、前記スマートスライディングスリーブをクローズする。 Furthermore, when the smart sliding sleeve is opened, the inside of the sliding sleeve is connected to the borehole, and when the smart sliding sleeve is closed, the inside of the sliding sleeve is not connected to the borehole. The smart sliding sleeve is opened when deep-sea gas is being extracted, and is closed at other times.
さらに、採掘の初期階段では、掘削流体は順次に二層連続油パイプ外層通路、天然ガス調節バルブ外層通路、二壁ロッド外層通路、ブリッジ式通路I内層通路、検出パプジョイントI内層通路、ブリッジ式通路II外層通路、ターボモータ外層通路、二層ロッド外層通路、ブリッジ式通路III内層通路、ガスリフトバルブ内層通路、リフトポンプ内層通路、圧力制御スライディングスリーブ内層通路、検出パプジョイントII内層通路、動力掘削具内部通路、ドリル内部通路を通過する。 Furthermore, in the initial stage of mining, the drilling fluid sequentially passes through the double-layer continuous oil pipe outer layer passage, the natural gas regulating valve outer layer passage, the double-wall rod outer layer passage, the bridge-type passage I inner layer passage, the detection pipe joint I inner layer passage, the bridge-type passage II outer layer passage, the turbo motor outer layer passage, the double-layer rod outer layer passage, the bridge-type passage III inner layer passage, the gas lift valve inner layer passage, the lift pump inner layer passage, the pressure control sliding sleeve inner layer passage, the detection pipe joint II inner layer passage, the power drilling tool inner layer passage, and the drill inner layer passage.
本発明は、さらに天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システムの使用方法を提供し、ステップについては、以下の通りであり、
Ｉ、浅層ガス採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプと海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ浅層ガス層天然ガス井まで入れ、
Ｓ２、バルブのクローズ
海底採掘ツールパイプストリングを下へ浅層ガス層まで入れると、天然ガス調節バルブを調節しバルブをクローズし、海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止し、天然ガス井に浸透していた浅層ガスが上へ移動することを阻止し、
Ｓ３、浅層ガス採掘
天然ガス調節バルブが海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止した後に、天然ガス井に浸透していた浅層ガスは、ガスリフトバルブの作用で、浅層ガスはガスリフトバルブに沿って海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、ガスリフトバルブ外層通路、ブリッジ式通路III内層通路、二層ロッド内層通路、ターボモータ内層通路、ブリッジ式通路II外層通路、検出パプジョイントI外層通路、ブリッジ式通路I内層通路、二壁ロッド内層通路、天然ガス調節バルブ内層通路、二層連続油パイプ内層通路を経由して海面掘削船上の貯留タンクに入り、
II、深層ガス採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプと海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ封止器上方の天然ガス主坑井まで入れ、
Ｓ２、バルブのクローズ
海底採掘ツールパイプストリングを下へ封止器上方の天然ガス主坑井まで入れると、天然ガス調節バルブを調節しバルブをクローズし、海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止し、天然ガス井に浸透していた深層ガスが上へ移動することを阻止し、
Ｓ３、スマートスライディングスリーブのオープン
スマートスライディングスリーブ内部部品の動きを制御し、スライディングスリーブ内部と天然ガス坑井を連通させ、深層ガスは、自体圧力でスマートスライディングスリーブ内部に入り、更にスマートスライディングスリーブ内部を通過し封止器を介して海底採掘ツールパイプストリングまで運動し、
Ｓ４、深層ガス採掘
天然ガス調節バルブが海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止した後に、海底採掘ツールパイプストリングを運動していた深層ガスは、ガスリフトバルブの作用で、深層ガスはガスリフトバルブに沿って海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、ガスリフトバルブ外層通路、ブリッジ式通路III内層通路、二層ロッド内層通路、ターボモータ内層通路、ブリッジ式通路II外層通路、検出パプジョイントI外層通路、ブリッジ式通路I内層通路、二壁ロッド内層通路、天然ガス調節バルブ内層通路、二層連続油パイプ内層通路を経由して海面掘削船上の貯留タンクに入り、
Ｓ５、スマートスライディングスリーブのクローズ
深層ガス採掘が完了した後に、スマートスライディングスリーブ内部部品の動きを制御して、スライディングスリーブ内部と坑井との接続をクローズし、
III、ハイドレート採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプと海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へハイドレート層まで入れ、
Ｓ２、圧力制御スライディングスリーブのオープン
海底採掘具を下へハイドレート層まで入れると、掘削流体流量を増大させ、掘削流体流量が増大したため、圧力制御スライディングスリーブは、右へ移動し、圧力制御スライディングスリーブは検出パプジョイントII内部通路との連通を塞ぎ、この時、圧力制御スライディングスリーブ内部通路がノズルに連通し、掘削流体は、ノズルから噴射し、天然ガスハイドレートを砕き、掘削流体は、検出パプジョイントII内部通路を経由しなくなり、
Ｓ３、ハイドレート採掘
海底採掘ツールパイプストリングシステムを引き、掘削流体は、ノズルから噴射し、ハイドレートを砕き、掘削流体がターボモータを経由したため、ターボモータがリフトポンプを動かすようになり、砕かれた後の天然ガスハイドレートは、リフトポンプ作用を受けて外層ロッドから海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、外層ロッドと圧力制御スライディングスリーブとの間の環状空間、リフトポンプ外層通路、ガスリフトバルブ外層通路、ブリッジ式通路III内層通路、ターボモータ内部通路、ブリッジ式通路II外層通路、検出パプジョイントI外層通路、ブリッジ式通路I内層通路、二壁ロッド内層通路、天然ガス調節バルブ内層通路、二層連続油パイプ内層通路を経由して海面掘削船上の貯留タンクに入り、
Ｓ４、天然ガスによる排出支援
海面掘削船上の制御装置により天然ガス調節バルブの開度を調節することによって、一定の圧力で一定の流量の天然ガスは、海底採掘ツールパイプストリングシステムとハイドレート層通路との環状空間に入いり、ガスリフトバルブの作用で、天然ガスは、ガスリフトバルブによって海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、天然ガスは、砕かれた後の天然ガスハイドレートと掘削流体の密度を低減し、ハイドレートのリフトアップを支援し、
Ｓ５、方位変換採掘
一つの方位における天然ガスハイドレート採掘が完了した後に、海底採掘ツールパイプストリングシステムを主井戸口まで回収し、方位を調整してから工具を下へハイドレート層まで入れ、
Ｓ６、繰り返し採掘
ステップＳ３～Ｓ４を繰り返して第２の方位の採掘を完了し、
Ｓ７、上記方位変換と繰り返し採掘のプロセスを繰り返し、この箇所での３６０°方位のハイドレートの採掘を完了し、
IV、ガス注入採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、ガス注入採掘
天然ガス流量がガスリフトを行えないほど減少すると、海面掘削船上のガス注入装置によってハイドレート層へ天然ガスを注入して、天然ガス流量、圧力をガスリフトの条件に達させ、注入された天然ガスによってハイドレートの排出を支援し、注入する天然ガスは、ガス注入装置によって注入され、スタンドパイプと二層連続油パイプとの間の環状空間、井戸口噴出防止器、線通過封止器、二層連続油パイプとスリーブとの間の環状空間、天然ガス調節バルブを経由してハイドレート層に入り、
Ｖ、浅層ガス井溜り流体排出、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
浅層ガス井の排出を行う必要がある時、海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ浅層ガス井まで入れ、
Ｓ２、ガス注入による排出
海面掘削船（１）上のガス注入装置によって浅層ガス層へ天然ガスを注入し、海底採掘ツールパイプストリングシステム上の天然ガス調節バルブの開度を調節して、天然ガスは、海底ツールパイプストリングシステムとスリーブとの間の環状空間に入り、ガスリフトバルブにより坑井内の溜り水をリフトアップし、溜り水は、外層ロッドと圧力制御スライディングスリーブとの間の環状空間、リフトポンプ外層通路、ガスリフトバルブ外層通路、ブリッジ式通路III内層通路、ターボモータ内層通路、ブリッジ式通路II外層通路、検出パプジョイントI外層通路、ブリッジ式通路I内層通路、二壁ロッド内層通路、天然ガス調節バルブ内層通路、二層連続油パイプ内層通路を経由して海面掘削船上の貯留タンクに入る。
The present invention further provides a method for using a natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system, the steps of which are as follows:
I. Shallow gas extraction, including the following steps:
S1, inserting the tool down The operator operates the equipment to insert the double-layer continuous oil pipe and the subsea drilling tool pipe string system down to the shallow gas layer natural gas well.
S2, closing the valve When the seabed drilling tool pipe string is inserted down to the shallow gas layer, the natural gas control valve is adjusted to close the valve, sealing the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, and preventing the shallow gas that has permeated the natural gas well from moving upward;
S3, shallow gas extraction After the natural gas regulating valve seals the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, the shallow gas that has been infiltrating into the natural gas well will enter the seabed drilling tool pipe string system along the gas lift valve through the gas lift valve outer layer passage, the bridge-type passage III inner layer passage, the two-layer rod inner layer passage, the turbo motor inner layer passage, the bridge-type passage II outer layer passage, the detection pipe joint I outer layer passage, the bridge-type passage I inner layer passage, the two-wall rod inner layer passage, the natural gas regulating valve inner layer passage, and the two-layer continuous oil pipe inner layer passage into the storage tank on the sea surface drilling ship;
II. Deep gas extraction, including the following steps:
S1, inserting the tool down The operator operates the equipment to insert the double-layer continuous oil pipe and the subsea drilling tool pipe string system down to the natural gas main well above the sealing device;
S2, closing the valve When the subsea drilling tool pipe string is inserted downward to the natural gas main well above the sealing device, the natural gas control valve is adjusted to close the valve, and the annular space between the subsea drilling tool pipe string and the sleeve is sealed to prevent the deep gas that has permeated the natural gas well from moving upward;
S3. Opening the smart sliding sleeve. Control the movement of the internal parts of the smart sliding sleeve to connect the inside of the sliding sleeve with the natural gas well. The deep-layer gas enters the inside of the smart sliding sleeve under its own pressure, and then passes through the inside of the smart sliding sleeve and moves to the subsea mining tool pipe string through the sealer.
S4, deep gas extraction After the natural gas regulating valve seals the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, the deep gas moving in the seabed drilling tool pipe string will enter the seabed drilling tool pipe string system along the gas lift valve through the gas lift valve outer layer passage, the bridge type passage III inner layer passage, the double-layer rod inner layer passage, the turbo motor inner layer passage, the bridge type passage II outer layer passage, the detection pipe joint I outer layer passage, the bridge type passage I inner layer passage, the double-wall rod inner layer passage, the natural gas regulating valve inner layer passage, the double-layer continuous oil pipe inner layer passage, and enter the storage tank on the offshore drilling ship;
S5. Closing the smart sliding sleeve After the deep gas extraction is completed, the movement of the internal parts of the smart sliding sleeve is controlled to close the connection between the inside of the sliding sleeve and the well;
III. Hydrate mining, including the following steps:
S1, Inserting the tool down The operator operates the equipment to insert the two-layer continuous oil pipe and the subsea mining tool pipe string system down to the hydrate layer.
S2. Opening of the pressure control sliding sleeve When the seabed drilling tool is lowered to the hydrate layer, the drilling fluid flow rate is increased. As the drilling fluid flow rate increases, the pressure control sliding sleeve moves to the right and blocks the communication with the internal passage of the detection pipe joint II. At this time, the internal passage of the pressure control sliding sleeve communicates with the nozzle, and the drilling fluid is sprayed from the nozzle to break up the natural gas hydrate. The drilling fluid no longer passes through the internal passage of the detection pipe joint II.
S3, Hydrate mining The seabed mining tool pipe string system is pulled, the drilling fluid is sprayed from the nozzle to break the hydrate, and the drilling fluid passes through the turbo motor, which then drives the lift pump. The natural gas hydrate after being broken is subjected to the lift pump action and enters the seabed mining tool pipe string system from the outer layer rod, and passes through the annular space between the outer layer rod and the pressure control sliding sleeve, the lift pump outer layer passage, the gas lift valve outer layer passage, the bridge type passage III inner layer passage, the turbo motor inner passage, the bridge type passage II outer layer passage, the detection pipe joint I outer layer passage, the bridge type passage I inner layer passage, the two-wall rod inner layer passage, the natural gas regulating valve inner layer passage, and the two-layer continuous oil pipe inner layer passage into the storage tank on the sea surface drilling ship.
S4. Discharge assistance by natural gas. By adjusting the opening degree of the natural gas regulating valve by the control device on the offshore drilling ship, the natural gas with a certain pressure and a certain flow rate enters the annular space between the seabed drilling tool pipe string system and the hydrate layer passage. Under the action of the gas lift valve, the natural gas enters the seabed drilling tool pipe string system through the gas lift valve, and the natural gas reduces the density of the natural gas hydrate and the drilling fluid after fracturing, and assists the lifting up of the hydrate;
S5, Orientation change mining After the natural gas hydrate mining in one direction is completed, the subsea mining tool pipe string system is retrieved to the main wellhead, and the tool is inserted down to the hydrate layer after adjusting the direction;
S6, repeat mining Steps S3 to S4 are repeated to complete mining in the second direction;
S7: Repeat the above process of changing the direction and repeating the mining to complete the mining of hydrate in a 360° direction at this location;
IV. Gas injection mining, including the following steps:
S1. Gas injection mining When the natural gas flow rate decreases to the point where gas lift is not possible, natural gas is injected into the hydrate layer by the gas injection device on the offshore drilling ship to make the natural gas flow rate and pressure reach the conditions for gas lift, and the injected natural gas helps to discharge the hydrate. The injected natural gas is injected by the gas injection device and enters the hydrate layer through the annular space between the standpipe and the double-layer continuous oil pipe, the wellhead blowout preventer, the line passing seal, the annular space between the double-layer continuous oil pipe and the sleeve, and the natural gas regulating valve.
V. shallow gas well head fluid drainage, comprising the steps of:
S1, Put the tool down When it is necessary to drain the shallow gas well, put the subsea drilling tool pipe string system down to the shallow gas well;
S2. Discharge by gas injection The gas injection device on the offshore drilling vessel (1) injects natural gas into the shallow gas layer, and adjusts the opening of the natural gas regulating valve on the offshore drilling tool pipe string system so that the natural gas enters the annular space between the offshore tool pipe string system and the sleeve, and the gas lift valve lifts up the accumulated water in the wellbore, and the accumulated water enters the storage tank on the offshore drilling vessel through the annular space between the outer layer rod and the pressure control sliding sleeve, the lift pump outer layer passage, the gas lift valve outer layer passage, the bridge-type passage III inner layer passage, the turbo motor inner layer passage, the bridge-type passage II outer layer passage, the detection pipe joint I outer layer passage, the bridge-type passage I inner layer passage, the two-wall rod inner layer passage, the natural gas regulating valve inner layer passage, and the two-layer continuous oil pipe inner layer passage.
従来の技術と比べて、本発明は、以下の有益な効果を持つ。 Compared to conventional techniques, the present invention has the following beneficial effects:
（１）本発明は、海底採掘ツールパイプストリングシステムによって、一回の井戸構築による浅層ガス、深層ガス、天然ガスハイドレートのマルチソース共同採掘を実現できるとともに、異なる種類の資源の共同採掘と単独採掘のプロセスを制御可能且つ調節可能で、単一井戸の天然ガスの生産量を向上させ、採掘コストの全体を効果的に節約する。 (1) The present invention uses the subsea mining tool pipe string system to realize multi-source joint mining of shallow gas, deep gas, and natural gas hydrate through one well construction, and the processes of joint and independent mining of different types of resources are controllable and adjustable, improving the natural gas production of a single well and effectively saving the overall mining costs.
（２）本発明は、浅層ガス貯蔵層、深層ガス貯蔵層の高圧天然ガスソースによって、採掘される生産量と圧力を調節し制御して、天然ガスハイドレート液体に対する排出支援及びリフトアップを実現し、浅層ガス貯蔵層、深層ガス貯蔵層における流体の自体エネルギーを合理的に利用して、天然ガスハイドレートの採掘効率を向上させるとともに、採掘プロセス全体の省エネ及び消耗低減を実現する。 (2) The present invention uses the high-pressure natural gas source in the shallow gas reservoir and the deep gas reservoir to adjust and control the production volume and pressure of the natural gas hydrate liquid, realizes the discharge assistance and lift-up of the natural gas hydrate liquid, and rationally utilizes the inherent energy of the fluid in the shallow gas reservoir and the deep gas reservoir to improve the efficiency of natural gas hydrate extraction and achieve energy saving and consumption reduction in the entire extraction process.
（３）本発明は、海底採掘ツールパイプストリングによって、天然ガスハイドレート採掘パイロット掘削、ジェット破砕プロセスの制御可能な連続切り替え、及び天然ガス坑井内のガスリフトによる排出を実現し、ガス井の砂排出を防止し、コラムの往復回数を低減し、天然ガス採掘の順調を確保し、採掘時間を節約し、ガス井の有効採掘周期を延長する。 (3) The present invention uses the subsea mining tool pipe string to realize pilot drilling of natural gas hydrate mining, controllable continuous switching of the jet fracturing process, and gas lift discharge in the natural gas well, preventing sand discharge in the gas well, reducing the number of column round trips, ensuring smooth natural gas mining, saving mining time, and extending the effective mining cycle of the gas well.
以下では、図面を結び付けながら、本発明の更なる記述を行い、本発明の保護範囲は、以下の記述に限らない。 The present invention is further described below with reference to the drawings, and the scope of protection of the present invention is not limited to the following description.
図１～図８に示すように、天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システム及び方法であって、
海面掘削船１と、海面掘削船１上に設けられる制御装置２と、高圧ポンプ群３と、貯留タンク４と、連続油パイプ収納装置５と、井やぐら６と、ガス注入装置７とを含む海面支持システムと、
二層連続油パイプ８と、スタンドパイプ９と、井戸口噴出防止器１０と、線通過封止器１１とを含む管路搬送システムであって、前記スタンドパイプ９は、一端が海面掘削船１に接続し、他端が井戸口噴出防止器１０に接続し、前記井戸口噴出防止器１０は、海底井戸口に取り付けられ、前記二層連続油パイプ８は、スタンドパイプ９内に取り付けられ、前記二層連続油パイプは、一端が連続油パイプ収納装置５上に取り付けられ、内層通路が貯留タンク４に接続し、外層通路が高圧ポンプ群３に接続し、前記二層連続油パイプの他端が海底採掘ツールパイプストリングシステムに接続し、前記線通過封止器１１は、井戸口噴出防止器１０下のスリーブ上にアンカーされる管路搬送システムと、
封止器３６とスマートスライディングスリーブ３７を含む階層制御システムであって、前記封止器３６は、深層ガス層３５上方の主坑井内にアンカーされ、前記スマートスライディングスリーブ３７は、封止器３６下部に取り付けられる階層制御システムと、
順次に接続される天然ガス調節バルブ１２と、二壁ロッド１３と、ブリッジ式通路I１４と、検出パプジョイントI１５と、ブリッジ式通路II１６と、ターボモータ１７と、二層ロッド１８と、ブリッジ式通路III１９と、ガスリフトバルブ２０と、リフトポンプ２１と、圧力制御スライディングスリーブ２２と、ノズル２３と、外層ロッド２４と、検出パプジョイントII２５と、動力掘削具２６と、ドリル２７とを含む海底採掘ツールパイプストリングシステムとを含む。
As shown in FIG. 1 to FIG. 8, a natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system and method,
An offshore drilling vessel 1, a control device 2 provided on the offshore drilling vessel 1, a sea surface support system including a high-pressure pump group 3, a storage tank 4, a continuous oil pipe storage device 5, a well derrick 6, and a gas injection device 7,
A pipeline transportation system including a double-layer continuous oil pipe 8, a standpipe 9, a wellhead blowout preventer 10, and a line-passing sealer 11, wherein the standpipe 9 is connected at one end to an offshore drilling vessel 1 and at the other end to the wellhead blowout preventer 10, the wellhead blowout preventer 10 is attached to a submarine wellhead, the double-layer continuous oil pipe 8 is installed in the standpipe 9, the double-layer continuous oil pipe is installed at one end on a continuous oil pipe storage device 5, the inner layer passage is connected to a storage tank 4, the outer layer passage is connected to a high-pressure pump group 3, the other end of the double-layer continuous oil pipe is connected to a submarine mining tool pipe string system, and the line-passing sealer 11 is anchored on a sleeve below the wellhead blowout preventer 10;
a hierarchical control system including a plug 36 and a smart sliding sleeve 37, the plug 36 being anchored in a main wellbore above a deep gas layer 35, and the smart sliding sleeve 37 being attached to a lower portion of the plug 36;
The subsea mining tool pipe string system includes a natural gas regulating valve 12, a two-wall rod 13, a bridge passage I 14, a detection pipe joint I 15, a bridge passage II 16, a turbo motor 17, a two-layer rod 18, a bridge passage III 19, a gas lift valve 20, a lift pump 21, a pressure control sliding sleeve 22, a nozzle 23, an outer layer rod 24, a detection pipe joint II 25, a power drilling tool 26, and a drill 27, which are connected in series.
さらに、前記天然ガス調節バルブ１２の内層は、二層連続油パイプ８内層通路に連通し、前記天然ガス調節バルブ１２の外層通路は、二層連続油パイプ８外層通路に連通し、
前記二壁ロッド１３の内層通路は、天然ガス調節バルブ１２の内層通路に連通し、前記二壁ロッド１３の外層通路は、天然ガス調節バルブ１２外層通路に連通し、
前記ブリッジ式通路I１４の内層通路は、それぞれ二壁ロッド１３外層通路及び検出パプジョイントI１５内層通路に連通し、前記ブリッジ式通路I１４の外層通路は、それぞれ二壁ロッド１３内層通路及び検出パプジョイントI１５外層通路に連通し、
前記ブリッジ式通路II１６の内層通路は、それぞれ検出パプジョイントI１５内層通路及びターボモータ１７外層通路に連通し、前記ブリッジ式通路II１６の外層通路は、それぞれ検出パプジョイントI１５外層通路及びターボモータ１７内層通路に連通し、
前記二層ロッド１８の内層通路は、それぞれターボモータ１７内層通路及びブリッジ式通路III１９外層通路に連通し、前記二層ロッド１８の外層通路は、それぞれターボモータ１７外層通路及びブリッジ式通路III１９内層通路に連通し、
Ｎ個の前記ガスリフトバルブ２０は順に接続し、Ｎ≧３、最上位にあるガスリフトバルブ２０の内層通路は、ブリッジ式通路III１９外層通路に接続し、最上位にあるガスリフトバルブ２０の外層通路は、ブリッジ式通路III１９内層通路に連通し、最下位にあるガスリフトバルブ２０の内層通路は、リフトポンプ２１内層通路に接続し、最下位にあるガスリフトバルブ２０の外層通路は、リフトポンプ２１外層通路に接続し、
前記外層ロッド２４は、リフトポンプ２１外層通路外壁に接続し、前記圧力制御スライディングスリーブ２２は、外層ロッド２４内に取り付けられ且つリフトポンプ２１内層通路外壁に接続し、
前記ノズル２３は、圧力制御スライディングスリーブ２２と外層ロッド２４との間の環状空間に径方向に取り付けられ、圧力制御スライディングスリーブ２２内層通路と地層とを連通させることができ、
前記検出パプジョイントII２５の内層通路は、それぞれ圧力制御スライディングスリーブ２２内層通路及び動力掘削具２６内部通路に連通し、前記ドリル２７上且つその軸方向に噴射通路が設けられ、前記ドリル２７内部通路は、動力掘削具２６内部通路に連通する。
Furthermore, the inner layer of the natural gas regulating valve 12 communicates with the inner layer passage of the two-layer continuous oil pipe 8, and the outer layer passage of the natural gas regulating valve 12 communicates with the outer layer passage of the two-layer continuous oil pipe 8;
The inner passage of the double-wall rod 13 communicates with the inner passage of the natural gas regulating valve 12, and the outer passage of the double-wall rod 13 communicates with the outer passage of the natural gas regulating valve 12;
The inner layer passage of the bridge-type passage I14 is connected to the outer layer passage of the two-wall rod 13 and the inner layer passage of the detection pipe joint I15, and the outer layer passage of the bridge-type passage I14 is connected to the inner layer passage of the two-wall rod 13 and the outer layer passage of the detection pipe joint I15,
The inner passage of the bridge-type passage II 16 is connected to the inner passage of the detection pipe joint I 15 and the outer passage of the turbo motor 17, and the outer passage of the bridge-type passage II 16 is connected to the outer passage of the detection pipe joint I 15 and the inner passage of the turbo motor 17,
The inner layer passage of the two-layer rod 18 is connected to the inner layer passage of the turbo motor 17 and the outer layer passage of the bridge-type passage III 19, and the outer layer passage of the two-layer rod 18 is connected to the outer layer passage of the turbo motor 17 and the inner layer passage of the bridge-type passage III 19,
The N gas lift valves 20 are connected in sequence, N≧3, the inner passage of the top gas lift valve 20 is connected to the outer passage of the bridge-type passage III 19, the outer passage of the top gas lift valve 20 is connected to the inner passage of the bridge-type passage III 19, the inner passage of the bottom gas lift valve 20 is connected to the inner passage of the lift pump 21, and the outer passage of the bottom gas lift valve 20 is connected to the outer passage of the lift pump 21;
The outer rod 24 is connected to the outer wall of the outer passage of the lift pump 21, and the pressure control sliding sleeve 22 is mounted in the outer rod 24 and connected to the inner passage of the lift pump 21;
The nozzle 23 is radially mounted in the annular space between the pressure control sliding sleeve 22 and the outer layer rod 24, and can communicate the inner layer passage of the pressure control sliding sleeve 22 with the earth layer;
The inner passage of the detection pipe joint II 25 is respectively connected to the inner passage of the pressure control sliding sleeve 22 and the internal passage of the power drilling tool 26, and an injection passage is provided on the drill 27 and in its axial direction, and the internal passage of the drill 27 is connected to the internal passage of the power drilling tool 26.
さらに、前記海面支持システムにおけるガス注入装置２７は、前記スタンドパイプ９と二層連続油パイプ８との間の環状空間に連通する。 Furthermore, the gas injection device 27 in the sea surface support system is connected to the annular space between the standpipe 9 and the double-layer continuous oil pipe 8.
さらに、前記天然ガス調節バルブ１２は、ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間の開度を調節することができる。 Furthermore, the natural gas regulating valve 12 can adjust the opening of the annular space between the tool pipe string and the sleeve.
さらに、前記圧力制御スライディングスリーブ２２は、最初期位置にある時、圧力制御スライディングスリーブ２２とノズル２３との間の連通通路を密閉する。 Furthermore, when the pressure control sliding sleeve 22 is in the initial position, it seals the communication passage between the pressure control sliding sleeve 22 and the nozzle 23.
さらに、前記スマートスライディングスリーブ３７をオープンする時、スライディングスリーブの内部は坑井に連通し、前記スマートスライディングスリーブ３７をクローズする時、スライディングスリーブ内部は坑井に連通しなく、深層ガスの採掘の時、前記スマートスライディングスリーブ３７をオープンし、その以外の時、前記スマートスライディングスリーブ３７をクローズする。 Furthermore, when the smart sliding sleeve 37 is opened, the inside of the sliding sleeve is connected to the borehole, and when the smart sliding sleeve 37 is closed, the inside of the sliding sleeve is not connected to the borehole. The smart sliding sleeve 37 is opened when deep-sea gas is being extracted, and is closed at other times.
さらに、採掘の初期階段では、掘削流体は順次に二層連続油パイプ８外層通路、天然ガス調節バルブ１２外層通路、二壁ロッド１３外層通路、ブリッジ式通路I１４内層通路、検出パプジョイントI１５内層通路、ブリッジ式通路II１６外層通路、ターボモータ１７外層通路、二層ロッド１８外層通路、ブリッジ式通路III１９内層通路、ガスリフトバルブ２０内層通路、リフトポンプ２１内層通路、圧力制御スライディングスリーブ２２内層通路、検出パプジョイントII２５内層通路、動力掘削具２６内部通路、ドリル２７内部通路を通過する。 Furthermore, in the initial stage of mining, the drilling fluid sequentially passes through the outer layer passage of the double-layer continuous oil pipe 8, the outer layer passage of the natural gas regulating valve 12, the outer layer passage of the double-wall rod 13, the inner layer passage of the bridge-type passage I 14, the inner layer passage of the detection pipe joint I 15, the outer layer passage of the bridge-type passage II 16, the outer layer passage of the turbo motor 17, the outer layer passage of the double-layer rod 18, the inner layer passage of the bridge-type passage III 19, the inner layer passage of the gas lift valve 20, the inner layer passage of the lift pump 21, the inner layer passage of the pressure control sliding sleeve 22, the inner layer passage of the detection pipe joint II 25, the inner layer passage of the power drilling tool 26, and the inner passage of the drill 27.
本発明は、さらに天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システムの使用方法を提供し、ステップについては、以下の通りであり、
Ｉ、浅層ガス採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプ８と海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ浅層ガス層３４天然ガス井まで入れ、
Ｓ２、バルブのクローズ
海底採掘ツールパイプストリングを下へ浅層ガス層３４まで入れると、天然ガス調節バルブ１２を調節しバルブをクローズし、海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止し、天然ガス井に浸透していた浅層ガスが上へ移動することを阻止し、
Ｓ３、浅層ガス採掘
天然ガス調節バルブ１２が海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止した後に、天然ガス井に浸透していた浅層ガスは、ガスリフトバルブ２０の作用で、浅層ガスはガスリフトバルブ２０に沿って海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、ガスリフトバルブ２０外層通路、ブリッジ式通路III１９内層通路、二層ロッド１８内層通路、ターボモータ１７内層通路、ブリッジ式通路II１６外層通路、検出パプジョイントI１５外層通路、ブリッジ式通路I１４内層通路、二壁ロッド１３内層通路、天然ガス調節バルブ１２内層通路、二層連続油パイプ８内層通路を経由して海面掘削船１上の貯留タンク４に入り、
II、深層ガス採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプ８と海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ封止器３６上方の天然ガス主坑井まで入れ、
Ｓ２、バルブのクローズ
海底採掘ツールパイプストリングを下へ封止器３６上方の天然ガス主坑井まで入れると、天然ガス調節バルブ１２を調節しバルブをクローズし、海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止し、天然ガス井に浸透していた深層ガスが上へ移動することを阻止し、
Ｓ３、スマートスライディングスリーブのオープン
スマートスライディングスリーブ３７内部部品の動きを制御し、スライディングスリーブ内部と天然ガス坑井を連通させ、深層ガスは、自体圧力でスマートスライディングスリーブ３７内部に入り、更にスマートスライディングスリーブ３７内部を通過し封止器３６を介して海底採掘ツールパイプストリングまで運動し、
Ｓ４、深層ガス採掘
天然ガス調節バルブ１２が海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止した後に、海底採掘ツールパイプストリングを運動していた深層ガスは、ガスリフトバルブ２０の作用で、深層ガスはガスリフトバルブ２０に沿って海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、ガスリフトバルブ２０外層通路、ブリッジ式通路III１９内層通路、二層ロッド１８内層通路、ターボモータ１７内層通路、ブリッジ式通路II１６外層通路、検出パプジョイントI１５外層通路、ブリッジ式通路I１４内層通路、二壁ロッド１３内層通路、天然ガス調節バルブ１２内層通路、二層連続油パイプ８内層通路を経由して海面掘削船１上の貯留タンク４に入り、
Ｓ５、スマートスライディングスリーブのクローズ
深層ガス採掘が完了した後に、スマートスライディングスリーブ３７内部部品の動きを制御して、スライディングスリーブ内部と坑井との接続をクローズし、
III、ハイドレート採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプ８と海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へハイドレート層３２まで入れ、
Ｓ２、圧力制御スライディングスリーブのオープン
海底採掘具を下へハイドレート層３２まで入れると、掘削流体流量を増大させ、掘削流体流量が増大したため、圧力制御スライディングスリーブ２２は、右へ移動し、圧力制御スライディングスリーブ２２は検出パプジョイントII２５内部通路との連通を塞ぎ、この時、圧力制御スライディングスリーブ２２内部通路がノズル２３に連通し、掘削流体は、ノズル２３から噴射し、天然ガスハイドレートを砕き、掘削流体は、検出パプジョイントII２５内部通路を経由しなくなり、
Ｓ３、ハイドレート採掘
海底採掘ツールパイプストリングシステムを引き、掘削流体は、ノズル２３から噴射し、ハイドレートを砕き、掘削流体がターボモータ１７を経由したため、ターボモータ１７がリフトポンプ２１を動かすようになり、砕かれた後の天然ガスハイドレートは、リフトポンプ２１作用を受けて外層ロッド２４から海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、外層ロッド２４と圧力制御スライディングスリーブ２２との間の環状空間、リフトポンプ２１外層通路、ガスリフトバルブ２０外層通路、ブリッジ式通路III１９内層通路、ターボモータ１７内部通路、ブリッジ式通路II１６外層通路、検出パプジョイントI１５外層通路、ブリッジ式通路I１４内層通路、二壁ロッド１３内層通路、天然ガス調節バルブ１２内層通路、二層連続油パイプ８内層通路を経由して海面掘削船１上の貯留タンク４に入り、
Ｓ４、天然ガスによる排出支援
海面掘削船１上の制御装置２により天然ガス調節バルブ１２の開度を調節することによって、一定の圧力で一定の流量の天然ガスは、海底採掘ツールパイプストリングシステムとハイドレート層３２通路との環状空間に入いり、ガスリフトバルブ２０の作用で、天然ガスは、ガスリフトバルブ２０によって海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、天然ガスは、砕かれた後の天然ガスハイドレートと掘削流体の密度を低減し、ハイドレートのリフトアップを支援し、
Ｓ５、方位変換採掘
一つの方位における天然ガスハイドレート採掘が完了した後に、海底採掘ツールパイプストリングシステムを主井戸口まで回収し、方位を調整してから工具を下へハイドレート層３２まで入れ、
Ｓ６、繰り返し採掘
ステップＳ３～Ｓ４を繰り返して第２の方位の採掘を完了し、
Ｓ７、上記方位変換と繰り返し採掘のプロセスを繰り返し、この箇所での３６０°方位のハイドレートの採掘を完了し、
IV、ガス注入採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、ガス注入採掘
天然ガス流量がガスリフトを行えないほど減少すると、海面掘削船１上のガス注入装置７によってハイドレート層３２へ天然ガスを注入して、天然ガス流量、圧力をガスリフトの条件に達させ、注入された天然ガスによってハイドレートの排出を支援し、注入する天然ガスは、ガス注入装置７によって注入され、スタンドパイプ９と二層連続油パイプ８との間の環状空間、井戸口噴出防止器１０、線通過封止器１１、二層連続油パイプ８とスリーブとの間の環状空間、天然ガス調節バルブ１２を経由してハイドレート層３２に入り、
Ｖ、浅層ガス井溜り流体排出、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
浅層ガス井の排出を行う必要がある時、海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ浅層ガス井まで入れ、
Ｓ２、ガス注入による排出
海面掘削船１上のガス注入装置７によって浅層ガス層３４へ天然ガスを注入し、海底採掘ツールパイプストリングシステム上の天然ガス調節バルブ１２の開度を調節して、天然ガスは、海底ツールパイプストリングシステムとスリーブとの間の環状空間に入り、ガスリフトバルブ２０により坑井内の溜り水をリフトアップし、溜り水は、外層ロッド２４と圧力制御スライディングスリーブ２２との間の環状空間、リフトポンプ２１外層通路、ガスリフトバルブ２０外層通路、ブリッジ式通路III１９内層通路、ターボモータ１７内層通路、ブリッジ式通路II１６外層通路、検出パプジョイントI１５外層通路、ブリッジ式通路I１４内層通路、二壁ロッド１３内層通路、天然ガス調節バルブ１２内層通路、二層連続油パイプ８内層通路を経由して海面掘削船１上の貯留タンク４に入る。
The present invention further provides a method for using a natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system, the steps of which are as follows:
I. Shallow gas extraction, including the following steps:
S1, Inserting the tool down The operator operates the equipment to insert the double-layer continuous oil pipe 8 and the subsea mining tool pipe string system down to the shallow gas layer 34 natural gas well.
S2, closing the valve When the seabed drilling tool pipe string is inserted down to the shallow gas layer 34, the natural gas regulating valve 12 is adjusted to close the valve, sealing the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, and preventing the shallow gas that has permeated the natural gas well from moving upward;
S3, shallow gas extraction After the natural gas regulating valve 12 seals the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, the shallow gas that has permeated into the natural gas well will enter the seabed drilling tool pipe string system along the gas lift valve 20 through the gas lift valve 20 outer layer passage, bridge type passage III 19 inner layer passage, double layer rod 18 inner layer passage, turbo motor 17 inner layer passage, bridge type passage II 16 outer layer passage, detection pipe joint I 15 outer layer passage, bridge type passage I 14 inner layer passage, double wall rod 13 inner layer passage, natural gas regulating valve 12 inner layer passage, double layer continuous oil pipe 8 inner layer passage into the storage tank 4 on the seabed drilling ship 1;
II. Deep gas extraction, including the following steps:
S1, inserting the tool down The operator operates the equipment to insert the double-layer continuous oil pipe 8 and the subsea drilling tool pipe string system down to the natural gas main well above the sealer 36;
S2, closing the valve When the seabed drilling tool pipe string is inserted downward to the natural gas main well above the sealing device 36, the natural gas regulating valve 12 is adjusted to close the valve, sealing the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, and preventing the deep gas that has permeated the natural gas well from moving upward;
S3. Opening the smart sliding sleeve The movement of the internal parts of the smart sliding sleeve 37 is controlled to connect the inside of the sliding sleeve with the natural gas well. The deep-layer gas enters the inside of the smart sliding sleeve 37 under its own pressure, and then passes through the inside of the smart sliding sleeve 37 and moves to the subsea mining tool pipe string through the sealer 36.
S4. Deep-sea gas extraction After the natural gas regulating valve 12 seals the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, the deep-sea gas moving in the seabed drilling tool pipe string will enter the seabed drilling tool pipe string system along the gas lift valve 20 under the action of the gas lift valve 20, and enter the storage tank 4 on the offshore drilling ship 1 through the gas lift valve 20 outer layer passage, the bridge-type passage III 19 inner layer passage, the double-layer rod 18 inner layer passage, the turbo motor 17 inner layer passage, the bridge-type passage II 16 outer layer passage, the detection pipe joint I 15 outer layer passage, the bridge-type passage I 14 inner layer passage, the double-wall rod 13 inner layer passage, the natural gas regulating valve 12 inner layer passage, and the double-layer continuous oil pipe 8 inner layer passage.
S5. Closing the smart sliding sleeve After the deep gas extraction is completed, the movement of the internal parts of the smart sliding sleeve 37 is controlled to close the connection between the inside of the sliding sleeve and the wellbore;
III. Hydrate mining, including the following steps:
S1, Inserting the Tool Down The operator operates the equipment to insert the double-layer continuous oil pipe 8 and the seabed mining tool pipe string system down to the hydrate layer 32.
S2, Opening of the pressure control sliding sleeve When the seabed drilling tool is lowered to the hydrate layer 32, the drilling fluid flow rate is increased. As the drilling fluid flow rate increases, the pressure control sliding sleeve 22 moves to the right and blocks the communication with the internal passage of the detection pipe joint II 25. At this time, the internal passage of the pressure control sliding sleeve 22 communicates with the nozzle 23, the drilling fluid is sprayed from the nozzle 23, fracturing the natural gas hydrate, and the drilling fluid no longer passes through the internal passage of the detection pipe joint II 25.
S3, Hydrate Mining The seabed mining tool pipe string system is pulled, the drilling fluid is sprayed from the nozzle 23 to break the hydrate, and the drilling fluid passes through the turbo motor 17, which then drives the lift pump 21. The natural gas hydrate after being broken is passed through the annular space between the outer layer rod 24 and the pressure control sliding sleeve 22, the outer layer passage of the lift pump 21, the outer layer passage of the gas lift valve 20, the inner layer passage of the bridge-type passage III 19, the inner passage of the turbo motor 17, the outer layer passage of the bridge-type passage II 16, the outer layer passage of the detection pipe joint I 15, the inner layer passage of the bridge-type passage I 14, the inner layer passage of the two-wall rod 13, the inner layer passage of the natural gas regulating valve 12, and the inner layer passage of the two-layer continuous oil pipe 8, and enters the storage tank 4 on the seabed drilling ship 1.
S4. Discharge assistance by natural gas By adjusting the opening degree of the natural gas regulating valve 12 by the control device 2 on the offshore drilling ship 1, the natural gas with a certain pressure and a certain flow rate enters the annular space between the seabed drilling tool pipe string system and the hydrate layer 32 passage. Under the action of the gas lift valve 20, the natural gas enters the seabed drilling tool pipe string system through the gas lift valve 20, and the natural gas reduces the density of the natural gas hydrate and the drilling fluid after fracturing, and assists the lifting up of the hydrate;
S5, Orientation change mining After the natural gas hydrate mining in one direction is completed, the subsea mining tool pipe string system is retrieved to the main wellhead, and the tool is inserted down to the hydrate layer 32 after adjusting the direction;
S6, repeat mining Steps S3 to S4 are repeated to complete mining in the second direction;
S7: Repeat the above process of changing the direction and repeating the mining to complete the mining of hydrate in a 360° direction at this location;
IV. Gas injection mining, including the following steps:
S1, Gas Injection Mining When the natural gas flow rate decreases to the extent that gas lift cannot be performed, natural gas is injected into the hydrate layer 32 by the gas injection device 7 on the offshore drilling ship 1 to make the natural gas flow rate and pressure reach the conditions for gas lift, and the injected natural gas assists in the discharge of hydrate. The injected natural gas is injected by the gas injection device 7 and enters the hydrate layer 32 via the annular space between the standpipe 9 and the double-layer continuous oil pipe 8, the wellhead blowout preventer 10, the line passage sealer 11, the annular space between the double-layer continuous oil pipe 8 and the sleeve, and the natural gas regulating valve 12.
V. shallow gas well head fluid drainage, comprising the steps of:
S1, Put the tool down When it is necessary to drain the shallow gas well, put the subsea mining tool pipe string system down to the shallow gas well;
S2. Discharge by gas injection Natural gas is injected into the shallow gas layer 34 by the gas injection device 7 on the offshore drilling ship 1, and the opening degree of the natural gas regulating valve 12 on the offshore mining tool pipe string system is adjusted so that the natural gas enters the annular space between the offshore tool pipe string system and the sleeve, and the gas lift valve 20 lifts up the accumulated water in the wellbore, and the accumulated water enters the storage tank 4 on the offshore drilling ship 1 via the annular space between the outer layer rod 24 and the pressure control sliding sleeve 22, the outer layer passage of the lift pump 21, the outer layer passage of the gas lift valve 20, the inner layer passage of the bridge-type passage III 19, the inner layer passage of the turbo motor 17, the outer layer passage of the bridge-type passage II 16, the outer layer passage of the detection pipe joint I 15, the inner layer passage of the bridge-type passage I 14, the inner layer passage of the two-wall rod 13, the inner layer passage of the natural gas regulating valve 12, and the inner layer passage of the two-layer continuous oil pipe 8.
１ 海面掘削船
２ 制御装置
３ 高圧ポンプ群
４ 貯留タンク
５ 連続油パイプ収納装置
６ 井やぐら
７ ガス注入装置
８ 二層連続油パイプ
９ スタンドパイプ
１０ 井戸口噴出防止器
１１ 線通過封止器
１２ 天然ガス調節バルブ
１３ 二壁ロッド
１４ ブリッジ式通路I
１５ 検出パプジョイントI
１６ ブリッジ式通路II
１７ ターボモータ
１８ 二層ロッド
１９ ブリッジ式通路III
２０ ガスリフトバルブ
２１ リフトポンプ
２２ 圧力制御スライディングスリーブ
２３ ノズル
２４ 外層ロッド
２５ 検出パプジョイントII
２６ 動力掘削具
２７ ドリル
２８ 天然ガス
２９ 砕かれた後のハイドレート
３０ 海水
３１ ハイドレート覆い層
３２ 天然ガスハイドレート層
３３ 地層
３４ 浅層ガス層
３５ 深層ガス層
３６ 封止器
３７ スマートスライディングスリーブ
３８ 天然ガス運動方向
３９ 砕かれた後の天然ガスハイドレート運動方向
４０ 掘削流体運動方向
1 Offshore drilling vessel 2 Control device 3 High pressure pump group 4 Storage tank 5 Continuous oil pipe storage device 6 Well derrick 7 Gas injection device 8 Double layer continuous oil pipe 9 Stand pipe 10 Well head blowout preventer 11 Line passage sealer 12 Natural gas control valve 13 Double wall rod 14 Bridge type passage I
15 Detection Pup Joint I
16 Bridge Passage II
17 Turbo motor 18 Double-layer rod 19 Bridge-type passage III
20 Gas lift valve 21 Lift pump 22 Pressure control sliding sleeve 23 Nozzle 24 Outer layer rod 25 Detection pipe joint II
26 Power drilling tool 27 Drill 28 Natural gas 29 Hydrate after fracturing 30 Seawater 31 Hydrate overlying layer 32 Natural gas hydrate layer 33 Stratum 34 Shallow gas layer 35 Deep gas layer 36 Sealing device 37 Smart sliding sleeve 38 Natural gas movement direction 39 Natural gas hydrate movement direction after fracturing 40 Drilling fluid movement direction
Claims (7)
海面掘削船（１）と、海面掘削船（１）上に設けられる制御装置（２）と、高圧ポンプ群（３）と、貯留タンク（４）と、連続油パイプ収納装置（５）と、井やぐら（６）と、ガス注入装置（７）とを含む海面支持システムと、
二層連続油パイプ（８）と、スタンドパイプ（９）と、井戸口噴出防止器（１０）と、線通過封止器（１１）とを含む管路搬送システムであって、前記スタンドパイプ（９）は、一端が海面掘削船（１）に接続し、他端が井戸口噴出防止器（１０）に接続し、前記井戸口噴出防止器（１０）は、海底井戸口に取り付けられ、前記二層連続油パイプ（８）は、スタンドパイプ（９）内に取り付けられ、前記二層連続油パイプは、一端が連続油パイプ収納装置（５）上に取り付けられ、内層通路が貯留タンク（４）に接続し、外層通路が高圧ポンプ群（３）に接続し、前記二層連続油パイプの他端が海底採掘ツールパイプストリングシステムに接続し、前記線通過封止器（１１）は、井戸口噴出防止器（１０）下のスリーブ上にアンカーされる管路搬送システムと、
封止器（３６）とスマートスライディングスリーブ（３７）を含む階層制御システムであって、前記封止器（３６）は、深層ガス層（３５）上方の主坑井内にアンカーされ、前記スマートスライディングスリーブ（３７）は、封止器（３６）下部に取り付けられる階層制御システムと、
天然ガス調節バルブ（１２）と、二壁ロッド（１３）と、ブリッジ式通路I（１４）と、検出パプジョイントI（１５）と、ブリッジ式通路II（１６）と、ターボモータ（１７）と、二層ロッド（１８）と、ブリッジ式通路III（１９）と、ガスリフトバルブ（２０）と、リフトポンプ（２１）と、圧力制御スライディングスリーブ（２２）と、ノズル（２３）と、外層ロッド（２４）と、検出パプジョイントII（２５）と、動力掘削具（２６）と、ドリル（２７）とを含む海底採掘ツールパイプストリングシステムとを含み、
前記天然ガス調節バルブ（１２）の内層は、二層連続油パイプ（８）内層通路に連通し、前記天然ガス調節バルブ（１２）の外層通路は、二層連続油パイプ（８）外層通路に連通し、
前記二壁ロッド（１３）の内層通路は、天然ガス調節バルブ（１２）の内層通路に連通し、前記二壁ロッド（１３）の外層通路は、天然ガス調節バルブ（１２）外層通路に連通し、
前記ブリッジ式通路I（１４）の内層通路は、それぞれ二壁ロッド（１３）外層通路及び検出パプジョイントI（１５）内層通路に連通し、前記ブリッジ式通路I（１４）の外層通路は、それぞれ二壁ロッド（１３）内層通路及び検出パプジョイントI（１５）外層通路に連通し、
前記ブリッジ式通路II（１６）の内層通路は、それぞれ検出パプジョイントI（１５）内層通路及びターボモータ（１７）外層通路に連通し、前記ブリッジ式通路II（１６）の外層通路は、それぞれ検出パプジョイントI（１５）外層通路及びターボモータ（１７）内層通路に連通し、
前記二層ロッド（１８）の内層通路は、それぞれターボモータ（１７）内層通路及びブリッジ式通路III（１９）外層通路に連通し、前記二層ロッド（１８）の外層通路は、それぞれターボモータ（１７）外層通路及びブリッジ式通路III（１９）内層通路に連通し、
Ｎ個の前記ガスリフトバルブ（２０）は順に接続し、Ｎ≧３、最上位にあるガスリフトバルブ（２０）の内層通路は、ブリッジ式通路III（１９）外層通路に接続し、最上位にあるガスリフトバルブ（２０）の外層通路は、ブリッジ式通路III（１９）内層通路に連通し、最下位にあるガスリフトバルブ（２０）の内層通路は、リフトポンプ（２１）内層通路に接続し、最下位にあるガスリフトバルブ（２０）の外層通路は、リフトポンプ（２１）外層通路に接続し、
前記外層ロッド（２４）は、リフトポンプ（２１）外層通路外壁に接続し、前記圧力制御スライディングスリーブ（２２）は、外層ロッド（２４）内に取り付けられ且つリフトポンプ（２１）内層通路外壁に接続し、
前記ノズル（２３）は、圧力制御スライディングスリーブ（２２）と外層ロッド（２４）との間の環状空間に径方向に取り付けられ、圧力制御スライディングスリーブ（２２）内層通路と地層とを連通させることができ、
前記検出パプジョイントII（２５）の内層通路は、それぞれ圧力制御スライディングスリーブ（２２）内層通路及び動力掘削具（２６）内部通路に連通し、前記ドリル（２７）上且つその軸方向に噴射通路が設けられ、前記ドリル（２７）内部通路は、動力掘削具（２６）内部通路に連通する、ことを特徴とする天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システム。 A natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system,
A surface support system including an offshore drilling vessel (1), a control device (2) provided on the offshore drilling vessel (1), a high-pressure pump group (3), a storage tank (4), a continuous oil pipe storage device (5), a well derrick (6), and a gas injection device (7);
A pipeline transportation system including a double-layer continuous oil pipe (8), a standpipe (9), a wellhead blowout preventer (10), and a line-passing seal (11), wherein one end of the standpipe (9) is connected to an offshore drilling vessel (1) and the other end is connected to the wellhead blowout preventer (10), and the wellhead blowout preventer (10) is attached to a subsea wellhead, the double-layer continuous oil pipe (8) is installed in the standpipe (9), one end of the double-layer continuous oil pipe is installed on a continuous oil pipe storage device (5), an inner layer passage is connected to a storage tank (4), and an outer layer passage is connected to a high-pressure pump group (3), and the other end of the double-layer continuous oil pipe is connected to a subsea mining tool pipe string system, and the line-passing seal (11) is anchored on a sleeve below the wellhead blowout preventer (10);
a hierarchical control system including a plug (36) and a smart sliding sleeve (37), the plug (36) being anchored in a main wellbore above a deep gas layer (35), and the smart sliding sleeve (37) being attached to a lower portion of the plug (36);
a subsea mining tool pipe string system including a natural gas regulating valve (12), a two-wall rod (13), a bridge passage I (14), a detection pipe joint I (15), a bridge passage II (16), a turbo motor (17), a two-layer rod (18), a bridge passage III (19), a gas lift valve (20), a lift pump (21), a pressure control sliding sleeve (22), a nozzle (23), an outer layer rod (24), a detection pipe joint II (25), a power drilling tool (26), and a drill (27);
The inner layer of the natural gas regulating valve (12) communicates with the inner layer passage of the double-layer continuous oil pipe (8), and the outer layer passage of the natural gas regulating valve (12) communicates with the outer layer passage of the double-layer continuous oil pipe (8);
The inner passage of the two-wall rod (13) communicates with the inner passage of the natural gas regulating valve (12), and the outer passage of the two-wall rod (13) communicates with the outer passage of the natural gas regulating valve (12);
The inner layer passage of the bridge type passage I (14) is connected to the outer layer passage of the two-wall rod (13) and the inner layer passage of the detection pipe joint I (15), and the outer layer passage of the bridge type passage I (14) is connected to the inner layer passage of the two-wall rod (13) and the outer layer passage of the detection pipe joint I (15),
The inner passage of the bridge-type passage II (16) is connected to the inner passage of the detection pipe joint I (15) and the outer passage of the turbo motor (17), and the outer passage of the bridge-type passage II (16) is connected to the outer passage of the detection pipe joint I (15) and the inner passage of the turbo motor (17);
The inner layer passages of the two-layer rod (18) are respectively connected to the inner layer passage of the turbo motor (17) and the outer layer passage of the bridge-type passage III (19), and the outer layer passages of the two-layer rod (18) are respectively connected to the outer layer passage of the turbo motor (17) and the inner layer passage of the bridge-type passage III (19);
The N gas lift valves (20) are connected in sequence, N≧3, the inner passage of the top gas lift valve (20) is connected to the outer passage of the bridge-type passage III (19), the outer passage of the top gas lift valve (20) is connected to the inner passage of the bridge-type passage III (19), the inner passage of the bottom gas lift valve (20) is connected to the inner passage of the lift pump (21), and the outer passage of the bottom gas lift valve (20) is connected to the outer passage of the lift pump (21);
The outer layer rod (24) is connected to the outer layer passage outer wall of the lift pump (21), and the pressure control sliding sleeve (22) is mounted within the outer layer rod (24) and connected to the inner layer passage outer wall of the lift pump (21);
The nozzle (23) is radially mounted in the annular space between the pressure control sliding sleeve (22) and the outer layer rod (24), and can communicate the inner layer passage of the pressure control sliding sleeve (22) with the layer;
The internal passage of the detection pipe joint II (25) is connected to the internal passage of the pressure control sliding sleeve (22) and the internal passage of the power drilling tool (26), respectively, a jet passage is provided on the drill (27) and in its axial direction, and the internal passage of the drill (27) is connected to the internal passage of the power drilling tool (26). This is a natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system.
ステップについては、以下の通りであり、
Ｉ、浅層ガス採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプ（８）と海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ浅層ガス層（３４）天然ガス井まで入れ、
Ｓ２、バルブのクローズ
海底採掘ツールパイプストリングを下へ浅層ガス層（３４）まで入れると、天然ガス調節バルブ（１２）を調節しバルブをクローズし、海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止し、天然ガス井に浸透していた浅層ガスが上へ移動することを阻止し、
Ｓ３、浅層ガス採掘
天然ガス調節バルブ（１２）が海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止した後に、天然ガス井に浸透していた浅層ガスは、ガスリフトバルブ（２０）の作用で、浅層ガスはガスリフトバルブ（２０）に沿って海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、ガスリフトバルブ（２０）外層通路、ブリッジ式通路III（１９）内層通路、二層ロッド（１８）内層通路、ターボモータ（１７）内層通路、ブリッジ式通路II（１６）外層通路、検出パプジョイントI（１５）外層通路、ブリッジ式通路I（１４）内層通路、二壁ロッド（１３）内層通路、天然ガス調節バルブ（１２）内層通路、二層連続油パイプ（８）内層通路を経由して海面掘削船（１）上の貯留タンク（４）に入り、
II、深層ガス採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプ（８）と海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ封止器（３６）上方の天然ガス主坑井まで入れ、
Ｓ２、バルブのクローズ
海底採掘ツールパイプストリングを下へ封止器（３６）上方の天然ガス主坑井まで入れると、天然ガス調節バルブ（１２）を調節しバルブをクローズし、海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止し、天然ガス井に浸透していた深層ガスが上へ移動することを阻止し、
Ｓ３、スマートスライディングスリーブのオープン
スマートスライディングスリーブ（３７）内部部品の動きを制御し、スライディングスリーブ内部と天然ガス坑井を連通させ、深層ガスは、自体圧力でスマートスライディングスリーブ（３７）内部に入り、更にスマートスライディングスリーブ（３７）内部を通過し封止器（３６）を介して海底採掘ツールパイプストリングまで運動し、
Ｓ４、深層ガス採掘
天然ガス調節バルブ（１２）が海底採掘ツールパイプストリングとスリーブとの間の環状空間を封止した後に、海底採掘ツールパイプストリングを運動していた深層ガスは、ガスリフトバルブ（２０）の作用で、深層ガスはガスリフトバルブ（２０）に沿って海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、ガスリフトバルブ（２０）外層通路、ブリッジ式通路III（１９）内層通路、二層ロッド（１８）内層通路、ターボモータ（１７）内層通路、ブリッジ式通路II（１６）外層通路、検出パプジョイントI（１５）外層通路、ブリッジ式通路I（１４）内層通路、二壁ロッド（１３）内層通路、天然ガス調節バルブ（１２）内層通路、二層連続油パイプ（８）内層通路を経由して海面掘削船（１）上の貯留タンク（４）に入り、
Ｓ５、スマートスライディングスリーブのクローズ
深層ガス採掘が完了した後に、スマートスライディングスリーブ（３７）内部部品の動きを制御して、スライディングスリーブ内部と坑井との接続をクローズし、
III、ハイドレート採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
オペレータは、機器を操作して、二層連続油パイプ（８）と海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へハイドレート層（３２）まで入れ、
Ｓ２、圧力制御スライディングスリーブのオープン
海底採掘具を下へハイドレート層（３２）まで入れると、掘削流体流量を増大させ、掘削流体流量が増大したため、圧力制御スライディングスリーブ（２２）は、右へ移動し、圧力制御スライディングスリーブ（２２）は検出パプジョイントII（２５）内部通路との連通を塞ぎ、この時、圧力制御スライディングスリーブ（２２）内部通路がノズル（２３）に連通し、掘削流体は、ノズル（２３）から噴射し、天然ガスハイドレートを砕き、掘削流体は、検出パプジョイントII（２５）内部通路を経由しなくなり、
Ｓ３、ハイドレート採掘
海底採掘ツールパイプストリングシステムを引き、掘削流体は、ノズル（２３）から噴射し、ハイドレートを砕き、掘削流体がターボモータ（１７）を経由したため、ターボモータ（１７）がリフトポンプ（２１）を動かすようになり、砕かれた後の天然ガスハイドレートは、リフトポンプ（２１）作用を受けて外層ロッド（２４）から海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、外層ロッド（２４）と圧力制御スライディングスリーブ（２２）との間の環状空間、リフトポンプ（２１）外層通路、ガスリフトバルブ（２０）外層通路、ブリッジ式通路III（１９）内層通路、ターボモータ（１７）内部通路、ブリッジ式通路II（１６）外層通路、検出パプジョイントI（１５）外層通路、ブリッジ式通路I（１４）内層通路、二壁ロッド（１３）内層通路、天然ガス調節バルブ（１２）内層通路、二層連続油パイプ（８）内層通路を経由して海面掘削船（１）上の貯留タンク（４）に入り、
Ｓ４、天然ガスによる排出支援
海面掘削船（１）上の制御装置（２）により天然ガス調節バルブ（１２）の開度を調節することによって、一定の圧力で一定の流量の天然ガスは、海底採掘ツールパイプストリングシステムとハイドレート層（３２）通路との環状空間に入いり、ガスリフトバルブ（２０）の作用で、天然ガスは、ガスリフトバルブ（２０）によって海底採掘ツールパイプストリングシステムに入り、天然ガスは、砕かれた後の天然ガスハイドレートと掘削流体の密度を低減し、ハイドレートのリフトアップを支援し、
Ｓ５、方位変換採掘
一つの方位における天然ガスハイドレート採掘が完了した後に、海底採掘ツールパイプストリングシステムを主井戸口まで回収し、方位を調整してから工具を下へハイドレート層（３２）まで入れ、
Ｓ６、繰り返し採掘
ステップＳ３～Ｓ４を繰り返して第２の方位の採掘を完了し、
Ｓ７、上記方位変換と繰り返し採掘のプロセスを繰り返し、この箇所での３６０°方位のハイドレートの採掘を完了し、
IV、ガス注入採掘、以下のステップを含み、
Ｓ１、ガス注入採掘
天然ガス流量がガスリフトを行えないほど減少すると、海面掘削船（１）上のガス注入装置（７）によってハイドレート層（３２）へ天然ガスを注入して、天然ガス流量、圧力をガスリフトの条件に達させ、注入された天然ガスによってハイドレートの排出を支援し、注入する天然ガスは、ガス注入装置（７）によって注入され、スタンドパイプ（９）と二層連続油パイプ（８）との間の環状空間、井戸口噴出防止器（１０）、線通過封止器（１１）、二層連続油パイプ（８）とスリーブとの間の環状空間、天然ガス調節バルブ（１２）を経由してハイドレート層（３２）に入り、
Ｖ、浅層ガス井溜り流体排出、以下のステップを含み、
Ｓ１、工具の下への入れ
浅層ガス井の排出を行う必要がある時、海底採掘ツールパイプストリングシステムを下へ浅層ガス井まで入れ、
Ｓ２、ガス注入による排出
海面掘削船（１）上のガス注入装置（７）によって浅層ガス層（３４）へ天然ガスを注入し、海底採掘ツールパイプストリングシステム上の天然ガス調節バルブ（１２）の開度を調節して、天然ガスは、海底ツールパイプストリングシステムとスリーブとの間の環状空間に入り、ガスリフトバルブ（２０）により坑井内の溜り水をリフトアップし、溜り水は、外層ロッド（２４）と圧力制御スライディングスリーブ（２２）との間の環状空間、リフトポンプ（２１）外層通路、ガスリフトバルブ（２０）外層通路、ブリッジ式通路III（１９）内層通路、ターボモータ（１７）内層通路、ブリッジ式通路II（１６）外層通路、検出パプジョイントI（１５）外層通路、ブリッジ式通路I（１４）内層通路、二壁ロッド（１３）内層通路、天然ガス調節バルブ（１２）内層通路、二層連続油パイプ（８）内層通路を経由して海面掘削船（１）上の貯留タンク（４）に入る、ことを特徴とする天然ガスハイドレート－浅層ガス－深層ガスマルチソースマルチ方法共同採掘システムの使用方法。 A method for using the natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system according to any one of claims 1 to 6, comprising:
The steps are as follows:
I. Shallow gas extraction, including the following steps:
S1, inserting the tool down The operator operates the equipment to insert the double-layer continuous oil pipe (8) and the subsea drilling tool pipe string system down to the shallow gas layer (34) natural gas well;
S2, closing the valve When the seabed drilling tool pipe string is inserted down to the shallow gas layer (34), adjust the natural gas control valve (12) to close the valve, seal the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, and prevent the shallow gas that has permeated the natural gas well from moving up;
S3, shallow gas extraction After the natural gas regulating valve (12) seals the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, the shallow gas that has permeated into the natural gas well will enter the seabed drilling tool pipe string system along the gas lift valve (20) and then enter the storage tank (4) on the offshore drilling ship (1) via the gas lift valve (20) outer layer passage, bridge type passage III (19) inner layer passage, double layer rod (18) inner layer passage, turbo motor (17) inner layer passage, bridge type passage II (16) outer layer passage, detection pipe joint I (15) outer layer passage, bridge type passage I (14) inner layer passage, double wall rod (13) inner layer passage, natural gas regulating valve (12) inner layer passage, double layer continuous oil pipe (8) inner layer passage;
II. Deep gas extraction, including the following steps:
S1, inserting the tool down The operator operates the equipment to insert the double-layer continuous oil pipe (8) and the subsea drilling tool pipe string system down to the natural gas main well above the seal (36);
S2, closing the valve When the seabed drilling tool pipe string is inserted downward to the natural gas main well above the sealing device (36), adjust the natural gas control valve (12) to close the valve, seal the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, and prevent the deep gas that has permeated the natural gas well from moving upward;
S3. Opening the smart sliding sleeve. Control the movement of the smart sliding sleeve (37) internal parts to connect the inside of the sliding sleeve with the natural gas well. The deep-sea gas enters the smart sliding sleeve (37) under its own pressure, and then passes through the smart sliding sleeve (37) and moves to the seabed mining tool pipe string through the seal (36);
S4. Deep-sea gas extraction After the natural gas regulating valve (12) seals the annular space between the seabed drilling tool pipe string and the sleeve, the deep-sea gas moving in the seabed drilling tool pipe string will enter the seabed drilling tool pipe string system along the gas lift valve (20) through the gas lift valve (20) outer layer passage, bridge-type passage III (19) inner layer passage, double-layer rod (18) inner layer passage, turbo motor (17) inner layer passage, bridge-type passage II (16) outer layer passage, detection pipe joint I (15) outer layer passage, bridge-type passage I (14) inner layer passage, double-wall rod (13) inner layer passage, natural gas regulating valve (12) inner layer passage, double-layer continuous oil pipe (8) inner layer passage into the storage tank (4) on the offshore drilling ship (1);
S5. Closing the smart sliding sleeve After the deep gas extraction is completed, the movement of the internal parts of the smart sliding sleeve (37) is controlled to close the connection between the inside of the sliding sleeve and the wellbore;
III. Hydrate mining, including the following steps:
S1, Inserting the tool down The operator operates the equipment to insert the double-layer continuous oil pipe (8) and the subsea mining tool pipe string system down to the hydrate layer (32);
S2, Opening of the pressure control sliding sleeve When the seabed drilling tool is lowered to the hydrate layer (32), the drilling fluid flow rate is increased. As the drilling fluid flow rate increases, the pressure control sliding sleeve (22) moves to the right and blocks the communication with the internal passage of the detection pipe joint II (25). At this time, the internal passage of the pressure control sliding sleeve (22) communicates with the nozzle (23), the drilling fluid is sprayed from the nozzle (23) and breaks the natural gas hydrate. The drilling fluid no longer passes through the internal passage of the detection pipe joint II (25).
S3, Hydrate Mining The seabed mining tool pipe string system is pulled, the drilling fluid is sprayed from the nozzle (23) to break the hydrate, and the drilling fluid passes through the turbo motor (17), which then drives the lift pump (21). The natural gas hydrate after being broken is then pumped by the lift pump (21) through the outer layer rod (24) into the seabed mining tool pipe string system, and then the outer layer rod (24) and the pressure control sliding sleeve (22) The gas flows into the storage tank (4) on the offshore drilling vessel (1) through the annular space between the lift pump (21) and the gas lift valve (20) and the outer passage, the bridge passage III (19) and the inner passage, the turbo motor (17) and the inner passage, the bridge passage II (16) and the outer passage, the detection pipe joint I (15) and the bridge passage I (14) and the inner passage, the two-wall rod (13) and the inner passage, the natural gas control valve (12) and the inner passage, and the two-layer continuous oil pipe (8) and the inner passage.
S4. Discharge assistance by natural gas. By adjusting the opening degree of the natural gas regulating valve (12) by the control device (2) on the offshore drilling ship (1), the natural gas with a certain pressure and a certain flow rate enters the annular space between the seabed drilling tool pipe string system and the hydrate layer (32) passage. Under the action of the gas lift valve (20), the natural gas enters the seabed drilling tool pipe string system through the gas lift valve (20). The natural gas reduces the density of the natural gas hydrate and the drilling fluid after fracturing, and assists the lifting up of the hydrate.
S5. Orientation change mining After the natural gas hydrate mining in one direction is completed, the subsea mining tool pipe string system is retrieved to the main wellhead, and the tool is inserted down to the hydrate layer (32) after adjusting the orientation;
S6, repeat mining Steps S3 to S4 are repeated to complete mining in the second direction;
S7: Repeat the above process of changing the direction and repeating the mining to complete the mining of hydrate in a 360° direction at this location;
IV. Gas injection mining, including the following steps:
S1, Gas Injection Mining When the natural gas flow rate decreases to the extent that gas lift cannot be performed, natural gas is injected into the hydrate layer (32) by the gas injection device (7) on the offshore drilling ship (1) to make the natural gas flow rate and pressure reach the conditions for gas lift, and the injected natural gas assists in the discharge of hydrate. The injected natural gas is injected by the gas injection device (7) and passes through the annular space between the standpipe (9) and the double-layer continuous oil pipe (8), the wellhead blowout preventer (10), the line passage sealer (11), the annular space between the double-layer continuous oil pipe (8) and the sleeve, and the natural gas regulating valve (12) into the hydrate layer (32).
V. shallow gas well head fluid drainage, comprising the steps of:
S1, Put the tool down When it is necessary to drain the shallow gas well, put the subsea drilling tool pipe string system down to the shallow gas well;
S2. Discharge by gas injection Natural gas is injected into the shallow gas layer (34) by the gas injection device (7) on the offshore drilling ship (1), and the opening degree of the natural gas control valve (12) on the subsea mining tool pipe string system is adjusted so that the natural gas enters the annular space between the subsea tool pipe string system and the sleeve, and the gas lift valve (20) lifts up the pool water in the wellbore. The pool water flows through the annular space between the outer layer rod (24) and the pressure control sliding sleeve (22), the outer layer passage through the lift pump (21), the gas lift valve (22), and the outer layer passage through the gas lift valve (23). 20) A method for using a natural gas hydrate-shallow gas-deep gas multi-source multi-method joint mining system, comprising the steps of: feeding natural gas into a storage tank (4) on an offshore drilling ship (1) via an outer layer passage, a bridge-type passage III (19) an inner layer passage, a turbo motor (17) an inner layer passage, a bridge-type passage II (16) an outer layer passage, a detection pipe joint I (15) an outer layer passage, a bridge-type passage I (14) an inner layer passage, a two-wall rod (13) an inner layer passage, a natural gas regulating valve (12) an inner layer passage, and a two-layer continuous oil pipe (8) an inner layer passage.
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